硅酸鹽分析課件

第七章硅酸鹽分析硅酸鹽：硅酸中的氫被Al、Fe、Ca、Mg、K、Na及其它金屬取代形成的鹽（XSiO2·yH2O）。在自然界中，按質(zhì)量計(jì)約占地殼質(zhì)量的85%以上。在自然界分布的廣泛性是主要的造巖礦物極酸性巖酸性巖中性巖基性巖超基性巖粘土和黃土硅酸鹽巖石中金屬含量極酸性巖和酸性巖:氧化鋁(10%~16%);鉀，鈉氧化物(7%~8%)，鈦含量不高，堿土金屬含量較低，鉻，鎳，錳通常不存在．中性巖：含有較多的鋁和堿金屬，堿土金屬含量也高．基性和超基性巖：鈣和鎂含量較高，并含有鎳，鉻，和亞鐵，而鋁和堿金屬的含量較低．釩常存在于基性和超基性巖石中，鍶和鋇則常存在于中性和酸性巖中，鋰常常出現(xiàn)在鈉含量較高的巖石中．意義在地球科學(xué)研究中，經(jīng)常要求進(jìn)行巖石組份全分析，其主要目的是為了了解巖石內(nèi)部組份的含量變化，元素在地質(zhì)體內(nèi)的遷移和變化規(guī)律，元素的集中與分散巖漿的來(lái)源，演化及可能出現(xiàn)的礦物，以求解決礦體巖相分帶，，闡明巖石成因等問(wèn)題．在礦物定名時(shí)，化學(xué)組份的研究更具有其重要意義．硅酸鹽礦物巖石的組成及分析項(xiàng)目組成：氧，硅，鋁，鐵，鈣，鎂，鈉，鉀．其次是錳，鈦，硼，鋯，鋰，氫，氟等．它們主要是形成惰性氣體型離子的元素和部分過(guò)渡型離子的元素．一般測(cè)定項(xiàng)目：主要成份分析項(xiàng)目次要組份：某些稀有元素,如銣,銫,鈮,鉭等,以及貴金屬和稀土元素,在有些情況下也要測(cè)定.硅酸鹽巖石平均化學(xué)組成0.3760.1010.2990.1241.051.153.133.845.083.493.803.0815.3459.14含量(%)成份含量(%)成份試樣的分解方法氫氟酸+硫酸分解碳酸鈉熔融分解苛性堿熔融分解過(guò)氧化鈉熔融分解含鋰硼酸鹽熔融分解四、水分及灼燒減量測(cè)定1、水分測(cè)定：1）吸附水：與礦石性質(zhì)，樣品細(xì)度，大氣濕度有關(guān)。105-110℃干燥至恒重的25×Φ40mm的稱重瓶，180~200目樣烘2h稱重。干燥法測(cè)定吸附水，結(jié)果不列入分析報(bào)告中

2）化合水：包括結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水，生產(chǎn)中一般不測(cè)，因?yàn)槌贁?shù)巖石（云母、滑石等）外，一般不含化合水，人造產(chǎn)品經(jīng)高溫煅燒，一般不含化合水。目的：測(cè)定吸收水分是計(jì)算干燥基樣品的組分2、灼燒減量：水、二氧化碳、少量S、F、Cl和有機(jī)物等在高溫下可揮發(fā)的物質(zhì)，1000℃灼燒40分鐘。五．硅酸鹽的系統(tǒng)分析1．經(jīng)典系統(tǒng)分析將元素先進(jìn)行分組分離再測(cè)定Fe、Ti連續(xù)測(cè)定pH=2.2~2.5,60°C磺基水物酸滴Fe。pH=4，PAN指示劑80℃CuSO4返滴定法Al、Ti。加苦杏仁酸將與Ti結(jié)合的EDTA置換出可用CuSO4滴定EDTA。Ca、Mg的連續(xù)測(cè)定pH=10NH3-NH4Cl緩沖buffer中測(cè)Ca、Mg總量，鉻黑T指示劑；pH=12NaOH測(cè)Ca2.快速分析在一份試液中，不經(jīng)分離或很少分離，通過(guò)掩蔽及儀器方法分別測(cè)定

1. 硅酸鹽分析流程圖試樣Na2CO3熔融，稀HCl浸取，兩次蒸干脫水，溶解可溶性鹽類后過(guò)濾。NaOH熔融，稀HCl浸取，蒸發(fā)至濕鹽狀態(tài)，動(dòng)物膠凝聚，溶解可溶性鹽類后過(guò)濾。沉淀（硅酸）不純SiO2灼燒稱重殘?jiān)芤悍Q重水浸取K2S2O7熔融，濾液稀釋至一定體積K2S2O7法或

