摘要：對(duì)石英砂中二氧化硅含量、鐵和鋁分析的代表性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了論述。通過(guò)實(shí)例和驗(yàn)證，指出正確的操作完全能確保石英砂成分分析的準(zhǔn)確，為生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)，確保了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
石英砂作為主要原料對(duì)泡花堿生產(chǎn)有著重要影響，特別是對(duì)二氧化硅、鐵和鋁控制得很嚴(yán)格，要求分析的準(zhǔn)確性和精度都較高。至今在石英砂分析檢驗(yàn)方面的資料很少，各企業(yè)基本都是在采用自己企業(yè)的內(nèi)部分析標(biāo)準(zhǔn)。就幾年來(lái)在工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了幾點(diǎn)石英砂分析方面的注意事項(xiàng)。
1、取樣要有代表性
在進(jìn)行化學(xué)分析的過(guò)程中，較重要的是保證所分析的樣品化學(xué)成分需要具有代表性。每次進(jìn)廠的石英砂有幾十噸到一百多噸不等，而分析化學(xué)成分所用的樣品僅要2g就足夠了，即便分析水分也只用100g。
進(jìn)廠的石英砂一般是遠(yuǎn)途汽車運(yùn)輸或用拖拉機(jī)運(yùn)輸附近礦點(diǎn)的，對(duì)進(jìn)廠的石英砂由化驗(yàn)員在車上取樣。對(duì)大卡車取樣按上、中、下3個(gè)層次，每層均布各取3點(diǎn)，共9個(gè)點(diǎn)逐一取樣，拖拉機(jī)按上、下兩層每層均布各取3點(diǎn)，同一礦點(diǎn)的每五車取的樣混合均勻，作為1個(gè)分析樣。決不能在車下或其他地方任意取一點(diǎn)作為分析樣品。
對(duì)入庫(kù)的石英砂取樣時(shí)，把斷面分成幾個(gè)檔次，按上、中、下分點(diǎn)取樣，決不能在斷面任意取一點(diǎn)。在抽查當(dāng)日生產(chǎn)砂樣時(shí)，到生產(chǎn)車間由配料開(kāi)始至配料完畢間斷地取整個(gè)料的砂樣，不能到料倉(cāng)、料口或斗式輸送機(jī)上任意取一點(diǎn)，否則分析的結(jié)果沒(méi)有代表性。
取回的砂樣按四分法逐次縮分至150g以上，稱取150g在搪瓷盤中攤成薄層，在110°C熱風(fēng)干燥箱中烘干1h以上，取出冷卻后稱量，記錄水分。由于鋁、鐵的氧化物對(duì)硅酸鈉質(zhì)量有很大影響，所用石英砂一般要求水洗之后，嚴(yán)格控制鐵、鋁含量。放在一張光滑的白紙上，攪均后攤成薄層，用牛角匙按均布9點(diǎn)取2g左右樣品。剩下的取100g，用20-200目分樣篩進(jìn)行粒度分析并記錄數(shù)據(jù)。
2、研磨試樣
采用瑪瑙研缽人工研磨，研磨得是否合格對(duì)后期分析有重大影響。如研磨得不夠細(xì)，后期與氫氟酸反應(yīng)困難，甚至試樣反應(yīng)不完全，造成分析結(jié)果偏低。為保證分析準(zhǔn)確度，研磨后的試樣，置于105-110°C干燥箱中干燥1h，拿出放干燥器冷卻至室溫，備用。
3、二氧化硅含量測(cè)定
測(cè)定二氧化硅含量的鉑坩鍋先在馬弗爐中950℃高溫灼燒1h以上至恒重，取出在干燥器冷卻至室溫，稱量坩鍋重量并記錄。準(zhǔn)確稱0.5g研磨并干燥好的砂樣，至0.0001g（樣重G1）。
將坩鍋及樣品在馬弗爐中950℃高溫灼燒1h，于干燥器冷卻至室溫后，稱量坩鍋及樣總重（樣重G2），此次高溫灼燒是為了去除石英砂中的有機(jī)雜質(zhì)成分。
加3-4滴1+1硫酸慢慢潤(rùn)濕試樣。因?yàn)榱蛩峋哂蟹乐箽浞崤c二氧化硅反應(yīng)生成的四氟化硅水解的作用。硫酸的用量要適當(dāng)，以潤(rùn)濕樣品為宜。
硫酸太多，氫氟酸反應(yīng)完后剩余的硫酸揮發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，延長(zhǎng)分析時(shí)間；硫酸太少，起不到應(yīng)有的作用，影響含量測(cè)定。
硫酸完全潤(rùn)濕樣品后，再加入10mL氫氟酸放于沙浴中在低溫電爐上熔干為止。一定要等過(guò)量的硫酸分解成三氧化硫和水慢慢揮發(fā)完后再加入5mL氫氟酸加強(qiáng)灼燒一次，確保二氧化硅反應(yīng)完全。氫氟酸灼燒兩次后，鉑坩鍋置馬弗爐中950°C高溫恒重1h，于干燥器冷卻至室溫后，稱量（樣重G3）。二氧化硅含量按下式計(jì)算。
SiO2=(G2-G3)/G1×100%
3.1 石英砂二氧化硅含量的測(cè)定過(guò)程中注意事項(xiàng)
3.1.1 由于各礦點(diǎn)的石英砂品質(zhì)不同，所以加一遍氫氟酸時(shí)要小心操作，有的金屬氧化物雜質(zhì)含量較多的石英砂，已加入石英砂就開(kāi)始劇烈反應(yīng)，此時(shí)一定要注意控制沙浴溫度不可太高，防止樣品與氫氟酸劇烈反應(yīng)溢出，造成分析失敗。
3.1.2 有的分析方法一遍氫氟酸一反應(yīng)完，開(kāi)始冒白煙時(shí)就加二次氫氟酸。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，這樣做灼燒效果不好，二氧化硅含量偏低。
