硅酸盐工业分析与检测
第四章硅酸盐分析习题与答案1、什么是硅酸盐工业分析？答：硅酸盐
第四章硅酸盐分析习题与答案1、什么是硅酸盐工业分析?答：硅酸盐工业分析：综合利用分析化学的方法方法原理，对硅酸盐生产中的原料、燃料、半成品和产品的化学成分进行分析，及时提供准确可靠的测定数据。
2、通过查阅有关资料，对硅酸盐样品中二氧化硅的测定方法进行综述并简述其基本原理？答：（一）称量法（1）氢氟酸挥发称量法：试样在铂坩埚中经灼烧恒重后，加H2F2+H2SO4（或）硝酸处理后，再灼烧至恒重计算SiO2的含量。
（2）硅酸脱水灼烧称量法：强电解质或胶体破坏硅酸的水化外壳，促使硅酸溶胶微粒凝聚为较大的沉淀颗粒析出，灼烧称重。
（二）滴定法：间接法测定氟硅酸钾法-----氟硅酸钾沉淀分离酸碱滴定法。
SiO2在过量的钾氟离子的强酸介质中，能定量形成氟硅酸钾沉淀，经过滤洗涤中和除去残留酸在沸水中溶解再用氢氧化钠标液滴定水解产生的HF。
3、测定水泥及其原料中容量法测定三氧化二铁、三氧化二铝的方法原理如何？答：（1）测定三氧化二铁的方法和原理（一）EDTA直接滴定法在pH为1.8－2.0及60－70℃的溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液直接滴定溶液中三价铁。
（二）原子吸收分光光度法试样经氢氟酸和高氯酸分解后，分取一定量的溶液，以锶盐消除硅、铝、钛等对铁的干扰。
在空气－乙炔火焰中，于波长248.3nm 处测定吸光度。
（2）测定三氧化二铝的方法和原理（一）EDTA直接滴定法于滴定铁后的溶液中，调整pH=3.0 ，在煮沸下用EDTA-铜和PAN 为指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定。
（二）铜盐返滴定法在滴定铁后的溶液中，加入对铝、钛过量的EDTA标准滴定溶液，于pH为3.8－4.0以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA，扣除钛的含量后即为氧化铝的含量。
4、什么是“烧失量”？答：烧失量：也称灼烧残渣是试样在950~1000度灼烧后所失去的质量一般主要指化合水和二氧化碳（还有少量的硫氟氯有机质等）。
硅酸盐分析项目及分析方法
在pH=3左右的溶液中，加热，使TiO2+水解为TiO
（OH)2沉淀，以Cu-PAN 1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚）为指 示剂，用EDTA 标液直接滴定溶液中的 Al3+。
Al3+ pH = 3
Al3+
(TiO2+) 煮沸 TiO(OH)2
EDTA PAN + Cu-EDTA
AlY
Al3+ + H2Y2- = AlY + 2H+ Cu2+ + PAN = Cu-PAN (红色） Cu-PAN + H2Y2- = CuY + PAN(黄色）
（2）HNO3、H2SO4、H3PO4
在系统分析中很少用HNO3、H2SO4溶样 但在单项测定中HNO3、H2SO4、H3PO4都广泛应用
H3PO4（缩合的H3PO4）200 ~ 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。
2020/5/15
KMnO4法 氧化还原滴定法
K2Cr2O7
化学分析法
直滴法 SS指示剂
铁
的
络合滴定法 EDTA法
测 定
返滴法 铋盐返滴 XO指示剂
仪器分析法 光度分析法 微量铁测定
2020/5/15
15
EDTA滴定法
（一）磺基水杨酸（钠）SS为指示剂，用EDTA直接滴定法
1、体系组成 Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ 等
lg K 25.1 16.3 10.69 8.7 理论上讲，对混合离子测定有两种方法：
方法掩 控蔽 制方 酸法 度分 分步 步滴 滴定 定
硅酸盐分析
▪ (5) 仍取10.00mL的滤液，掩蔽Fe3+、Al3+后，加pH=10的缓冲溶液 25mL，用K-B指示剂，EDTA滴定，耗23.54mL。求Fe2O3 、Al2O3、 CaO、MgO量。
第二十五页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
复习题
▪ 1. 什么是硅酸盐工业分析? 其任务和作用是什么?
第五页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
分析项目
次要组份：
Cr2O3,V2O5,ZrO2,(Ce,Y)2O3,SrO, BaO,CuO,NiO,CoO,Li2O,B2O3.
