A. 實驗五 硅的測定
鐵礦石中硅的測定主要有重量法、比色法和容量法。重量法有鹽酸脫水，氫氟酸揮發除硅的重量法(GB/T 6730.10—1986)以及動物膠凝聚法、聚環氧乙烷凝聚法、鹽酸蒸干脫水法等;比色法主要是亞鐵還原-硅鉬藍分光光度法(GB/T 6730.9-2006);容量法主要有酸溶-氟硅酸鉀容量法等。
一、亞鐵還原-硅鉬藍分光光度法
1.原理
試樣用碳酸鈉-硼酸混合熔劑熔融，以稀硫酸浸取。在0.2～0.25mol/L的酸度下，使硅酸與硼酸銨形成黃色硅鉬雜多酸，然後加入草酸消除磷、砷的干擾，用硫酸亞鐵銨將硅鉬雜多酸還原為硅鉬藍。在波長760nm處，測量吸光度，藉此測定硅的含量。
本方法適用於天然鐵礦石、鐵精礦和造塊，包括燒結產品中硅含量的測定，測定范圍(質量分數):0.1%～5%。
2.試劑及配製
(1)混合熔劑:取3份無水碳酸鈉與1份硼酸研細混勻。
(2)硫酸。
(3)硫酸(5+95)。
(4)草酸溶液(50g/L)。
(5)硫酸亞鐵銨液(30g/L):稱取3g硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]，加入1mL硫酸(1+1)，用水稀釋至100mL，溶解後過濾使用。該溶液有效期為一周。
(6)鉬酸銨溶液(50g/L):儲存於塑料瓶中。
(7)硅標准溶液:稱取0.2140g預先於1000℃灼燒至恆量的二氧化硅(99.9%以上)置於預先盛有4g混合熔劑的鉑坩堝中，仔細混勻，再覆蓋1g混合熔劑，蓋上鉑蓋，於900～950℃馬弗爐中熔融分解30min，取出，冷卻，在塑料燒杯中用熱水浸取。用水洗出坩堝及蓋，冷卻至室溫，移入500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，立即移入塑料瓶中保存。此為硅儲備溶液，200μg/mL。
移取100mL硅儲備溶液於500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，立即移入塑料瓶中保存。此為硅標准溶液，40μg/mL。
3.分析步驟
准確稱取0.2000g試樣，置於預先盛有4.0g混合熔劑的鉑坩堝中，仔細混勻，再覆蓋1.0g混合熔劑，蓋上鉑蓋，於900～950℃馬弗爐中熔融分解15～30min，取出，稍冷，於400mL燒杯中，用200mL硫酸(5+95)浸取，洗出鉑坩堝及蓋，冷卻至室溫，移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，備用。如有沉澱需干過濾。分取5mL試液(當硅含量小於1%時，分取10mL)兩份於100mL容量瓶中，一份用作顯色液，一份用作參比液。在顯色液一份中加5mL鉬酸銨溶液，加30mL水混勻，放置15min。加10mL草酸溶液，混勻，溶液清亮後在30s內加入10mL硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，混勻。在參比液中依次加入10mL草酸溶液，5mL鉬酸銨溶液，10mL硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，混勻。將上述試液於分光光度計760nm波長處，測量其吸光度，減去空白實驗溶液的吸光度後，在標准曲線上查出試液中的硅量。
標准曲線的制備:分取0、1、3、5、7、9mL硅標准溶液於100mL容量瓶中，以下操作步驟同試樣，測量吸光度，繪制標准曲線。
4.結果計算
以下式計算試樣中硅的含量:
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式中:w(Si)——硅的質量分數，%;
m——在工作曲線上查取顯色液中的硅量，μg;
V——取試液的體積，mL;
V0——試料溶液稀釋體積，mL;
