岩石、沙子、矿石或其他矿物的成分分析有助于确定它们的价值或最佳应用。它还可以识别可能影响最终产品加工或市场性的组分。
矿物可以是多种成分的复杂混合物,如白云石、菱镁矿、滑石等,热重分析法允许通过加热过程中的质量变化来表征矿物的成分,当发生脱水、脱羟化或热解离等不同反应时。
实验条件
使用 Setline TGA 对矿物粉末进行了成分分析。将少量(20mg)矿物粉末插入铂坩埚中,并对样品施加以下温度程序:
• 从 30℃升温至 1100℃,升温速率为5℃/分钟
• 在 30ml/min 的氮气流速下
结果
对于所研究的矿物样品,得到以下结果:
1.从30℃到360℃,挥发性化合物的排放:0.59%
2.从360℃到585℃,磁铁矿解离导致的质量损失:MgCO3→MgO + CO2
3.从585℃到693℃,由于白云石的两步分解而导致质量损失。这两个步骤在几乎相同的温度下发生时,看起来就像是一次质量损失:CaMg(CO3)2→CaCO3 + MgO + CO2 ,然后 CaCO3→ CaO + CO2
4.从693℃到1100℃,由于滑石分解导致质量损失:Mg3Si4O10(OH)2→ 3MgSiO3 + SiO2 + H2O
每个反应根据以下公式确定一个化学计量因子:
其中Mm=矿物的摩尔质量,Mp =反应期间排放的挥发性化合物的摩尔质量;
然后根据质量损失和化学计量因子计算出各组分的含量,公式如下:
其中C =组分含量(%),f=化学计量因子,M=反应过程中的质量损失(%)
步骤 | 反应成分 | 质量损失 | 化学计量因子 | 成分含量 |
1 | 菱镁矿,MgCO3 | 13.69% | 1.92 | 26%的菱镁矿MgCO3 |
2 | 白云石,CaMg(CO3)2 | 4.12% | 2.1 | 9%的白云石CaMg(CO3)2 |
3 | 滑石粉,Mg3Si4O10(OH)2 | 2.37% | 21.05 | 50%的滑石粉Mg3Si4O10(OH)2 |
结果表明,Setline TGA非常适合于矿物材料的研究,特别是它们的成分分析。
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