硅鉬藍分光光度法測渣精礦中二氧化硅含量

程錢夏

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

目前，對銅冶煉渣精礦中SiO2的檢測尚未有國家分析標準，國內各實驗室測定二氧化硅含量基本采用以下三類測定方法，高含量采用重量法，常量采用氟硅酸鉀容量法，含量較低的一般采用硅鉬藍比色法測定［1］。重量法測定結果準確但分析周期長，生產效率低［2］；氟硅酸鉀容量法速度快，但最主要的干擾元素Al、Ti不好消除。

銅冶煉渣精礦中SiO2的測定一般采用分光光度法進行測定，因為該方法分析速度快，且適合分析大批量的樣品，可以滿足工廠分析及時率的要求，但檢測渣精礦中二氧化硅的結果不夠穩定，準確性差。本法主要通過調整波長，加入乙醇等，可以快速、準確分析銅冶煉渣精礦中SiO2。

2 實驗試劑與儀器

（1）氫氧化鉀（ρ=2.044g/cm3）；

（2）鹽酸（ρ=1.19g/ml）；

（3）鹽酸（2mol/L）；

（4）乙醇（ρ=0.789-0.791g/ml）；

（5）草硫混酸：草酸（40g/L）與硫酸（4mol/L）按體積3+1混合；

（6）鉬酸銨溶液（50g/L），過濾備用；

（7）硫酸亞鐵銨溶液（60g/L）：稱取6g硫酸亞鐵銨溶于加有5mL硫酸（1＋1）的100mL水中搖勻；

（8）二氧化硅標準溶液：準確稱取0.05000g二氧化硅（高純）于預先置有無水碳酸鈉的鉑坩堝中，表面再覆蓋一層無水碳酸鈉，加蓋于900℃馬弗爐中熔融1h，取出，然后用熱水浸出，冷卻，移入500mL容量瓶中，用水定容。移入塑料瓶中貯存，此溶液每毫升含二氧化硅0.1mg；

（9）雙光束分光光度計（日本島津UV-1700數顯）。

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和蒸餾水、去離子水或相當純度的水。

3 試驗方法

在30mL鎳坩堝底鋪1 g氫氧化鉀，稱取0.1000g試樣于此坩堝中，再在樣品上鋪2 g氫氧化鉀，在電爐上脫水、搖勻后蓋上坩堝蓋。放入700℃馬弗爐中，15min之后取出。稍冷，將鎳坩堝放入裝有30mL熱水的300mL的聚四氟乙烯杯中浸取。

浸取，洗凈坩堝后，在不斷攪拌下一次加入20mL鹽酸使溶液清亮，冷卻，移入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。分取10mL試液于100mL容量瓶中，加3mL鹽酸，加10mL乙醇，加5mL鉬酸銨，搖勻，之后在沸水中緩慢搖動水浴40s，取出，流水冷卻至室溫。加15mL草硫混酸，搖勻后，立即邊搖邊加5mL硫酸亞鐵銨溶液，用水稀至刻度搖勻，放置15min。

用1cm比色皿于650nm波長處以試劑空白為參比，測定其吸光度，從工作曲線上查得SiO2量。

工作曲線的繪制：分別分取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL的二氧化硅標準溶液于一組100mL容量瓶中，以下操作同分析步驟。以標準系列溶液中SiO2總量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。

4 結果與討論

4.1 空白試驗

硅是一種常見物質，為消除其他干擾，使測得的吸光度正確反映被測物的濃度，提高測定的準確度。各種空白所測得的吸光度值如表1。

表1 各種空白所得吸光值

根據表1看出，氫氧化鉀空白在馬弗爐中不加蓋熔融時會發生污染，加蓋熔融時測得的空白更加穩定，不進馬弗爐的氫氧化鉀與加蓋測定值相近，因此兩者都為最佳參比溶液空白。

4.2 酸度實驗

溶液的酸度對光度測定有顯著影響，而本方法要求是在弱酸性條件，因此對鹽酸的加入量進行試驗：選取渣精礦樣品進行試驗，實驗數據見表2。

表2 鹽酸加入量試驗

從表2看出：鹽酸加入量為3mL時，吸光值最高，因此鹽酸的最佳加入量為3mL。

4.3 顯色劑影響試驗

控制顯色劑的濃度，就可以控制顯色反應的程度。因此，加入過量的顯色劑是必要的，但是顯色劑過量太多，有時會引起副反應。同樣選取渣精礦樣品進行試驗，結果如下。實驗數據見表3。

表3 鉬酸銨加入量試驗

表3可以看出：鉬酸銨加入太多，結果更低，因此要嚴格把握加入量，選擇5mL 最佳。

4.4 水浴時間試驗

此顯色反應需要加熱在沸水浴鍋中反應一段時間才能完成，因此對水浴時間進行試驗。選取渣精礦樣品結果表4所示。

表4 水浴時間試驗

表4試驗結果可以看出，小于40s水浴時間不足，反應不完全，但水浴時間過長，結果也會偏低，因此水浴時間定為40s。

4.5 顯色時間

本方法在加入顯色劑后，有色配合物立即生成，放置一段時間后，測定結果會隨著時間的推移降低。如表5所示。

表5 顯色時間試驗

表5可以看出當顯色時間小于15min，由于顯色不完全，結果不穩定，可能偏高或偏低，若顯色時間過長，結果會偏低，因此15min為最佳顯色時間。

4.6 波長的選擇

在硅鉬藍分光光度法測定硅時波長大多采用650 ~810 nm［3］，如果試樣中硅含量較低時，選用波長810 nm，硅含量較高時，選用次靈敏波長650 nm［4］，本文討論較高硅含量，因此波長選650 nm波長。比色皿均為1cm，銅冶煉渣精礦試驗見下表。

上表試驗數據可以看出，650nm波長的最終分析結果最接近車間管理樣品測定值29.90，810 nm準確度高，但精密度不好，650nm波長精密度準確度都能滿足要求，因此銅冶煉渣精礦樣品測定波長選擇650nm。

表6 銅冶煉渣精礦樣品的測定值及分析結果

4.7 加入乙醇后結果的穩定性試驗

針對高含量二氧化硅樣品的分析，通過加入乙醇來提高樣品結果穩定性［5］，加乙醇與不加乙醇的結果進行比較，數據附表7。

表7 加乙醇試驗

從表7數據分析，不加乙醇的結果較離散，極差大，精密度差，而加入乙醇10mL結果最穩定。

5 方法評價

5.1 精密度試驗、準確度試驗［6］

對銅冶煉渣精礦中硅進行精密度實驗，選擇三個不同含量的樣品進行操作，具體數據附表8。

表8說明針對此不同含量的樣品，試驗結果在的允差以內，且與管理樣品值相接近，精密度好，該方法準確度符合要求。

表8 精密度試驗結果

5.2 加標回收率試驗

稱取銅冶煉渣精礦NK1126樣品，進一步做了加標回收實驗，實驗數據如表9。

表9 加標回收試驗

從表9可以看出：此方法回收率為99.01%~100.05%，說明采用此方法滿足檢測要求，數據準確可靠。

6 結論

針對二氧化硅含量在10%-40%的銅冶煉渣精礦樣品，通過對酸度、乙醇加入量和波長選擇等條件試驗，說明該方法能滿足測定要求，且精密度好，準確度高、快速簡便等，可以準確的分析高含量銅冶煉渣精礦中二氧化硅含量［7］。