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熔块的快速分析
hc360慧聪网卫浴洁具行业频道 2004-03-02 11:44:47
在陶瓷工业中,熔块是重要的制釉原料。它是由氧化铝、氧化锌、硝酸钾、硼砂等化工原料及铅、钡化合物等毒性原料和石灰石、石英、长石、高岭土等天然原料在高温下熔成玻璃状物质,在冷水中急冷淬成小块而成。熔块全分析的任务是测定SiO2、B2O3、BaO、PbO、Fe2O3、Al2O3、ZnO、ZrO2[注1]、K2O、Na2O、CaO、MgO等各种氧化物的含量。
     熔块的分析方法很多,我们根据介绍做了不少试验,但试验结果均不是很满意。虽然有的方法很简单、快速,却要用较贵重的原子吸收光谱仪,而多数的实验室都没有购置这种设备;有的方法却太烦琐、试验周期长,因而不能适应生产的需要。在过去的几年里,我们做了大量的试验,通过反复测试比较,总结了一套既简单又快捷的实用分析方法。现将此方法介绍给大家,供同行参考。本文着重于从实验原理和方法要点上进行探讨,略去了一些简单的操作步骤。 1分析原理

    为了便于说明,现将熔块的分析过程分为二部分:第一部分:B2O3和SiO2含量的分析;第二部分BaO、PbO、Fe2O3、Al2O3、、ZnO、K2O、Na2O、ZrO2、、CaO和MgO含量分析。
     1.1 B2O3和SiO2含量分析
     将熔块用氢氧化钾熔融,然后用酸碱中和法测定B2O3的含量,用氟硅酸钾容量法测定SiO2的含量。
     1.2 Fe2O3、Al2O3等的分析
     试样经HF-H2SO4分解,在稀硫酸介质中使Pb2+、Ba2+呈硫酸沉淀而与其它元素分离,然后用NH4AC溶液处理沉淀而使Pb2+与BaSO4分离,在800℃高温下灼烧分离Pb2+后的残渣,通过重量法测出BaO的含量;吸取分离BaSO4后的试液,用硫酸铜返滴定法或用EDTA直接滴定法测定PbO的含量;吸取分离Pb2+、Ba2+后的试液,用EDTA直接滴定法测定Fe2O3[注2]、ZrO2、、CaO、MgO的含量,用硫酸铜返滴定法(或醋酸锌返滴定法)连续测定ZnO、Al2O3的含量;最后用火焰光度法测定K2O、Na2O的含量。

