第22卷第2期巖礦測(cè)試Ⅴo.22No.22003年6月ROCK AND MINERAL ANALYSISJune 2003文章編號(hào):0254-5357(20032-0154-04礦物熱重差分析的應(yīng)用范福南范秀娥3邢富21.甘肅省地勘局第二水勘院金昌辦事處甘肅金昌737100;2.93922部隊(duì)甘肅山丹734100)摘要∶根據(jù)礦物差熱曲線特征溫度擬定使用熱重差分析巖礦中全碳、結(jié)晶水、硫化物硫和二氧化碳等項(xiàng)目的灼燒溫度范圍并進(jìn)行熱重差分析。所得的結(jié)果與其他方法結(jié)果一致。關(guān)鍵詞:熱重差;分析中圖分類(lèi)號(hào):0655.29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B每種礦物都有一固定的分解溫度。當(dāng)加熱到坩堝三者的質(zhì)量之和為m(g)。再將坩堝移入高某一溫度時(shí)無(wú)論是吸熱還是放熱反應(yīng)在差熱分溫爐中在700℃灼燒1h取出冷卻并稱(chēng)量,獲得析時(shí)都會(huì)產(chǎn)生可供利用的特征曲線溫度°同時(shí)試樣殘?jiān)c空坩堝質(zhì)量之和為m(g)則全碳為也產(chǎn)生一定的重量差。利用這一差值來(lái)求算礦物(m1-m2)-mo對(duì)應(yīng)的某一組分含量的方法稱(chēng)為熱重差分析。熱重差分析參考差熱分析特征曲線°所提供m為樣品質(zhì)量(g)本法結(jié)果對(duì)比和精密度以及的各種礦物所對(duì)應(yīng)的熱反應(yīng)溫度并結(jié)合相關(guān)的化石墨礦中固定碳的分析手續(xù)清參見(jiàn)文獻(xiàn)11學(xué)性質(zhì)而選用不同的灼燒溫度范圍加上相應(yīng)的技若要求含碳礦物原料的發(fā)熱量項(xiàng)目時(shí)則可由術(shù)措施以達(dá)到良好的測(cè)試效果。故方法簡(jiǎn)便、快上述方法所測(cè)得全碳的含量根據(jù)碳燃燒放熱反應(yīng)速、節(jié)約適用于野外地質(zhì)找礦分析式氣1含碳巖礦和煤礦中全碳的熱重差分析計(jì)算被測(cè)礦物原料的有效發(fā)熱量。在煤、泥炭和含碳巖石中的碳甚至是塵末中其計(jì)算式為的浮炭在差熱曲線特征溫度350~550℃時(shí)被氧(mc/12.011)×409化為CO2因而產(chǎn)生一個(gè)寬而強(qiáng)烈的放熱峰。據(jù)此這類(lèi)樣品中碳的起峰溫度為350℃而落峰溫式中?為樣品的有效發(fā)熱量(kJ)mc為樣品度為600℃通常于700℃進(jìn)行末次灼燒中含碳的質(zhì)量(g)A0為每摩爾碳原子在燃燒時(shí)分析手續(xù)稱(chēng)取1.000g在105℃烘干1.5h所發(fā)出的熱量(k)ms為分析時(shí)所使用的樣品質(zhì)的樣品于150mL燒杯中加入7mL濃HCl3mL量g濃HNO350mL蒸餾水,蓋上表皿加熱煮沸30如測(cè)定一樣品其結(jié)果(C)102為76.00min取岀冷卻用快速定量濾紙過(guò)濾蒸餾水洗凈76.2076.40平均值為76.20。按上式計(jì)算有效燒杯、濾紙及沉淀將濾紙及沉淀移λ已恒重過(guò)的發(fā)熱量Q為25.95kJ與彈筒法所測(cè)得的低位發(fā)熱10mL瓷坩堝中移置350℃高溫爐中加熱1h同量Qo為26.58kJ相近。時(shí)作5個(gè)濾紙空白坩堝平行試驗(yàn)濾紙于450℃開(kāi)始冒煙),以求出每張濾紙?jiān)?50℃加熱后的平均2中硫的執(zhí)雷差分析質(zhì)量m(g)取出冷卻并稱(chēng)量,得到樣品、濾紙和中國(guó)煤化工著火點(diǎn)363℃沸點(diǎn)為CNMHG收稿日期:2002406-10;修訂日期:2002-10-25作者簡(jiǎn)介:范福南1936-)男廣西陸川縣人高級(jí)工程師從事巖礦分析工作。①S. HUTCHISON CHARLES著.巖相學(xué)方法實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)馮鐘燕譯地質(zhì)科技資料選集(十-)1979364-37154第2期范福南等礦物熱重差分析的應(yīng)用第22卷44.6℃C2。