某些稀有元素,如铷,铯,铌,钽等,以及贵金属 和稀土元素,在有些情况下也要测定.
第六页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
硅酸盐岩石平均化学组成
至一定体积提取稀释冒烟分解试样hclhclosohclohfmnocaoedtamgocaoedtatioaledtafe10原子吸收分光光度计测磷钼蓝吸光光度法测高碘酸钾吸光光度法测络合滴定法测定络合滴定法测定吸光光度法测定二安替比邻甲烷或络合滴定法测定邻二氮菲吸光度法测定至一定体积少量稀释冒烟加试样分解10hclohclhclohfnamgocaotiomno磷钼蓝吸光光度法测定高碘酸钾吸光光度法测稀释至一定体积冒烟分解试样hclosohclohf原料设备生产过程反应条件水泥成分水泥应用硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙石灰石粘土辅助原料石膏水泥回转窑高温建筑粘合剂水泥工业展望caosiocaosiocaoal名称混凝土钢筋混凝土水泥砂浆原料用途水泥砂子碎石建造桥梁厂房建造高楼大厦等高大建筑等水泥砂子建筑用粘合剂水泥砂子碎石钢筋6我国主要玻璃工业产地1原料3反应原理主要原料
第二十四页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
硅酸盐的分析
※ 碳酸钠、碳酸钾 SiO2 + Na2CO3 == Na2SiO3 + CO2 ※ 苛性碱 CaAl2Si6O16 + 14NaOH == 6Na2SiO3 + 2NaAlO2 + CaO + 7H2O ※ 过氧化钠 2Mg3Cr2(SiO4)3 + 12Na2O2 == 6MgSiO3 + 4NaCrO4 + 8Na2O
Contents
1 概述 2 烧失量、水分的测定 3 硅酸盐试样分析 4 二氧化硅的分析 5 三氧化二铁的分析 6 实验方法举例
硅酸盐试样分析
• 酸溶法
※ 盐酸+硝酸 大量硅酸溢出——加硝酸
※ 氢氟酸（硫酸、过氯酸） 3SiF4 + 3H20 == 2H2SiF6 + H2SiO3 硫酸、过氯酸;挥发金属氟化物——盐类（防止挥发损失）
仪器与试剂 盐酸、硝酸、氨水、磺基水杨酸指示剂、PAN指示剂、缓冲溶
液、EDTA标液、硫酸铜溶液
Fe、Al含量的连续测定
实验步骤 ①Fe测定：0.1000g试样置于坩埚，加热分解。至盐类完
全溶解，冷却，洗涤至容量瓶中。定容。 ②Al测定 ③CuSO4 标准溶液配制、标定
处理数据
Fe、Al含量的连续测定
• 发展趋势
经典法——EDTA滴定法——现代仪器分析法
Contents
1 概述 2 烧失量、水分的测定 3 硅酸盐试样分析 4 二氧化硅的分析 5 三氧化二铁的分析 6 实验方法举例
烧失量、水分的测定
• 烧失量测定
※ 定义：式样在950-1000度灼烧后的失量，是样品中化学反应质量上增 加或减少 代数 和。
Contents
混凝土中硅酸盐含量检测标准
混凝土中硅酸盐含量检测标准一、前言硅酸盐是混凝土中的一种重要成分，其含量的检测对于混凝土的质量控制和工程应用具有重要意义。
本文将介绍混凝土中硅酸盐的含量检测标准。
二、混凝土中硅酸盐的含量检测方法混凝土中硅酸盐的含量检测方法有多种，比较常用的有酸浸法、碱浸法、X射线荧光光谱法等。
下面将分别介绍这几种方法。
1.酸浸法酸浸法是一种常用的混凝土中硅酸盐含量检测方法。
具体操作方法如下：（1）取适量混凝土样品，将其粉碎成粉末状。
（2）将粉末样品置于加热板上，加入足量的浓盐酸，进行加热处理。
（3）将加热后的样品冷却至室温，过滤掉残渣，将滤液过滤到定容瓶中。
（4）加入适量的蒸馏水，使溶液体积达到定容，摇匀。
（5）取适量的溶液，用比色法或荧光法测定硅酸盐含量。
2.碱浸法碱浸法也是一种常用的混凝土中硅酸盐含量检测方法。
具体操作方法如下：（1）取适量混凝土样品，将其粉碎成粉末状。
（2）将粉末样品置于加热板上，加入足量的氢氧化钠溶液，进行加热处理。
（3）将加热后的样品冷却至室温，过滤掉残渣，将滤液过滤到定容瓶中。
（4）加入适量的蒸馏水，使溶液体积达到定容，摇匀。
（5）取适量的溶液，用比色法或荧光法测定硅酸盐含量。
3.X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法是一种非常精确的混凝土中硅酸盐含量检测方法。
具体操作方法如下：（1）取适量混凝土样品，将其压片成薄片。
（2）将薄片置于X射线荧光光谱仪中，进行扫描。
（3）根据谱图分析，确定硅酸盐含量。
