① 想了解鋁礬土化驗方法
一、化驗方法:
1.方法要點
試樣在高溫下甩氫氧化鈉熔融仔絕,生成可溶解的硅酸鈉,然後用鹽酸處理,生成膠狀硅酸。加熱脫水為不溶性硅酸,並過濾灼燒,最後成二氧化硅。
2.主要反應
SiO2+2NaOH(加熱△)=Na2SiO3+H2O↑
Na2SiO3+2HCl(200℃)=H2SiO3+2NaCl
H2SiO3(1000℃)=SiO2+H2O↑
3.試劑
(1)甲基橙溶液(0.1%)。
(2)鹽酸(濃,5+95)。
(3)氫氧化鈉固體。
4.分析步驟
稱取0.5000g試樣置於銀坩堝中,如4~5g氫氧化鈉於試樣表面,蓋上坩堝蓋,於箱式電阻爐中在500~600℃之間加熱熔融至全部轉為液態,然後繼續加熱3min。取出冷卻,移入250mL蒸發皿中,加30~50mL水,加熱溶解。
洗凈坩堝,於蒸發皿中加2滴甲基橙溶液,加鹽酸中和至紅色,並過量 5mL.於電熱板上加熱蒸干,邊蒸邊攪,直至殘余物無鹽酸味為止。
繼續加熱30min稍冷,加10mL濃鹽酸潤濕殘渣,加100mL熱水,稍煮沸,用定量濾紙過濾,以鹽酸溶液(5+95)洗滌7~8次,用熱水洗至無氯離子為止。將濾液加熱乾涸至無鹽酸味,稍冷後加10mL濃鹽酸,100mL熱水,加熱近沸,至鹽類溶解後,以定量濾紙過濾(濾液保留)。
濾紙及沉澱用鹽酸溶液(5+95)洗滌6~7次,用熱水洗至無氯離子為止。將兩次沉澱移於已知質量之坩堝內烘乾,放置於箱式電阻爐中在950~1050℃灼燒至恆重。
5.計算
w(SiO2)=m1/m×100%
式中 w(SiO2)——念畢姿試樣中二氧化硅的質量分數,%;
m1——沉澱的質量,g;
m—數脊—稱取的試樣量,g。
6.測定誤差
w(SiO2)/% 允許差/% w(SiO2)/% 允許差/%
≤5.00 0.15 20.00~50.00 0.35
5.00~10.00 0.20 >50.00 0.45
10.00~20.00 0.30
二、鋁礬土的概念:
鋁礬土(aluminous soil;bauxite)又稱礬土或鋁土礦,主要成分是氧化鋁,系含有雜質的水合氧化鋁,是一種土狀礦物。白色或灰白色,因含鐵而呈褐黃或淺紅色。密度2.4-2.5g/cm3,硬度1~3,不透明,質脆。極難熔化。不溶於水,能溶於硫酸、氫氧化鈉溶液。主要用於煉鋁,制耐火材料。
② 氧化鋁屬於什麼材料
問題一:氧化鋁屬於什麼材料 純凈的氧化鋁是白色無定形粉末,俗稱礬土,密度3.9-4.0g/cm3,熔點2050℃、沸點2980℃,不溶於水,氧化鋁主要有α型和γ型兩種變體,工業上可從鋁土礦中提取.
鋁土礦(Al2O3・H2O和Al2O3・3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,將其粉碎後用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得鋁酸鈉溶液;過濾去掉殘渣,將濾液降溫並加入氫氧化鋁晶體,經長時間攪拌,鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉澱;將沉澱分離出來洗凈,再在950-1200℃的溫度下煅燒,就得到α型氧化鋁粉末,母液可循環利用.此法由奧地利科學家拜耳(K.J.Bayer)在1888年發明,時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法,人稱「拜耳法」.
在α型氧化鋁的晶格中,氧離子為六方緊密堆積,Al3+對稱地分布在氧離子圍成的八面體配位中心,晶格能很大,故熔點、沸點很高.α型氧化鋁不溶於水和酸,工業上也稱鋁氧,是制金屬鋁的基本原料;也用於制各種耐火磚、耐火坩堝、耐火管、耐高溫實驗儀器;還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等;高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料;還用於生產現代大規模集成電路的板基.
γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水製得,工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠.其結構中氧離子近似為立方面心緊密堆積,Al3+不規則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中.γ型氧化鋁不溶於水,能溶於強酸或強鹼溶液,將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁.γ型氧化鋁是一種多孔性物質,每克的內表面積高達數百平方米,活性高吸附能力強.工業品常為無色或微帶粉紅的圓柱型顆粒,耐壓性好.在石油煉制和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體;在工業上是變壓器油、透平油的脫酸劑,還用於色層分析;在實驗室是中性強乾燥劑,其乾燥能力不亞於五氧化二磷,使用後在175℃以下加熱6-8h還能再生重復使用.
目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要佔到總產量的90%以上,氧化鋁大部分用於制金屬鋁,用作其它用途的不到10%.
問題二:氧化鋁是金屬材料嗎? 鋁是金屬材料,但氧化鋁不是。
氧化鋁(Al2O3),工業Al2O3是由鋁礬土(Al2O3?3H2O)和硬水鋁石制備的,對於純度要求高的Al2O3,一般用化學方法制備。
Al2O3有許多同質異晶體,目前已知的有10多種,主要有3種晶型,即γ-Al2O3、β-Al2O3、α-Al2O3。其中結構不同性質也不同,在1300℃以上的高溫時幾乎完全轉化為α-Al2O3。
紅寶石、藍寶石的主成份皆為氧化鋁,因為其它雜質而呈現不同的色澤,藍寶石則含有氧化鐵和氧化鈦而呈藍色。
問題三:一般我們說的氧化鋁是高純氧化鋁嗎?他們有什麼區別 不是的,氧化鋁有很多種類,用量最大的還是冶金級氧化鋁,佔95%以上。
問題四:γ-氧化鋁的定義 晶型是γ型的氧化鋁即為γ-氧化鋁。γ-氧化鋁是納米氧化鋁xz-L290顯白色蓬鬆粉末狀態,晶型是γ-Al2O3。粒徑是20nm;比表面積≥230m2/g。納米氧化鋁xz-L290,粒度分布均勻、純度高、極好分散,其比表面高,具有耐高溫的惰性,高活性,屬活性氧化鋁;多孔性;硬度高、尺寸穩定性好,可廣泛應用於各種塑料、橡膠、陶瓷、耐火材料等產品的補強增韌,特別是提高陶瓷的緻密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和高分子材料產品的耐磨性能尤為顯著。極易分散在溶劑水裡面;不需加分散劑,只需攪拌,即可在溶劑乙醇、丙醇、丙二醇、異丙醇、乙二醇單丁醚、丙酮、丁酮、苯、二甲苯內分散均勻。多添加在環氧樹脂,塑料等中。
問題五:氧化鋁是干什麼的? 用途
1. 紅寶石、藍寶石的主成份皆為氧化鋁,因為其它雜質而呈現不同的色澤。紅寶石含有氧化鉻而呈紅色,藍寶石則含有氧化鐵及氧化鈦而呈藍色。
2. 在鋁礦的主成份鐵鋁氧石中,氧化鋁的含量最高。工業上,鐵鋁氧石經由Bayer process純化為氧化鋁,再由Hall-Heroult process轉變為鋁金屬。
3. 氧化鋁是金屬鋁在空氣中不易被腐蝕的原因。純凈的金屬鋁極易與空氣中的氧氣反應,生成一層薄的氧化鋁薄膜覆蓋在暴露於空氣中鋁表面。這層氧化鋁薄膜能防止鋁被繼續氧化。這層氧化物薄膜的厚度和性質都能通過一種稱為陽極處理(陽極防腐)的處理過程得到加強。
