論巖石礦物中硅酸鹽的系統(tǒng)分析方法研究

摘 要:本文首先介紹了硅酸鹽巖石礦物的化學(xué)成分，然后對(duì)巖石礦物中硅酸鹽的系統(tǒng)分析方法中的一個(gè)重要的方法——微波消解法進(jìn)行了闡述與研究，旨在為巖石礦物中硅酸鹽的分析提供一種科學(xué)的分析方法。

關(guān)鍵詞:巖石礦物 硅酸鹽 系統(tǒng)分析方法

中圖分類號(hào):TQ17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0138-01

引言

硅酸鹽普遍地存在于巖石礦物之中，所謂硅酸鹽，指的就是硅(Si)、氧(O)與其他幾種化學(xué)元素(主要包括Al、Fe、Mg、K以及Ca等元素)結(jié)合而成的一種化合物的總稱。硅酸鹽在地殼中的分布十分廣泛，它是地殼中常見的一種物質(zhì)，因此它是構(gòu)成多種巖石與土壤的重要組成成分。經(jīng)過測算，硅酸鹽含量約占地殼質(zhì)量的80%以上。對(duì)于硅酸鹽而言，其種類較多且多數(shù)熔點(diǎn)較高且化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，為硅酸鹽工業(yè)的一種主要的原料，運(yùn)用硅酸鹽加工而成的材料廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、科研以及實(shí)際的生活之中。對(duì)于巖石礦物中的硅酸鹽進(jìn)行定性與定量分析，具有十分重要的意義。本文在介紹硅酸鹽化學(xué)成分的基礎(chǔ)之上，對(duì)巖石礦物中硅酸鹽的系統(tǒng)分析方法——微波消解法進(jìn)行闡述與分析，旨在為巖石中的硅酸鹽分析提供一種科學(xué)的分析方法。

1 概述

由上述可以得知，地殼中的硅酸鹽含量十分之多，而且它在自然界中的分布也十分廣泛。對(duì)于礦物而言，已知的礦物在800種以上，這個(gè)數(shù)量占自然界所存在的已知礦物的三分之一。常見的礦物主要由高嶺土、云母、石英、綠簾石、黃玉、橄欖石、蛋白石等。硅酸鹽礦物與巖石的種類十分之多，然而其化學(xué)成分也各不相同。對(duì)于硅酸鹽礦石的化學(xué)成分分析而言，一般包括如下幾個(gè)方面的參數(shù):SiO2、Al2O3、Na2O、TiO2、MgO、CaO、FeO、Cu、Zn、Cr、V等成分。對(duì)于上述成分而言，一定要將前面的十幾種元素加以測定。它們的百分含量綜合接近于100%，對(duì)于次要的成分，則不一定要對(duì)其進(jìn)行測定。

2 巖石礦物中硅酸鹽的系統(tǒng)分析方法

2.1 原理

微波是電磁波中位于遠(yuǎn)紅外與無線電之間的一種電磁輻射，它的頻率范圍為300MHz～3×105MHz。微波加熱與傳統(tǒng)的加熱方式有所不同，微波加熱屬于一種內(nèi)部加熱方式，其被加熱的樣品與酸混合物通過吸收微波能產(chǎn)生的即時(shí)深層加熱。與此同時(shí)，微波所產(chǎn)生的交變磁場會(huì)促使介質(zhì)分子發(fā)生極化的現(xiàn)象，而極性分子又可以隨著頻率高的磁場交替排列，導(dǎo)致了分子的高速振蕩。對(duì)于這種振蕩而言，又會(huì)受到分子熱運(yùn)動(dòng)與相鄰分子之間相互作用的阻礙與干擾，產(chǎn)生了類似于摩擦作用使得分子獲得高能量。因此，這種高能量可以擊碎巖石礦物之中的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽，從而對(duì)其分子可以進(jìn)行測定。

2.2 實(shí)驗(yàn)部分

2.2.1 儀器與試劑

儀器:家用微波爐(如美的牌)。

試劑:水泥熟料標(biāo)樣;普通硅酸鹽水泥標(biāo)樣;水泥生料標(biāo)樣;TEA(三乙醇胺)(體積配合比1:2);鹽酸;KOH溶液;EDTA標(biāo)樣;鈣黃綠素-甲基百里香酚藍(lán)-酚酞混合指示劑(CMP混合指示劑)。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)EDTA標(biāo)液的標(biāo)定

首先取一定體積的CaCO3溶液稀釋8倍，如在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程之中，吸取了10mL該溶液稀釋至80mL，然后加入適量的CMP混合指示劑，在磁力攪拌器攪拌的作用下滴加200g/L的KOH溶液之后一直到出現(xiàn)綠色熒光之后再滴定過量2mL左右。以EDTA標(biāo)液滴定溶液滴定至綠色熒光消失且呈現(xiàn)紅色。

(2)樣品的消解

a.首先對(duì)水泥熟料標(biāo)樣或普通硅酸鹽水泥標(biāo)樣的消解:稱取0.1000g已于105～110℃烘過兩個(gè)小時(shí)的水泥熟料標(biāo)樣或是普通硅酸鹽水泥標(biāo)樣，放入400mL的燒杯之中，加入20～30mL的蒸餾水與3～4mL體積配合比為1:1的鹽酸溶液中對(duì)樣品進(jìn)行溶解，蓋上表面皿，放入微波爐加熱消解，取出，冷卻至室溫，定容于100mL的容量瓶之中，待用。

b.水泥生料標(biāo)樣的消解:稱取0.2000g已于105～110℃溫度條件下烘過兩個(gè)小時(shí)的水泥生料標(biāo)樣，放于400mL的燒杯之中，加入適量的蒸餾水與HCl溶液對(duì)樣品進(jìn)行溶解，蓋上表面皿，置于微波爐之中進(jìn)行加熱消解。然后取出并冷卻至室溫，定容于100mL的容量瓶之中，待用。

3 結(jié)果與討論

主要對(duì)水泥熟料與普通硅酸鹽水泥之中的CaO的含量進(jìn)行了測定。具體見表1所示。

由上1可以看出，在微波小火條件下，消解2min以上，氧化鈣含量已在允差范圍之內(nèi)，符合測定要求。

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