工业分析课程设计分析

课程设计报告书 题 目： 硅酸盐岩石分析 系 部： 化工系 专 业： 工业分析与检验 班 级： 分析12 姓 名： 魏甜甜 学 号： 120302122 2013年5月目录第一章 概述.4 1.1 岩石全分析的意义.4 1.2 硅酸盐岩石的组成和分析项目.4一、 二氧化硅的测定.5二、 氧化铝的测定.7三、 氧化铁的测定.10四、氧化钛的测定.10五、氧化锰的测定.11六、氧化钙的测定.12七、氧化镁的测定.14八、烧失量的测定.16 1.3 硅酸盐岩石全分析的试样分解方法.17 1.4 硅酸盐岩石的分析系统.18第二章 采样.18 2.1 采样的重要性19 2.2 硅酸岩的采集方法及取样量岩石试样19第三章 制样20 3.1 制样的重要性21 3.2 制样的基本程序21 3.3 确定缩分次数及分析试样量22第四章 测定过程及原理22 一、 硅24 二、钙、镁的测定25 三、锰25 四、磷26 五、 CO2和有机酸26 六、灼烧减量的测定(用分析天平)26第五章 数据处理28第六章 设计小结（体会和建议）28参考文献29第一章 概述1.1 岩石全分析的意义岩石，是固态矿物或矿物的混合物，其中海面下的岩石称为礁、暗礁及暗沙，由一种或多种矿物组成的，具有一定结构构造的集合体，也有少数包含有生物的遗骸或遗迹（即化石）。岩石有三态：固态、气态（如天然气）、液态（如石油），但主要是固态物质，是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。在地质学中，不仅矿物定名，需要全分析结果。而且根据岩石全分析结果，还可以了解岩石内部成分的含量变化，元素在地壳内部的迁移情况和变化规律、元素的集中和分散，岩浆的来源及可能出现的矿物，可以进行矿体岩的相划分与对比，阐明岩石的成因，进行成矿规律的研究，指导地址普查勘探工作等。在工业建设方面，首先，许多岩石和矿物，其本身就是工业上、国防上的重要材料和原料，如硅酸岩中的云母、长石、石棉、高岭石、石英砂等；碳酸盐岩石中的大理石、白云石、石灰石等；硅酸盐岩石中的磷灰石、独居石等。其次，有许多元素，如锂、铍等提取，主要取决于硅酸盐岩石。1.2 硅酸盐岩石的组成和分析项目硅酸盐岩石的组成所谓硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。从结构上看，硅酸盐岩石和矿物实际上并不是简单的由SiO2和金属氧化物组成的。它们的基本结构单元是SiO4硅氧四面体。这些硅氧四面体以单个或通过公用氧原子连接存在于小的基团、小的环状、无限的链或层中。分析项目一、 二氧化硅的测定1. 方法提要试样经NaOH熔融分解，硅的化合物转化为易于分解的的硅酸钠，而金属氧化物则转化为氢氧化物。熔融物以适量热水及浓盐酸浸取，金属氢氧化物即转化为热氯化物，硅酸钠转化为硅酸，部分仍以水溶胶状留在溶液中。然后，在浓盐酸溶液中加入动物胶，促使硅酸凝聚、沉淀：此后过滤、灼烧，即得二氧化硅。按照胶体相互聚沉的原理，当用动物胶凝聚可溶性二氧化硅时，试液的酸度、凝聚时的温度、动物胶的浓度都会影响动物胶对硅酸的凝聚作用。因此，凝聚二氧化硅溶胶必须注意以下几点：试液中浓盐酸的量应维持在30以上（体积百分比）。加动物胶时试液温度控制在60-70oC，温度高于80时，动物胶的凝聚作用会大降低。动物胶加入的数量过多或不足，不仅对二氧化硅水溶胶会失去凝聚作用，甚至反而会保护水溶胶。2. 所需试剂 氢氧化钠A.R（固体粒状）盐酸 A.R（比重1.19g）1动物胶水溶液：取1克动物胶溶于100毫升热水中（随配随用）5：95的盐酸洗液3.分析手续精确称取研细并在105-110oC下干燥过的试样0.5-1.0克于银钳埚中，慢慢加入5克NaoH,在低温炉或酒精灯上以小火加热，使NaOH溶化，然后逐渐升温至600-650oC进行熔融，保持10-15分钟（附注）。取出冷却后，以热水洗出熔块于500毫升烧杯中，粘附在坩埚壁上面的熔融物可用带有橡皮头的玻璃棒擦洗下来。于所得溶液中，加入15毫升浓盐酸，将烧杯置于水浴上蒸发至呈潮湿盐状，加入10毫升浓盐酸放置过夜（如工作急需，在加入盐酸后可加热近沸，稍冷，按下述手续进行）。烧杯置于70oC水浴中，当杯中液体到达水浴的温度时，加入新鲜配制的1动物胶溶液10毫升，同时用玻璃棒剧烈搅拌4-5分钟。再在水浴上保温10分钟。然后，将烧杯取出，待其冷却后用911公分中速无灰滤纸过滤于250毫升容量瓶中，用5:95的热盐酸洗涤烧杯45次，并将二氧化硅沉淀及氯化钠等盐的晶体尽可能全部移入滤纸内。然后用带有橡皮头的玻璃棒擦净烧杯，沉淀，继续用5:95的热盐酸溶液洗至接近无铁离子（沉淀呈白色或洗液无黄色）（附注），最后用热水洗 涤34次。将滤液和洗液混匀，冷却至室温，用水稀释至刻度，摇匀，以备测定Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO、CaO、MgO等项目。将滤纸连同沉淀置于已在900950oC灼烧至恒重的瓷坩埚中，先在酒精灯上用小火将滤纸灰化，然后放入高温炉中，逐渐升温至900950oC灼烧30分钟，取出稍冷后，移入干燥器中冷却后称重。再在900950oC灼烧至恒重。