刚玉这类宝石材料,其实可以归结到保温材料或耐火材料检测产品范畴,主体成分是由(α-Al2O3)晶体构成,这种宝石的热稳定性佳,化学性质稳定,不易被腐蚀。此外刚玉的摩氏硬度达到了9,相对密度则在3.95g/cm3~4.10g/cm3之间。它的熔点相当高,达到了2000℃~2030℃。良好的物理性能可以让刚玉作为磨具使用。此外,刚玉粉也可以用作高级耐火材料,保温材料的原料。
刚玉由于其出色的高温性能和机械强度,被广泛应用于各种工业领域。以下是一些主要用途:
1.耐火材料和陶瓷:由于刚玉的耐高温、耐腐蚀和高度特性,它被用作耐火材料,如刚玉耐火砖和耐火纤维。此外,刚玉也被用于生产陶瓷制品,如刚玉陶瓷杯和餐具。
2.理化器皿和耐热抗氧化涂层:刚玉的硬度大、耐磨性好、强度高,因此被用于制造理化器皿,如实验室用的刚玉坩埚。此外,刚玉还可以作为涂层材料,用于保护高温部件,如发动机零件,免受氧化和腐蚀。
3.热电偶套丝管和集成电路板管座:由于刚玉具有高温绝缘性,它被用作热电偶的套丝管和集成电路板管座,以保护电路免受高温影响。
4.大型电子管壳和导弹雷达天线保护罩:刚玉制品的气密性好,即使在高温下也能保持密封状态。因此,它们被用作大型电子管壳和导弹雷达天线保护罩,以防止外界气体或水分进入。
5.保温材料:刚玉保温材料,如刚玉轻质砖、刚玉空心球和纤维制品,由于其良好的保温性能和高温稳定性,被广泛应用于各种高温炉窑的炉墙及炉顶。
刚玉粉进行化学分析,可以了解其化学成分、杂质含量、物理和化学性质等信息。这些信息对于生产过程中的质量控制和产品性能评估非常重要。例如,如果某种成分的含量超标,可能会导致刚玉粉的硬度、熔点等性质发生变化,从而影响其应用效果。
目前刚玉粉的化学成分分析依据标准为国标GB/T 9489-2008 《刚玉粉化学分析方法》,不过该标准中规定的部分方法已经相对老旧,有些成分很多检测方法也有了更先进的技术更新,比如GB/T 14321-2022 《刚玉磨料中α-Al2O3相X射线定量测定方法》就提出X射线定量测定方法。下面我们就刚玉粉的各个化学成分最新检测方法,详细介绍一下。
1、氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛检测方法
电感耦合等离子体发射光谱法是一种常见的化学分析方法,可以用于检测刚玉粉中的氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铁和二氧化钛等元素。在应用该方法时,需要将试料置于密封增压溶样器中,并且在一定温度范围内,使用盐酸、硝酸和过氧化氢进行分解。这些试剂的作用是帮助试样充分溶解,并且保证在溶解过程中不受到干扰。
在试液被引入电感耦合等离子体光源后,该光源会对其进行激发,使得待测元素能够产生特征谱线。这些特征谱线的波长是特定且唯一的,可以用来确定待测元素的种类和含量。为了更好地检测这些特征谱线,需要使用光栅进行分光处理。通过调整光栅的角度和位置,可以实现对不同波长的光线进行分离和检测。
在经过光电转换装置后,特征谱线会被转换成电信号,并通过计算机进行处理和计算。由于大量的铝对待测元素有抑制作用,为了消除这种干扰,可以在标准溶液中加入与试样相同量的三氧化二铝。这样可以确保待测元素不被铝的干扰所影响,从而得到更准确的结果。
综上所述,电感耦合等离子体发射光谱法是一种高效、准确的化学分析方法,可以用于检测刚玉粉中的氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铁和二氧化钛等元素。电感耦合等离子体发射光谱测定范围为:氧化钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铁的质量分数均为 0.0065%~1.0%;二氧化钛的质量分数为 0.00065%~2.0%。在实际应用中,也需要注意试样的溶解条件和标准溶液的干扰因素,以确保得到更准确的结果。
2、三氧化二铁、氧化钙、 氧化镁、氧化钾、氧化钠检测方法
这几种氧化物的化学成分分析主要采用原子吸收分光光度法。该方法基于不同元素对特定波长的光具有不同的吸收程度,通过测量吸收后的光强,可以确定试样中各元素的含量。
在进行化学分析前,首先需要将试料置于密封增压溶样器的聚四氟乙烯坩埚中。在205℃~215℃的高温下,使用盐酸、硝酸和过氧化氢对试样进行分解。这些试剂是常见的酸碱和氧化剂,能够有效破坏试样中的化学键,使待测元素游离出来。之后,将分解后的试液导入原子吸收分光光度计中。在特定的波长处,分别对每个元素进行测量。这些波长是特定的,因为每种元素对特定波长的光都有独特的吸收。