EDTA法測(cè)定

Fe2O3

EDTA法測(cè)定Al2O3+TiO2合量

H2O2比色法測(cè)定

TiO2處理，灼燒HF-H2SO4或EDTA法連續(xù)測(cè)定Fe2O3,Al2O3,TiO2氨水法或銅試劑沉淀分離沉淀（棄去）濾液EDTA法測(cè)定CaO+MgO合量EDTA法測(cè)定

CaO濾液2. 硅酸鹽分析法稱取兩份試樣，一份用KOH熔融后，用K2SiF6容量法測(cè)定SiO2。另一份按下列分析方案進(jìn)行。2. 稱取兩份試樣，按下述分析方案進(jìn)行。水泥工業(yè)原料設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)條件水泥成分水泥應(yīng)用硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣石灰石、粘土、輔助原料（石膏）水泥回轉(zhuǎn)窯高溫磨→燒→磨建筑粘合劑水泥工業(yè)展望3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3名稱混凝土鋼筋混凝土水泥砂漿原料用途水泥、砂子、碎石建造橋梁、廠房建造高樓大廈等高大建筑等水泥、砂子、水建筑用粘合劑水泥、砂子、碎石、鋼筋6、我國(guó)主要玻璃工業(yè)產(chǎn)地玻璃工業(yè)1、原料3、反應(yīng)原理主要原料：純堿、石灰石和石英。2、成分：Na2SiO3,CaSiO3,4SiO2或Na2O·CaO·6SiO25、幾種常見(jiàn)的玻璃如秦皇島耀華玻璃廠，洛陽(yáng)北玻玻璃廠，洛陽(yáng)藍(lán)地鋼化玻璃有限公司淄博嘉利玻璃工業(yè)有限公司等。4、設(shè)備玻璃熔爐主要化學(xué)反應(yīng)：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫[設(shè)問(wèn)]這兩個(gè)反應(yīng)是否違反反應(yīng)規(guī)律？復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律僅適用于溶液，不能套用于高溫條件下的反應(yīng)。幾種常見(jiàn)玻璃簡(jiǎn)介普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色藍(lán)玻璃紅玻璃化學(xué)儀器玻璃光學(xué)儀器玻璃鋼化玻璃光纖玻璃光導(dǎo)纖維：1964年8月華裔科學(xué)家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導(dǎo)線，被譽(yù)為“纖維光學(xué)之父”。比頭發(fā)絲還細(xì)的一對(duì)光導(dǎo)纖維上同時(shí)傳送3萬(wàn)門(mén)電話且中繼距離長(zhǎng)達(dá)20——50Km，保密性能好。

在原料里加入某些金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)出特征顏色。

把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。返回種類石英玻璃光學(xué)玻璃化學(xué)儀器玻璃玻璃纖維鋼化玻璃有色玻璃（紅色）

有色玻璃（蘭色）

成分全為SiO2

含PbO玻璃制成的無(wú)機(jī)纖維,與普通玻璃成分相同含Co2O3

含Cu2O

含Na2B4O7幾種玻璃的成分洛陽(yáng)藍(lán)地鋼化玻璃廠三、陶瓷

自學(xué)提綱:

①了解制陶瓷的原料,條件,過(guò)程。

②了解陶瓷的種類，主要用途。原料過(guò)程產(chǎn)品種類用途粘土混合、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻土器、陶器、瓷器、炻器廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中思考題對(duì)照三種硅酸鹽工業(yè)，總結(jié)硅酸鹽工業(yè)的共同特點(diǎn)？（1）生成物都是硅酸鹽；（2）原料都是含硅物質(zhì)；（3）反應(yīng)條件都是高溫；（4）反應(yīng)原理都是發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。作業(yè)

1.稱取0.5000g粘土樣，熔融酸化并分離除去SiO2沉淀，濾液及沉淀液收集于250mL容量瓶中，取該液25.00mL在PH=2時(shí)用濃度為0.01000M的EDTA滴定至磺基水楊酸變色，耗3.10mL，再加入過(guò)量EDTA，調(diào)PH=5~6使Al3＋充分絡(luò)合后，用濃度為0.01030M的Zn(AC)2標(biāo)液滴定過(guò)量EDTA。加入固體NH4F煮沸后用Zn(AC)2標(biāo)液EDTA，耗17.10mL至終點(diǎn)，計(jì)算Fe2O3、Al2O3的含量。