4. 鋁為電和熱的良導體。鋁的晶體形態金剛砂因為硬度高,適合用作研磨材料及切割工具。
5. 氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物。
6. 2004年8月,在美國3M公司任職的科學家開發出以鋁及稀土元素化合成的合金製造出稱為transparent alumina的強化玻璃。
問題六:氧化鋁是生產什麼的原料 氧化鋁是生產剛玉/藍寶石紅寶石/冰晶石/氧化鋁陶瓷/強化玻璃/α。β、γ-氧化鋁/鋁水泥的原料
問題七:誰知道氧化鋁是做什麼的材料 氧化鋁電解制鋁錠,用來做鋁合金材料、鋁板等鋁製品
問題八:氧化鋁的是如何生產的?生產原料是什麼? 目前全球的氧化鋁產品中,有90%以上採用拜耳法生產。該方法由K.J. 拜耳在1889~1892年提出而得名。拜耳法適用於處理低硅鋁礦石,特別是用在處理三水鋁石型粘土礦時,工藝流程簡單,建設投資少,操作方便,產品質量高,其經濟效益遠非其他方法所能媲美。
拜耳法工藝,根據處理的鋁礦石類型不同,發展成兩種不同的處理方法,處理三水鋁石型鋁土礦所需溶出溫度比較低(140~145℃),溶出液濃度也比較低(120~140g/l Na2Ok),這種處理方法稱「美洲」拜耳法;而處理一水軟鋁石和一水硬鋁石型鋁土礦溶出溫度要在200℃以上(240~260℃),溶出液濃度也較高(180~250g/l Na2Ok),這種處理方法稱為「歐洲」式拜耳法。由於所需溫度低,能耗較少,因此用三水鋁石型鋁土礦生產氧化鋁具有成本優勢。
其餘不到10%的氧化鋁是燒結-拜耳聯合法生產的,由於礦石類型的原因,燒結--拜耳聯合法生產僅存於獨聯體地區和中國。該生產方法流程駭雜、能耗高、產品質量較差,主要用來處理含硅高的一水硬鋁石礦。
生產原料是:三水鋁石型鋁土礦或一水軟鋁石和一水硬鋁石型鋁土礦
問題九:氧化鋁的是如何生產的?生產原料是什麼? 氧化鋁的製法用鋁反應製得:2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H22NaAlO2+2CO2+4H2O====2Al(OH)3+2NaHCO3(通入過量二氧化碳,戴沉澱後,過濾)2Al(OH)3====Al2O3+3H2O(加熱)
③ 陶瓷原料中CaO,MgO含量的測定。一,方法原理。 二,分析步驟。 三,數據處理。 四,結果評價。
1、主要儀器和試劑
1.1 儀器
WFD-Y2型原子吸收分子光光度計(北京第二光學儀器廠)
鈣、鎂空心陰極燈(日本島津)
1.2 試劑
鹽酸:優級純
硝酸:優級純
硫酸:優級純
高氯酸:分析純
氧化鍶:分析純,配製20%水溶液
氧化鋁溶液:1毫克/毫升(用99.99%的鋁片配製)
氧化鈣標准溶液(甲):1毫克/毫升
配製方法是准確稱取經灼燒的氧化鎂(高純)1.000克於250毫升燒杯中,加入1:1鹽酸10毫升低溫加熱溶解,冷卻後移至1升容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
氧化鎂標准溶液(乙):20微克/毫升
配製方法是,准確吸取氧化鎂標准溶液(甲)10毫升於500毫升容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
2、實驗方法
根據原子吸收法的工作原理以及樣品的情況,對鈣、鎂測定的影響因素進行了反復實驗,從而確定了鈣、鎂的最佳測定條件。
