巖石、沙子、礦石或其他礦物的成分分析有助于確定它們的價(jià)值或最佳應(yīng)用。它還可以識別可能影響最終產(chǎn)品加工或市場性的組分。
礦物可以是多種成分的復(fù)雜混合物，如白云石、菱鎂礦、滑石等，熱重分析法允許通過加熱過程中的質(zhì)量變化來表征礦物的成分，當(dāng)發(fā)生脫水、脫羥化或熱解離等不同反應(yīng)時(shí)。
實(shí)驗(yàn)條件
使用 Setline TGA 對礦物粉末進(jìn)行了成分分析。將少量(20mg)礦物粉末插入鉑坩堝中，并對樣品施加以下溫度程序：
• 從 30℃升溫至 1100℃，升溫速率為5℃/分鐘
• 在 30ml/min 的氮?dú)饬魉傧?/span>
結(jié)果
對于所研究的礦物樣品，得到以下結(jié)果:
1.從30℃到360℃，揮發(fā)性化合物的排放:0.59%
2.從360℃到585℃，磁鐵礦解離導(dǎo)致的質(zhì)量損失:MgCO3→MgO + CO2
3.從585℃到693℃，由于白云石的兩步分解而導(dǎo)致質(zhì)量損失。這兩個(gè)步驟在幾乎相同的溫度下發(fā)生時(shí)，看起來就像是一次質(zhì)量損失:CaMg(CO3)2→CaCO3 + MgO + CO2 ，然后 CaCO3→ CaO + CO2
4.從693℃到1100℃，由于滑石分解導(dǎo)致質(zhì)量損失:Mg3Si4O10(OH)2→ 3MgSiO3 + SiO2 + H2O
每個(gè)反應(yīng)根據(jù)以下公式確定一個(gè)化學(xué)計(jì)量因子：
其中Mm=礦物的摩爾質(zhì)量，Mp =反應(yīng)期間排放的揮發(fā)性化合物的摩爾質(zhì)量；
然后根據(jù)質(zhì)量損失和化學(xué)計(jì)量因子計(jì)算出各組分的含量，公式如下:
其中C =組分含量(%)，f=化學(xué)計(jì)量因子，M=反應(yīng)過程中的質(zhì)量損失(%)
步驟 | 反應(yīng)成分 | 質(zhì)量損失 | 化學(xué)計(jì)量因子 | 成分含量 |
1 | 菱鎂礦，MgCO3 | 13.69% | 1.92 | 26%的菱鎂礦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 |
結(jié)果表明，Setline TGA非常適合于礦物材料的研究，特別是它們的成分分析。
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