    2 方法要点

    2.1 SiO2和B2O3含量的测定
     2.1.1试样溶液的制备
     准确称取0.5000克试样置于银坩埚内,加入4克氢氧化钾覆盖其上,放在电炉上(600℃)熔融20分钟,取出冷却,用热泪盈眶水将熔块提取于250毫升烧杯中,在搅拌下加入15毫升浓盐酸酸化试液,然后将试液转移至250毫升容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。此溶液称为试液A。
     2.1.2 B2O3含量的测定[注3]
     吸取50.00毫升试液A,用碳酸钡将试样中的阳离子与硼分离,分离后的试液中加入2克甘露醇,使其与硼酸生成较强的络酸,而游离出等当量的H+,再以酚酞作指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定至稳定的粉红色为终点。通过消耗的NaOH标准溶液的体积计算B2O3的百分含量。
     2.1.3 SiO2含量的测定
     吸取25.00毫升试液A置于250毫升塑料杯中,加入15毫升1:1HNO3,再加入过量的氯化钾(固体)和15%氟化钾溶液,使其与试液中的硅定量生成氟硅酸钾沉淀,将沉淀过滤分离后再用大量的水将沉淀水解,立即用酚酞作指示剂,用NaOH标准溶液滴定至稳定的浅红色为终点,以消耗的NaOH标准溶液的体积计量SiO2的百分含量。
     2.2、BaO、PbO等含量的测定
     2.2.1试样溶液的制备
     准确称取0.5000克试样置于铂坩埚中,加入1:1H2SO42毫升,氢氟酸8~10毫升,在低温电炉上蒸发至SO3白烟冒尽,冷却,用水洗涤并转入250毫升烧杯中,往烧杯中加入3毫升1:1H2SO4和2克硫酸铵(固体),并置于电炉上煮沸3分钟,冷却,静置2小时,(或过夜)。用慢速定量滤纸过滤,滤液承接于250毫升容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。此滤液称为试液B。
     2.2.2 BaO含量的测定
     将上项沉淀连同滤纸放回原烧杯中,用20%醋酸铵处理,再用慢速滤纸过滤,滤液承接于100毫升容量瓶中,将滤液用蒸馏水稀释至刻度。此小滤液称为试液C。将沉淀和滤纸置于恒重的瓷坩埚中灰化,在800℃温度下灼烧至恒重,冷却称重,根据残渣(BaSO4)的重量换算为BaO的重量,再计算BaO的百分含量。
     2.2.3 PbO的测定
     吸取25.00毫升试液C,加入过量的EDTA与试液中的Pb2+充分反应,然后调节溶液PH=5~5.5,加入15毫升PH=5.5的缓冲溶液,以PAN为指示剂,用CuSO4标准溶液滴定至紫红色为终点,根据EDTA和CuSO4用量计算PbO的百分含量。
     2.2.4 Fe2O3、Al2O3、ZnO含量的测定
     移取50.00毫升试液B,置于250毫升烧杯中,调节溶液PH=1.6~1.8,以磺基水杨酸为指示剂,用EDTA标准溶液滴定Fe2O3的含量。往滴定铁后的试液中加入过量的EDTA标准溶液,调节溶液PH=5~5.5,加入PH=5缓冲溶液15毫升,加热煮沸溶液,立即以PAN为指示剂,用CuSO4标准溶液滴定紫红色为终点,记下消耗EDTA的体积,然后往此试液中加入约0.5克氟化铵(固体),再加热煮沸2分钟(将Al3+转换出来,游离出等当量的EDTA),再用CuSO4标准溶液回滴转换出的EDTA。最后根据以上各步骤消耗的EDTA和CuSO4的体积,通过计算可测得Fe2O3、ZnO和Al2O3的百分含量。
     2.2.5 ZrO2含量的测定[注4]
     吸取25.00毫升试液置于250毫升烧杯中,用1:1盐酸调节溶液的酸度为1~1 .2N,在加热煮沸的条件下,用盐酸羟胺掩蔽Fe3+等干扰元素,以二甲酚橙为指示剂,用EDTA标准溶液滴定至试液由紫红色变为橙黄色为终点。根据消耗的EDTA体积计算的ZrO2百分含量。
     2.2.6 K2O和Na2O含量的测定
     将试液B置于火焰光度计上测量其光流强度,再测定其上限和下限的标准溶液的光流强度,通过比较法算出K2O和Na2O的百分含量。
     2.2.7 CaO和MgO含量的测定
     2.2.7.1试样溶液的制备
     吸取 50。00毫升试液B置于250毫升烧杯中,加入0.5克氯化铵,调节溶液PH至9左右,滴加2~3毫升浓硫化铵(或加入2~3克硫代乙酰胺)至沉淀完全,将溶液转入100毫升容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,然后将此溶液过滤于烧杯中,此滤液为试液D。
     2.2.7.2 CaO含量的测定
     吸取20.00毫升试液D置于250毫升烧杯中,加入5毫升1:1三乙醇胺,调节溶液PH为12.5,以钙-羧酸钠为指示剂(加入少量抗血酸以消除Fe3+的干扰),用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色为终点。根据EDTA标准溶液的用量计算中心CaO的百分含量。
     2.2.7.3 MgO含量的测定
     吸取20.00毫升试液D置于250毫升烧杯中,加入5毫升1:1三乙醇胺,调节溶液PH为10,加入少许抗坏血酸和15毫升PH为10缓冲溶液,以K-B为指示剂,用EDTA标准溶液滴定。根据上节和本节中EDTA标准溶液的用量,用差减法计算MgO的百分含量。整个分析过程宣告结束。

    注1:由于我厂所用熔块ZrO2的含量较低,一般含量在0.5%以下,因此ZrO2能完全溶解,可以测定其含量。
     注2:如果时间较充裕,最好用分光光度计法测定Fe2O3的含量:如果时间紧,只能用EDTA直接滴定法,此方法准确度低一些,但基本能满足一般工厂的要求。
     注3:测定B2O3的含量时,Zn2+会干扰测定,往试液中加入一定量的EDTA标准溶液(视Zn2+的含量而定)则可消除其干扰。
     注4:若遇到ZrO2含量较高的样品,则需另称一份样品,用硼砂、碳酸钠、碳酸钾混合熔剂在950~1000℃下熔融,再取试液按此法测定ZrO2的含量。

信息来源:中国陶瓷信息资源网 
 

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