三、混凝土中硅酸盐的含量检测标准混凝土中硅酸盐的含量检测标准有多种，以下将介绍几种常用的标准。
1.《水泥及其制品化学分析方法》（GB/T 176-2008）该标准规定了混凝土中硅酸盐含量检测的酸浸法和碱浸法两种方法，以及检测结果的计算公式和报告形式。
2.《建筑材料化学分析方法》（JGJ/T 70-2009）该标准规定了混凝土中硅酸盐含量检测的酸浸法和碱浸法两种方法，以及检测结果的计算公式和报告形式。
硅酸盐全分析
硅酸盐全分析一、样品前处理过程准确称取样品0.5g，加入5~6g NaOH①，用银坩埚在500~600℃②熔融20~30分钟③。
冷却后脱埚（放入100ml水中分别用蒸馏水和硝酸（1+20）④反复清洗坩埚3~4次）。
在搅拌下一次⑤加入25ml⑥浓盐酸溶解熔块浸出物。
再加入1~2ml 硝酸（1+1）⑦煮沸，得澄清试液，冷却至室温，最后定容至250ml。
①熔融过程中所需药品为优级纯（GR）或分析纯（AR）。
②铁矿石熔融需在600~700℃下，50~60分钟。
③熔融过程中应注意溶剂“爬埚”。
④可用胶头棒清洗。
硝酸尽量少用，防止银被溶解。
⑤一次加入可防止粘土类样品中硅胶析出。
石灰石样品应分次加入，防止大量喷出将试液带出。
CO2⑥若为铁矿石，用量为30~35ml。
⑦将Fe2+氧化为Fe3+。
⑧转移过程中应特别注意样品损失。
⑨粘土类及砂分析时称量应少于0.5g，铁粉类分析时称量约为0.3g。
二、元素分析1.硅元素分析上述试液定容后马上①吸出50ml于塑料烧杯中，一次加入15ml浓硝酸②后可待用。
在溶液中加入10ml 15%的氟化钾溶液，搅拌，冷却至室温。
再加入固体氯化钾，搅拌并压碎不溶颗粒，直至饱和。
放置10~15分钟，快速滤纸过滤。
塑料杯及沉淀用5%氯化钾溶液各洗涤2~3次③。
将滤纸连同沉淀置于原塑料杯中，沿杯壁加入10ml 10%氟化钾－乙醇溶液④及两滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液中和未洗尽的酸，仔细搅动滤纸并擦洗杯壁，直至酚酞变为浅红（不计读数）。
后加入沸水⑤至300ml（沸水预先用氢氧化钠溶液中和至酚酞呈微红色），用氢氧化钠标准溶液滴定⑥至微红色并记下读数。
二氧化硅的百分含量：①防止长时间放置后硅胶沉积，使的试液中硅胶分布不均匀，造成测量误差。
②加入浓硝酸可防止硅胶沉积。
③KCl溶液总体积控制在20~25ml，尽量减少氟硅酸钾的水解反应，避免检测结果偏小。
④抑制氟硅酸钾的水解反应，避免检测结果偏小。
硅酸盐全分析ppt课件
任务三、硅酸盐中氧化铝含量的测定
配位滴定法
测定方法
法
酸碱滴定法 EDTA直接滴定
铜盐返滴定
法
16
（一）EDTA络合滴定法（铜盐回 滴）
1、实验目的：
测定硅酸盐中氧化铝的含量
2、实验原理：
试样用无水碳酸钠烧结，或用氢氧化钠熔 融，然后用水浸取，加盐酸分解，制成溶液。先 用EDTA标准滴定液滴定铁，然后加入对铝、钛过 量的EDTA标准滴定溶液，于PH3.8—4.0以PAN为指 示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA。
配制
称取约5.6gEDTA于烧杯中，加200ml水，加热溶解，过滤，用水稀释至1L，摇匀。
标定
吸取25.00ml碳酸钙标液于锥形瓶中，加入25ml水，加入适量CMP混合指示剂，在搅 拌下加入氢氧化钾溶液，至出现绿色荧光后再过量2-3ml，以EDTA标液滴定至绿色荧光 消失并呈现红色为终点。
注明(CMP为钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酞 混合指示剂）
吸取25ml溶液放入锥形瓶中 →+EDTA至过量10-15ml→+100ml水→加热 21
任务四、硅酸盐中二氧化钛含量的测定
1、实验方法： 二安替比林甲烷光度法
2、实验目的： 测定硅酸盐中二氧化钛的含量
3、实验原理： 在盐酸或硫酸介质中钛离子与二安替比
林甲烷形成黄色的化合物，其颜色的深度 与二氧化钛的含量成正比，借此测定二氧 化钛的含量。计算出二氧化钛的质量分数。22
称取试样050g精确至00001g置于银坩埚67g氢氧化钠650700高温下熔融20min取出冷却将坩埚放入盛有100ml沸水烧杯中加热熔块完全浸出后取出并冲洗坩埚2530ml盐酸1ml硝酸加热至沸冷却移入250ml容量瓶吸取25ml溶液放入锥形瓶中edta至过量1015ml100ml水加热7080数滴氨水ph303521任务四硅酸盐中二氧化钛含量的测定1实验方法
