浅谈矿石中二氧化硅的测定方法
矿石中二氧化硅的测定有重量法、挥散法、比色法、容量法等四种方法，每种方法都有其各自的局限性，应根据矿石本身的性质选择相应的方法。
文章对这4种方法的准确性、时间及影响因素进行一一分析比较。
标签：二氧化硅；重量法；挥散法；比色法
二氧化硅是一种化学性质稳定的原子晶体，主要存在于石英矿中，而石英矿又是各种矿石最主要的组成物质，因此在日常化验工作中我们会经常与之接触。
对矿石中二氧化硅的分析，通常使用重量法、挥散法、比色法、容量法等4种方法。
笔者经过长时间的摸索研究和大量的分析检验数据表明，这4种方法各有利弊。
1 分析比较
1.1 分析准确性
1.1.1 重量法。
重量法的准确度较高。
但是对于一些特殊样品，如萤石氟化钙，由于含有较大量的氟，会使试样中的硅以四氟化硅的形式挥发掉。
某些样品在用酸溶解形成硅酸的同时，生成其他沉淀，夹杂在硅酸沉淀中，影响硅酸的重量。
如重晶石、含量较高的锆石、钛含量较高的样品。
这些情况下，不能使用重量法测定。
1.1.2 挥散法。
若某个试样中SiO2的含量在98%以下，此时采用挥散法测定二氧化硅将会引起较大的误差。
这种情况下，不宜使用挥散法来测定。
1.1.3 比色法。
试样中二氧化硅的含量在2%以上时，不宜用比色法测定。
1.1.4 容量法。
容量法与操作者掌握操作的熟练程度有很大关系，但只要能够熟练掌握操作方法，其检测结果将非常准确。
1.2 分析时间
1.2.1 重量法：需要先后经过熔融、蒸发、酸解、凝聚、溶解、过滤、灰化和灼烧，过程极其复杂，分离过程耗费时间相当长。
1.2.2 挥散法。
该方法需要在低温溶解挥发后经高温炉中反复的灼烧至恒重，整个过程耗时长。
1.2.3 比色法。
试样中的硅需全部转入溶液并以单分子硅酸状态而存在后，才能进行下一步的操作。
1.2.4 容量法。
在操作者熟练的情况下，测定时间较快。
1.3 分析过程影响因素
1.3.1 重量法。
过程中的影响因素不是很多，但是整个过程相当耗时，操作者必须谨慎操作方可得到准确结果。
1.3.2 挥散法。
在用硫酸和氢氟酸去杂的过程中需要掌握好温度、杂质是否除尽以及过量酸的消除等影响因素。
1.3.3 比色法。
比色法有硅钼黄和硅钼兰两种。
用比色法测定SiO2时，最关键的问题是必须将试样中的硅全部转入溶液并以单分子硅酸状态而存在。
另外溶液的酸度、温度以及共存离子等因素都对测定结果有所影响，因此应根据实际情况采取相应措施减少或消除其可能产生的误差。
1.3.4 容量法。
某些矿石在熔矿的过程中不好溶解，影响二氧化硅的测定。
该法的测定条件要求较高，影响因素又多。
所以本法与操作者掌握操作的熟练程度有很大关系，但只要熟练掌握此法，检测结果准确，费时较少。
1.4 分析结果的计算
1.4.1 重量法。
按照式1计算二氧化硅的质量分数：
二氧化硅的含量×100% （1）
式中：m1：试料中二氧化硅的质量，单位为g；m2：空白试样中二氧化硅的质量，单位为g；m0：试样量，单位为g。
1.4.2 挥散法。
按照式2计算二氧化硅的质量分数：
二氧化硅的含量×100% （2）
式中：G1：测定烧失量后试样与坩埚重，单位为g；G2：氢氟酸处理后残渣与坩埚重，单位为g；G：试样量，单位为g。
1.4.3 容量法。
按照式3计算二氧化硅的质量分数：
二氧化硅的含量×100% （3）
式中：TSiO2：氢氧化钠标准溶液对二氧化硅的滴定度，单位为mg/ml；V2：滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，单位为ml；G：试样量，单位为g。
