矿物热重差分析的应用

第22卷第2期岩矿测试Ⅴo.22No.22003年6月ROCK AND MINERAL ANALYSISJune 2003文章编号:0254-5357(20032-0154-04矿物热重差分析的应用范福南范秀娥3邢富21.甘肃省地勘局第二水勘院金昌办事处甘肃金昌737100;2.93922部队甘肃山丹734100)摘要∶根据矿物差热曲线特征温度拟定使用热重差分析岩矿中全碳、结晶水、硫化物硫和二氧化碳等项目的灼烧温度范围并进行热重差分析。所得的结果与其他方法结果一致。关键词:热重差;分析中图分类号:0655.29文献标识码:B每种矿物都有一固定的分解温度。当加热到坩埚三者的质量之和为m(g)。再将坩埚移入高某一温度时无论是吸热还是放热反应在差热分温炉中在700℃灼烧1h取出冷却并称量,获得析时都会产生可供利用的特征曲线温度°同时试样残渣与空坩埚质量之和为m(g)则全碳为也产生一定的重量差。利用这一差值来求算矿物(m1-m2)-mo对应的某一组分含量的方法称为热重差分析。热重差分析参考差热分析特征曲线°所提供m为样品质量(g)本法结果对比和精密度以及的各种矿物所对应的热反应温度并结合相关的化石墨矿中固定碳的分析手续清参见文献11学性质而选用不同的灼烧温度范围加上相应的技若要求含碳矿物原料的发热量项目时则可由术措施以达到良好的测试效果。故方法简便、快上述方法所测得全碳的含量根据碳燃烧放热反应速、节约适用于野外地质找矿分析式气1含碳岩矿和煤矿中全碳的热重差分析计算被测矿物原料的有效发热量。在煤、泥炭和含碳岩石中的碳甚至是尘末中其计算式为的浮炭在差热曲线特征温度350~550℃时被氧(mc/12.011)×409化为CO2因而产生一个宽而强烈的放热峰。据此这类样品中碳的起峰温度为350℃而落峰温式中?为样品的有效发热量(kJ)mc为样品度为600℃通常于700℃进行末次灼烧中含碳的质量(g)A0为每摩尔碳原子在燃烧时分析手续称取1.000g在105℃烘干1.5h所发出的热量(k)ms为分析时所使用的样品质的样品于150mL烧杯中加入7mL浓HCl3mL量g浓HNO350mL蒸馏水,盖上表皿加热煮沸30如测定一样品其结果(C)102为76.00min取岀冷却用快速定量滤纸过滤蒸馏水洗净76.2076.40平均值为76.20。按上式计算有效烧杯、滤纸及沉淀将滤纸及沉淀移λ已恒重过的发热量Q为25.95kJ与弹筒法所测得的低位发热10mL瓷坩埚中移置350℃高温炉中加热1h同量Qo为26.58kJ相近。时作5个滤纸空白坩埚平行试验滤纸于450℃开始冒烟),以求出每张滤纸在350℃加热后的平均2中硫的执雷差分析质量m(g)取出冷却并称量,得到样品、滤纸和中国煤化工着火点363℃沸点为CNMHG收稿日期:2002406-10;修订日期:2002-10-25作者简介:范福南1936-)男广西陆川县人高级工程师从事岩矿分析工作。①S. HUTCHISON CHARLES著.岩相学方法实验室手册冯钟燕译地质科技资料选集(十-)1979364-37154第2期范福南等矿物热重差分析的应用第22卷44.6℃C2。在沸点的蒸气中含S2的气态分子。3矿物中水分的热重差分析黄铁矿FeS2在大于80℃时很明显地闻到S逸出为了便于用热重差法测试结晶水(H2O°)和来的气味在538-550时有一个由于S被氧化结构水H20)根据矿物差热曲线的特征温度和燃烧的放热峰°并且其中Fe2随着S被氧化或者矿物自身的性质拟出了一些矿物的首次烘干、中被逸出而开始被氧化为Fe3+其反应式为间灼烧和末次灼烧温度列于表1。550℃4FeS,+110+8S02+2Fe2O3从反应式知每8个硫原子参与反应的同时应表1热重差分析矿物中水分的温度再加入氧化Fe2的6个氧原子,才能使反应进行 Table1 Moisture temperature in differential thermal and到底。