2.4. Các phương pháp nghiên cứu
2.4.3. Phương pháp phân tích hóa
Phương pháp phân tích hóa tiến hành nhằm xác định thành phần hóa học và hàm lượng các thành phần quan trọng có trong đá Nefrit - Jadeit. Quy trình này sinh viên đã được áp dụng tại các tiêu chuẩn Việt Nam phân tích về các hàm lượng như CaO, MgO,SiO2, Al2O3,FeO.
a. Chuẩn bị mẫu
- Đầu tiên là bước gia công mẫu , nhằm làm tăng tính đại diện, đảm bảo sự đồng nhất và tiêu chuẩn độ hạt của mẫu hóa phân tích. Q trình gia cơng mẫu được tiến hành như sau:
- Từ mẫu cục to, đập nhỏ khối mẫu tới kích thước hạt nhỏ hơn 5mm, với khối lượng khơng ít hơn 500g.
- Gia cơng mẫu đến kích thước lọt qua sang 0.5mm, dùng nam châm hút kim loại lẫn vào mẫu. Trộn đều mẫu thử, dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 120g mẫu, nghiền nhỏ đến lọt qua sang 0,25mm, tiếp tục chia tư lấy khoảng 50g mẫu đem nghiền mịn đến lọt qua sang 0.125g. Tiếp tục rút gọn bằng phương pháp chia tư lấy khoảng 20g sau đó nghiền mịn cối mã não hoặc máy nghiền mẫu trong phịng thí nghiệm đến cỡ hạt lọt qua sang 0.063mm.
Trường
Sấy khô mẫu ở nhiệt độ 105oC + 5oC đến khi khối lượng không đổi. Lượng mẫu này để thử phân thích hóa học. Lượng mẫu cịn lại bảo quản trong lọ (túi) kín làm mẫu lưu.
b. Quy trình tiến hành phân tích hóa:
* Xác định hàm lượng CaO
Dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9912:2013 về Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng canxi oxit - Phương pháp chuẩn độ complexon, [5].
+ Nguyên tắc:
Mẫu đem phân tích phải có cỡ hạt khơng lớn hơn 0,075mm và được sấy khô trước đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105°C đến 110°C.
Mẫu sau khi phân huỷ thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit, tách silic, nhôm, sắt, titan,... dưới dạng kết tủa hidroxit bằng urotropin rời xác định hàm lượng canxi bằng phương pháp chuẩn độ complexon ở pH 13 ÷ 13,5 với chỉ thị fluoresson.
+ Cách tiến hành:
- Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat
Cân 0,5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ thêm lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900 ÷ 980°C và giữ ở nhiệt độ này trong 20 ÷ 25 phút. Khi mẫu chuyển thành một khối chảy đồng nhất, lấy chén ra khỏi lị. Rửa thành ngồi và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 35 ml dung dịch axit clohidric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidrlc (1+1), sau đó rửa bằng nước.
Minh
ThS. Trần Xuân Trường
hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lị nung ở nhiệt độ 200 ÷ 300°C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600 ÷ 650°C và giữ ở nhiệt độ này trong 10 ÷ 15 phút.
Khi mẫu chảy thành một khối chảy đồng nhất, lấy chén ra khỏi lị. Rửa thành ngồi và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 50 ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó rửa bằng nước nóng. Hịa tan khối chảy bằng 20 ÷ 25 ml axit clohidric d = 1,19.
- Tách axit silicic và xác định silic dioxit
Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thuỷ hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tơi kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm. Sau đó thêm 10ml dung dịch axit clohidric d = 1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hòa tan muối. Cho 10ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2 ÷ 3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.
Lọc dung dịch vào bình định mức 250ml qua giấy lọc băng xanh (Ф 11 cm). Rửa kết tủa 3 ÷ 4 lần bằng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8 ÷ 10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl- (thử bằng dung dịch bạc nitrat).
Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở nhiệt độ 900°C đến khối lượng khơng đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở nhiệt độ 950°C trong 1,5 ÷ 2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đêm cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng cân được không thay đổi. Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1+1). 5 ÷ 6ml axit flohidric 40%. Đun nóng đến thốt khí anhidrit sunfurơ và bốc khơ. Phần bã cịn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 950°C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng.