硅酸盐分析
2013-9-23
工业分析-硅酸盐分析
SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O H2SiF6 = SiF4 + 2HF
再用分光光度法测定滤液中可溶性的SiO2 的量， 二者之和即为SiO2 的总量（GB/T176-1996中规定的 基准法)。 2、测定步骤
（1）纯SiO2 的测定 称取约0.5g试样，置于铂金坩埚中，在950 ~1000℃下灼烧5min，冷却。用玻璃棒仔细压碎块状 物，加入0.3g无水碳酸钠，再在上述温度下灼烧 10min。
2013-9-23 20
工业分析-硅酸盐分析
结构水是以化合状态的氢或氢氧根存在于矿物的晶 格中，需加热到300 ~1300℃才能分解而放出。
化合水的测定方法有重量法、气相色谱法、库仑 法等。
二、烧失量的测定 烧失量又称为灼烧减量，是试样在1000 ℃灼烧后 所失去的质量。 烧失量主要包括化合水、二氧化碳、和少量的硫、 氟、氯、有机质等。
工业分析-硅酸盐分析
第四章
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5 §4.6 §4.7 §4.8 §4.9
2013-9-23
硅酸盐（silicates)分析
概述 硅酸盐试样的分解 水份和烧失量的测定 二氧化硅含量的测定 三氧化二铁含量的测定 三氧化二铝含量的测定 二氧化钛含量的测定 氧化钙和氧化镁含量的测定 硅酸盐的全分析系统
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工业分析-硅酸盐分析
熔剂：Na2CO3，铂金坩埚 温度：950 ˚C 时间： 3-5min 用量：0.6 ~ 1倍试样量 以水泥生料为例，烧结过程如下：
试样约0.5 g 铂金坩埚
0.5 g Na2CO3 拌匀，扫棒 轻压物，分开 950-1000 C
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1.2 水泥及原料分析
通用水泥 为大量土木工程一般用途的水泥，如 硅酸盐水泥、 火山灰质硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥等；
Company Logo ⅲ防止硅酸漏失
1.2 水泥及原料分析
一.二氧化硅的测定
1.氯化铵重量法
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1.2 水泥及原料分析
1.原理
在含硅酸的浓盐酸液中，加入足量NH4Cl，水浴加热1015min，使硅酸迅速脱水析出。 NH4Cl作用：由于NH4Cl的水解，夺取硅酸中的水分，加速
硅酸的脱水?。
因为硅酸分子是胶体沉淀，具有水化作用，胶粒有吸引溶剂 分子——水的作用，使胶粒周围包上一层溶剂分子，致使各 胶粒相碰时不能凝聚。
该方法适用于不溶物0.2%的水泥熟料，不含酸性混合材的普通硅 酸盐水泥、矿渣水泥等。
对于不能用酸分解或酸分解不完全的样品如水泥生料、粘土、石灰 石、粉煤灰、火山灰及不溶物0.2%的熟料，掺酸性矿渣的水泥等， 均可先用Na2CO3烧结或熔融、NaOH熔融，再加酸分解熔块。将 溶液蒸发成糊状后，加NH4Cl脱水，按上
水泥及其原料的系统分析方法分类
分解方法分为两大类： 酸溶、碱熔—氯化铵系统 碱熔—氟硅酸钾系统
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1.2 水泥及原料分析
酸溶、碱熔—氯化铵系统
即在用酸加热分解样品的同时，加入NH4Cl促进脱水使硅酸凝聚变 成凝胶析出，以重量法测定二氧化硅，滤液及洗涤液收集在 250mL容量瓶中，供EDTA配位滴定法测定铁、铝、钙、镁、钛 等。
对熟料，直接固体样加上NH4Cl，再加HCl及几滴HNO3分解，
沸水浴加热近干（10~15min）。
对生料等需碱熔的样品，熔块被HCl分解后，溶液体积太大，
应先蒸发至糊状后，再加NH4Cl。沸水浴加热近干（约15分 钟），均用94年讨论的国标“蒸干”。
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1.2 水泥及原料分析
NH4Cl存在降低了硅酸对其它组分的吸附，得到纯净的沉淀。 （SiO2↓吸附的NH4Cl在灼烧时挥发)）
但是：硅酸溶胶在加入电解质后并不立即聚沉，还必须通过 干涸。
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1.2 水泥及原料分析