m0——稱取試樣的質量，g。
二、聚環氧乙烷凝聚重量法
1.原理
試樣酸溶或鹼熔後，用聚環氧乙烷凝聚二氧化硅，沉澱經過濾後，高溫灼燒可將有機物除掉。其沉澱是絮狀的，凝聚時所要求的酸度為3～10mol/L鹽酸，其濾液還可用於對其他組分的測定。
2.試劑及配製
(1)鹽酸洗液(10+90)。
(2)聚環氧乙烷溶液(0.05%):稱取聚環氧乙燒50mg置於100mL水中溶解，過濾後使用(由於試劑較難溶於水，需要提前半天浸泡處理)。
3.分析步驟
稱取0.5000g樣品於鎳坩堝中，加幾滴乙醇潤濕樣品，加3～4g氫氧化鉀，於馬弗爐中從低溫開始升溫至600℃左右保持0.5h。取出冷卻後放入200mL燒杯中，加水至坩堝2/5處浸提，用稀鹽酸洗出坩堝，加15～20mL鹽酸酸化，水浴蒸至體積為15mL以下。冷至室溫後，補加10mL鹽酸。加0.05%聚環氧乙烷溶液8mL，攪勻，放置數分鍾。用1%熱鹽酸溶液(約80℃)分兩次溶解析出鹽，每次30～40mL。第一次將其清液以定量快速濾紙過濾。第二次將全部沉澱轉入漏斗中，用1%熱鹽酸溶液沖洗沉澱5、6次，最後擦洗杯壁的沉澱，全部移入濾紙上，濾液收集於250mL容量瓶中，備作其他項目測定。將沉澱連同濾紙放入己恆重的20mL瓷坩堝中，低溫灰化，視二氧化硅含量高低在950℃灼燒1～2h，稱至恆重。
4.結果計算
分析結果按下式計算硅含量:
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式中:w(Si)——硅的質量分數，%;
m0——空坩堝質量，g;
m1——坩堝+二氧化硅的質量，g;
m——稱取試樣的質量，g。
Si——Si原子的摩爾質量，28.086g/mol。
B. 比色法測定二氧化硅含量的影響因素
在於自然界中，二氧化硅無處不在，它是礦石、硅酸鹽、水泥等的主要成分，因此二氧化硅的成分分析非常重要，目前測定二氧化硅含量的方法很多，下面就為大家詳細介紹一下二氧化硅的測定方法。
一、重量法
重量法一般被看作是測定二氧化硅的經典亂伍方法，准確度高，但是重量法也有不少缺點，比如操作繁瑣，分析周期長等等，目前已被容量法、比色法等取代。
二、比色法
比色法一般用於檢測二氧化硅含量小於2%的試樣，包括硅鉬藍和硅鉬黃兩種方法。硅鉬黃方法基於鉬酸銨與單硅酸在適宜的情況下生成了黃色的硅鉬黃，而硅鉬藍方法是用還原劑把硅鉬黃還原成硅鉬藍。在預定的條件下，依據黃色或者藍色的硅鉬黃或硅鉬藍的顏色深度測出二氧化硅的含量。雖然硅鉬黃法能比硅鉬藍法測出較高含量的二氧化硅，但由於前者的靈敏度遠低於後者的，因此一般選用硅鉬藍比色法測定少量的二氧化硅。
三、氟硅酸鉀容量法
目前，該方法已經成功應用於粘土、礦石、水泥、鉀水玻璃、地質樣品、硅石等試樣中二氧化硅含量的檢測。
四、X射線熒光光譜法（XRF）
相對於傳統化學方法，XRF檢測速度快、測定范圍寬、准確度高、分析的元素多、可同時直接分析粉末、液體和固體樣品的元高行素含量。該方法已用於石灰石、白雲石、鋁土礦物及高鋁質耐火磚等樣品中二氧化硅的檢測。
五、電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）
由於傳統化學法操作步驟繁瑣、勞動強度大、效率低等，難以達到生產中要求的快速檢測的目標，而X射線熒光光譜儀器價格戚陪嘩昂貴，因此逐漸開始用ICP-AES法檢測鉻礦石、稀土精礦、燒結礦、白雲石等樣品中二氧化硅的含量。該方法具有分析用時短、精密度好、准確度高等優點，適用於大批量白雲石和石灰石樣品的准確快速分析。
這些方法均可以用來分析試樣中二氧化硅的含量，在實際的檢測工作中，要依據待測樣品的不同特點來選擇合適的分析方法，從而得到較理想的檢測結果。
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