按下式计算二氧化硅的百分含量。SiO2%= 式中： G2-沉淀及坩埚的重量（克）G1-空坩埚重（克）G-称取试样（克）附注：NaOH易吸收空气中的水份，因此当用NaOH进行熔融时，常常排除许多水份，发生大量的泡沫，并引起试样外溅。因此，熔融时温度宜逐渐上升，最后瘩頰600650oC进行熔融。熔融时应随时注意控制，否则熔融物会迅速地沿坩埚内壁外溢，使试验失败。当NaOH熔融试样时，如在试样上先加数滴NaOH的酒精溶液，可以防止试样在NaOH的熔化飞溅。 洗涤二氧化硅沉淀的先液以5:95盐酸溶液较为适宜。据资料介绍，用5:95盐酸洗涤二氧化硅时，转入溶液中的硅酸最少。洗涤时所用盐酸洗液量为150-200毫升。 氢氧化钠为强烈的碱性熔剂。在银坩埚中熔融试样，如加热的时间和温度掌握适宜，则从坩埚上所侵蚀下来的银是比较少的。在分离SiO2时仅有少量的银以AgCl的形态夹杂于沉淀中，但如溶融时间过长，温度过高，则所侵蚀下来的银就较多。在盐酸溶液中侵蚀下来的银成AgCl沉淀，但因溶液中盐酸及氯化物浓度均甚高，部分AgCl生成AgCl2络离子而溶解在溶液中，分离二氧化硅后由于 溶液体积增大，盐酸及氯化物浓度降低，AgCl则重新析出，溶液浑浊即此缘故。另一部分银仍以AgCl形态夹杂于SiO2沉淀中，在过滤时，氯化银感光分解成金属银微粒，而使二氧化硅沉淀呈兰紫色，灼烧后所得SiO2 结果偏高。所以当分析一般不含重金属的硅酸盐岩石时，如条件许可，仍以在铂坩埚中用碳酸钠熔融试样为宜。二、 氧化铝的测定1. 方法提要在pH5-6的NH4AC-HAC缓冲溶液中，EDTA能与Al3+、Fe3+、Ti4+、Mn2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Co2+等离定量作用。Ca2+、Mg2+不干扰。考虑到一般硅酸盐岩石中Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Co2+等重金属离子含量极微，对测定没有影响，故可在试液中加入过量EDTA标准溶液，调整试液酸度，加热使EDTA与Al3+、Fe3+、Ti4+等离子作用后再以ZnAc2回滴过量EDTA，根据所消耗的ZnAc2的用量求得二、三氧化物总量。另取试液以比色法测得Fe2O3、TiO2、含量后，换算为相当于Al2O3含量百分数，从总量中减去，即得Al2O3含量。2.所需试剂 0.03MEDTA：取11克A.R的EDTA溶于水中后稀释至1升。 0.02M醋酸锌溶液：取4.4克A.R的ZnAC2.2H2O溶于水中后，加入数滴1：1Hac，移入1000毫升容量瓶中以水稀释至刻度。其对氧化铝的滴定度按下述操作步骤以标准铝液标定。用移液管吸取25毫升Al2O3标准溶液于300亳升锥形烧瓶中，用水稀释至约100毫升、另用移注解管准确加入25毫升0.03MEDTA溶液，加热至60-70oC，加入一滴0.1对硝基酚指示剂，用1：1NH4OH中和溶液至呈浅黄色，再逐加入1：1HCl至溶液的黄色刚褪去。加入5毫升NH4AC2-Hac缓冲溶液，加热煮沸2-3分钟，冷却后加入少量二甲苯酚橙指示剂，以0.02MZn-Ac2标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。记下所消耗ZnAc2标准溶液毫升数（V2）用移液管另取25毫升0.03 MEDTA，按上述操作步骤作一空白试验所消耗的ZnAc2标准溶液毫升数为V1。ZnAc2溶液对Al2O3的滴定度按下式计算：T1=25毫升Al2O3标准溶液中所含Al2O3的克数/V1-V2 氧化铝标准溶液：称取4.7369克A.R的氯化铝AlCl36HO(或A.R金属铝片0.5292克)于250毫升烧杯中。加入5毫升1：1HCl溶解后移入1000毫升容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。此溶液1毫升约含AlO1毫克，其准确浓度可用8羟喹啉重量法来校正。 醋酸铵-醋酸缓冲溶液(Ph6):将30毫克A.RNH4Ac溶于水中后加入1毫升A.R冰醋酸，以水稀释至100毫升。 二甲苯酚橙指示剂：取0.2克二甲苯酚橙指示剂与20克A.R氯化钠在瓷研钵中研细混匀后保存于广口瓶中。 0.1对硝基酚指示剂（水溶液） 1：1氨水 A.R 1：1盐酸 A.R3.操作步骤用移液管吸取分离二氧化硅后的滤液25-50毫升于300毫升锥形烧瓶中，用滴定管或移液管加入0.03MEDTA标准溶液（EDTA的用量视试液中Al2O3含量的多少来决定。1毫升0.03M=1.5294毫克Al2O3,一般过量3-10毫升）。加热至60-70oC，加入一滴0.1对硝基酚指示剂，用1：1NH4OH中和溶液至呈浅黄色，再逐滴加入1：1HCL至溶液黄色刚褪去，加入5毫升NH4Ac 缓冲溶液，加热煮沸2-3分钟（附注），冷却后加入少量二甲苯酚橙指示剂，以0.02MznAc2标准溶液滴定至溶液呈微红色为终点。记下所消耗的ZnAc2标准溶液毫升数（V2）。取同量EDTA按上述操作步骤作一空白试验，所消耗的ZnAc2标准溶液亳升数为V1。