苏 丹

吉林省有色金属地质勘查局测试中心，吉林 长春 130012

0 引言

二氧化硅是铁矿石质量控制的主要技术指标,它的质量分数对矿石等级的评价及制定冶炼工艺具有重要的意义，并直接影响到高炉的利用系数和经济效益。铁矿石中含二氧化硅高，就等于把废物送进高炉，不仅要占用高炉的空间，而且为了除去二氧化硅，还要投入更大比例的造渣熔剂石灰石，造渣反应还是耗热的吸热反应。虽然高炉炉渣有利用价值，还是减少生成量为好。现阶段铁矿石中二氧化硅的测定方法有重量法[1]、硅钼蓝分光光度法[2]等。而硅钼蓝分光光度法适用的质量分数范围是0.1%～5.0%[3]，有时满足不了样品的测定，最为常用的为动物胶凝聚重量法，但是如果试样中铁质量分数很高，碱熔浸取时会有大量的红色沉淀，必须大量的盐酸高温将其溶解，而且铁离子浓度大，在沉淀凝聚、清洗时都会带来影响，尤其是对质量分数相对较低的二氧化硅样品，所以，除铁是准确测定铁矿石中二氧化硅的关键。本方法采用酸溶后过滤除铁，消除了铁离子对测定结果的干扰，分析数据良好。

1 试剂与仪器条件

1.1 试剂

1%热溶动物胶溶液：称取1 g动物胶于200 mL烧杯中，加入少量水放置过夜，加入100 mL沸水即可得到1%热溶动物胶溶液；过氧化钠：优级纯；5%的钼酸铵：称取5 g钼酸铵溶解于100 mL水中，转移到塑料瓶中储存；混合还原剂：在100 mL0.5 mol/L（8.4%）的硫酸溶液中分别加入2 g草酸、1 g硫酸亚铁铵、0.1 g抗坏血酸；硅标准溶液：准确称取0.100 0 g高纯二氧化硅于铂坩埚中，加入3～4 g无水碳酸钠混匀，在覆盖一层，于1 000 ℃熔融3～5 min，呈红色流体状，取出冷却，至于塑料烧杯中，用热水浸取熔融物（如果发现溶液浑浊，应重新称取二氧化硅熔融），移入1 000 mL容量瓶中，用水定容，摇匀，转移到塑料瓶中储存，此溶液二氧化硅的质量分数为100 μg/mL；盐酸。

1.2 仪器条件

1.2.1 仪器

北京莱伯泰科仪器有限公司生产UVPower型紫外可见分光光度计。

1.2.2 工作参数

比色皿规格：1 cm； 测定波长：650 nm。

2 实验部分

2.1 二氧化硅沉淀

称取0.500 0 g试样（精确至0.000 1 g）于250 mL烧杯中，加入30 mL浓盐酸，盖上表面皿，置于电热板上100～150 ℃加热溶解30～50 min取下，加入50 mL热水、少量纸浆，趁热用中速滤纸过滤，用擦棒将沉淀完全转移到滤纸上，（1+99）的热盐酸冲洗烧杯2～3次，残渣7～8次，将残渣连同滤纸一起转移到镍坩埚中，灰化并于800 ℃灼烧20 min，取出冷却，加入2 g左右的过氧化钠，充分混匀后，再覆盖1 g左右的过氧化钠，于500℃熔融15 min，取出稍冷，用镊子把镍坩埚倾斜放入到400 mL干燥的烧杯中，用70～80 mL热水进行浸取（浸取时盖上表面皿，防止液体飞溅），用热水清洗坩埚内外壁，将坩埚洗出。然后在烧杯中缓慢加入25 mL的盐酸，如果还有少量沉淀，可以补加少量的盐酸，放置于电热板上低温蒸干，取下冷却后加入10 mL盐酸充分搅拌（若沉淀很多，加15 mL盐酸），如有块状物用玻璃棒碾碎，放置过夜，在温度为70～80 ℃时加入1%热溶动物胶溶液10 mL，充分搅拌，加入热水使其稀释到50 mL左右，搅拌使其中盐类物质完全溶解，稍冷，用一层中速定量滤纸过滤，下面滤液用250 mL容量瓶承接，用带有硅胶管的玻璃棒擦洗烧杯并用5%的热盐酸冲洗烧杯，使得硅胶全部转移到滤纸上，并用同5%的热盐酸清洗沉淀6～8次，再用热水清洗沉淀4～6次，直至滤液成中性（用试纸定性）。将沉淀连同滤纸一起放到已经恒重好的瓷坩埚中进行灰化，将坩埚放入到冷马弗炉中，开始升温，在马弗炉温度升至600 ℃之前，炉门要处于打开状态，确保有足够的氧气与滤纸接触。然后关闭炉门升温至950 ℃，恒温60 min。取出稍冷，置于干燥器中冷却30 min，称其重量；再以相同的过程再次称重，直至两次重量之差不超过0.000 5 g，即为恒重。

2.2 二氧化硅回收

吸取2.5 mL碱熔滤液于50 mL比色管中，加入1.5%的硫酸10 mL，无水乙醇5 mL，5%的钼酸铵5 mL，震荡摇匀后放置30 min，然后加入混合还原剂10 mL稀释至刻度，加盖摇匀，静置一小时后用分光光度计进行测定。

标准曲线：从10 μg/mL硅标准溶液中分别吸取0.0,0.5,1.0,2.5,5.0,10 mL于50 mL比色管中，加入1.5%的硫酸10 mL，无水乙醇5 mL，5%的钼酸铵5 mL，震荡摇匀后放置30 min，然后加入混合还原剂10 mL稀释至刻度，加盖摇匀，静置1 h后，可以进行比色，计算后其浓度分别为0.00%、0.10%、0.20%、0.50%、1.00%、2.00%。

表 1 铁矿石中二氧化硅质量分数的分析结果（n=3）Table 1 Analytic results of average content of silica in iron ores (n = 3)%

3 条件实验

试样过滤后需经灰化出去滤纸，如何将滤纸灰化完全并且不影响后续样品质量分数测定，确定灰化温度是关键。本方法通过改变不同的灰化温度，对样品进行分析，实验证明当温度在800 ℃时，分析结果良好，所以本方法的灰化温度设定在800 ℃。

4 数据与结果分析

按照上述分析方法对铁矿石标准物质及试样进行二氧化硅测定（均平行3份），将本方法测定结果与标准物质认定值进行对比，数据吻合良好，结果见表1。硅测定（均平行三份），将本方法测定结果与标准物质认定值进行对比，数据吻合良好。

5 结论

试样经酸溶后过滤除铁，解决了铁沉淀难溶解的问题，消除了铁离子对二氧化硅凝聚的干扰，按照本分析方法对铁矿石标准物质及试样进行二氧化

[1] 季方元.动物胶凝聚重量法测定二氧化硅的改进[J].硅酸盐通报.1989,06，26-28.

[2] 陈 平，吕宪俊，孙丽君.铁矿石中二氧化硅含量的快速测定[J].金属矿山. 2009,2,102-104.

[3] GB/T 6730.9-2006，硅含量的测定[S].