故此由称得的减量乘上换算系数K而hermo-gravimetric difference analysis of minerals8M8M-6M=1.5982T℃矿物烘干中间灼烧末次灼烧差热曲线特征即当加热FeS,时每热重差为1时就要逸失石膏210~2301.5982倍的S。CasO4·2H2O原生黄铁矿FeS2晶体无化合水,可直接在芒硝O4' H2600℃灼烧后称量。若混杂有次生褐铁矿明矾石Fe2O3·nH2O或针铁矿FeQO3·H2O时首次灼烧334104s03,610105580550~570起峰温度为410℃,因为针铁矿在380~405℃起水铝石英xA2O3SO2nH2O105200100010150100峰三水铝矿分析手续称取1.0000g80℃烘干0.5hAlO3.3H200.147mm的纯黄铁矿样品于恒重过的20mL瓷白云母1053507801100350800H,KAl SiOA )90010坩埚中,移入高温炉内,敞开盖在通风状态下于纤铁矿700℃灼烧1.5h陬出冷却称量由热重差量计算FeC OH40~360S)10-2的结果。380~405h, O如有褐铁矿、针铁矿共存时,样品在100℃烘水锰矿Mn2 O3.H2O3809001000380950~960干1h称样品于高型挥发分瓷坩埚中,盖紧双层盖在隔绝空气的高温炉中于410℃灼烧20min取出冷却称量后再于700℃灼烧1.5h取出冷却由表1所标明的参数,白云母样品首先于称量用两次热重差量计算(Sy10-的结果。计105℃烘干然后在350℃灼烧称得结晶水热重差算式为质量,并计算u(H2O·)10-的结果再在780℃(S)10-2ma×1.5982100灼烧除去可能存在于样品中的F、S、C并将Fe2在400~800℃氧化为Fe3,称得起始质量,又在式中:m为两次称量之间热重差数质量(g),1100℃灼烧称得结构水的热重差质量并计算结m、为样品质量(g)5982为参加氧化Fe2“的氧构水u(H2O)10的结果两者之和即为化合水换算为硫的校正系数。从显微镜下挑取纯FeS2样品用BaSO重量(H2O·)10-的结果。法测得(S)10结果为52.80用热重差法进行精密度试验结果分别为:53.01,52.95,52.90,4氬化碳的执重差分析中国煤化工52.7052.85527552.8052.7852.7352.1。x=52.82RSⅨn=10)为0.19%。mEMCNMHG)2将碳酸盐岩类样品S. HUTCHISON CHARLES著.岩相学方法实验室手册.冯钟燕译地质科技资料选集(十一).1979364-373第2期岩矿测试第22卷http:/ykes.chinajournal.neten表2碳酸盐岩类差热曲线特征温度和灼烧温度参照表2中单矿物的首次灼烧温度可烧除结Table2 Characteristic temperature of the differential thermal晶水、硫化物硫和全碳而末次灼烧温度所烧去的curves and ignition temperature for carbona是CO2。Ca、Mg的碳酸盐没有变价元素无需校正T℃Fe、Mn的最终产物被氧化而增加了氧。按反应式矿物首次灼烧末次灼烧差热曲线特征6MnCO3+o 1 0Q0C, 04 +6CO%方解石860~11001000℃CO (74 um)2Feco +-Fe203+2CO文石CaCO3860~1100对于Mn热重差6 mol co2就增加1mol而对于Fe,每热重差2 mol co2,就增加1/2菱镁矿580~630,MgCO3( 104 um)570660~690O,。