2 铁矿石中二氧化硅含量的快速测定
硅含量是铁矿石质量控制的主要技术指标，其测定方法有质量法、氟硅酸钾容量法、分光光度法等。
选矿中要求快速、准确地测定铁矿石中二氧化硅的含量，以适应选矿过程控制的需要。
质量法是经典的测定方法，准确度高，但操作繁琐，花费时间长；分光光度法简便、快速、灵敏度高，但按照国标GB/T 6730.92006规定，在处理试样时，需要用铂坩埚，而且试样中硅的质量分数须小于5%，应用范围受到限制。
在弱酸性溶液中，单硅酸与钼酸铵生成可溶性黄色硅钼杂多酸——硅钼黄，此杂多酸可被适宜的还原剂（如硫酸亚铁铵）还原成硅钼蓝，此时通过吸光度测定，即可得出二氧化硅量。
称取0.1000g样品于30mL银坩埚中，加入3.0gNaOH和0.5gNa2O2，混匀，置于马弗炉中，由低温升温至700e，熔融30min，取出冷却。
加15mL沸水于坩埚中，浸出熔块，然后将坩埚中的试液迅速倾入盛有40mL盐酸（1+1）及80mL 沸水的烧杯中，快速搅拌，待溶液变得清亮后用水洗出坩埚。
将冷却后的溶液移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
移取5.00mL上述试液于100mL容量瓶中，加40mL盐酸（1+99），摇匀；加5mL钼酸铵溶液，摇匀；放置15min，加入10mL草酸溶液，摇匀；立即加入10mL硫酸亚铁铵溶液，以水定容，混匀，放置10min。
分取部分试液于1cm吸收皿中，以随同试样的空白溶液为参比，在分光光度计上于700nm波长处测量吸光度，然后查工作曲线，得出试样的二氧化硅含量。
硅在铁矿石中主要是以酸性氧化物二氧化硅及硅酸盐的形式存在，所以试样的分解一般选用强碱性熔剂。
用碳酸钠类混合熔剂，需在900～1000e高温下于铂坩埚中熔融试样，且熔融物难以用水提取；而以氢氧化钠+过氧化钠为熔剂，可以用相对廉价的银坩埚或刚玉坩埚在700～750e下熔融试样，且熔融物易于用沸水提取。
过氧化钠含杂质较多，其质量好坏对测定结果有一定影响，因此在满足样品分解完全的条件下，应尽量少用。
制备试液时的酸度应满足两个条件：一是无氢氧化物沉淀，二是防止硅酸凝聚。
在硅酸的浓度大或母液的酸度大和温度高的情况下，容易产生聚合现象（nH4SiO4y（H4SiO4）n），从而影响硅钼蓝光度法测定的准确性。
据文献[2]介绍，溶液在20e时，单硅酸和钼酸铵作用只需75s，而二硅酸与钼酸铵反应完全需10min，较高聚合状态的硅酸则需要1h以上。
为防止制取母液时直接用酸提取造成酸度太高而使单硅酸发生聚合影响显色反应，试验中用沸水浸取碱熔融物，然后迅速倒入大体积的稀盐酸溶液中快速搅拌，使试样中的硅全部转入溶液并以单分子硅酸状态存在，试液酸度为0.6mol/L盐酸。
制备好的分析样品试液不可放置时间太长，以防止硅酸聚合而使分析结果偏低。
采用硅钼蓝分光光度法测定铁矿石中的二氧化硅含量，方法快速简便，节约成本，结果准确，适应选矿过程控制的需要。
3 结束语
综上所述，重量法、挥散法、比色法、容量法这四种方法都具有局限性，同时矿石本身的性质也起到决定性的作用。
建议根据待测试样的具体特点及化验员各自的操作来分析，制定出合适的测定方法。
参考文献
[1]建筑材料科学院.玻璃陶瓷化学成分分析[M].北京：中国建筑工业出版社，1985.
[2]秦克刚.二氧化硅的测定方法[J].佛山陶瓷，2001，（4）：20～21.
[3]武汉大学.分析化学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1982.。