2.稱取0.5000g水泥試樣，分解后過(guò)濾除去SiO2，濾液定容250mL。(1)

吸取25.00mL用氨水和HCl調(diào)pH=2.0~2.5用TCaO/EDTA=0.5608mg/mL的EDTA滴定至終點(diǎn)耗EDTA3.30mL。(2)

在以上的溶液中加入15.00mL的EDTA及pH=4.3的HAC-NaAC緩沖溶液15mL，加入PAN指示劑，用濃度0.01000M的Cu2+標(biāo)液滴定過(guò)量的EDTA耗Cu2+標(biāo)液9.80mL。(3)

用比色法測(cè)得TiO2含量為0.29%。(4)

取10.00mL濾液，掩蔽Fe3+、Al3+后，用KOH調(diào)pH>12用EDTA滴定鈣至終點(diǎn)，耗22.90mL。(5)

仍取10.00mL的濾液，掩蔽Fe3+、Al3+后，加pH=10的緩沖溶液25mL，用K-B指示劑，EDTA滴定，耗23.54mL。求Fe2O3

、Al2O3、CaO、MgO量。復(fù)習(xí)題1.什么是硅酸鹽工業(yè)分析?其任務(wù)和作用是什么?2.通過(guò)查閱有關(guān)資料，對(duì)硅酸鹽樣品中二氧化硅的測(cè)定方法進(jìn)行綜述并簡(jiǎn)述其基本原理？3.測(cè)定水泥及其原料中容量法測(cè)定三氧化二鐵、三氧化二鋁、一氧化錳的方法常用的有幾種？原理如何？4.帶硅試驗(yàn)溶液中測(cè)定鈣、鎂含量時(shí)，有哪些離子干擾？如何消除這些離子的干擾？說(shuō)明使用掩蔽劑的條件。氧化鎂的測(cè)定常采用什么方法？對(duì)于高鎂樣品中鈣的測(cè)定應(yīng)注意什么問(wèn)題？5.欲測(cè)定水泥熟料、生料、鐵礦石、石灰石、粘土、石膏、礦渣等樣品中的SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)，畫(huà)出其系統(tǒng)分析流程簡(jiǎn)圖。6.試述氟硅酸鉀測(cè)定硅的主要條件。7.硅酸鹽樣品中硅的測(cè)定方法有幾種?在什么情況下選擇什么方法比較合適?8.往水泥生料0.4779g試料中加入20.00mL0.5000mol/LHCl標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，過(guò)量的酸需要用7.38mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液返滴定，已知1mLNaOH相當(dāng)于0.6140mLHCl溶液。試求生料中以碳酸鈣表示的滴定值。9.稱取硅酸鹽試樣0.1000g，經(jīng)熔融分解，沉淀出K2SiF6，然后經(jīng)過(guò)濾洗凈，水解產(chǎn)生的HF用0.1124mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，以酚酞為指示劑，耗去標(biāo)準(zhǔn)滴定滴定溶液28.54mL。計(jì)算試樣中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。10.某硅酸鹽試樣1.000g，以重量法測(cè)得Fe2O3+A12O3的總量為0.5000g，將沉淀溶解于酸，將Fe3+還原為Fe2+，用0.03000mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定，消耗25.00mL，計(jì)算試樣中FeO和Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。[Mr(FeO)=71.85;Mr(Al2O3)=159.7]復(fù)習(xí)題1.離子交換樹(shù)脂怎樣分類？2.何為離子交換樹(shù)脂的交聯(lián)度？它如何影響樹(shù)脂性能？3.怎樣選擇樹(shù)脂？若要在鹽酸溶液中分離Fe3+、Al3+，應(yīng)選擇什么樹(shù)脂？分離后Fe3+，Al3+應(yīng)該出現(xiàn)在哪里？4.怎樣處理樹(shù)脂？怎樣裝柱？如果試樣中含有CO32-，用H-型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行分離有無(wú)問(wèn)題？如有問(wèn)題，該如何辦？5.始漏量和總交換量的含義是什么？為什么始漏量總是小于總交換量？哪些因素影響它們二者的差距？6.為什么制備去離子水時(shí)，總是先讓自來(lái)水通過(guò)H-型陽(yáng)離子、HO-型陰離子交換柱以后再通過(guò)混合柱？7.如何利用離子交換樹(shù)脂進(jìn)行去離子水的制備、如何測(cè)定試樣中總鹽量、如何分離干擾組分、如何富集痕量組分？8.如果要測(cè)定天然水