A. 实验五 硅的测定
铁矿石中硅的测定主要有重量法、比色法和容量法。重量法有盐酸脱水，氢氟酸挥发除硅的重量法(GB/T 6730.10—1986)以及动物胶凝聚法、聚环氧乙烷凝聚法、盐酸蒸干脱水法等;比色法主要是亚铁还原-硅钼蓝分光光度法(GB/T 6730.9-2006);容量法主要有酸溶-氟硅酸钾容量法等。
一、亚铁还原-硅钼蓝分光光度法
1.原理
试样用碳酸钠-硼酸混合熔剂熔融，以稀硫酸浸取。在0.2～0.25mol/L的酸度下，使硅酸与硼酸铵形成黄色硅钼杂多酸，然后加入草酸消除磷、砷的干扰，用硫酸亚铁铵将硅钼杂多酸还原为硅钼蓝。在波长760nm处，测量吸光度，借此测定硅的含量。
本方法适用于天然铁矿石、铁精矿和造块，包括烧结产品中硅含量的测定，测定范围(质量分数):0.1%～5%。
2.试剂及配制
(1)混合熔剂:取3份无水碳酸钠与1份硼酸研细混匀。
(2)硫酸。
(3)硫酸(5+95)。
(4)草酸溶液(50g/L)。
(5)硫酸亚铁铵液(30g/L):称取3g硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]，加入1mL硫酸(1+1)，用水稀释至100mL，溶解后过滤使用。该溶液有效期为一周。
(6)钼酸铵溶液(50g/L):储存于塑料瓶中。
(7)硅标准溶液:称取0.2140g预先于1000℃灼烧至恒量的二氧化硅(99.9%以上)置于预先盛有4g混合熔剂的铂坩埚中，仔细混匀，再覆盖1g混合熔剂，盖上铂盖，于900～950℃马弗炉中熔融分解30min，取出，冷却，在塑料烧杯中用热水浸取。用水洗出坩埚及盖，冷却至室温，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即移入塑料瓶中保存。此为硅储备溶液，200μg/mL。
移取100mL硅储备溶液于500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即移入塑料瓶中保存。此为硅标准溶液，40μg/mL。
3.分析步骤
准确称取0.2000g试样，置于预先盛有4.0g混合熔剂的铂坩埚中，仔细混匀，再覆盖1.0g混合熔剂，盖上铂盖，于900～950℃马弗炉中熔融分解15～30min，取出，稍冷，于400mL烧杯中，用200mL硫酸(5+95)浸取，洗出铂坩埚及盖，冷却至室温，移入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，备用。如有沉淀需干过滤。分取5mL试液(当硅含量小于1%时，分取10mL)两份于100mL容量瓶中，一份用作显色液，一份用作参比液。在显色液一份中加5mL钼酸铵溶液，加30mL水混匀，放置15min。加10mL草酸溶液，混匀，溶液清亮后在30s内加入10mL硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。在参比液中依次加入10mL草酸溶液，5mL钼酸铵溶液，10mL硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。将上述试液于分光光度计760nm波长处，测量其吸光度，减去空白实验溶液的吸光度后，在标准曲线上查出试液中的硅量。
标准曲线的制备:分取0、1、3、5、7、9mL硅标准溶液于100mL容量瓶中，以下操作步骤同试样，测量吸光度，绘制标准曲线。
4.结果计算
以下式计算试样中硅的含量:
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式中:w(Si)——硅的质量分数，%;
m——在工作曲线上查取显色液中的硅量，μg;
V——取试液的体积，mL;
V0——试料溶液稀释体积，mL;