按下式计算试样中氧化铝百分含量（附注）:Al2O3%= 式中：V1-同量EDTA所消耗的ZnAc2毫升数V2-回滴过量EDTA所消耗的ZnAc2毫升数Ti-ZnAc2对 Al2O3的滴定度，即每毫升ZnAc2相当于Al2O3的克数F-试样稀释倍数G-称取样品重量0.638:Fe2O3或TiO2换算成相当于Al2O3的系数（Al2O3/Fe2O3或Al2O3/TiO2=0.638）附注：1.测定Al2O3时所取试液是25毫升或50毫升，可视样品中Al2O3含量多少而定。如称取0.8克试样，估计其Al2O3含量低于20，则可吸取50毫升；若高于20可吸取25毫升试液。2.三价铝离子与EDTA形成中等强度的络合物（PK=16.10）,随着溶液的PH值不同。3. 在用NH4OH中和溶液时，如溶液混浊或有氢氧化铝沉淀析出，则表明加入的EDTA还不足以络合溶液中的全部铝子，应再加入一定量的EDTA标准溶液。EDTA必须过量才能使Al3+与EDTA作用完全。有时加入的EDTA量比络合全部Al3+所需的EDTA的量略少，在用NH4OH中和时溶液并不浑浊，但在滴定前加入二甲苯酚橙指示剂后，溶液不是黄色而呈紫红色，则应将溶液调整至酸性，再加入一定量的EDTA标准溶液，继续按上述手续进行测定。三、 氧化铁的测定1. 方法提要三价铁离子能与磺基水杨酸生成络合物。该络合物在碱性溶液中具有与铁含量成比例的黄色，颜色相当稳定，在几个月内不起变化。2. 所需试剂 25磺基水杨酸溶液：取25克A.R磺基水杨酸溶液于水中后，稀释至100毫升。 1:1氨水。 氧化铁标准溶液：精确称取0.491克A.R硫酸亚铁铵Fe(NH4)(SO4)2.H2O于250毫升水。加入10毫升1：1H2SO4,50毫升水。加热溶解后，放冷至室温，移入1000毫升容量瓶中，以水稀释至刻度。每毫升含Fe2O30.1毫克。3. 分析手续用移液管吸取分离二氧化硅后的滤液10毫升于50毫升容量瓶中，加入5毫升25磺基水杨酸溶液，逐滴加入1：1NH4OH至出现黄色再量2毫升，用水稀释至刻度充分摇匀。在比色管或比色计中进行比色（用紫色滤光片，=420m）附注：锰在氨性溶液中被空气中的氧氧化成棕红色氧基氢氧化锰MnO(OH)2,影响铁的测定。可在用氨水中和试液前加入0.5克盐酸羟胺以消除其影响。四、氧化钛的测定1、 方法提要在pH3.7的溶液中,钛铁试剂(邻苯二酚3,5二磺酸钠)与Ti4+ 作用形成黄色络合物,与Fe3+形成蓝紫色络合物。但与Fe2+作用则不显色。我们采用硫代甘醇酸为还原剂,在酸性溶液中将Fe3+还原成Fe+以消除Fe3+对比色测定Ti4+的干扰。2、所需试剂 硫代甘醇酸:10%溶液。 5%钛铁试剂溶液:取25克A.R钛铁试剂溶于水中后稀释至500毫升,必要时过滤。2o溶于水中后,加入212毫升A.R冰醋酸,以水稀释至500毫升。 1:1氨水。 氧化钛标准溶液：称取A.R草酸钛钾K2TiO(C2O4)22H2O0.2216克于500毫升烧杯中,加入4克硫酸铵,50毫升浓硫酸,加热煮沸10分钟。冷却后,将此冷溶液倒入约盛有500毫升水的1000毫升容量瓶中,放冷至室温用水稀释至刻度,充分摇均。每毫升含TiO20.05毫克。3、操作步骤用移液管吸取分离二氧化硅后的滤液10毫升于50毫升容量瓶中,加入5毫升10%硫代甘醇酸,10毫升5%钛铁试剂溶液,逐滴加入1:1NH4OH至溶液呈黄色(附注),再加入10毫升醋酸钠醋酸缓冲溶液,用水稀释至刻度,摇匀。在比色管或比色计中进行比色(用紫色滤光片,=420m)。附注当试样中氧钛含量极微时,在用氨水中和溶液时,溶液不呈黄色而现紫红色。这是由于加入氨水过多,溶液的pH偏高而使Fe+与硫代甘醇酸所形成的络合物Fe(SCH2COO)2-显色的缘故,可加入数滴1:1HCl使紫红色褪去,然后加入醋酸钠醋酸缓冲液即可。瓷土中氧化钛含量的多寡对瓷器的透光色调影响甚大,过去一般采用过氧化氢法比色测定氧化钛,灵敏度较低。我们改用钛铁试剂法测定氧化钛,灵敏度约比过氧化氢法高20倍。用硫代甘醇酸消除Fe3+的影响后,硅酸盐岩石中一般元素对测定无干扰。高锰酸钾，可用来比色测定Mn的含量五、氧化锰的测定1、 方法提要低价锰离子(Mn+)在有硝酸银为催化剂的硫酸、磷酸介质中,与过硫酸铵作用生成紫红色的高锰酸钾，可用来比色测定Mn的含量。2、 所需试剂 硫磷混合酸:将30毫升浓硫酸慢慢倒入60毫升水中。冷却后,加入10毫升磷酸(比重1.7)。 过硫酸铵A.R。 硝酸(比重1.42)A.R。 2%的硝酸银溶液:称取A.的硝酸银2克,溶于水中加入34滴硝酸,用水稀释至100毫升,储存于有色滴瓶中。 氧化锰标准溶液:1毫克当量KMnO4相当于0.0142克MnO,用滴定管准确取出当量浓度为N的KMnO4溶液V毫升(V=7.042/N)于250毫升的烧杯中,加入5毫升1:1的H2SO4及50毫升水,加入数滴亚硫酸溶液(或亚硫酸钠溶液)使MnO4-紫色完全褪去,加热煮沸以驱尽二氧化硫。放冷,移入1000毫升容量瓶中的，以水稀释至刻度,充分摇匀备用。每毫升含量氧化锰0.1毫克。