准確稱取在110℃烘乾一小時的粉末樣品0.1克置於鉑皿中,用水潤濕並使試樣均勻散開,加入10毫升氫氟酸與0.5毫升高氯酸,在低溫電爐上加熱分解,蒸發近干,再加10毫升氫氟酸與0.5毫升高氯酸,在低溫電爐上加熱分解,蒸發近干,再加10毫升氫氟酸繼續蒸發至大量冒高氯酸濃煙1~2分鍾,冷卻後,加4毫升鹽酸(比重1.19)和10毫升水,加熱使殘渣溶解,再補加20毫升水,繼續加熱至溶解完全清澈透明,冷卻至室溫後,移入100毫升容量瓶中,加5毫升氯化鍶(20%)溶液,用水稀釋至刻度,搖勻。分別用4%鹽酸,1%氯化鍶的鈣、鎂標准系列,直接比較進行原子吸收光譜測定。
試樣中各元素、氧化物的百分含量按下式計算:
M=C·A·A×10-6/G×100%
式中:M——試樣中元素氧化物百分比含量,%
C——試樣溶液中元素氧化物的濃度,微克/毫升
V——溶液的體積,毫升
A——試樣溶液的稀釋倍數
G——試樣重量,克
2、結果與討論
2.1 儀器條件的選擇
①靈敏度
在上述條件下測得氧化鈣的靈敏度為0.06微克/毫升(1%吸收),濃度為2微克的氧化鈣標准溶液通常給出0.15左右的吸光度。測得氧化鎂的靈敏度為0.0037微克/毫升(1%吸收),濃度為0.2微克/毫升的標准溶液通常給出0.24左右的吸光度。
②線性范圍
標准系列為每毫升含氧化鈣0、1、2、4、6、8、10微克,每毫升含氧化鎂0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0微克4%鹽酸和1%氧化鍶的溶液,在上述條件下分別測定其吸光度,其工作曲線如圖1。
由圖可看出,氧化鈣的工作曲線,其線性范圍在1~7微克/毫升;氧化鎂的工作曲線線性范圍在0.1~0.6微克/毫升。
③分析線的選擇
波長4227、2852是鈣、鎂最強的吸收線,適宜於(0.1~0.7)%CaO、(0.02~0.06)%MgO含量的樣品測定,不需分離,具有操作簡便,准確快速等特點。對於分析高濃度度的試樣,可選擇靈敏度低的譜線,以便得到適度的吸光度,改善曲線的線性范圍。CaO在20~60微克,MgO在1~20微克范圍內選擇波長Ca2399、Mg2796的分析線,具有很好的線性關系,測得石灰石和白雲石樣品中的CaO、MgO的含量見表2。
表2 分析結果比較
試樣
分 析 方 法
CaO(%)
MgO(%)
石灰石
原子吸收法
55.66
0.16
化學分析法
55.58
0.17
白雲石
原子吸收法
27.42
19.56
化學分析法
27.54
19.56
由表2看出,原子吸收法測得的結果與化學分析法測得的結果十分相近。
④狹縫寬度
光譜通帶直接影響測定靈敏度和標准曲線的線性關系,單色器的光譜通帶由公式Δλ=D×S決定。
式中:Δλ——光譜通帶寬度,Å;
D——分光器的倒數線色散率,Å/ 毫米;
S——狹縫寬度,毫米
因為對於儀器本身,D是確定的,Δλ僅由S決定。當吸收線附近有干擾與非吸收光存在時,使用較寬的狹縫會導致靈敏呀明顯降低。非吸收線的存在也人使工作曲線發生彎曲。合適的狹縫寬度可用實驗方法確定。其方法是,將試液噴入火焰中,調節狹縫寬度,測定不同狹縫的吸收值,當狹縫增寬到遣下程度,其他譜線或非吸收線出現在光譜通帶內,吸收值立即開始減少,不引起吸收值減少的最大狹縫寬度,確定為最合適的狹縫寬度。WFD-Y2原子吸收光譜儀,狹縫寬度定為0.1毫米,具有比較靈敏的吸收率。
2.2 酸的影響
①配製每毫升含4微克CaO,0.4微克MgO,4%HCI、HNO3、HCIO4、H2SO3、H3PO4等5種酸的標准溶液,測定CaO、MgO的吸光度,其結果見表3。
