热重分析法测定胶磷矿中白云石和方解石的含量

裤肥与复肥2012年1月Phosphate Compound Fertilizer第27卷第1期◆分析与测试◆热重分析法测定胶磷矿中白云石和方解石的含量李若兰,彭桦,冯晓军,庞建涛(云南磷化集团磷资源开发利用工程技术研究分公司,云南昆明650113)[摘要]采用热重分析方法,在升溫速率10℃min、N流量40mL/min、等速升温条件下,测定某胶磷矿中白云石和方解石的含量。结果表明:570~800℃温度区间白云石分解,白云石质量分数为1785%;600~810℃温度区间方解石分解,方解石质量分数为14%。该法操作简单,数据处理快,结果与气量法吻合。关键词]胶磷矿;热重分析法;白云石;方解石[中图分类号]TD97;TQ041∵7[文献标志码]A[文章编号]1007-6220(2012)01-0066-02Determination of dolomite and calcite content in collophaniteby thermogravimetric analysisLI Ruo-lan, PENG Hua, FENG Xiao-jun, PANG Jian-taoPhosphate Resources Development and Utilization Engineering Technology Research Company, Yunnan Phosphate ChemicalGroup Co., Lud, Kunming, Yunnan 650113, China)Abstract The dolomite and calcite content in collophanite is determined by thermal gravimetric analysisin the heating rate in 10 C/min, N2 40 mL/min, constant rising temperature speed conditions. The resultsshow that: dolomite decomposes in 570-800C, the mass fraction of dolomite is 17.85albiten600-810℃nass fraction of calcite is 1. 4%. The method is simple and with thefast data processing, the results are identical with gas methodKey words: collophanite; thermogravimetric analysis; dolomite; calcite方解石(CaMg(CO3)2)和白云石(CaCO3)是胶12实验原理磷矿中主要的脉石矿物,其含量曾有文献介绍用气样品在炉子中经等速升温(升温速率10℃/min,量法、重量法、染色法、X射线分析、密度测量、起始温度0℃,终止温度1000℃),达到分解温度溶蚀等方法测定,地质学上则多采用偏光显微镜法?时开始分解,释放出CO2,反应方程式为测定。笔者利用白云石和方解石分解特性的差异CaMg(CO)2+CaCO3=2CaO+MgO+3CO2↑。采用热重分析法测定白云石和方解石的含量。热重已知MgO质量分数,通过CO2的量可以计算白分析法对于鉴定那些在光学显微镜下难于鉴定的矿云石和方解石的含量。物,如黏土矿物、碳酸盐矿物和含有挥发性组分的WRT-3P微量热天平工作原理见图1。矿物比较有效2。并探讨了升温速率、气氛、试样用量、粒度和装填情况等对测定结果的影响。气氛控制系统1实验部分微分系统1.1仪器和矿样系统电炉仪器:WRT-3P微量热天平,最高灵敏度1Hg,控温范围0~1350℃,A2O3材质坩埚,上海精科温度控制数据处理天平厂生产。矿样:白云石和方解石纯矿物,按照纯矿物试中国煤化工工作原理样制备3,用玛瑙研钵磨至粒径<0.074mm的物料CNMHG占100%,用蒸馏水(一级)和酒精清洗,烘干备用[作者简介]李若兰(1986-),女,云南宜良人,助理工程师,主要氮气:q(N2)99.99%。从事胶磷矿浮选工艺与技术研究。E- mail: qingxindenghou@126com2012年第27卷第1期李若兰等热重分析法测定胶磷矿中白云石和方解石的含量67仪器由天平测量系统、微分系统和温度控制系2.2白云石、方解石纯矿物分解温度的测定统组成,辅之以气氛单元和冷却风扇,测量结果由将制备好的矿样放入炉子,按分析步骤的方法计算机数据处理系统处理。进行测定,生成TG曲线,见图2、图31.3分析步骤首先确认天平各线路连接正确,仪器校准后按电炉、气氛单元、天平单元、数据接口单元、计算机的顺序开启设备,同时通N2,预热20~30min首先调零;打开电炉,放入矿样,称量(一般为2~5mg);称量后,执行计算机采样软件设置温001000020006080100度,起始温度必须设为0℃,结束温度根据测试设图2白云石纯矿物TG曲线图3方解石纯矿物TG曲线置,升温速率设为10℃/min;进行“参数设置由图2可看出,0~570℃曲线平直,白云石没设置样品名称和质量;再设置一个采样始温,进行有发生热分解;570~800℃,TG曲线出现台阶测试;升温结束后,点击热分析控制屏上的“停失重现象明显,白云石分解,释放CO。止”按钮,最后点“返回”键,执行计算机“数据由图3可看出,0~600℃时,TG曲线平直,处理”软件,对数据进行处理。测试完毕,退出程方解石无分解;600~810℃失重现象明显,TG曲序线出现台阶,方解石分解,释放CO2。2实验结果和讨论2、3某胶磷矿矿样测定21测试条件的选择测定步骤同22节,TG曲线见图4。211升温速率的确定升温速率是对TG曲线测定影响最大的因素升温速率越大,温度滞后越严重;开始分解温度及终止分解温度越高,温度区间也越宽。一般进行热重法测定不要采用太高的升温速率,对传热差的高分子物试样升温速率一般用5~10℃/min,对传热0I000好的无机物、金属试样升温速率可用10~20℃/图4云南某胶磷矿TG曲线min,进行动力学分析试样的升温速率还要低由图4可看出,温度在0~547℃,TG曲线平些。本台仪器升温速率范围是5-20℃min。针对直;547~710℃失重现象明显,TG曲线出现台该矿样,进行了升温速率为5、10、15℃/min的条阶,释放CO2,w(CO2)为9.14%。件实验。结果表明:设置为5℃/min时,TG曲线已知化学法分析测定,v(Mg0)3.89%,根据分辨率最高,但耗时较长;设置为15℃/min时,质量守恒定律计算,白云石质量分数为1785%,方解分辨率最低,但用时少。综合考虑,选择升温速率石质量分数为14%。气量法测得CO2质量分数为10℃/min进行实验。955%,故与气量法相比,热重分析方法相对误差212气氛的确定为429%热天平周围气氛的改变对TG曲线的影响也非3结语常显著。本次实验根据仪器操作要求,设定N2流量建立了一种测定胶磷矿中白云石和方解石含量为40mL/min。的方法,找到了适合的测定条件,与气量法相比2.13试样用量、粒度和装填情况的确定相对误差为429%。该法操作简单,数据处理快试样用量多时,传质阻力大,使试样温度偏离精度高,TG曲线分辨率高,可以满足胶磷矿中白线性程序升温,要过较长时间内部才能达到分解温云石和方解石的含量测定要求,值得推广。度,TG曲线会发生变化,一般选用2~5mg。试样粒度越小越好,这样反应面积越大,反应更易进(1]岩石中国煤化工行,反应也越快,使TG曲线的t(分解温度)和t京:地CNMHG二分册)M.4版北终止分解温度)都低,反应区间也窄。试样装填(31乐矿若北数业:9情况要求颗粒均匀,尽可能平铺。150-l5l