Trường
Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosunfat ở nhiệt độ 400 ÷ 450°C trong 10 phút. Hịa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I). Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan, canxi, magie v.v.).
- Chuẩn bị dung dịch II
Lấy chính xác 100ml dung dịch I cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt dung tích 250 ml, thêm vài giọt axit nitric d = 1,40 hoặc hidro peoxit 30%. Đun sơi dung dịch trong 3 ÷ 5 phút. Trung hòa dung dịch bằng amoniac (1+1) đến chuyển màu giấy chỉ thị công-gô sang màu nâu và xuất hiện kết tủa vẩn đục. Hòa tan kết tủa bằng vài giọt axit clohidric (1 + 1). Thêm 15 ÷ 20 ml dung dịch urotropin 15%, đun dung dịch đến bắt đầu sơi. Để n trên bếp ấm 15 ÷ 20 phút cho đơng tụ kết tủa.
Lọc nóng dung dịch qua giấy lọc băng đỏ (Ф 11 cm) vào bình định mức dung tích 250ml. Rửa kết tủa bằng dung dịch urotropin 0,5%. Pha thêm nước đến vạch, lắc đều dung dịch. Dung dịch này (dung dịch II) dùng để xác định canxi.
- Xác định canxi
Lấy chính xác 50ml dung dịch II cho vào bình nón dung tích 250ml. Thêm 20ml dung dịch kali hidroxit 20%, 10 giọt dung dịch kali xyanua 5%, 30 ÷ 50mg chỉ thị fluoresson. Chuẩn bằng dung dịch trilon B đến mất huỳnh quang màu vàng xanh và dung dịch chuyển sang màu hồng sáng. Ghi thể tích dung dịch trilon B tiêu tốn.
+ Tính kết quả
Minh
ThS. Trần Xuân Trường
Trong đó:
T: Độ chuẩn của dung dịch trilon B theo canxi oxit (g/ml);
V: Thể tích dung dịch chuẩn trilon B tiêu tốn cho chuẩn độ đã trừ cho mẫu trắng, ml;
Vđm1: Thể tích dung dịch mẫu định mức sau khi loại silic (dung dịch I), ml;
Vh1: Thể tích dung dịch mẫu lấy ra để loại nhơm, sắt, titan, ml;
Vđm1: Thể tích dung dịch mẫu định mức sau khi loại nhôm,sắt, titan (dung dịch II), ml;
Vh2: Thể tích dung dịch mẫu lấy để xác định canxi, ml; G: Khối lượng phần mẫu thử (g).
* Xác định hàm lượng SiO2
Dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9911: 2013 về Đất, đá quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng silic oxit - Phương pháp khối lượng, [6].
+ Ngun tắc:
Mẫu đem phân tích phải có cỡ hạt khơng lớn hơn 0,074mm và được sấy khô trước đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105°C đến 110°C.
Tùy theo đặc điểm thành phần, mẫu được phá hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit. Sau đó, hịa tan khối chảy bằng axit dohidric. Silic tách ra ở dạng axit silicic có mặt chất đơng tụ keo là gelatin và được xác định bằng phương pháp khối lượng sau khi xử lí oxit silic thu được bằng axit flohidric.
+ Cách tiến hành
- Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat
Cân 0,5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900 - 980°C và giữ ở nhiệt độ
Trường
này trong 20 - 25 phút. Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lị. Rửa thành ngồi và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30-35 ml dung dịch axit clohidric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước.
- Phân hủy bằng cách nung chảy với kali hidroxit
Cân 0,5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4 ÷ 5 gam kali hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200 - 300°C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600 - 650°C và giữ ở nhiệt độ này trong 10 - 15 phút.
Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lị. Rửa thành ngồi và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250ml, cẩn thận rót vào cốc 30 - 50 ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước nóng. Hịa tan khối chảy bằng 20 ÷ 25 ml axit clohidric d = 1,19.
- Tách axit silicic và xác định silic dioxit
Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thủy hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tơi kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit clohldric d = 1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hịa tan muối. Cho 10 ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2-3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.
