摘要：石英砂是玻璃廠主要的原材料，其主要成分SiO₂的測定采用HF-H₂SO₄處理，使硅逸去，雜質(zhì)成分在800℃灼燒稱重，差減法計(jì)算SiO₂的含量。和氟硅酸鉀法比較，發(fā)現(xiàn)該方法測定結(jié)果偏低。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們利用HF-HNO-3HClO₃體系處理樣品，使測定結(jié)果達(dá)到檢測要求。

石英砂是玻璃廠主要的原材料。廠家在組織生產(chǎn)之前要對原料進(jìn)行全分析，石英砂全分析包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO₂、MgO₂、K₂O、Na₂O含量的測定。石英砂的主要成分SiO₂的含量大概在96%~99%之間，經(jīng)典方法是采用HF-H₂SO4處理樣品，使硅逸去，雜質(zhì)成分以硫酸鹽的形式在800℃灼燒稱重，差減法計(jì)算SiO₂的含量。但經(jīng)過多次和氟硅酸鉀法比較，我們發(fā)現(xiàn)該方法測定結(jié)果偏低。通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)該分析結(jié)果偏低的主要原因是砂子中的金屬元素在800℃時(shí)不能生成氧化物，而是以硫酸鹽的形式存在，而它們在砂子中則是以氧化物的形態(tài)存在的，郎砂子樣品中的金屬元素和經(jīng)過酸處理前后的形式不同，因而測定結(jié)果出現(xiàn)偏差。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，我們對該方法加以改進(jìn)，提出新的SiO₂重量法體系，利用HF-HNO₃-HClO₃處理樣品，在800℃灼燒時(shí)，其金屬元素能全部轉(zhuǎn)化為氧化物，與其樣品中存在的形式完全一致。該方法所測定的SiO₂的含量和氟硅酸鉀法對照，結(jié)果令人滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

二氧化硅或硅酸鹽和氫氟酸反應(yīng)，生成易揮發(fā)的四硼化硅，其反應(yīng)式如下：

SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O

殘?jiān)?jīng)烘干、灼燒后，由氫氟酸處理前后的質(zhì)量差得出SiO₂含量。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

馬弗爐、電熱板、Pt坩堝。

硝酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸：優(yōu)級純；

GBW03112石英砂標(biāo)樣：國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，國家建材測試中心提供。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

準(zhǔn)確稱取經(jīng)過干燥的石英砂樣品粉末1.000g于Pt坩堝中，用蒸餾水潤濕。加入5mL硝酸、2mL高氯酸，5mL氫氟酸，置于低溫電熱板上加熱蒸發(fā)至樣品分解，加水沖洗坩堝壁，繼續(xù)加熱蒸發(fā)至1~2mL。再加氫氟酸5mL，蒸發(fā)至1~2mL，加高氯酸1mL、氫氟酸3mL，蒸發(fā)至高氯酸煙冒盡，放入高溫爐內(nèi)，在800℃灼燒30min，取出稍冷，放入干燥器中冷卻10~15min后稱重，并灼燒至恒重。

二氧化硅含量計(jì)算：

SiO₂(%)={[W-(m2-m1)]/W}×100%

式中：W：樣品質(zhì)量，g；

m1：坩堝質(zhì)量，g；

m2：坩堝+殘?jiān)|(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 測定結(jié)果

分別用經(jīng)典氫氟酸法和改進(jìn)的HF-HNO₃-HCIO₃體系測定SiO₂含量為98.51%的GBW03112石英砂標(biāo)樣，經(jīng)過反復(fù)比較，得到測定數(shù)據(jù)見表1。

表1 兩種方法對石英砂的測定結(jié)果

測定序號	SiO2%(經(jīng)典法)	SiO2%(HF-HNO3-HCIO3體系)
1	96.95	98.55
2	97.08	98.54
3	97.06	98.48
4	96.97	98.57
5	97.01	98.49

2.2 結(jié)果討論

通過表1可以看出，用經(jīng)典氫氟酸法測定得到的數(shù)據(jù)普遍偏低，而用改進(jìn)過的HF-HNO₃-HCIO₃體系處理樣品得到的數(shù)據(jù)則完全符合測定要求。

3 結(jié)論

用經(jīng)典的氫氟酸法測定石英砂中的SiO₂含量偏低，其主要原因是在灼燒溫度為900℃時(shí)，砂子中的金屬元素不能生成氧化物，而是以硫酸鹽的形式存在。當(dāng)用改進(jìn)的HF-HNO₃-HCIO₃體系處理樣品，則砂子中金屬元素的過氧酸鹽在800℃灼燒時(shí)都能分解為氧化物，使它們在殘?jiān)械拇嬖谛问脚c石英砂中的形式一致，因此所得到的結(jié)果真實(shí)可靠，結(jié)果令人滿意。