在沸點(diǎn)的蒸氣中含S2的氣態(tài)分子。3礦物中水分的熱重差分析黃鐵礦FeS2在大于80℃時(shí)很明顯地聞到S逸出為了便于用熱重差法測(cè)試結(jié)晶水(H2O°)和來(lái)的氣味在538-550時(shí)有一個(gè)由于S被氧化結(jié)構(gòu)水H20)根據(jù)礦物差熱曲線的特征溫度和燃燒的放熱峰°并且其中Fe2隨著S被氧化或者礦物自身的性質(zhì)擬出了一些礦物的首次烘干、中被逸出而開(kāi)始被氧化為Fe3+其反應(yīng)式為間灼燒和末次灼燒溫度列于表1。550℃4FeS,+110+8S02+2Fe2O3從反應(yīng)式知每8個(gè)硫原子參與反應(yīng)的同時(shí)應(yīng)表1熱重差分析礦物中水分的溫度再加入氧化Fe2的6個(gè)氧原子,才能使反應(yīng)進(jìn)行 Table1 Moisture temperature in differential thermal and到底。故此由稱(chēng)得的減量乘上換算系數(shù)K而hermo-gravimetric difference analysis of minerals8M8M-6M=1.5982T℃礦物烘干中間灼燒末次灼燒差熱曲線特征即當(dāng)加熱FeS,時(shí)每熱重差為1時(shí)就要逸失石膏210~2301.5982倍的S。CasO4·2H2O原生黃鐵礦FeS2晶體無(wú)化合水,可直接在芒硝O4' H2600℃灼燒后稱(chēng)量。若混雜有次生褐鐵礦明礬石Fe2O3·nH2O或針鐵礦FeQO3·H2O時(shí)首次灼燒334104s03,610105580550~570起峰溫度為410℃,因?yàn)獒樿F礦在380~405℃起水鋁石英xA2O3SO2nH2O105200100010150100峰三水鋁礦分析手續(xù)稱(chēng)取1.0000g80℃烘干0.5hAlO3.3H200.147mm的純黃鐵礦樣品于恒重過(guò)的20mL瓷白云母1053507801100350800H,KAl SiOA )90010坩堝中,移入高溫爐內(nèi),敞開(kāi)蓋在通風(fēng)狀態(tài)下于纖鐵礦700℃灼燒1.5h陬出冷卻稱(chēng)量由熱重差量計(jì)算FeC OH40~360S)10-2的結(jié)果。380~405h, O如有褐鐵礦、針鐵礦共存時(shí),樣品在100℃烘水錳礦Mn2 O3.H2O3809001000380950~960干1h稱(chēng)樣品于高型揮發(fā)分瓷坩堝中,蓋緊雙層蓋在隔絕空氣的高溫爐中于410℃灼燒20min取出冷卻稱(chēng)量后再于700℃灼燒1.5h取出冷卻由表1所標(biāo)明的參數(shù),白云母樣品首先于稱(chēng)量用兩次熱重差量計(jì)算(Sy10-的結(jié)果。計(jì)105℃烘干然后在350℃灼燒稱(chēng)得結(jié)晶水熱重差算式為質(zhì)量,并計(jì)算u(H2O·)10-的結(jié)果再在780℃(S)10-2ma×1.5982100灼燒除去可能存在于樣品中的F、S、C并將Fe2在400~800℃氧化為Fe3,稱(chēng)得起始質(zhì)量,又在式中:m為兩次稱(chēng)量之間熱重差數(shù)質(zhì)量(g),1100℃灼燒稱(chēng)得結(jié)構(gòu)水的熱重差質(zhì)量并計(jì)算結(jié)m、為樣品質(zhì)量(g)5982為參加氧化Fe2“的氧構(gòu)水u(H2O)10的結(jié)果兩者之和即為化合水換算為硫的校正系數(shù)。從顯微鏡下挑取純FeS2樣品用BaSO重量(H2O·)10-的結(jié)果。法測(cè)得(S)10結(jié)果為52.80用熱重差法進(jìn)行精密度試驗(yàn)結(jié)果分別為:53.01,52.95,52.90,4氬化碳的執(zhí)重差分析中國(guó)煤化工52.7052.85527552.8052.7852.7352.1。x=52.82RSⅨn=10)為0.19%。mEMCNMHG)2將碳酸鹽巖類(lèi)樣品S. HUTCHISON CHARLES著.