從表3中可以看出,H3PO4、H2SO3對MgO的影響不明顯,對CaO有明顯的影響。主要原因是CaO在火焰中與P2O5、SO3形成了難熔的磷酸鹽和硫酸鹽,空氣 — 乙炔火焰達不到其熔點溫度,影響了對鈣基態原子的形成,降低了原子的吸收信號。HCIO4、HNO3是氧化性酸,鈣、鎂的吸收有正效應。HCI是弱還原性酸,在利於溶液中化合物的穩定,又是實驗室的通用酸,選用HCI作為測定溶液的介質最為適宜。
②鹽酸濃度的影響
配製每毫升含4微克氧化鈣,0.4微克氧化鎂,2~12%不同濃度鹽酸標准溶液測定其吸光度,結果見圖2。
由圖2可看出,鹽酸濃度對鈣、鎂的吸光度的影響,在2~8%的鹽酸濃度范圍內影響不明顯。當濃度>8%時,吸光度明顯下降,原因是,溶液中鹽酸的濃度高時,噴霧效率下降,使得火焰中原子濃度減少,導致吸收強度下降。在一般測定中,溶液的鹽酸濃度保持在4%左右,或將試樣和標准溶液中的鹽酸濃度匹配一致,可減少誤差。
2.3 共存離子的影響
配製4%鹽酸溶液,每毫升含4微克CaO、0.4微克MgO為標准溶液1,每毫升含標准溶液1相同的元素含量再配入每毫升4微克Fe2O3、20微克Na2O3、30微克K2O為混合離子標准溶液2;每毫升含混合離子標准溶液2的相同元素含量,再配入20%Al2O3為混合標准溶液3,每毫升含混合標准溶液3的相同元素含量,再加入1%的氯化鍶為混合標准溶液4.分別測定這4種標准溶液的吸光度,其結果見表4。
表4 共存離子的影響
元素
吸 光 度
標准溶液1
標准溶液2
標准溶液3
標准溶液4
CaO
0.35
0.34
0.10
0.34
MgO
0.51
0.49
0.13
0.50
從上表可以看出,標准溶液1和混合標准溶液2的吸光度基本一致,顯示出共存離子鉀、鈉、鐵對鈣、鎂的測定沒有影響。在混合標准溶液3中,由於20%Al2O3的存在,吸光度比標准溶液1、2下降3~4倍,對測定鈣、鎂顯示出了明顯的干擾。在混合標准溶液4中加入1%的氯化鍶,吸光度和標准溶液1、2基本一致,顯示了消除了Al2O3對鈣、鎂的干擾,原因是,在火焰中CaO、MgO與Al2O3形成了高晶格能、高熔點的尖晶石化合物(MgO·Al2O3)、(3CaO·5 Al2O3),空氣 — 乙炔火焰達不到他們的熔點溫度,影響了這些化合物的解離和基態原子的形成,嚴重的干擾了鈣、鎂的測定。在混合標准溶液中加入1%氯化鍶,氯化鍶和氧化鋁形成了穩定的化合物,將鈣、鎂釋放出來而消除了干擾。
根據資料介紹,同一份溶液中鋅、鎳、銅、錳、鉻、鋁等元素的存在不幹擾鈣、鎂的測定,各元素間也存在不幹擾鈣、鎂的測定,各元素間也存在相互干擾(共存元素鋁、鈦的干擾用入氯化鍶來消除),所得結果和化學分析方法完全一致。因此,利用原子吸收法具有簡便、快速的顯著優點,更適用於陶瓷釉料、顏料的元素組成分析,可解決化學分析法中存在金屬元素干擾鈣、鎂測定的難題。
2.4 標准樣品的分析結果對比
表5列出了幾種原料中CaO、MgO採用不同方法的分析結果。
由表5可以看出用原子吸收法測得的CaO、MgO的含量比化學分析法更接近於標准結果。由此說明,原子吸收法是一種快速、准確測定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
表5 標准樣品測試結果對比
原料樣品
化學分析法
原子吸收分析法
標准含量
名稱
CaO
MgO
CaO
MgO
CaO
MgO
長 石
0.15
0
0.08
0.04
0.07
0.03
粘 土
0.35