3、 操作步骤用移液管吸取分离二氧化硅后的滤液10毫升于250毫升烧杯中,加入10毫升硫磷混合酸,加热蒸发至开始逸出三氧化硫白烟,小心加入35毫升浓硝酸,以破坏溶液中的动物胶及氯化物(附注),继续加热至逸出三氧化硫白烟,放冷,用水稀释至40毫升,加入1毫升2%硝酸银溶液,加热至沸,逐渐加2克过硫酸铵,煮沸1分钟后冷却,移入50毫升容量瓶中,以水稀释至刻度,充分摇匀,在比色管或比色计中进行比色(用绿色滤光片,=530m)。附注溶液中的氯化物及动物胶能使高锰酸银还原褪色,因此必须加入HNO3和H2SO4加热至硫酸冒烟,以驱尽氯离子和破坏动物胶。六、氧化钙的测定1、 方法提要将分离二氧化硅后的滤液用三乙醇胺掩蔽其铁、铝后,用氢氧化钾调整至pH为12,以钙黄绿素为指示剂,用EDTA标准溶液滴定。2、 所需试剂 30%的三乙醇胺溶液:取30毫升A.R的三乙醇胺,用水稀释至100毫升,摇匀。 25%的氢氧化钾溶液:取50克A.R的氢氧化钾,溶于水中后,用水稀释至200毫升,储存于塑料瓶中。 钙黄绿素混合指示剂:取0.2克钙黄绿素指示剂(Fluorexone)于瓷研钵中研成细末状,然后再加入0.12克麝香草酚酞指示剂(Thymolphthalein)及20克A.R氯化钾,再混研成细粉末状。储存于磨砂口瓶中,注意防潮。 氧化钙标准溶液:精确称取0.8924克重沉淀的碳酸钙于500毫升烧杯中,加入50毫升水,然后再加入20毫升1:1的HCl,加热使碳酸钙完全溶解。冷却至室温后,移入500毫升容量瓶中,以水稀释至刻度,充分摇匀。此溶液每毫升含CaO1毫克。市售碳酸钙一般均含有钾、钠、镁等杂质,不能作为标准试剂用。应以G.R(或A.R)的二水氯化钙CaCl22H2O精制高纯度CaCO3。其法为：将50克氯化钙溶于300毫升水中后。加热，加入NHO4H，使氢氧化铁、氢氧氧化铝等析出，过滤。在溶液中加入5毫升1：1NH4OH，逐滴加入20（NH4）CO3(A.R)溶液使Ca2+成CaCO3沉淀，直至加入（NH4）2CO3时不再析出沉淀为止。将杯中的沉淀用倾泻法过滤，以热水充分洗涤至无Cl-。在105110oC烘干后，再在400oC电炉中烘1小时，保存在有磨砂口的玻璃瓶中。 0.03MEDTA标准溶液：配制方法见“氧化铝的测定”一节。其对氧化钙的滴定度按下述操作步骤进行；用移液管吸取25毫升氧钙标准溶液于250毫升烧杯中，加入25亳升水、5毫升30%三乙醇胺、15毫升25%氢氧化钾溶液，用玻璃棒搅匀溶液后，加入钙黄绿素混合指示剂约10毫克。在烧杯底下垫一黑纸，以EDTA滴定至绿色萤光消失，溶液呈现紫红色为终点。记下所消耗EDTA毫克升数（V1）.EDTA对CaO的滴定度（T2）按下式计算：T2=25毫升氧化钙标准溶液中所含氧化钙克数/V1。3.操作步骤用移液管吸取分离二氧化硅后的溶液50毫升于250毫升烧杯中，加入5毫升30三乙醇胺溶液，用玻璃棒搅匀后再加入20毫升25氢氧化钾溶液，约10毫克钙黄绿素指示剂，在烧杯底下垫一黑纸，以0.03MEDTA标准溶液滴定至绿色萤光消失。溶液呈现紫红色为终点。记下所消耗EDTA溶液的毫升数（V1）。按下式计算试样中氧化钙的含量：CaO%= 式中：V1滴定氧化钙时所水消耗EDTA毫升数；T2EDTA标准溶液对氧化钙的滴定度；F-溶液稀释倍数G-试样重量（g）附注 钙黄绿素混合指示剂在pH12时，其终点变化很明显，故在滴定时应调整溶液的pH值。一般加入20毫升25氢氧化钾溶液即可达到此pH值。若分离二氧化硅时用的酸较多，则可再适当增加氢氧化钾的用量。在溶液中即使加入40毫升25氢氧化钾溶液，对滴定终点及钙的测定结果均无影响。 三乙醇胺有削弱萤光的影响，一般以不超过10毫升为宜。 在强碱性溶液中的钠盐与钾盐均与钙黄绿素反应略呈萤光，妨碍碱土金属的滴定。但钾盐的的效应较少，故在调整溶液的pH值时应采用氢氧化钾，避免使用氢氧化钠。 指示剂的用量不宜过多，10毫克左右已够。在溶液中加入指示剂过多，反而不易观察终点。七、氧化镁的测定1. 方法提要将分离二氧化硅后的溶液用三乙醇胺掩蔽其铁、铝后，用氨水调整其pH为10，以酸性铬兰K混合物为指示剂，用EDTA标准溶液滴定得钙镁合量。从合量中减去钙量即得镁的含量。2. 所需试剂 30三乙醇胺溶液。A.R。 1：1氨水。A.R.。 酸性铬兰K混合指示剂：精确称取 0.17克酸性铬兰K及0.03克次甲基兰C18H18C1N3S.3H2O,在瓷研体中研细混匀后，加入20克A.R氯化钾，再混研成细粉末状，贮存于磨砂口广口瓶中，注意防潮。 0.03MEDTA标准溶液：配制方法见”氧化铝的测定”一节。其对氧化镁的滴定度T3可由计算而得，即将EDTA对氧化钙的滴定度乘以0.719（T=T20.7119，MgO/CaO=0.719）。3. 操作步骤用移液管吸取分离二氧化硅后的溶液50毫升于250毫升烧杯中，加入10毫升30三乙醇胺溶液，用玻璃棒搅匀后，再加入40毫升1：1NH4OH和适量酸性铬兰K混合指示剂。用0.03MEDTA标准溶液滴定至溶液呈纯兰色为终点。此时所消耗的EDTA用量为钙镁合量（V2）。于此合量在减去滴定氧化钙时所消耗的EDTA标准溶液升数（V1），即为氧化镁实际消耗量。