中化地质矿山总局河南地质局 450000
摘要：硅酸盐是岩石矿物结构中的主要组成部分，不仅能够丰富我国地质结构种类，同时也因其自身特质成为了我国工业发展过程中的重要基础。由于该物质在我国岩石矿物中的占比较大，因此可利用将岩石矿物中的硅酸盐分析出来的方式为工业提供生产条件，是促使我国坚持走可持续发展的有效手段之一。为此，如何有效将硅酸盐从岩石矿物中分析出来则成为主要的问题之一。经研究后发现，微波消解法在分析硅酸盐的过程中起到的作用较大，其经济效益也极高，是目前最有效的分析方式。为此，本文对硅酸盐进行简要阐述，对微波消解法的具体工作原理进行分析，并对其具体实验过程进行研究与设计，为进一步促使我国经济水平提升提供有利条件。
关键词：硅酸盐；岩石矿物；微波分解法；研究与设计
一、关于硅酸盐的作用及分析方法的概述
硅酸盐是我国工业发展过程中常用的工业原料之一。顾名思义，硅酸盐指的是由硅、氧以及其他化学元素通过化学反应后形成的硅酸化合物的总称。而通过我国勘测单位在地质勘测过程中发现，该化合物多存在于我国岩石矿物中，是组成地质矿物的重要部分，在我国地质矿物中较为常见，据不完全统计，我国有86%以上的岩石矿物中都包含硅酸盐化合物，且作为岩石矿物的主要组成部分，在矿物中的占比达到80%，不仅能够提升岩石矿物整体硬度，同时也能够为我国工业发展提供大量原料来源，是较为理想的工业原料提供渠道。但由于硅酸盐化合物具有高熔点、高稳定性的特点，这些特点不仅能够为工业生产提供优势，同时也使对硅酸盐的分离与提取产生了一定困难。但即便如此，该化合物在我国的应用前景仍旧十分广泛，是促使我国工业发展的重要条件。
鉴于硅酸盐对于我国工业的重要性，我国相关单位则应当根据我国工业需求合理地对岩石矿物进行开采。但在开采过程中应注意，硅酸盐在我国岩石矿物中所占的比例较大，且由于地质条件丰富，我国至少有800种以上的岩石中均含有大量硅酸盐，但由于各类岩石中硅酸盐化合物中的元素不尽相同，存在较大差异性，例如Al、Fe、Mg、K以及Ca等，为此在开采过程中必须通过化学方法对该硅酸盐进行分析与研究，找出成分后才能最终确定对该硅酸盐的具体使用渠道。
由此可见，对岩石矿物中的硅酸盐的分析方法则显得尤为重要。目前我国已经具备将岩石矿物中的硅酸盐进行分离的方法，而通过对所有可行性方法进行研究与分析后发现，微波消解法能够在将硅酸盐物质损害程度降低到最小的前提下快速从岩石矿物中分析出硅酸盐化合物，且成本低、效率高，符合我国工业低投资高收益的发展目的，由此可见，使用微波消解法对岩石矿物中的硅酸盐进行分析是最佳选择。
二、微波消解法及其主要原理
由于硅酸盐在岩石矿物中具有高稳定形态，且熔点较高，因此如果使用常规的分析方法，在常温或简单加热的条件下利用酸性混合物对硅酸盐进行分析，虽然能够起到一定作用，但由于其反应程度较小，反应过程较慢，根本无法为工业生产及时提供基本需求。
微波是介于远红外及无线电之间的一种具有辐射特点的电磁波形式，其波长在1m以内，波动频率在300 MHZ-300 GHZ，而微波消解法则是利用了微波这一特点，通过高速波动和辐射可对物体与酸混合物进行快速加热，使物体内部分子受热后迅速出现热运动，并通过结合化学反应使物体内元素在快速运动中迅速与算混合物中的元素形成新的化合物，从而达到迅速、高效地消解及分析的目的。
基于此，如在反应时使用微波加热的方式，使矿物中的硅酸盐与酸性混合物所处环境温度增高，加上微波分子在热环境中的作用，可促使矿物内硅酸盐分子在高温反映下快速、持续运动并与酸性混合物快速发生化学反应，不仅加快了分析速度，同时也能够利用热反应提升其分析效率，提高消解程度，可满足工业生产基本需求。
三、岩石矿物中硅酸盐分析试验
1.试验材料与仪器
试验岩石样本有水泥熟料、普通硅酸盐水泥，试验试剂有50%的TEA、36%盐酸、90%KOH溶液、EDTA标样、CMP指示剂；试验仪器有1200W微波炉、水晶玻璃试管、离心机、混合搅拌机。
2.试验步骤及结果分析
（1）EDTA标定
EDTA标定主要通过CaCO3来完成，采用80%的CaCO3溶液对其进行稀释，将其稀释8倍，实际操作过程中主要是通过吸管吸取10mL的CaCO3溶液并放入到大试管中，加蒸馏水稀释到80mL，然后将试管放到搅拌机上对其进行自动搅拌摇匀3min，完成后加入适量的CMP指示剂，继续搅拌3min，最后加入200g/L的氢氧化钾溶液直到出现绿色荧光，以ED-TA标准液滴定溶液到绿色荧光消失为止，进而得出标准EDTA的浓度，实现对EDTA的标定。
（2）基于微波消解法的样品消解
在EDTA标定结束后则需要对5组实验试剂不同的样品进行消解。在对水泥熟料进行消解时，首先应取水泥样品0.1g置入400ml烧杯中，并加入3ml盐酸、30ml蒸馏水将样品溶解，之后将装有溶解样品的烧杯用表面皿盖住置入微波炉中，将加热时间调至1min，并将微波炉加热功率调至最大，之后对样品进行观察，如在1min内样品未溶解，可重复上述步骤，直至样品基本溶解。随后可将样品取出并放置在冷却环境中，到室温定容于100mL的容量瓶中用于后续测量，接着采用同样方法对普通硅酸盐样品进行消解，得到对应的溶液用于测量，同样采用外部加热方法对各样品进行加热消解，同时统计微波加热和外部加热用时，5组试验统计结果见表1。
四、结语
目前已有的岩石矿物硅酸盐分析方法在分析效率上无法满足工业应用需求的问题，而提出采用微波消解法可达到提高岩石矿物中硅酸盐的分析效率的目的，有效提高了岩石硅酸盐样品的消解效率，提升了整个岩石矿物硅酸盐的分析效率，同时保证了目前工业应用对岩石矿物硅酸盐分析在效率上和精度上的需求，对促进硅酸盐工业发展具有非常重要的意义。
参考文献：
[1]王桂芹.地质样本中硅酸盐的化学分析与研究[J].中国新技术新产品，2018（4）.
[2]吴静.岩石矿物中硅酸盐分析方法的研究与设计[J].化工管理，2018（2）.
论文作者:郝燕燕
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：硅酸盐论文; 矿物论文; 岩石论文; 微波论文; 样品论文; 化合物论文; 我国论文; 《基层建设》2018年第25期论文;