摘要：石英砂是玻璃厂主要的原材料，其主要成分SiO2的测定采用HF-H2SO4处理，使硅逸去，杂质成分在800℃灼烧称重，差减法计算SiO2的含量。和氟硅酸钾法比较，发现该方法测定结果偏低。经过实验，我们利用HF-HNO-3HClO3体系处理样品，使测定结果达到检测要求。
石英砂是玻璃厂主要的原材料。厂家在组织生产之前要对原料进行全分析，石英砂全分析包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO2、MgO2、K2O、Na2O含量的测定。石英砂的主要成分SiO2的含量大概在96%~99%之间，经典方法是采用HF-H2SO4处理样品，使硅逸去，杂质成分以硫酸盐的形式在800℃灼烧称重，差减法计算SiO2的含量。但经过多次和氟硅酸钾法比较，我们发现该方法测定结果偏低。通过实验，我们发现该分析结果偏低的主要原因是砂子中的金属元素在800℃时不能生成氧化物，而是以硫酸盐的形式存在，而它们在砂子中则是以氧化物的形态存在的，郎砂子样品中的金属元素和经过酸处理前后的形式不同，因而测定结果出现偏差。经过多次实验，我们对该方法加以改进，提出新的SiO2重量法体系，利用HF-HNO3-HClO3处理样品，在800℃灼烧时，其金属元素能全部转化为氧化物，与其样品中存在的形式完全一致。该方法所测定的SiO2的含量和氟硅酸钾法对照，结果令人满意。
1 实验部分
1.1 实验原理
二氧化硅或硅酸盐和氢氟酸反应，生成易挥发的四硼化硅，其反应式如下：
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
残渣经烘干、灼烧后，由氢氟酸处理前后的质量差得出SiO2含量。
1.2 实验仪器及试剂
马弗炉、电热板、Pt坩埚。
硝酸、盐酸、高氯酸、氢氟酸：优级纯；
GBW03112石英砂标样：国家一级标准物质，国家建材测试中心提供。
1.3 实验步骤
准确称取经过干燥的石英砂样品粉末1.000g于Pt坩埚中，用蒸馏水润湿。加入5mL硝酸、2mL高氯酸，5mL氢氟酸，置于低温电热板上加热蒸发至样品分解，加水冲洗坩埚壁，继续加热蒸发至1~2mL。再加氢氟酸5mL，蒸发至1~2mL，加高氯酸1mL、氢氟酸3mL，蒸发至高氯酸烟冒尽，放入高温炉内，在800℃灼烧30min，取出稍冷，放入干燥器中冷却10~15min后称重，并灼烧至恒重。
二氧化硅含量计算：
SiO2(%)={[W-(m2-m1)]/W}×100%
式中：W：样品质量，g；
m1：坩埚质量，g；
m2：坩埚+残渣质量，g。
2 结果与讨论
2.1 测定结果
分别用经典氢氟酸法和改进的HF-HNO3-HCIO3体系测定SiO2含量为98.51%的GBW03112石英砂标样，经过反复比较，得到测定数据见表1。
表1 两种方法对石英砂的测定结果
| 测定序号 | SiO2%(经典法) | SiO2%(HF-HNO3-HCIO3体系) |
| 1 | 96.95 | 98.55 |
| 2 | 97.08 | 98.54 |
| 3 | 97.06 | 98.48 |
| 4 | 96.97 | 98.57 |
| 5 | 97.01 | 98.49 |
2.2 结果讨论
通过表1可以看出，用经典氢氟酸法测定得到的数据普遍偏低，而用改进过的HF-HNO3-HCIO3体系处理样品得到的数据则完全符合测定要求。
3 结论
用经典的氢氟酸法测定石英砂中的SiO2含量偏低，其主要原因是在灼烧温度为900℃时，砂子中的金属元素不能生成氧化物，而是以硫酸盐的形式存在。当用改进的HF-HNO3-HCIO3体系处理样品，则砂子中金属元素的过氧酸盐在800℃灼烧时都能分解为氧化物，使它们在残渣中的存在形式与石英砂中的形式一致，因此所得到的结果真实可靠，结果令人满意。