按下式计算试样中氧化镁的含量：MgO%= 式中：V1-滴定氧化钙时所消耗的EDTA毫升数；V2-滴定钙、镁合量时所消耗的EDTA毫升数；T3-EDTA标准溶液对氧化镁的滴定度；F-溶液稀释倍数G-试样重量（克）附注: 用EDTA滴定钙、镁合量时，其主要干扰无素有：Fe3+、Al3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Sr2+、Ba2+等。锶和钡可在滴定前加入适量的硫酸钾以消除其干扰作用；少量的铜、钴、镍、锌可在滴定前加入2毫升10氰化钾以消除其干扰作用。铝及少量铁、锰加入三乙醇胺后即生成稳定的络合物，从而不干扰钙、镁合量的测定。当铁含量高达20毫克时，可先用盐酸羟胺使高价铁还原成低价铁，再加入氰化钾使其成亚铁氰化钾而消除其干扰作用。锰含量甚高时，可加入盐酸羟基使锰与钙、镁一起被EDTA滴定。从总量中减去氧化锰的含量（将氧化锰的百分含量乘以0.568即换算成相当于氧化镁的百分含量，MgO/MnO=0.568）和氧化钙的含量即得氧化镁的含量。MgO%= 当溶液的pH值为10时，滴定终点变化十分明显。如溶液pH值低于9.5，滴定终点就不大明显，易产生误差。一般滴定钙、镁合量均采用NH4Cl-NH4OH(PH-10)缓冲溶液，以调 整溶液的pH值。据我们试验，即使加入20毫升NH4Cl-NH4OH缓冲溶液，溶液的pH值仍为9.5。加入20毫升浓氨水后，溶液的pH值始为10，但浓氨水对呼吸器官刺激性大，故改用40毫升1：1的NH4OH。八、烧失量的测定1. 方法提要将一定量的干燥试样在900-950oC的温度条件下进行灼烧，其失去的重量，即为烧失量（附注）。2. 分析手续精确称取磨细通过200筛目、并在105-110oC下烘焙干燥的试样0.5-1克，置于曾在900oC灼烧称重的瓷坩埚中，然后移入已升温至约300-400oC的马弗炉内，低温灼烧10-15分钟，此后再逐渐地升高温度至900-950oC，继续灼烧1.5-2小时，取出稍冷，再移置于干燥器内冷却，称重。称重后再放入马弗炉内，在900-950oC灼烧30-40分钟，同下法冷却，称重。直至恒重为止。3. 结果计算烧失量= 式中：G1-灼烧前坩埚及试样总克数；G2-灼烧后坩埚及试样总克数；G-试样克数附注试样内的化合水，碳酸盐中的二氧化碳，硫化物中的硫，硫酸盐中的三氧化硫，云母和岩石中的氟以及碳或碳氢化物等，经900950oC灼烧后，即可全部或部分地被驱逐出来，又所存在的亚铁盐，在此同时亦被氧化，但氧化不完全，所以烧失量乃是这些组成分的总和。1.3 硅酸盐岩石全分析的试样分解方法酸分解法氢氟酸分解法H2F2是分解硅酸盐试样唯一最有效的溶剂，这是因为F-可与硅酸盐中主要成分Si4+、Al3+、Fe2+、Fe3+形成稳定的易溶于水的配离子。硅酸盐矿物质中，除斧石、锆石、尖晶石、绿柱石、石榴石外均可溶解完全。然而绿柱石、石榴石通过容器加盖并延长时间（2-4h）等办法也溶解，其余难溶试样使用增压分解法可分解完全。氢氟酸分解的几种常用方案：1、 H2F2+HNO3或H2F3分解样品：用于测定SiO22、 H2F3+H2SO4或+HClO4分解样品：用于测定SiO2以外的项目。3、 H2F2于120-130。C下增压溶解，用于测定所有氧化物硅酸盐分析中所用的酸为HCl，HNO3，H2SO4，H2PO4,HF等。HCl是系统分析中良好的溶剂，其特点是生成的氯化物除AgCl，Hg2Cl2,PbCl2外都溶于水，给测定带来方便（硅酸盐样品中几乎不含Ag+,Hg2+,Pb2+）；Cl-与某些离子生成络合物FeCl6促进试样分解；浓HCl沸点较低，bp108。C，用重量法测SiO2易于蒸发除去；大多数硅酸盐样品不能被HCl分解（熟料碱性矿渣可以）。在系统分析中很少用HNO3、H2SO4溶液，但在单项测定中HNO3、H3PO4都广泛应用。H2PO4200-300。C溶解能力很强，能溶解一些难溶于HCl、H2SO4的样品，如铁矿石、钛铁矿等，但只适用于单项测定。 HF及HF-H2SO4、HF-HClO4混酸常用于溶解硅酸盐。残渣为除Si外的其他盐类，以水提取加酸溶解，或熔融法处理成试样溶液。溶解过程应在铂金器皿或塑料器皿中进行，不能用玻璃器皿。熔融法将试样与酸性或碱性熔剂混合，利用高温下试样与熔剂发生的多相反应，使试样组分转化为易溶与水或酸的化合物。该法是一种高效的分解方法。但要注意，熔融时，需加入大量的熔剂（一般为试样的612倍）而会引入干扰。另外，熔融时，由于坩埚材料的腐蚀，也会引入其它组分。根据所用熔剂的性质和操作条件，可将熔融法分为酸熔、碱熔和半熔法。碳酸钠的熔融分解法将样品与过量的无水碳酸钠混匀在高温下溶解，难溶于水和酸的石英及硅酸盐岩石转为易溶的碱金属硅酸盐混合物苛性碱熔融分解法氢氧化钠、氢氧化钾都是分解硅酸岩石矿物的有效溶剂，硅酸盐矿物被溶解为可溶性的碱金属硅酸盐。烧碱法（半熔法）烧碱法又称半熔法，是使试样与固体试剂在低于熔点温度下进行反应，达到分解试样的目的。因为加热温度低，时间长，但不易腐蚀干锅，通常可以在瓷干锅中进行。特点：溶剂少，干扰少；操作速度快、熔样时间段，易提取；减轻了对铂金坩埚的侵蚀作用；用于较易熔的样品，对难溶样分解不完全。1.4 硅酸盐岩石的分析系统硅酸盐试样的系统分析，已有100多年历史。从20世纪40年代以来。由于式样分解方法和新的测试方法与测试仪器的应用，至今已有多种分析系统，可粗略分为经典分析系统和快速分析系统两大类。