三種常用的二氧化硅分析方法

徐愿如，蘇長青，容志剛，張 磊

中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊，新疆 烏魯木齊 830000

1 分析方法的選擇

二氧化硅分析方法很多，高含量的二氧化硅分析方法主要有氟硅酸鉀容量法、一次鹽酸脫水加比色法、氫氟酸直接揮發法3種方法。由于不需要大的儀器設備，應用于大多數檢驗檢測機構。就這3種方法作簡單介紹和比較。

2 3種測定方法

2.1 氟硅酸鉀容量法

2.1.1 測定范圍

二氧化硅含量≥5%的硅酸鹽石礦物都可以用此方法。

2.1.2 分析步驟

稱取經1050C烘干的試樣0.5000g置于銀坩堝中，加入過氧化鈉少許，4g氫氧化鉀，置于高溫爐中，從低溫升起在600℃～650℃熔融10min～15min，取下冷卻，放入盛有100mL沸水的250mL燒杯中，加蓋表皿使熔塊完全溶解，洗凈坩堝，在不斷攪拌下一次加入30mL硝酸，冷卻后移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。保留此溶液用于硅 鐵、鋁、磷 錳 鈦測定。

立即分取50mL上述溶液于100mL塑料燒杯中，加擠干的濾紙漿一小粒，加入硝酸5mL（如鋁的含量高時加硝酸8mL，在流水中冷卻時間短些），加8mL鹽酸，加6g氯化鉀（溫度高時加7g），用小塑料棒充分攪拌，使試液達到飽和，加20%的氟化鉀溶液20mL，經充分攪拌后放置流水中冷卻20min（期間攪拌3次），以快速濾紙在塑料漏斗上過濾，用5%的氟化鉀洗液洗滌塑料杯，沿濾紙邊洗滌沉淀16次（此時濾液顯紫色），將沉淀連同濾紙置于400mL燒杯中，加250mL沸水(無二氧化碳)，加中性紅，次甲基蘭混合指示劑4滴，用氫氧化鈉標準溶液滴定至綠色為終點。

2.1.3 注意事項

1）加入氯化鉀的量，以使試液到飽和為限，室溫高時用量要大。用氫氧化鈉熔融的試液，由于無鉀離子，加入氯化鉀一定要達到飽和；

2）加入氯化鉀后必須充分攪拌，并放置15min以上，使其沉淀完全；

3）要使可溶性硅能定量的形成氟硅酸鉀沉淀，必須使試液保持有足夠的酸度、過量的氟離子和適量的鉀離子濃度。試液中存在有足夠的氫離子，將有利于：SiO32-+4F-+6H+=SiF4+3H2O反應向右進行；

4）用5%的氟化鉀洗液洗滌塑料杯及滌沉淀時，速度一定要快，盡量控制在10min左右。沖洗時間過長，容易使結果偏低。

2 一次鹽酸脫水加比色法

2.1 測定范圍

二氧化硅含量在40%～96%的硅酸鹽石礦物都可以用此方法。

2.2 分析步驟

稱取經105℃烘干的試樣0.5000g置于銀坩堝中，加數滴無水乙醇，4g～5g氫氧化鈉，蓋上銀坩堝蓋，放入高溫爐中，從低溫升起在600℃～650℃熔融10min～20min（空白熔融3min），取出冷卻。用濾紙擦凈坩堝外壁，放入盛有約100mL沸水的250mL燒杯中，并蓋表面皿，稍涼，緩慢加入20mL鹽酸，等反應停止、熔塊脫落后，洗出坩鍋和坩鍋蓋。溶液在電熱板上蒸發至近干，用玻璃棒把鹽塊壓碎后，繼續蒸干一小時，取下，加鹽酸5mL以潤濕殘渣，5min后加熱水50mL，充分攪拌使鹽類溶解后，用致密濾紙過濾，濾液于250mL容量瓶中。先用溫熱的（30℃左右）鹽酸（1+5）擦洗燒杯并洗滌沉淀，然后用溫熱的鹽酸（1+99）洗至濾液近200mL為止，定容搖勻。此溶液用于鐵、鋁、鈦、鈣、鎂等測定。

將沉淀連同濾紙一起放入已恒重的瓷坩堝中，置于高溫爐中，半開爐門，從低溫升起，灰化后在950℃～1000℃灼燒2小時，取出稍冷后，放入干燥器中，冷卻至室溫，稱重。再在同樣溫度下反復灼燒，直至恒重。

2.3 注意事項

1）氫氧化鈉熔融式樣時，溫度不宜過高，時間不宜過長。否則試液中銀離子含量通過高，將會影響測定結果；

2）鹽酸（1+5）的溫度盡量控制在30℃～40℃為宜，否則二氧化硅會復溶。

3 氫氟酸直接揮發法

3.1 測定范圍

二氧化硅含量在SiO2≥96%的硅酸鹽石礦物都可以用此方法。

3.2 分析步驟

稱取經105℃烘干的試樣1.0000g于鉑坩堝中，經950℃～1000℃灼燒過燒失量后的試樣用水潤濕，加入2mL硝酸（1+1），10mL氫氟酸，在電熱板上低溫加熱試樣分解，蒸發至近干，加入2mL硝酸（1+1），10mL氫氟酸，繼續蒸干。加5mL硝酸（1+1）蒸干。將鉑坩堝移入高溫爐中，從低溫升起，在950℃～1000℃灼燒半小時，稱重，再灼燒20min，直到稱至恒重并計算二氧化硅的含量。

3.3 注意事項

如果二氧化硅含量低于96%，采用此方法將引起較大誤差。

4 3種方法比對

上述3種方法，各有優劣，詳見下表：

根據表述，以上3種方法，各有優劣。其中氟硅酸鉀容量法的測定條件多，影響因素多，所以本方法與操作者掌握操作的熟練程度有很大關系，但只要熟練掌握此法，檢測結果準確，費時也少。一次鹽酸脫水加比色法，要經過過濾和比色兩步，過程稍嫌多，但是對于人員和設備要求較低，在同樣程度下，本法結果的準確度還是相當高的。氫氟酸直接揮發法適用于高含量石英巖類式樣，適用范圍較低，含量低的式樣會影響其準確度。設備要求都不高，區別在于氟硅酸鉀容量法和一次鹽酸脫水加比色法都需要銀坩堝，氟硅酸鉀容量法還要過濾裝置；氫氟酸直接揮發法需要鉑坩堝。總的來說，以上3種方法對于技術和設備來說要求很低了。

5 結論

本文提到的3種方法，對大的儀器設備要求不高，應用于大多數檢驗檢測機構。要根據各式各實驗室的設備情況，人員技術，針對不同式樣的具體特點來選用適當的方法。在可測定范圍內，可互為檢測。

[1]引用標準硅酸鹽巖石化學分析方法GB/T14506.3-1993第2部分硅酸鹽巖石、礦物及規制原料化學分析非金屬礦物和巖石化學分析方法.JC/T1021.2-2007.

[2]尹明，李家熙.巖石礦物分析.4版，1991.

[3]周偉，張雅琴，麻娟俠，等.非金屬礦物和巖石化學分析方法.中國建材工業出版社.