其校正值K可参考黄铁矿中S的运算方法进行计算白云岩CaCO3. MgCO37909405含碳大理岩热重差物相分析结果菱铁矿FeCO385610900取样在350℃灼烧得结晶水600℃灼烧得S菱锰矿MnCOl00560p60670与TC的合量再于1000℃灼烧得CO,结果由S合成碳酸钙与C的合量减去按前述方法测得的全碳结果则得CaCoI000900到S的结果表3表3含碳大理石热重差物相分析结果Table 3 Results of phase analysis of carbon-containing marbles by differential thermal andthermo-gravimetric difference analB/10结晶水硫化物硫天然碳样号七碳总量失量基本检查基本检查基本检查2.640.210.2031.601.750.400.432.2328.0232.1032.301.470.6335,92管理样1.921.950.250.263.042.8633.9133.50从表3中密码检査结果表明方法的重现性好,6结语总和值与烧失量结果基本一致。热重差物相分析手续简便设备简单不用化采用(H2O·y102为1.92以CO2y10为学药品。经近年来测定400多个样品的实验证明,28.70的管理样做过热重差精密度试验,只要用标准热电偶校正高温炉的温度管理样的结n(H20·)10-2结果为1.90,1.93,1.95,1.92,果又测得一致时样品必定测得好结果。测定结果1.881.871.85,1.89,1.911.90x=1.90RSD的误差范围符合岩石矿物分析允许误差的要(n=10)为1.5%。(C02)10-2的结果为28.70,求28.7528.6028.5028.9029.0028.6528.45中国煤化工可代替双球管法测定28.8828.80;=28.72RSDn=10)为0.6%。水CNMH或体积法测定CO2。在探讨铁、锰等元素灼烧变价的过程中,解决了FeS2、FeCO3和MnCO3等单矿物热重差结果的运算方法问题156第2期范福南等矿物热重差分析的应用第22卷7参考文献XHMHueCKoi /InTepaTypbl, MocKBa, 1956. 347-349[1]范福南王春福.大理岩型石墨矿中固定碳的测定方流J]岩矿测试.199918(2)13[3]岩石矿物分析编写小组.岩石矿物分杬M]第2[2] TJIMHKA丌H.OBⅢ AA XIMMAO M). Tocynapc版.北京地质出版社』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书讯《岩石矿物分析》第三版)征订启事《岩石矿物分析Ⅹ第一分册)系地质矿产部组织30多位岩矿分析专家历时数年修订编纂的。本书第三版除保留了第二版中目前仍广泛使用的分析方法外又增加了许多新技术和新方法并补充了大量新的科研成果。全书分56章及附录内容包括分析误差、样品制备、各种岩石、黑色金属、有色金属、稀有稀散金属、贵金属矿石、岩盐、天然卤水及盐水的化学成分分析方法以及非金属矿化学成分分析和物理化学性能测试方法还包括各种单矿物分析和有色金属矿石物相分析方法。几乎涉及我国所有矿种和元素周期表中所有元素不包括惰性气体及除铀、钍以外旳锕系元素)毎个元素有两种以上分析方法,包括重量、容量、光度、极谱和原子吸收等介绍了各种常量、微量、痕量分析方法。本书內容丰富实用性强是岩石矿物分析的¨百科全书"。本书发行后受到地质、矿山、商检、环保等行业的广大分析测试工作者及相应专业科研院所、大专院校的科技工作者好评。现尚有少量存书欢迎订购《岩石矿物分析Ⅹ第一分册第三版)65万字1100开砉黠每册定价50元1991年价)邮寄每册加10元的包装邮寄费。欲购者请与《岩矿测试》1中国煤化工部汇均可。款到发书寄发票。CNMHG《岩矿测试》编辑部地址北京百万庄大街26号国家地质实验测试中心邮编100037联系人朱敏电话(01068326148传真(010X68997849E-mailykcs_zazhi@163.com