通过测量吸收后的光强,可以推算出试样中各元素的含量。然而,需要注意的是,铝是一种常见的干扰元素,它可能会影响待测元素的测量结果。为了解决这个问题,在标准溶液中加入与试料中相同量的三氧化二铝。三氧化二铝是一种与铝化学性质类似的物质,它可以模拟铝的干扰效应,使测量结果更加准确。在上述方法的有效范围内,三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠的质量分数均可被准确测定,其测定范围均在0.010%~1.0%之间。这个浓度范围可以满足大多数常规分析的需求。
总的来说,原子吸收分光光度法是一种高效、准确的化学分析方法,特别适用于这些常见氧化物的成分分析。这种方法不仅提供了元素种类和含量的详细信息,还为产品质量控制、工艺优化、新产品研发以及环保监控等领域提供了重要工具。
3、三氧化二铝检测方法
三氧化二铝的检测方法可以采用络合滴定-氟化物释放测定法。在这种方法中,试料首先用硼砂-碳酸钠混合熔剂分解,制备成试液后进行浸出处理。接下来,通过调整溶液的pH值至5~6,过量的EDTA能够与铝、钛充分络合。这时,加入二甲酚橙作为指示剂,通过锌盐溶液回滴过量的EDTA,然后再加入氟化钾取代与铝、钛络合的EDTA。最后,再用锌盐标准滴定溶液返滴释放出来的EDTA。通过这种方式,可以测定铝、钛的合量。通过差减计算,可以得出三氧化二铝的含量。
对于这种方法的测定范围,我们可以知道,只有当三氧化二铝的质量分数达到或超过90%时,才能使用这种方法进行测定。需要注意的是,由于不同的仪器和试剂批号可能会存在一定的差异,因此在具体操作时可能需要结合实际情况进行调整和优化。
4.三氧化二铁检测方法
三氧化二铁的测定可以采用比色测定法。在这种方法中,试料首先使用硼砂-碳酸钠混合溶剂分解,制备成试液后进行浸出处理。接下来,在特定的pH值(即8~11.5)的氨性介质中,三价铁与磺基水杨酸形成一种稳定的黄色络合物。然后,这种络合物在分光光度计上于波长420nm处进行测定。对于这种方法的测定范围,我们可以知道,只有当三氧化二铁的质量分数在0.01%~5.0%之间时,才能使用这种方法进行测定。
5.二氧化硅检测方法
二氧化硅的检测也可以采用比色测定法。测试方法就是先配制一个pH值在1~2之间的酸性溶液,然后将待测样品加入其中。在这个酸性环境中,硅酸根离子与钼酸铵反应生成一种黄色的硅钼杂多酸络合物。接下来,加入抗坏血酸作为还原剂,将络合物还原成硅钼蓝。最后,将得到的溶液在分光光度计上于波长680nm~700nm处进行测定。该方法测定范围为二氧化硅的质量分数在0.01%~5.0%之间。
6.二氧化钛检测方法
二氧化钛的检测也是比色测定法。 先配置一个特定浓度的盐酸介质,通常介质的盐酸浓度在0.1 mol/L至4 mol/L之间。在这个介质中,二安替比林甲烷与四价的钛离子反应生成一种黄色的络合物。然后,将得到的溶液在分光光度计上于波长390nm处进行测定。 只有当二氧化钛的质量分数在0.0020%~5.0%之间时,才能使用这种方法进行测定。
7.氯离子检测方法
氯离子的检测可以采用比浊测定法。在微酸性的硝酸溶液中,氯离子与银离子相互作用,生成一种乳白色的氯化银沉淀。然后,将这种溶液在分光光度计上于波长490nm处进行测定。这种方法的测定范围为氯离子的质量分数在0.0010%~0.50%之间。
8.硫和碳检测方法
测碳和硫是刚玉粉中常见的杂质元素,它们的测定方法有很多种。其中,高频感应炉燃烧法是常用的一种。这种方法的基本原理是将试样在高频感应炉中燃烧,通过通氧将碳和硫氧化成二氧化碳和二氧化硫。然后,利用二氧化碳和二氧化硫分子对不同波长的红外光产生吸收,通过红外检测器进行光电转换,直接测定试样中的碳和硫的含量。需要注意的是,这种方法需要控制一定的氧气流量和燃烧温度,以保证试样的完全燃烧和测定的准确性。对于碳的测定范围,通常为0.001%~3%;对于硫的测定范围,通常为0.001%~0.1%。
以上便是刚玉粉各个化学成分分析方法介绍。对于刚玉粉的主要化学成分,我们在此也建议可以采用X 射线荧光光谱分析法。X射线荧光光谱分析法是一种广泛应用于元素分析的方法,该方法的原理是将试样制备成玻璃样片,然后用X射线照射该样片,使原子内层电子受激发而产生X射线荧光。这种荧光的波长取决于产生它的原子种类,而其强度则与原子浓度成正比。通过比较标准样品各元素强度与其对应氧化物成分含量之间的校准曲线,我们可以计算出试样中各元素对应氧化物成分的含量,从而实现元素的定性和定量分析。因此,本文也建议采用X射线荧光光谱分析法来测定二氧化硅、三氧化二铁、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁等元素的含量。