压力法测定碳酸盐岩石中二氧化碳的含量

陈彩珊

（新疆维吾尔自治区矿产实验研究所 乌鲁木齐 830000）

岩石中碳酸盐种类较多，一般以碳酸钙为主。在特定容器中，一定量的岩石与过量的稀盐酸反应，产生二氧化碳气体，容器内的压力随之升高；样品中碳酸盐含量越多，容器中产生的二氧化碳气体的压力越大，通过测定压力得出样品中碳酸盐含量。

化学反应方程式如下：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

1 试剂

（1）碳酸钙（优级纯或标准物质）

（2）10%的盐酸（优级纯）

2 仪器设备

（1）岩石碳酸盐含量测定仪；型号：GMY-3A。

（2）温度计：量程在0℃-50℃。

（3）分析天平：能够精确至0.0001g。

（4）定量加液器。

3 仪器准备

（1）按碳酸盐含量测定仪的操作要求接通电源，并预热30min。保持室内温度恒定。

（2）根据反应瓶的含量和压力传感器的量程，在0.050g-0.400g之间选定并称取定量碳酸钙，置于样品杯中待测。

（3）反应瓶中加入一定量的10%盐酸。

（4）向碳酸盐含量测定仪中安放上样品杯，在拧紧反应瓶，此时应避免碳酸钙与盐酸接触。

（5）关闭测量管路与大气连通的阀门，摇动反应瓶，使碳酸钙与盐酸溶液在反应瓶中充分反应，观察测量压力示值。

（6）测量压力示值稳定2min-5min后，应达到仪器规定的标定的压力范围，并记录其数值。

（7）重复2-6的操作，两次测得的压力示值相对偏差应小于1%，并以两次测得的压力平均值作为计算标准。

（8）记录实验温度。

4 分析步骤

称取0.2000g-1.0000g（精确至0.0001g）试样，放入样品杯，将盛有待测样品的样品杯置于盛有一定量的盐酸溶液的反应瓶中，此时应避免样品与盐酸溶液的接触。关闭测量管路与大气连通的阀门，摇动反应瓶，使样品与盐酸溶液在反应瓶中充分反应，观察测量压力示值。测量压力示值稳定2min-5min后，应达到仪器规定的标定的压力范围，并记录其数值。放空测量管路内的气体，取下反应瓶，并清洗干净。

5 测量结果计算

压力法测定岩石中碳酸盐含量按公式计算：

C——岩石中碳酸盐含量，用百分数表示质量分数；

C1——标准碳酸钙含量，用百分数表示质量分数；

P2——碳酸盐与盐酸反应释放的二氧化碳气体压力，单位为帕（Pa）；

m1——标准碳酸钙的质量，单位为克（g）;

p2——标准碳酸钙与盐酸反应释放的二氧化碳气体压力，单位为帕（Pa）；

m2——碳酸盐岩石样品的质量，单位为克（g）。

6 结果与讨论

6.1 样品的称样量的优化

选择不同的称样量，经过重复试验所得结果如下：

表1 各标准物质测量值（%）

根据以上实验数据称取0.2000g、0.5000g、1.0000g所得的结论，称样量越低结果偏低，称取1.0000g所得的实验数据偏差最小，大于1.0000g时超过了称样的伞形器容积，并且称样量越大与固定的1：1的15ml盐酸不能充分反应，产生的压力不完全。

表2 精密度及准确度测试数据及结果评价表

表3 检出限回归计算

6.2 环境温度的优化

根据多次实验结果，当温度超过22℃时，压力增大，测试结果偏高；当温度小于15℃时，压力偏低，所得测试结果偏低；温度控制在20℃左右时所得结果稳定，所以在仪器间安放空调。

6.3 方法精密度及准确度实验

用国家岩石标准物质GBW07104、GBW07106、GBW07108、GBW07120、GBW07105 、GBW07107 、GBW07121按样品分析程序进行7次测定，分别统计计算本方法的精密度及准确度列于表2。

6.4 检出限

取7个国家标准物质平行测定7次，计算平均值和标准偏差Si，并进行回归计算 Si=S0+kXi，求得 S0，按3S0作为检出限，10S0作为定量限。分析结果如下表3。

7 结论

本课题经过实验研究，完成了碳酸盐岩石中二氧化碳含量的分析，采用压力法对碳酸盐含量进行分析。各项测试指标均达到DZ0130-2006《地质矿产实验测试分析方法的检查和质量要求》中的技术指标，满足了碳酸盐含量的分析要求。本方法测定碳酸盐岩石中高含量的碳酸盐二氧化碳时，测定结果较好，而当二氧化碳含量小于约0.30%时，测定结果不好，含量较低的样品建议采用其他的分析方法。