快速分析系统经典分析系统经典分析系统是建立在沉淀分离和重量发的基础上，是定性分析化学中元素分组发的定量发展，是有关岩石全分析中出现最早，在一般请款下可获得准确分析结果的多元素分析流程。在分析系统中，通常称样0.5000-1.000g，试样于铂坩埚中，用Na2CO3在950-1000。C熔融分解，熔块用水提取，盐酸酸化，蒸干后在110。C烘约1h，用HCl浸取，滤出沉淀；滤液重复蒸干、熔烘、酸浸、过滤，把两次滤得沉淀至于铂坩埚中灼烧、称重。用H2F2-H2SO4驱硅，灼烧并称量残渣，失重部分即为SiO2质量。快速分析系统硅酸盐经典分析系统的主要特点是具有显著的连续性。但是，由于测定各个组分时，需要反复沉淀。过滤分离，再结合灼烧、称量等重量发操作，难以满足快速分析的要求。随着近代科学技术的发展，以及大批物料分析和例行分析的需要，从1947年开始，陆续出现了一些快速分析系统。20世纪50年代形成依重量法、滴定法和比色法等化学方法为主的完善的快速分析系统。直到60年代以后，出现了很多以仪器分析方法为主、完成整个分析流程所需时间越来越短的快速分子系统。这些快速分析系统依据试样分解的手段可分为碱熔、酸熔、锂硼酸盐熔融三类。（1）碱熔快速分析系统（2）酸熔快速分析系统（3)锂盐熔融分解快速分析系统。第二章 采样2.1 采样的重要性重要性采样算法就是在有限的采样次数内，尽量让采样点覆盖对积分贡献很大的点。其目标是用一种受控的方式改变仿真，以便增加稀少事件的数目，同时还能正确地确定解调差错概率。常规重要性采样（CIS）是一种降方差的仿真方法，它通过提供有偏噪声来实现，等效于使系统工作在一个较低的信噪比环境下。2.2 硅酸盐的采集方法及取样量岩石试样（1)样品要纯净（2）样品在淘洗前必须称重。鉴定含量的样品，一般重20-30kg左右。跳单矿物药品，其重量依单矿物的需要量定。（3)采样点同时采薄片样，了解副矿物在岩石中的分布特点，结晶世代及副矿物粒度。 采样方法固态物料的采样 根据矿石堆的不同形状，将子样数目均匀地分布在顶、腰底的部位上。底部应距地面0.5m。顶部采样时，先除去表层0.1m，沿和矿石堆表面垂直方向挖深度0.3m的坑，在坑底部取样5kg。 取样量在充分保证样品代表性的前提下，取样量越小，取制样的工作量也越小；但取样量太小，不能保证其代表性。能代表研究对象整体的样品最小量，称为样品最低可靠质量。在满足取样误差要求前提下，确定最小取样量的就显得十分重要。早在1908年理查德就提出了根据试样质量确定试样粒度得“理查表”，之后前苏联学者P.O.切乔特根据理查表的数据，于1932年提出适合最小样品质量与颗粒大小关系的理查切乔特公式：（已知K=0.15，d40mm可得每次采样量为5kg，则采样单元n为n=Q/5=240/5=48(份)称取0.5-1.0g试样，精确至0.0001个同一试样，在同一实验室，应由同一操作者在不同时间内进行24次测定随同试样分析同类型的标准试样。 取样方式根据矿石堆的不同形状，将子样数目均匀地分布在顶、腰底的部位上。底部应距地面0.5m。顶部采样时，先除去表层0.1m，沿和矿石堆表面垂直方向挖深度0.3m的坑，在坑底部取样5kg。称取0.5-1.0g试样，精确至0.0001个同一试样，在同一实验室，应由同一操作者在不同时间内进行24次测定随同试样分析同类型的标准试样。（1)样品要纯净（2）样品在淘洗前必须称重。鉴定含量的样品，一般重20-30kg左右。跳单矿物药品，其重量依单矿物的需要量定。（3)采样点同时采薄片样，了解副矿物在岩石中的分布特点，结晶世代及副矿物粒度。 第三章 制样3.1 制样的重要性硅酸盐大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料，硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。在普通情况下，最稳定的硅酸盐是二氧化硅（Sio2俗称石英，和类似化合物。二氧化硅经常有微量的硅酸（H4SiO4）处于平衡状态。化学家认为石英是不可溶解的，但在长时间尺度下，他说可以流动的。此处，在碱性条件下，会出现H2SiO42-。大部分硅酸盐是不可溶解的。在地质学和天文学上，硅酸盐指是一种由硅和氧组成的岩石（通常为SiO2或SiO4），有时也包括一或多种金属和氢。此类岩石包括花岗岩及挥长岩等。地球及其他类地行星的大部分地壳均以硅酸盐组成。3.2 制样的基本程序制样的流程一般要经过破碎，过筛，混匀和缩分四个程序。1、破碎试样的破碎过程有初碎、中碎、细碎和粉碎，根据分析项目的不同要求，使用不同的设备和方法不同的粒度。初碎：用颚式破碎机将d40mm的样品碎至d4mm。中碎：用磨盘式破碎机或对辊式破碎机将初碎后的样品碎至d0.92mm（通过20号筛）。细碎：用磨盘式碎样机将中碎样品碎至d0.196nm（通过80号筛）。粉碎:用球（棒）磨机或密封式化验碎样机完成，最终样品粒度d0.080（通过180号筛）。用球（棒）磨机或密封式化验碎样机粉碎样品时，控制不同的制样时间，可得到不同细度的样品。注：将200kg样品经粗碎、中碎后获得粒径较小且均匀的样品。