CN103543080A - 钾长石分解后尾渣成分的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钾长石分解后尾渣成分的测定方法，将一份尾渣制备为三份溶出液和三份尾渣试样，然后用BaSO₄重量法测定一份溶出液中SO₄ ^2-含量，用EDTA标准溶液测定一份溶出液和一份尾渣试样中的Ca²⁺含量并以铬天青S分光光度法测定其中Al³⁺含量；用K₂SiF₆容量法测定一份溶出液和一份尾渣试样中SiO₂的含量。这种测定方法适用于不同分解方法或不同分解率得到尾渣，适用性广；并且按份定量测定，准确度高。该钾长石分解后尾渣成分的测定方法具有设计科学、适用性广、测定准确的优点。

Description

钾长石分解后尾渣成分的测定方法

技术领域

本发明涉及一种测定方法，具体的说，涉及了一种工业生产中的钾长石分解后尾渣成分的测定方法。

背景技术

钾长石分解后的产物分为两相：气相产物和固相产物。气相产物主要为SiF₄和HF，固相产物为硫酸钾、硫酸铝以及硫酸钙等固体混合物。对固相输出部分固渣在浸取槽内加入水对固渣进行浸取，浸取后的不溶性固体即为尾渣。

判断工艺好坏的标准一是对产品的分析，二是对尾渣的分析。钾长石分解后的产品组成有成熟的分析测定方法，而现有技术中很少有分析测定尾渣组成成分的方法，原因是由于钾长石分解方法不同，分解后产物的组成也不相同。针对不同分解方法或不同分解率得到尾渣，尾渣测定方法也往往不同，因此跟多分析方法无法通用。所以生产厂家往往需要自己研发多种测定钾长石尾渣成份的方法，相当不便。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、适用性广、测定准确的钾长石分解后尾渣成分的测定方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种钾长石分解后尾渣成分的测定方法，它包括以下步骤：

步骤1，样品制备：将尾渣进行洗涤、烘干，然后用10%HCl溶液洗除尾渣中的CaSO₄，将含有CaSO₄的HCl溶液等分为三份溶出液，将洗涤后的尾渣烘干后等分为三份尾渣试样；

步骤2，通过对硫酸根离子的分析，得到尾渣中硫酸钙的含量，测SO₄ ^2-含量，采用下述步骤：将第一份溶出液蒸干，然后加入浓盐酸后再蒸干，目的是除去F元素并得到剩余物；溶解剩余物，用BaSO₄重量法检测出剩余物中的SO₄ ^2-含量；

步骤3，通过除去硫酸钙中的钙，可以反映出未反应氟化钙的多少，对铝的分析，可以反映出尾渣中铝的多少；测Ca²⁺和Al³⁺含量，采用下述步骤：将第二份溶出液蒸干，然后加入浓盐酸后再蒸干，目的是除去F元素并得到剩余物；向第一份尾渣试样中加40%的HF溶液，蒸干至不再出白烟，然后加入酸性硫酸钾，在700℃中除去F元素，目的是得到剩余试样；将剩余物与剩余试样混合溶解，得到混合溶液；用EDTA标准溶液测定混合溶液中的Ca²⁺；用铬天青S分光光度法测定混合溶液中的Al³⁺；

步骤4，通过对SiO₂的分析，可以反映出钾长石分解率的大小，测SiO₂含量，采用下述步骤：将第二份尾渣试样中加入固体KOH并进行熔融得到熔融物，用第三份溶出液浸取熔融物得到浸取液，向浸取液中加入KF和KCl，把生成的K₂SiF₆沉淀过滤出来，用K₂SiF₆容量法测定SiO₂的含量。