2.条件及注意事项
1）脱水温度及时间
脱水时间 沸水浴10-15 min 温度控制100-110 ?C 加热近于粘糊状（现国标蒸干）
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1.2 水泥及原料分析
水泥及其原料的主要测定项目：SiO2、Fe2O3、Al2O3、 CaO、MgO、烧失量。
另外：如 水泥还需增测TiO2、MnO、SO3、F、Na2O、 K2O等； 石膏需增测 SO3； 粘土、矾土等需增测TiO2； 矿渣需增测MnO； 而萤石仅需测定CaF2、CaCO3、F、Fe2O3即可。
温度：加热利于凝聚，温度>120℃ ，形成难溶碱式盐
Fe(OH)Cl、Mg(OH)Cl，其溶解度低导致结果偏高。
时间：脱水时间太长，增加吸附量不易洗净，结果偏高。脱水时
间太短，可溶性硅酸未完全转化为不溶性硅酸，易透过滤纸损失， 结果偏低且过滤慢。
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1.2 水泥及原料分析
硅酸盐工业分析与检测
杨刚宾 陈华军
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1.2 水泥及原料分析
第2章 水泥及原料系统分析 第1节 水泥及其原料的主要测定项目 水泥：
是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化 又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在 一起的细粉状水硬性胶凝材料。
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1.2 水泥及原料分析
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1.2 水泥及原料分析
碱熔—氟硅酸钾系统
即样品以NaOH熔融，熔物用浓盐酸分解，制成澄清透明的试验溶 液，以氟硅酸钾容量法测定二氧化硅，EDTA法带硅测定铁、铝、 钙、镁。
该系统分析方法快速简便，适用于所有的水泥、水泥生料、熟料、 原料的分析。
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2）过滤与洗涤
a）过滤 为缩短过滤时间，加10mL 3+97热稀HCl先将可溶性盐溶 解。 中速滤纸（蓝条）过滤，并迅速进行。
b）洗涤 3 : 97热稀HCl作洗涤剂， 洗涤时酸太多可使硅酸漏失，应 控制8-10mL一次，共洗10-12次（-0.1%误差）。 热盐酸的作用： ⅰ可洗去硅酸吸附的杂质。 ⅱ防止Al3+、Fe3+水解
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1.2 水泥及原料分析
专用水泥 指有专门用途的水泥，如 砌筑水泥、 油田水泥、 大坝水泥等；
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1.2 水泥及原料分析
特性水泥 是某种性能比较突出的一类水泥，如 快硬硅酸盐水泥、 抗硫酸盐硅酸盐水泥、 中热硅酸盐水泥、 膨胀硅酸盐水泥、 自应力铝酸盐水泥等等。
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1.2 水泥及原料分析
按其所含的主要水硬性矿物，水泥又可分为 硅酸盐水泥、 铝盐水泥、 氟铝酸盐水泥 工业废渣和地方材料为主要成分的水泥。
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1.2 水泥及原料分析
水泥原材料的定期检测以及生产过程中的水泥生料、熟料、成品 水泥的质量控制等，是水泥厂化验室日常工作的重要内容之一。
如生料质量控制分析：TCaCO3、Fe2O3的测定； 水泥熟料质量控制分析：fCaO、FeO的测定； 水泥中SO3的测定等，
还需要对每班、每天生产的半成品、成品的化学成分进行分析， 以控制整个生产质量动态。
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1.2 水泥及原料分析
石灰石、粘土、铁矿石 或铁粉、矿渣、粉煤灰 或火山灰、石膏、萤石等 一般是每进厂一批原料，需要对该原料的质量进行一 次全分析，为生产配料、合理利用原材料提供数据。