摘要：對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。通過實(shí)例和驗證，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泡花堿生產(chǎn)有著重要影響，特別是對二氧化硅、鐵和鋁控制得很嚴(yán)格，要求分析的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確度都較高。至今在石英砂分析檢驗方面的資料很少，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)。就幾年來在工作中積累的經(jīng)驗，總結(jié)了幾點(diǎn)石英砂分析方面的注意事項。
1、取樣要有代表性
在進(jìn)行化學(xué)分析的過程中，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。
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，對進(jìn)廠的石英砂由化驗員在車上取樣。對大卡車取樣按上、中、下3個層次，每層均布各取3點(diǎn)，共9個點(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。
對入庫的石英砂取樣時，把斷面分成幾個檔次，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，到生產(chǎn)車間由配料開始至配料完畢間斷地取整個料的砂樣，不能到料倉、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℃干燥箱中干燥1h，拿出放干燥器冷卻至室溫，備用。
3、二氧化硅含量測定
測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（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硫酸慢慢潤濕試樣。因為硫酸具有防止氫氟酸與二氧化硅反應(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)時間長，延長分析時間；硫酸太少，起不到應(yīng)有的作用，影響含量測定。硫酸完全潤濕樣品后，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℃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算。
SiO2=(G2-G3)/G1×100%
3.1 石英砂二氧化硅含量的測定過程中注意事項
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，已加入石英砂就開始劇烈反應(yīng)，此時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，開始冒白煙時就加二次氫氟酸。通過對比實(shí)驗，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渣重量前一定要注意把鉑坩鍋底部及周圍黏附的砂子擦凈，否則會使二氧化硅含量偏低。
4、測定鐵和鋁
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。
4.2 灼燒
灼燒過程與測含量基本相同，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 測鐵
按GB/T 3049-2006 工業(yè)用化工產(chǎn)品鐵含量測定的通用方法測定。
4.5 測鋁
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，邊搖動錐形瓶內(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0.005mol/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；
0.6384-三氧化二鐵對三氧化二鋁的換算系數(shù)。
5、結(jié)語
由于石英砂中的雜質(zhì)主要是鋁和鐵的氧化物，測定結(jié)果減去用鄰菲羅林法測定的鐵含量即為鋁含量。
在鐵鋁測定中要注意：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時要調(diào)到恰好變色，偏離太多，超出緩沖溶液的緩沖能力會影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性；三是若樣品中雜質(zhì)含量過高，則溶液一配制好就顯示終點(diǎn)的紫紅色，說明EDTA不夠，應(yīng)加量或減少待測試液的用量。