基于上述，步骤1中，所述溶出液的成份包括硫酸钙的盐酸溶液，以及盐酸溶解的少量钾长石、氟化钙、氟化铝；所述尾渣试样包括钾长石、氟化钙、氟化铝。

基于上述，步骤2中，用5%的盐酸溶解无氟剩余物，然后加入BaCl₂溶液，生成硫酸钡白色沉淀；过滤该沉淀，并且将滤纸灰化后与沉淀出的硫酸钡一起称重。

基于上述，步骤3中，测定混合溶液中的Ca²⁺时，需在混合溶液中加入三乙醇胺以掩蔽Fe、Al、Ti的干扰，并以钙黄素为指示剂。

基于上述，步骤3中，测定混合溶液中的Al³⁺时，需在混合溶液中加入抗坏血酸和邻菲罗啉以掩蔽Fe、Ti的干扰。

基于上述，步骤4中，用K₂SiF₆容量法测定SiO₂的含量前，需要将过滤出的K₂SiF₆用5%氯化钾-乙醇溶液进行洗涤。 

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将一份尾渣制备为三份溶出液和三份尾渣试样，然后用BaSO₄重量法测定一份溶出液中SO₄ ^2-含量，对硫酸根离子的分析，可以说明尾渣中硫酸钙的多少；用EDTA标准溶液测定一份溶出液和一份尾渣试样中的Ca²⁺含量并以铬天青S分光光度法测定其中Al³⁺含量，对钙离子的分析，可以反映未反应的氟化钙的多少，对铝的分析，可以说明生成副产物氟化铝的多少；用K₂SiF₆容量法测定一份溶出液和一份尾渣试样中SiO₂的含量，对SiO₂的分析，可以反映出钾长石分解率的大小。这种测定方法适用于不同分解方法或不同分解率得到尾渣，适用性广；并且按份定量测定，准确度高。该钾长石分解后尾渣成分的测定方法具有设计科学、适用性广、测定准确的优点。

附图说明

图1是本发明的制备流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种钾长石分解后尾渣成分的测定方法，它包括以下步骤：

步骤1，样品制备：在过滤后的尾渣中，至少6次每次取约30克尾渣置于烧杯中，加水后利用磁力搅拌器剧烈搅拌，进行洗涤。洗涤两次后，除去大部分未被浸出的可溶性盐，然后放在烘箱中在105℃-110℃的温度中烘干，然后将烘干的样品在研钵中研碎，取其中3克。将3克样品用40ml的10%HCl先后5次洗出样品中的CaSO₄，并用去离子水洗涤残余物，同时用氯化钡试剂检验洗液直到无硫酸根离子继续溶出。将之前所有溶出液进行合并，定容于250ml和50ml两个容量瓶中，用聚氯乙烯烧杯转移混匀，分盛在三个100ml容量瓶中。残余物放在烘箱中在105℃-110℃的温度中烘干，称重得到900毫克残余物，混匀后等分为三份尾渣试样，每份300毫克。此时溶出液的成份包括硫酸钙的盐酸溶液，以及盐酸溶解的少量钾长石、氟化钙、氟化铝及其它杂质。尾渣试样包括钾长石、氟化钙、氟化铝及其它杂质。三份溶出液和三份尾渣试样，为后面的测量提供了准确的定量保证，提高了测定的准确性。

步骤2，测SO₄ ^2-含量：由于钾长石分解是在大量含氟助剂存在下分解的，尾渣中的可溶性及微溶性氟盐影响沉淀的重量，所以测定SO₄ ^2-含量必须先除F元素。除F的方法使在酸性环境下蒸干溶出液，离子F以HF的形式挥发出。将第一份溶出液蒸干，然后加入浓盐酸并二次蒸干，继续加入浓盐酸并再次蒸干，直至除去F元素。称量无氟剩余物重量，并用5%的盐酸溶解，加入化学计量10倍的BaCl₂溶液，此时有白色沉淀生成。过滤沉淀，用去离子水洗涤沉淀，直至用AgNO₃试剂检验洗液中无Cl^-，然后将沉淀连同滤纸放入马弗炉中烘干，灰化滤纸。称量BaSO₄沉淀质量，换算出硫酸钙的质量，从而计算硫酸钙的含量。此步骤中用到的浓盐酸也可以用浓硝酸或高氯酸代替。对硫酸根离子的分析，可以说明尾渣中硫酸钙的多少。

步骤3，测Ca²⁺和Al³⁺含量：F元素的存在干扰Ca²⁺、Al³⁺的测定，溶出液中的F元素和尾渣试样中的F元素都必须除去。将第二份溶出液蒸干，然后加入浓HCL并二次蒸干，继续加入浓HCL并再次蒸干，直至除去F元素，得到剩余物。由于未分解的钾长石中也含铝，除尾渣试样中的F元素之前，需要先将未分解的钾长石分解，所以向第一份尾渣试样中加40%的HF溶液，放在电炉上加热蒸干至不再出白烟，然后加入4g酸性硫酸钾或焦硫酸钾，混合后放电热板上加热至融化，然后放高温炉中，在700℃至750oC中熔融至少25分钟，至完全除尽F元素，得到剩余试样。将剩余试样用水浸取于400ml锥形杯中，加入5ml盐酸，并加热至熔块完全溶解，加入所述剩余物，形成混合溶液并置于250ml 容量瓶中进行定容。Fe、Al、Ti三种元素对于Ca²⁺的测定存在干扰，所以取25ml混合溶液，加水25ml，加三乙醇胺（1+1）5ml用来掩蔽消除Fe、Al、Ti三种元素的干扰。然后加20%KOH溶液10ml-20ml，加入2滴钙黄绿素作为指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由荧光绿变为橙粉色即为完成对Ca²⁺的测定。Fe、Ti两种元素对于Al³⁺的测定存在干扰，所以加入一定量的抗坏血酸和邻菲罗啉可以达到消除干扰的目的。在溴化十六烷基三甲胺或溴化十六烷基吡啶存在的情况下，Al³⁺与铬天青S生成蓝色的三元配合物。先按文献绘制标准曲线，在选定波长下，测定各溶液的吸光度，并利用标准曲线计算Al³⁺的质量浓度。对钙离子的分析，可以反映未反应的氟化钙的多少，对铝的分析，可以说明生成副产物氟化铝的多少。

