壓力法測定碳酸鹽巖石中二氧化碳的含量

陳彩珊

（新疆維吾爾自治區礦產實驗研究所 烏魯木齊 830000）

巖石中碳酸鹽種類較多，一般以碳酸鈣為主。在特定容器中，一定量的巖石與過量的稀鹽酸反應，產生二氧化碳氣體，容器內的壓力隨之升高；樣品中碳酸鹽含量越多，容器中產生的二氧化碳氣體的壓力越大，通過測定壓力得出樣品中碳酸鹽含量。

化學反應方程式如下：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

1 試劑

（1）碳酸鈣（優級純或標準物質）

（2）10%的鹽酸（優級純）

2 儀器設備

（1）巖石碳酸鹽含量測定儀；型號：GMY-3A。

（2）溫度計：量程在0℃-50℃。

（3）分析天平：能夠精確至0.0001g。

（4）定量加液器。

3 儀器準備

（1）按碳酸鹽含量測定儀的操作要求接通電源，并預熱30min。保持室內溫度恒定。

（2）根據反應瓶的含量和壓力傳感器的量程，在0.050g-0.400g之間選定并稱取定量碳酸鈣，置于樣品杯中待測。

（3）反應瓶中加入一定量的10%鹽酸。

（4）向碳酸鹽含量測定儀中安放上樣品杯，在擰緊反應瓶，此時應避免碳酸鈣與鹽酸接觸。

（5）關閉測量管路與大氣連通的閥門，搖動反應瓶，使碳酸鈣與鹽酸溶液在反應瓶中充分反應，觀察測量壓力示值。

（6）測量壓力示值穩定2min-5min后，應達到儀器規定的標定的壓力范圍，并記錄其數值。

（7）重復2-6的操作，兩次測得的壓力示值相對偏差應小于1%，并以兩次測得的壓力平均值作為計算標準。

（8）記錄實驗溫度。

4 分析步驟

稱取0.2000g-1.0000g（精確至0.0001g）試樣，放入樣品杯，將盛有待測樣品的樣品杯置于盛有一定量的鹽酸溶液的反應瓶中，此時應避免樣品與鹽酸溶液的接觸。關閉測量管路與大氣連通的閥門，搖動反應瓶，使樣品與鹽酸溶液在反應瓶中充分反應，觀察測量壓力示值。測量壓力示值穩定2min-5min后，應達到儀器規定的標定的壓力范圍，并記錄其數值。放空測量管路內的氣體，取下反應瓶，并清洗干凈。

5 測量結果計算

壓力法測定巖石中碳酸鹽含量按公式計算：

C——巖石中碳酸鹽含量，用百分數表示質量分數；

C1——標準碳酸鈣含量，用百分數表示質量分數；

P2——碳酸鹽與鹽酸反應釋放的二氧化碳氣體壓力，單位為帕（Pa）；

m1——標準碳酸鈣的質量，單位為克（g）;

p2——標準碳酸鈣與鹽酸反應釋放的二氧化碳氣體壓力，單位為帕（Pa）；

m2——碳酸鹽巖石樣品的質量，單位為克（g）。

6 結果與討論

6.1 樣品的稱樣量的優化

選擇不同的稱樣量，經過重復試驗所得結果如下：

表1 各標準物質測量值（%）

根據以上實驗數據稱取0.2000g、0.5000g、1.0000g所得的結論，稱樣量越低結果偏低，稱取1.0000g所得的實驗數據偏差最小，大于1.0000g時超過了稱樣的傘形器容積，并且稱樣量越大與固定的1：1的15ml鹽酸不能充分反應，產生的壓力不完全。

表2 精密度及準確度測試數據及結果評價表

表3 檢出限回歸計算

6.2 環境溫度的優化

根據多次實驗結果，當溫度超過22℃時，壓力增大，測試結果偏高；當溫度小于15℃時，壓力偏低，所得測試結果偏低；溫度控制在20℃左右時所得結果穩定，所以在儀器間安放空調。

6.3 方法精密度及準確度實驗

用國家巖石標準物質GBW07104、GBW07106、GBW07108、GBW07120、GBW07105 、GBW07107 、GBW07121按樣品分析程序進行7次測定，分別統計計算本方法的精密度及準確度列于表2。

6.4 檢出限

取7個國家標準物質平行測定7次，計算平均值和標準偏差Si，并進行回歸計算 Si=S0+kXi，求得 S0，按3S0作為檢出限，10S0作為定量限。分析結果如下表3。

7 結論

本課題經過實驗研究，完成了碳酸鹽巖石中二氧化碳含量的分析，采用壓力法對碳酸鹽含量進行分析。各項測試指標均達到DZ0130-2006《地質礦產實驗測試分析方法的檢查和質量要求》中的技術指標，滿足了碳酸鹽含量的分析要求。本方法測定碳酸鹽巖石中高含量的碳酸鹽二氧化碳時，測定結果較好，而當二氧化碳含量小于約0.30%時，測定結果不好，含量較低的樣品建議采用其他的分析方法。