混匀后随机提取若干克样品进行细碎、粉碎、缩分等处理获得粒径d=0.079的送检样。2、过筛试样加工过程中，样品的粒度变化很大。为了较少重复劳动，避免浪费，在破碎之前进行过筛，对于筛下部分可不必破碎，不必破碎筛上部分。为了保证样品加工的细度，在破碎之后要进行检查过筛。进行检查过筛中若有少量筛上部分，不能强制过筛或抛弃，必须继续破碎至能通过为止。3、混匀对于一个均匀的固体试样来说，其中包含的不同组分，由于其物理性质不同，分布也可能不均匀，在破碎之前若要缩分，则需进行混匀。图锥法：破碎至一定力度的试样，用铁铲在钢板（或橡皮垫）上堆成一个图锥。然后围绕试样堆，由图锥体底部一铲一铲地将试样铲起在距离图锥一定距离的部位对其一个图锥。如此反复三次以上。还锥法：如上法将试样堆锥，压锥顶使之成为圆饼，从里向外将试样铲起，堆成圆环状，如此反复2-3次。掀角法：将样品平展于正方形光滑橡皮垫上，交叉提起每对对角后再展开样品，反复10次左右。机械混匀法：球磨机在磨细的过程中，本身就是一种很好的混匀，另外还可以用机械分样器（图1-13）或其他特制的混样器混匀。4、缩分四分法：将已经混匀的样品压缩成平坦的正方形成图形，用十字形分样铲或双对角线法将样品分割成四等分，取对角两部分，使样品量缩减至1/2。方形法：将样品摊成一定厚度的均匀薄层，用隔板将样品薄层分割成若干个小方块，再用平底小方铲每隔一个方块铲出一个小方块，合并，使样品缩分至1/2。3.3 确定缩分次数及分析试样量缩分的依据是理查切乔特公式中碎 ，令d=0.91mm，则细碎 ，令d=0.195mm， 粉碎 ，令d=0.079mm，则 共缩分了17次第四章 测定过程及原理一、硅SiO2的测定动物胶重量法1.方法原理：试样经碱熔融分解，盐酸提取后，将溶液蒸发至湿盐状。加入盐酸，用动物胶聚硅酸，过滤使硅酸以其他元素分离。沉淀经1000灼烧后，即可得二氧化硅含量。2测定步骤先在银坩锅底部盖一层重约2.5克的NaOH，然后在分析天平上精确称取在105110干燥过的试样0.450.55g，置于银坩锅中的NaOH上，最后再在试样上面盖一层重约2.5克的NaOH，盖上盖子。将装有试样的银坩锅放入马弗炉内，在300左右保持10分钟，逐渐升温至600650，保持1015分钟，此时试样应全部熔融。关闭马弗炉(待炉稍冷后可将预先装备好的瓷坩锅放入马弗炉内恒重)，先取出银坩锅盖放入蒸发皿中，再取出银坩锅并转动坩锅使熔融物尽量薄地凝结于坩锅壁上，稍冷后，将坩锅直立放入812cm有柄瓷蒸发皿中，再在银坩锅内滴加半坩锅沸水，待融熔物大部分脱落后，取出坩锅，用水及稀盐酸冲洗干净(注意应控制溶液的体积，以免体积过多)。在得到的溶液中，加入20ml浓盐酸，在水浴锅上，捣碎蒸发至干（应蒸到发白），再加浓盐酸25ml，微热使其中盐类溶解，在水浴上保持7080，加入10ml 1%动物胶溶液，充分搅拌45分钟，加20ml沸水，搅匀，用中速定量滤纸过滤于250ml容量瓶中，先用1molL-1 热盐酸洗涤45次，再用热水洗涤至无氯离子（用AgNO3检验）取出滤纸和沉淀(洗涤液不要超过250ml)，放入已恒重的瓷坩锅中，放到电炉上进行灰化滤纸操作(至全部变为白灰为灰化完全)。将灰化后的瓷坩锅放入马弗炉内，升温至9501000，灼烧30分钟取出待稍冷后置于干燥器中冷却至室温，称量直至恒重，算含量：SiO2%=(G2-G1)/G100%其中，G2-G1为SiO2的重量，G为试样重量，G1为瓷坩锅重量(克)注意：1.过滤时，滤液及洗涤液接受于250ml容量瓶中，配制成250ml溶液，贴上标签，供以后测定Al2O3、CaO、MgO等实验使用。2.蒸发皿上要贴标签。3.瓷坩锅放入马沸炉中方可走。二、钙、镁的测定1.方法原理：用原子吸收分光光度法测定钙和镁时，是以氢氟酸-高氯酸分解或用硼酸锂熔融，用盐酸溶解试样制成溶液。吸取一定量的试液，加入氯化锶消除硅、铝、钛等的干扰，用空气乙炔火焰，于422.4nm和285.2nm波长处分别测定钙和镁的吸光度。2测定步骤：移取除去SiO2试液25ml，置于400ml烧杯中，加水至100ml左右，加入(1+2)三乙醇胺5ml，加甲基橙一滴，缓缓加入4molL-1 KOH溶液至溶液恰好变黄，再过量10ml，加水稀释至200ml，加入钙黄绿素-酚酞混合指示剂少许，以0.01molL-1 EDTA标准溶液滴定至荧光绿消失，突变玫瑰红为终点。记下V1。另移取除去SiO2的试液25ml，置于锥形瓶中，加水至约150ml，缓缓加入(1+2)三乙醇胺5ml，加(1+1)氨水20ml，加20ml pH=10的氨性缓冲溶液，加酸性络兰K萘酚绿B指示剂少许，以0.01molL-1 EDTA标准溶液滴定至稳定蓝色，即为终点，此为CaO和MgO含量。记为V2。式中：V1-滴定钙含量时所消耗的EDTA标准溶液的体积ml V2-滴定钙、镁总量时所消耗的EDTA标准溶液的体积ml C-EDTA标准溶液浓度 、-分别为、MgO的摩尔质量 G-试样重 g三、锰1.方法原理： 低价锰离子()在有硝酸银为催化剂的硫酸、磷酸介质中,与过硫酸铵作用生成紫红色的高锰酸盐,可用来比色测定Mn的含量。