0.10
0.15
0.07
0.12
0.05
焦寶石
0.40
0.20
0.35
0.15
0.37
0.14
由表5可以看出用原子吸收法測得的CaO、MgO的含量比化學分析法更接近於標准結果。由此說明,原子吸收法是一種快速、准確測定原料中CaO、MgO含量的行之有效的方法。
陶瓷原料包括高嶺土、粘土、瓷石、瓷土、 著色劑、青花料、石灰釉、石灰鹼釉等。
高嶺土陶瓷原料,是一種主要由高嶺石組成的粘土。因首先發現於江西省景德鎮東北的高嶺村而得名。它的化學實驗式為:Al203·2Si02·2H20,重量的百分比依次為:39.50%、46.54%、13.96%。純凈高嶺土為緻密或松疏的塊狀,外觀呈白色、淺灰色。被其他雜質污染時,可呈黑褐、粉紅、米黃色等,具有滑膩感,易用手捏成粉末,煅燒後顏色潔白,耐火度高,是一種優良的制瓷原料。
粘土陶瓷原料是一種含水鋁硅酸鹽礦物,由長石類岩石經過長期風化與地質作用而生成。它是多種微細礦物的混合體,主要化學組成為二氧化硅、三氧化二鋁和結晶水,同時含有少量鹼金屬、鹼土金屬氧化物和著色氧化物等。粘土具有獨特的可塑性和結合性,其加水膨潤後可捏練成泥團,塑造所需要的形狀,經焙燒後變得堅硬緻密。這種性能,構成了陶瓷製作的工藝基礎。粘土是陶瓷生產的基礎原料,在自然界中分布廣泛,蘊藏量大,種類繁多,是一種寶貴的天然資源。
瓷石也是製作瓷器的原料,是一種由石英、絹雲母組成,並有若干長石,高嶺土等的岩石狀礦物。呈緻密塊狀,外觀為白色、灰白色、黃白色、和灰綠色,有的呈玻璃光澤,有的呈土狀光澤,斷面常呈貝殼狀,無明顯紋理。瓷石本身含有構成瓷的多種成分,並具有制瓷工藝與燒成所需要的性能。我國很早就利用瓷石來製作瓷器,尢其是江西、湖南、福建等地的傳統細瓷生產中,均以瓷石作為主要原料。
瓷土由高嶺土、長石、石英等組成,主要成分為二氧化硅和三氧化二鋁,並含有少量氧化鐵、氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀和氧化鈉等。它的可塑性能和結合性能均較高,耐火度高,是被普遍使用的制瓷原料。
著色劑存在於陶瓷器的胎、釉之中,起呈色作用。陶瓷中常見的著色劑有計三氧化二鐵、氧化銅、氧化鈷、氧化錳、二氧化鈦等,分別呈現紅、綠、藍、紫、黃等色。
青花料是繪制青花瓷紋飾的原料,即鈷土礦物。我國青花料蘊藏較為豐富,江西的樂平、上高、上饒、豐城、贛州,浙江的江山,雲南的宜良,會澤、榕峰、宣威、嵩明以及廣西、廣東、福建等地均有鈷土礦蘊藏。我國古代青花瓷使用的青花料一部分來自國外,大部分屬國產。進口料中有蘇麻離青、回青;常用的國產料有石子青、平等青,浙料、珠明料等。
石灰釉主要物質是氧化鈣(Cao),起助熔作用,特點是高溫粘度小,易於流釉,釉的玻璃質感強,透明度高,一般釉層較薄,釉面光澤較強,能清晰地刻劃紋飾,南宋以前瓷器大多使用石灰釉。
石灰鹼釉主要成分為助熔物質氧化鈣以及氧化鉀(K2o)、氧化鈉(Na20)等鹼性金屬氧化物。特點是高溫粘度大,不易流釉,可以施厚釉。在高溫焙燒過程中,釉中的空氣不能浮出釉面而在釉中形成許多小氣泡,使釉中殘存一定數量的未溶石英顆粒,並形成大量的鈣長石析晶。這些小氣泡、石英顆粒和鈣長石析晶使進入釉層的光線發生散射,因而使釉層變得乳濁而不透明,產生一種溫潤如玉的視覺效果。石灰鹼釉的發明與運用,是傳統青瓷工藝的巨大進步。石灰鹼釉出現於北宋汝窯青瓷中。南宋龍泉窯瓷器大量採用石灰鹼釉,使釉色呈現出如青玉般的質感,如粉青、梅子青。可以說南宋龍泉青瓷已達到中國陶瓷史上單色釉器的頂峰。