[科普中国]-示性分析

一种坯料组成的表示方法,将坯料的组成以粘土质、石英、长石等矿物来表示,也称为示性矿物组成法。示性分析法是采用适当的试剂与处理方法,来分析坯料和粘土原料中的粘土质、石英、长石等矿物,从而计算出三种矿物的重量百分含量。示性分析不易准确,因为粘土中各种难溶物质的溶解度与颗粒的大小有关系。粘土中如含有石灰石及氧化铁甚多时,均溶于硫酸而增加分析中粘土的重量。又如各种长石及高岭土在强酸中的溶解度各有不同,因此这种分析方法仅可做为瓷土成分的大概估计,也只宜用质量较纯的粘土。

常见的示性分析法“凯普勒--戈特撒德”法采用加热法分解粘土。进行分析时,将试样干燥,置于电灯中加热至710℃±10℃,加10%的盐酸,置水浴上加热2小时,使高岭土分解。在滤液中加入氢氧化铵使生成的氢氧化铝沉淀,灼烧称重,得出Al2O3量,乘以换算系数2.53,即为粘土质物料量。不溶于盐酸的残渣,即是石英、长石、云母。将残渣移至瓷皿中蒸发,冷却后加浓硫酸高温加热,挥发后先用5%的盐酸洗涤,再以温水洗净,然后集中于硬质橡胶勺皿中,注入蒸馏水并斟加40%的氢氟酸,以硬质橡胶棒搅拌,使无定形的SiO2溶解,用氢氧化钠中和多余的氢氟酸后,过滤出不溶残渣。以水、稀盐酸洗涤,再以水洗净,灼烧称重,得出长石与石英的总量。

如果从试样重量中减去长石、石英、有机物以及按Al2O3量计算出的粘土量,就能够求出云母量。最后以氢氟酸处理长石与石英的混合物,加盐酸使溶液中的Al2O3沉淀出来,按这个量计算出长石量(译注:Al2O3量乘以换算系数5.46即为长石量)。有机物的定量比较困难,作为简便方法,可将粘土在300~350℃加热,测定其减量,借以确定有机物含量。1

“伯徳尔”法采用化学方法分解粘土。进行分析时,将准确称量过的5克粘土试样(以试样重作为100%)与热的浓硫酸反应,使粘土分解为硫酸铝和块状或胶凝状的硅酸凝胶,其中的石英和长石保持不变。用充分的水进行洗涤,将硫酸铝洗去。然后在残渣中加入氢氧化钠并加热煮沸,使硅酸凝胶变为可溶性的硅酸钠(水玻璃)。用水将硅酸钠溶解洗去后,试样中的粘土质物料已不存在,残渣中只剩下混在粘土中的石英和长石。将此残渣放在白金坩埚中灼烧后称重,称得的重量与试样重量之差,即为粘土质物料的重量。

区分石英与长石的方法是在白金坩埚中将残渣用氢氟酸和硫酸处理。使游离约SiO2(石英)和长石中的SiO2转变为气体的氟化硅(SiF4),长石转变为可溶性的硫酸盐。生成物中的Al2(SO4)3和K2SO4是可溶性的,在其中加入NH4OH,生成Al(OH)2而沉淀。过滤后将不溶于水的氢氧化铝与可溶性的硫酸铵分离,再将氢氧化铝灼烧,称量后的AI2O3量,即为原来长石中的氧化铝量,可按长石的分子量换算为长石量,即乘以换算系数5.46。

从长石与石英的总量中减去长石的量,即为石英量,这样三个组份都已求出。便得出了粘土的示性分析。1

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李晓林 - 教授 - 西南大学