m0——称取试样的质量，g。
二、聚环氧乙烷凝聚重量法
1.原理
试样酸溶或碱熔后，用聚环氧乙烷凝聚二氧化硅，沉淀经过滤后，高温灼烧可将有机物除掉。其沉淀是絮状的，凝聚时所要求的酸度为3～10mol/L盐酸，其滤液还可用于对其他组分的测定。
2.试剂及配制
(1)盐酸洗液(10+90)。
(2)聚环氧乙烷溶液(0.05%):称取聚环氧乙烧50mg置于100mL水中溶解，过滤后使用(由于试剂较难溶于水，需要提前半天浸泡处理)。
3.分析步骤
称取0.5000g样品于镍坩埚中，加几滴乙醇润湿样品，加3～4g氢氧化钾，于马弗炉中从低温开始升温至600℃左右保持0.5h。取出冷却后放入200mL烧杯中，加水至坩埚2/5处浸提，用稀盐酸洗出坩埚，加15～20mL盐酸酸化，水浴蒸至体积为15mL以下。冷至室温后，补加10mL盐酸。加0.05%聚环氧乙烷溶液8mL，搅匀，放置数分钟。用1%热盐酸溶液(约80℃)分两次溶解析出盐，每次30～40mL。第一次将其清液以定量快速滤纸过滤。第二次将全部沉淀转入漏斗中，用1%热盐酸溶液冲洗沉淀5、6次，最后擦洗杯壁的沉淀，全部移入滤纸上，滤液收集于250mL容量瓶中，备作其他项目测定。将沉淀连同滤纸放入己恒重的20mL瓷坩埚中，低温灰化，视二氧化硅含量高低在950℃灼烧1～2h，称至恒重。
4.结果计算
分析结果按下式计算硅含量:
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式中:w(Si)——硅的质量分数，%;
m0——空坩埚质量，g;
m1——坩埚+二氧化硅的质量，g;
m——称取试样的质量，g。
Si——Si原子的摩尔质量，28.086g/mol。
B. 比色法测定二氧化硅含量的影响因素
在于自然界中，二氧化硅无处不在，它是矿石、硅酸盐、水泥等的主要成分，因此二氧化硅的成分分析非常重要，目前测定二氧化硅含量的方法很多，下面就为大家详细介绍一下二氧化硅的测定方法。
一、重量法
重量法一般被看作是测定二氧化硅的经典乱伍方法，准确度高，但是重量法也有不少缺点，比如操作繁琐，分析周期长等等，目前已被容量法、比色法等取代。
二、比色法
比色法一般用于检测二氧化硅含量小于2%的试样，包括硅钼蓝和硅钼黄两种方法。硅钼黄方法基于钼酸铵与单硅酸在适宜的情况下生成了黄色的硅钼黄，而硅钼蓝方法是用还原剂把硅钼黄还原成硅钼蓝。在预定的条件下，依据黄色或者蓝色的硅钼黄或硅钼蓝的颜色深度测出二氧化硅的含量。虽然硅钼黄法能比硅钼蓝法测出较高含量的二氧化硅，但由于前者的灵敏度远低于后者的，因此一般选用硅钼蓝比色法测定少量的二氧化硅。
三、氟硅酸钾容量法
目前，该方法已经成功应用于粘土、矿石、水泥、钾水玻璃、地质样品、硅石等试样中二氧化硅含量的检测。
四、X射线荧光光谱法（XRF）
相对于传统化学方法，XRF检测速度快、测定范围宽、准确度高、分析的元素多、可同时直接分析粉末、液体和固体样品的元高行素含量。该方法已用于石灰石、白云石、铝土矿物及高铝质耐火砖等样品中二氧化硅的检测。
五、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）
由于传统化学法操作步骤繁琐、劳动强度大、效率低等，难以达到生产中要求的快速检测的目标，而X射线荧光光谱仪器价格戚陪哗昂贵，因此逐渐开始用ICP-AES法检测铬矿石、稀土精矿、烧结矿、白云石等样品中二氧化硅的含量。该方法具有分析用时短、精密度好、准确度高等优点，适用于大批量白云石和石灰石样品的准确快速分析。
这些方法均可以用来分析试样中二氧化硅的含量，在实际的检测工作中，要依据待测样品的不同特点来选择合适的分析方法，从而得到较理想的检测结果。
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