3.1.3 采用沙浴加熱灼燒，在馬弗爐恒重完后，第三次稱量坩鍋及殘?jiān)亓壳耙欢ㄒ⒁獍雁K坩鍋底部及周圍黏附的砂子擦凈，否則會(huì)使二氧化硅含量偏低。
4、測(cè)定鐵和鋁
4.1 稱樣
在干燥潔凈的鉑坩鍋中準(zhǔn)確稱1.0g研磨干燥好的砂樣，至0.0001g。
4.2 灼燒
灼燒過(guò)程與測(cè)含量基本相同，區(qū)別在于由于樣品增加了1倍，所以1+1硫酸加6-7滴，同樣二遍灼燒用的氫氟酸加10mL，以保證二氧化硅完全參加反應(yīng)。
4.3 溶樣
二遍灼燒氫氟酸揮發(fā)完后，加入5mL1+1鹽酸在低溫電爐上慢慢加熱3min，取下冷卻后，小心轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中，定容，搖勻，備用。
4.4 測(cè)鐵
按GB/T3049-2006工業(yè)用化工產(chǎn)品鐵含量測(cè)定的通用方法測(cè)定。
4.5 測(cè)鋁
配制乙酸—乙酸鈉緩沖溶液（pH5.6）：將250g三水乙酸鈉（或150.7 g無(wú)水乙酸鈉）溶于水，加12mL冰乙酸，用水稀釋至1L，搖勻。
配制0.005mol/L乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），標(biāo)準(zhǔn)溶液：在容量瓶中用蒸餾水稀釋0.1mol/L的定量試劑至250mL（20°C），搖勻靜置1周。用移液管取50mL稀釋至1L。
配制0.005mol/L乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取2.2g乙酸鋅溶于少量水中，加36%乙酸2mL，用水稀釋至2L。
EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液與乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液體積比的測(cè)定：用移液管移取10mL 0.005mol/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液于300mL錐形瓶中，加水約150mL，加5mL pH5.6的乙酸—乙酸鈉緩沖溶液，加二甲酚橙指示劑4滴，用0.005mol/L乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)榧t色。
EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液與乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積比按下式計(jì)算：
K=10/V
式中K—每毫升乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)；
V—滴定時(shí)消耗乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。
從“4.3"制備的250mL溶液中用移液管取50mL于300mL的錐形瓶中，再用移液管移取20mL的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，在電爐上加熱到50℃以上，加兩滴二甲酚橙指示劑，邊搖動(dòng)錐形瓶?jī)?nèi)的溶液邊滴加1+1的氫氧化銨溶液至溶液由黃色剛好變?yōu)樽霞t色，加5mL pH5.6的乙酸—乙酸鈉緩沖溶液，此時(shí)溶液由紫紅色變?yōu)辄S色。繼續(xù)加熱，煮沸2-3min，冷卻，用水稀釋至約150mL，加2-3滴二甲酚橙指示劑，用0.005mo1/L的乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)榧t色。
三氧化二鋁的含量按下式計(jì)算：
三氧化二鋁%=0.2549×5×(20-V×K)×100/(1000×G)-0.6384×Fe2O3%=0.2549×(20-V×K)/2G-0.6384×Fe2O3%
式中 K—每毫升乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)；
V—滴定時(shí)消耗乙酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；
G—樣品的重量，g；
0.6384—三氧化二鐵對(duì)三氧化二鋁的換算系數(shù)。
5、結(jié)語(yǔ)
由于石英砂中的雜質(zhì)主要是鋁和鐵的氧化物，測(cè)定結(jié)果減去用鄰菲羅林法測(cè)定的鐵含量即為鋁含量。
在鐵鋁測(cè)定中要注意：一是溶樣轉(zhuǎn)移要完全，不能遺漏或損失試樣；二是要注意調(diào)pH時(shí)要調(diào)到恰好變色，偏離太多，超出緩沖溶液的緩沖能力會(huì)影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性；三是若樣品中雜質(zhì)含量過(guò)高，則溶液一配制好就顯示終點(diǎn)的紫紅色，說(shuō)明EDTA不夠，應(yīng)加量或減少待測(cè)試液的用量。