巖相學(xué)方法實(shí)驗(yàn)室手冊(cè).馮鐘燕譯地質(zhì)科技資料選集(十一).1979364-373第2期巖礦測(cè)試第22卷http:/ykes.chinajournal.neten表2碳酸鹽巖類(lèi)差熱曲線特征溫度和灼燒溫度參照表2中單礦物的首次灼燒溫度可燒除結(jié)Table2 Characteristic temperature of the differential thermal晶水、硫化物硫和全碳而末次灼燒溫度所燒去的curves and ignition temperature for carbona是CO2。Ca、Mg的碳酸鹽沒(méi)有變價(jià)元素?zé)o需校正T℃Fe、Mn的最終產(chǎn)物被氧化而增加了氧。按反應(yīng)式礦物首次灼燒末次灼燒差熱曲線特征6MnCO3+o 1 0Q0C, 04 +6CO%方解石860~11001000℃CO (74 um)2Feco +-Fe203+2CO文石CaCO3860~1100對(duì)于Mn熱重差6 mol co2就增加1mol而對(duì)于Fe,每熱重差2 mol co2,就增加1/2菱鎂礦580~630,MgCO3( 104 um)570660~690O,。其校正值K可參考黃鐵礦中S的運(yùn)算方法進(jìn)行計(jì)算白云巖CaCO3. MgCO37909405含碳大理巖熱重差物相分析結(jié)果菱鐵礦FeCO385610900取樣在350℃灼燒得結(jié)晶水600℃灼燒得S菱錳礦MnCOl00560p60670與TC的合量再于1000℃灼燒得CO,結(jié)果由S合成碳酸鈣與C的合量減去按前述方法測(cè)得的全碳結(jié)果則得CaCoI000900到S的結(jié)果表3表3含碳大理石熱重差物相分析結(jié)果Table 3 Results of phase analysis of carbon-containing marbles by differential thermal andthermo-gravimetric difference analB/10結(jié)晶水硫化物硫天然碳樣號(hào)七碳總量失量基本檢查基本檢查基本檢查2.640.210.2031.601.750.400.432.2328.0232.1032.301.470.6335,92管理樣1.921.950.250.263.042.8633.9133.50從表3中密碼檢査結(jié)果表明方法的重現(xiàn)性好,6結(jié)語(yǔ)總和值與燒失量結(jié)果基本一致。熱重差物相分析手續(xù)簡(jiǎn)便設(shè)備簡(jiǎn)單不用化采用(H2O·y102為1.92以CO2y10為學(xué)藥品。經(jīng)近年來(lái)測(cè)定400多個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)證明,28.70的管理樣做過(guò)熱重差精密度試驗(yàn),只要用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶校正高溫爐的溫度管理樣的結(jié)n(H20·)10-2結(jié)果為1.90,1.93,1.95,1.92,果又測(cè)得一致時(shí)樣品必定測(cè)得好結(jié)果。測(cè)定結(jié)果1.881.871.85,1.89,1.911.90x=1.90RSD的誤差范圍符合巖石礦物分析允許誤差的要(n=10)為1.5%。(C02)10-2的結(jié)果為28.70,求28.7528.6028.5028.9029.0028.6528.45中國(guó)煤化工可代替雙球管法測(cè)定28.8828.80;=28.72RSDn=10)為0.6%。水CNMH或體積法測(cè)定CO2。在探討鐵、錳等元素灼燒變價(jià)的過(guò)程中,解決了FeS2、FeCO3和MnCO3等單礦物熱重差結(jié)果的運(yùn)算方法問(wèn)題156第2期范福南等礦物熱重差分析的應(yīng)用第22卷7參考文獻(xiàn)XHMHueCKoi /InTepaTypbl, MocKBa, 1956. 347-349[1]范福南王春福.