矿石检测

重量法是矿物样品主量元素（如SiO₂、Fe₂O₃、CaO等）含量分析的经典化学方法，其原理基于待测元素转化为固定组成的难溶化合物，通过称量沉淀质量计算含量。该方法因原理直观、抗干扰能力强，在地质、冶金领域广泛应用，但测定精度受前处理、沉淀、称量等多环节影响，开展精度研究对提升结果可靠性至关重要。

重量法的基本原理与主量元素分析的适配性

重量法的核心是将待测主量元素（含量＞1%）通过化学反应转化为难溶沉淀物（如SiO₂转化为SiF₄挥发，剩余残渣称量；Ca²⁺转化为CaC₂O₄·H₂O沉淀），再根据化学计量关系计算含量。主量元素绝对质量大，重量法的相对误差（通常＜0.1%）更易控制，相比仪器分析（如ICP-OES），在高含量组分（如矿石中＞50%的SiO₂）测定中，精度优势更明显。例如，测定铁矿石中的Fe₂O₃，重量法通过沉淀Fe(OH)₃并灼烧为Fe₂O₃称量，结果稳定性优于仪器法。

影响重量法精度的关键环节识别

重量法的误差主要源于三个环节：一是样品前处理，若待测元素未完全溶解（如硅酸盐中的Si未被氢氟酸分解）或挥发损失（如FeCl₃高温挥发），结果会偏低；二是沉淀过程，沉淀的纯度（吸附杂质）、溶解度（微溶损失）及颗粒大小（小晶体穿滤）直接影响称量准确性；三是称量环节，天平精度不足、恒重未达标或坩埚吸湿，会引入随机误差。例如，测定CaO时，草酸钙沉淀吸附过多Mg²⁺，会导致灼烧后的CaO质量偏高，结果虚高。

样品前处理的精度优化策略

样品前处理需确保待测元素完全溶解且无损失。针对不同矿物选择消解体系：硅酸盐用氢氟酸-硫酸（氢氟酸分解SiO₂，硫酸防止SiF₄挥发），碳酸盐用1:1盐酸（避免Ca²⁺形成CaCl₂挥发），硫化物需先在550℃马弗炉中灼烧至无硫烟（转化为氧化物），再用盐酸-硝酸消解。消解温度控制在酸的沸点以下（如硫酸沸点338℃，设为250℃），时间根据粒度调整（200目样品需2-3小时）。例如，消解花岗岩时，加10mL氢氟酸、2mL硫酸，加热至冒白烟，剩余残渣即为除Si外的氧化物，确保Si完全挥发。

沉淀过程的精度控制要点

沉淀过程需控制四个参数：一是沉淀剂用量，过量20%-30%（如测定BaSO₄时，10%硫酸过量1mL），确保待测离子完全沉淀，但过量过多会增加溶解度（如Ba(HSO₄)₂）；二是沉淀温度，70-80℃热溶液中沉淀，减少杂质吸附（热溶液中离子运动快，吸附的杂质易脱附）；三是陈化时间，室温下陈化4-8小时（或60℃水浴2小时），让小晶体长大，减少比表面积和杂质吸附；四是洗涤操作，用含共同离子的稀溶液（如BaSO₄用0.1mol/L硫酸），每次5-10mL，洗3-4次，减少溶解损失。

称量环节的误差控制方法

称量需严格校准天平（用F1级砝码，每月校准一次），确保示值误差≤0.1mg。坩埚预处理：瓷坩埚在800℃马弗炉中灼烧30分钟，冷却后称量，重复至两次差≤0.2mg（恒重）。沉淀灼烧后，在干燥器中冷却30分钟（避免吸湿），快速称量（≤1分钟）。例如，测定SiO₂时，坩埚恒重后称量残渣质量，若冷却时间过长（＞1小时），坩埚会吸收水分，导致残渣质量偏高，结果虚高。

重量法精度的验证与评价指标

方法精度需通过三项指标验证：一是回收率试验，加标回收率在98%-102%范围内（如加标10mg CaO，测得9.8-10.2mg），说明无系统误差；二是相对标准偏差（RSD），平行测定6次，主量元素RSD≤1%（如SiO₂的RSD=0.05%），表明重复性良好；三是标准物质比对，用GBW07105（花岗岩标准样品）测定，结果与标准值（如SiO₂=72.45%）的相对误差≤0.5%（如测得72.41%，误差0.05%），说明准确性符合要求。

实际应用中的常见问题及解决对策

实际操作中常见问题及解决：一是沉淀吸附杂质，如CaC₂O₄吸附Mg²⁺，用0.1%草酸铵溶液洗5次，减少Mg²⁺吸附；二是沉淀溶解损失，如BaSO₄用蒸馏水洗涤会微溶，改用0.1mol/L硫酸，降低溶解度；三是称量时吸湿，冷却时间控制在30分钟内，快速称量；四是样品消解不完全，若残渣有黑色颗粒（未分解的硅酸盐），补加5mL氢氟酸、1mL硫酸，延长消解30分钟，确保完全分解。例如，测定石灰岩中的CaO时，若消解后有白色残渣（未分解的SiO₂），需补加氢氟酸，避免Ca²⁺被SiO₂包裹未沉淀。