Lọc dung dịch vào bình định mức 250ml qua giấy lọc băng xanh (Φ 11 cm). Rửa kết tủa 3-4 lần bằng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8 - 10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl-(thử bằng dung dịch bạc nitrat).
Minh
ThS. Trần Xuân Trường
khối lượng khơng đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở 950°C trong 1,5 - 2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phịng và đem cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng cân được không thay đổi. Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1+1): 5-6 ml axit flohidric 40%. Đun nóng đến thốt khí anhidrit sunfurơ và bốc khơ.
Phần bã cịn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 950°C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng.
Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosuntat ở nhiệt độ 400 - 450°C trong 10 phút. Hịa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I). Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhơm, sắt, titan, canxi, magie v.v.).
+ Tính kết quả:
Hàm lượng SiO2 tính bằng (%), theo cơng thức: SiO2 = 100
Trong đó:
G1: Khối lượng chén và tủa silic dioxit trước khi xử lí bằng axit flohidric, g;
G2: Khối lượng chén và bã sau khi xử lí bằng axit flohidric, g;
G0: Khối lượng tạp chất trong mẫu trắng sau khi xử lí bằng axit flohidric, g;
G: Khối lượng phần mẫu thử, g.
* Xác định thành phần MgO
Dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9916:2013 về Đất, đá, quặng 28
Trường
nhóm silicat - Xác định hàm lượng magie oxit - Phương pháp chuẩn độ complexon, [7].
+ Nguyên tắc:
Mẫu đem phân tích phải có cỡ hạt khơng lớn hơn 0.075 mm và được sấy khô trước đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105°C đến 110°C.
Mẫu sau khi phân hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit, tách silic nhôm, sắt, titan...dưới dạng kết tủa hidroxit bằng urotropin. Xác định hàm lượng magie bằng phương pháp chuẩn độ complexon khi chuẩn độ tổng lượng canxi và magie ở pH 9,6 ÷ 10,5 với chỉ thị eriocrom T đen rồi trừ đi hàm lượng canxi được xác định riêng theo TCVN 9912:2013, Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng caxi oxit - Phương pháp chuẩn độ complexon.
+ Cách tiến hành
- Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat
Cân 0,5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900 ÷ 980°C và giữ ở nhiệt độ này trong 20 ÷ 25 phút. Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 35 ml dung dịch axit clohidric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidrlc (1+1), sau đó bằng nước.
- Phân hủy bằng cách nung chảy với kali hidroxit
Cân 0,5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4 ÷ 5 gam kali hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200 + 300°C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600 ÷
Minh
ThS. Trần Xuân Trường
Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lị. Rửa thành ngồi và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30 ÷ 50ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước nóng. Hịa tan khối chảy bằng 20 ÷ 25 ml axit clohidric d = 1,19.
- Tách axit silicic và xác định silic dioxit
Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thủy hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tơi kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit clohldric d = 1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hịa tan muối. Cho 10ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2 ÷ 3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.
Lọc dung dịch vào bình định mức 250 ml qua giấy lọc băng xanh (Φ11 cm). Rửa kết tủa 3 ÷ 4 lần bằng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8 ÷ 10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl- (thử bằng dung dịch bạc nitrat). Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở 900°C đến khối lượng khơng đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở 950°C trong 1,5 ÷ 2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đem cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng cân được không thay đổi. Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1+1), 5 ÷ 6ml axit flohidric 40%. Đun nóng đến thốt khí anhidrit sunfurơ và bốc khô. Phần bã cịn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 950°C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng. Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit.
Bã trong chén sau khi cân đem nung với 1 gam kalpyrosuntat ở nhiệt độ 400 ÷ 450°C trong 10 phút. Hịa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa
Trường
bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I). Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan, canxi, magie v.v.).
- Chuẩn bị dung dịch II
Lấy chính xác 100ml dung dịch I cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt dung tích 250ml, thêm vài giọt axit nitric d = 1,40 hoặc hidro peoxit 30%. Đun sơi dung dịch trong 3 ÷ 5 phút. Trung hịa dung dịch bằng amoniac (1+1) đến