2测定步骤：用移液管吸取分离二氧化硅后的滤液10毫升于250毫升烧杯中,加入10毫升硫磷混合酸,加热蒸发至开始逸出三氧化硫白烟,小心加入35毫升浓硝酸,以破坏溶液中的动物胶及氯化物(附注),继续加热至逸出三氧化硫白烟,放冷,用水稀释至40毫升,加入1毫升2%硝酸银溶液,加热至沸,逐渐加2克过硫酸铵,煮沸1分钟后冷却,移入50毫升容量瓶中,以水稀释至刻度,充分摇匀,在比色管或比色计中进行比色(用绿色滤光片,=530m)。附注溶液中的氯化物及动物胶能使高锰酸银还原褪色,因此必须加入硝酸和硫酸加热至硫酸冒烟,以驱尽氯离子和破坏动物胶。四、磷于0.6-1.7mol/L的硝酸介质中，正磷与钼酸铵反应生成黄色的磷矾木杂多酸:该配合物在380nm处有最大吸收，。由于在紫外部分，用一般可见分光光度计测量不便。加之显色剂最大吸收在360nm处，对比度小，实际工作中常在420nm波长下测定，这时。SO42-、Cl- 各50mg，铀（VI）、铁（III）、钙、镁各10mg。铜、钴、镍各1mg；砷（V）、钍、钛、锆、稀土各0.5mg对磷的测定无影响。亚铁、抗坏血酸等还原剂存在，将会还原钼酸成钼蓝，影响测定。五、CO2和有机酸酸分解非水滴定法测定二氧化碳和有机碳：试样置于分解瓶中，用（1+1）硫酸加热，使岩石矿物中的碳酸盐分解释放出二氧化碳，以乙醇乙醇胺（或EDTA）非水吸收液吸收，以酚酞为指示剂，以乙醇钾标准溶液滴定。然后，加入的硫酸溶液，加热使试样中有机湿法氧化成二氧化碳，继续用非水吸收液吸收，用乙醇钾滴定。第一次滴定结果，测得试样中的二氧化碳含量，第二次滴定结果，测得试样中有机碳的含量。硫酸与试样作用时，试样中的硫酸盐矿物被分解并释放放出二氧化碳，于硫酸或磷酸介质中加入铬酸或重铬酸盐，在加热的条件下，试样中有机碳被氧化成二氧化碳：对水吸收二氧化碳时，由于它在水中的溶解度小，常常吸收不完全。用时，碳酸的离散常数 ，分别为和，难用于酸碱滴定法准确滴定，而选用恰当的非水吸收液来吸收二氧化碳并以适宜的非水碱溶液滴定，则可将二氧化碳吸收完全，并获得确切、敏锐的滴定终点。吸收二氧化碳的非水溶剂有甲醇-丙酮、乙醇-乙二胺、乙醇-乙二醇-丙酮、乙醇-EDTA等，有机溶剂的介电常数小，低碳醇是既能是弱酸中给出质子的倾向增强，又能是弱碱接受质子的能力增强的两性溶剂，他们对二氧化碳的吸收能力强。六、灼烧减量的测定(用分析天平) 精称1g左右试样，置于灼烧至恒重的坩锅中，将盖斜置于坩锅上，放入高温炉中，从低温逐渐升温至102525。灼烧一小时，取出坩锅于干燥器中，冷却至室温，再灼烧15分钟，冷却后称重反复操作至恒重。灼烧减量=G1-灼烧前坩锅及试样重量G2-灼烧后坩锅及试样重量G-试样重第一次称样测定硅、钙、镁、锰、磷；第二次称样测定CO2和有机酸。第五章 数据处理硅酸盐矿石样品的全分析结果 (66.82)(12.32)FeO(1.21)(T)(2.43)(1.15)MnO (0.35)CaO (4.21)MgO (3.70) (3.49)(2.81) (0.30)F(1.76) (1.05) (0.41)(3.20)= Fe2O3(T)酸溶液FeO1.113=2.431.211.113=1.085F=1.764 计烧失量=3.201.76=1.44总量 = 第六章 设计小结（体会和建议）本次设计自我感觉很成功，使我受益匪浅。即巩固了课堂上所学到的理论知识又掌握了常用集成电路芯片的使用，有老师的指导和同学的帮助使的这次设计即有价值也有意义，功夫不负有心人，经过一周紧张而有忙碌的设计最终让人感觉到了数字技术的重要性和我们所学知识的普遍应用性。当然这次设计也可能有很多不足之处，那就把希望寄于以后的有用之人了。通过这次课程设计，让我学习了工业分析设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。课程设计是短暂的，但留给我的感受是深刻的。我们没必要在怜惜什么，以为我已得到很多了。自己现在该做的，就是当认识到自己的不足时，那就该如何去改造自己，如何完善自己。大学的生活是丰富多彩的，大学中每个人要完成的事情是很多的，但那需要每个人的认真投入。每个人不必再感叹世事的沧桑，不必遗憾岁月的来去匆匆，我们要做的那就是在这有限的时间内，完成自己应该完成的事，经历自己应该经历的事情。读书心存志远，实践悟出真知。课程设计给我的不单单是一种好的焊接技术，它的背后还有动手能力的锻炼，更有一种思维的培养与创新。能使自己的思考方式不单单局限在理论上的那种方式，更要向实际靠拢。这对我们以后参加工作是大有帮助的，尤其对我们这些以后从事工科的学生。参考文献1 李国会、颜茂弘、梁国立GB/T 14506.28-1993 硅酸盐岩石化学分析方法 X射线荧光光谱法测定主、次元素量 2 吉分平，工业分析，北京：化学工业出版社，1998 3张燮，工业分析化学，北京，化学工业出版社，20034王建梅、王桂芝，工业分析，北京，高等教育出版社，20075 化学分析室硅酸盐岩石和矿物分析 ，北京市，地质出版社，19906 赵庆飞、彭玉玲，论岩石矿物中硅酸盐的系统分析方法研究，科技与企业2012年13期7 孙德四，张强，硅酸盐细菌生长及对硅酸盐矿物中硅铝的浸溶J.金属矿山.2005(09)8 钮旭光，华秀英，何随成.硅酸盐细菌解钾活性的研究J.土壤通报.2005（06）