大理巖型石墨礦中固定碳的測(cè)定方流J]巖礦測(cè)試.199918(2)13[3]巖石礦物分析編寫(xiě)小組.巖石礦物分杬M]第2[2] TJIMHKA丌H.OBⅢ AA XIMMAO M). Tocynapc版.北京地質(zhì)出版社』974.1026-1054TBehHoe HayqHo TexhIeckoe 13paterbCTBOThe application of Differential Thermal and Thermogravimetric Difference Analysis to Mineral IdentificationFAN Fu-nan. FAN Xiu-e XINg Fu(1. The Second Hydrology Exploration Institute, Gansu Geology and Mineral Exploration BureauJinchang 737100, china 2 the Unit 93922, Shandan 734 100, chinaAbstract: Based on the characteristic temperature of the differential thermal curves for different minerals the igition temperature for differential thermal and thermo-gravimetric difference analysis of total carbon carbon dioxide, water crystal and sulfur in sulfides etc. has been drawn up and applied to the differential thermal and ther-mo-gravimetric difference analysis of minerals with satisfactory resultsKey words: differential thermal and thermo-gravimetrie difference analysis書(shū)訊《巖石礦物分析》第三版)征訂啟事《巖石礦物分析Ⅹ第一分冊(cè))系地質(zhì)礦產(chǎn)部組織30多位巖礦分析專(zhuān)家歷時(shí)數(shù)年修訂編纂的。本書(shū)第三版除保留了第二版中目前仍廣泛使用的分析方法外又增加了許多新技術(shù)和新方法并補(bǔ)充了大量新的科研成果。全書(shū)分56章及附錄內(nèi)容包括分析誤差、樣品制備、各種巖石、黑色金屬、有色金屬、稀有稀散金屬、貴金屬礦石、巖鹽、天然鹵水及鹽水的化學(xué)成分分析方法以及非金屬礦化學(xué)成分分析和物理化學(xué)性能測(cè)試方法還包括各種單礦物分析和有色金屬礦石物相分析方法。幾乎涉及我國(guó)所有礦種和元素周期表中所有元素不包括惰性氣體及除鈾、釷以外旳錒系元素)毎個(gè)元素有兩種以上分析方法,包括重量、容量、光度、極譜和原子吸收等介紹了各種常量、微量、痕量分析方法。本書(shū)內(nèi)容豐富實(shí)用性強(qiáng)是巖石礦物分析的¨百科全書(shū)"。本書(shū)發(fā)行后受到地質(zhì)、礦山、商檢、環(huán)保等行業(yè)的廣大分析測(cè)試工作者及相應(yīng)專(zhuān)業(yè)科研院所、大專(zhuān)院校的科技工作者好評(píng)。現(xiàn)尚有少量存書(shū)歡迎訂購(gòu)《巖石礦物分析Ⅹ第一分冊(cè)第三版)65萬(wàn)字1100開(kāi)砉黠每?jī)?cè)定價(jià)50元1991年價(jià))郵寄每?jī)?cè)加10元的包裝郵寄費(fèi)。欲購(gòu)者請(qǐng)與《巖礦測(cè)試》1中國(guó)煤化工部匯均可?？畹桨l(fā)書(shū)寄發(fā)票。CNMHG《巖礦測(cè)試》編輯部地址北京百萬(wàn)莊大街26號(hào)國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心郵編100037聯(lián)系人朱敏電話(01068326148傳真(010X68997849E-mailykcs_zazhi@163.com