步骤4，用K₂SiF₆容量法测SiO₂含量：将第二份尾渣试样加入铂坩埚中，然后加入3g左右KOH固体，转动坩埚混匀，然后放入电炉中升温加热至熔融状态，并保温l0-15分钟，然后取出熔融物并冷却。用第三份溶出液浸取熔融物得到浸取液并倒入250mL塑料杯中，坩埚用少许硝酸洗净，洗液也放入塑料杯中，然后加入l5mL浓硝酸中和上述浸取液，并加入l0ml的l5%KF溶液和3g KCl固体，搅拌后静置l0分钟，用塑料漏斗及中速滤纸过滤，再用5%氯化钾-乙醇溶液洗涤塑料杯及沉淀数次。将滤纸及沉淀取出后放入原塑料杯中，沿杯壁加入l0ml的5%KCL溶液，滴加少许酚酞指示剂，用0.lmol/L的NaOH标准溶液中和未洗净的酸，直至酚酞变红(体积不计)，并反复用滤纸擦洗杯壁至红色不消失为止，然后沿杯壁加入150ml-200ml沸水，并立即用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴定，近终点时补加指试剂数滴，继续滴至微红色不消失既为完成。然后根据各数据测算出SiO₂含量。对SiO₂的分析，可以反映出钾长石分解率的大小，并且步骤3中未分解的钾长石中的铝含量可根据步骤4中SiO₂的含量由原始比例算出。

通过以上步骤，可以对通过不同分解方法或不同分解率得到的钾长石尾渣利用同一种方法进行测定，其通用性广，解决了以往测定方法不通用的问题。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1，样品制备：将尾渣进行洗涤、烘干，然后用10%HCl溶液洗除尾渣中的CaSO₄，将含有CaSO₄的HCl溶液等分为三份溶出液，将洗涤后的尾渣烘干后等分为三份尾渣试样；

步骤2，通过对硫酸根离子的分析，得到尾渣中硫酸钙的含量，测SO₄ ^2-含量，采用下述步骤：将第一份溶出液蒸干，然后加入浓盐酸后再蒸干，目的是除去F元素并得到剩余物；溶解剩余物，用BaSO₄重量法检测出剩余物中的SO₄ ^2-含量；

步骤3，通过除去硫酸钙中的钙，可以反映出未反应氟化钙的多少，对铝的分析，可以反映出尾渣中铝的多少；测Ca²⁺和Al³⁺含量，采用下述步骤：将第二份溶出液蒸干，然后加入浓盐酸后再蒸干，目的是除去F元素并得到剩余物；向第一份尾渣试样中加40%的HF溶液，蒸干至不再出白烟，然后加入酸性硫酸钾，在700℃中除去F元素，目的是得到剩余试样；将剩余物与剩余试样混合溶解，得到混合溶液；用EDTA标准溶液测定混合溶液中的Ca²⁺；用铬天青S分光光度法测定混合溶液中的Al³⁺；

步骤4，通过对SiO₂的分析，可以反映出钾长石分解率的大小，测SiO₂含量，采用下述步骤：将第二份尾渣试样中加入固体KOH并进行熔融得到熔融物，用第三份溶出液浸取熔融物得到浸取液，向浸取液中加入KF和KCl，把生成的K₂SiF₆沉淀过滤出来，用K₂SiF₆容量法测定SiO₂的含量。

2.根据权利要求1所述的钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：步骤1中，所述溶出液的成份包括硫酸钙的盐酸溶液，以及盐酸溶解的少量钾长石、氟化钙、氟化铝；所述尾渣试样包括钾长石、氟化钙、氟化铝。

3.根据权利要求1所述的钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：步骤2中，用5%的盐酸溶解无氟剩余物，然后加入BaCl₂溶液，生成硫酸钡白色沉淀；过滤该沉淀，并且将滤纸灰化后与沉淀出的硫酸钡一起称重。

4.根据权利要求1所述的钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：步骤3中，测定混合溶液中的Ca²⁺时，需在混合溶液中加入三乙醇胺以掩蔽Fe、Al、Ti的干扰，并以钙黄素为指示剂。

5.根据权利要求1所述的钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：步骤3中，测定混合溶液中的Al³⁺时，需在混合溶液中加入抗坏血酸和邻菲罗啉以掩蔽Fe、Ti的干扰。

6.根据权利要求1所述的钾长石分解后尾渣成分的测定方法，其特征在于：步骤4中，用K₂SiF₆容量法测定SiO₂的含量前，需要将过滤出的K₂SiF₆用5%氯化钾-乙醇溶液进行洗涤。

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