3硅酸鹽分析與檢驗-3控制分析項目

1、硅酸鹽工業(yè)分析與檢驗楊剛賓 陳華軍1.3 水泥控制分析 第3章 控制分析工程第1節(jié) 水泥原材料的質(zhì)量控制分析第2節(jié) 水泥生料的質(zhì)量控制分析第3節(jié) 水泥熟料及水泥的質(zhì)量控制分析Company Logo1.3 水泥控制分析第3章 控制分析工程：第1節(jié) 水泥原材料的質(zhì)量控制分析控制分析工程：一、物料水分的測定二、水泥原料易磨性的測定Company Logo1.3 水泥控制分析一、物料水分的測定主要測定附著水分的質(zhì)量分數(shù)。在生料配料計算中，一般采用分析基化學(xué)分析結(jié)果，計算出各物料的分析基配比，再通過各物料的水分，換算出實際應(yīng)用中各物料的配比。分析基，air dry。即為空氣枯燥基。Company Lo

2、go1.3 水泥控制分析1、枯燥箱測定水分稱取50.00g試樣，放入小盤，置于105-110恒溫枯燥箱中烘干1h，取出冷卻后稱量。按下式計算物料水分的質(zhì)量分數(shù)：Company Logo1.3 水泥控制分析2、紅外線枯燥箱測定水分稱取50.00g試樣，放入小盤，置于250W紅外線燈下3cm處烘干10min（濕物料烘干20-30min）。取出，冷卻后稱量。計算公式同上。Company Logo1.3 水泥控制分析注意：用紅外線烘干水分時，嚴防燈泡與冷物接觸，以免引起燈泡爆裂。石膏：烘干溫度為453，不能使用紅外線燈。生料球烘干前應(yīng)先輕輕搗碎到粒度小于1cm，然后使用上述方法測定。大塊樣品應(yīng)先破碎至

3、2cm以下再測定。Company Logo1.3 水泥控制分析二、水泥原料易磨性的測定定義及原理粉磨功指數(shù)表示水泥原料的易磨性。用規(guī)定的球磨機對試樣進行間歇式循環(huán)粉磨，根據(jù)平衡狀態(tài)下的磨機產(chǎn)量和成品粒度，計算試樣的粉末功指數(shù)。Company Logo1.3 水泥控制分析第2節(jié) 水泥生料質(zhì)量控制分析控制分析工程：1、碳酸鈣滴定值的測定2、生料中氧化鈣的快速測定3、生料中氧化鐵的快速測定4、黑生料中含煤量的測定Company Logo1.2 水泥控制分析1、碳酸鈣滴定值的測定原理： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2

4、O + CO2 HCl(過量) + NaOH = NaCl + H2O Company Logo1.2 水泥控制分析生料中碳酸鈣滴定值并不完全是碳酸鈣的含量，包含以下三種組分：碳酸鈣碳酸鎂其它耗酸物質(zhì)為了計算方便，把三者以碳酸鈣形式表示，即能與酸作用的物質(zhì)均當做碳酸鈣。Company Logo1.2 水泥控制分析分析步驟稱取0.5000g試樣，置于250錐形瓶中，加少量水沖洗內(nèi)壁。用滴定管準確參加20.00ml鹽酸標準溶液c(HCl)=0.5000mol/l，搖蕩使物料分散。置于電爐上加熱至沸，并保持微沸2min。取下，用30ml水沖洗內(nèi)壁，稀釋。加5滴酚酞指示劑（10g/l），用氫氧化鈉標準

5、溶液c(NaOH)=0.2500mol/l滴定至微紅色，30s不退色為止。Company Logo1.2 水泥控制分析水泥生料中碳酸鈣滴定值按下式計算:Company Logo1.2 水泥控制分析在水泥廠的實際控制分析中，為使計算簡便，通常固定以下幾項，使上述公式簡化，即：c1 = c(HCl)=0.5000 mol/L V1=V(HCl)=20.00mL c2=c(NaOH)=0.2500mol/LM(1/2CaCO3)=50.00g/mol m = 0.5000g 則上述公式簡化為：(CaCO3) = 1.000.025V2 =( 1002.5V2)% Company Logo1.2 水泥

6、控制分析二、生料中氧化鈣的快速測定原理鹽酸分解試樣，在pH13強堿性溶液中，用三乙醇胺掩蔽鐵鋁，以CMP為指示劑，用EDTA標準溶液滴定。反應(yīng)式如下：當Mg2+含量較高時，CMP和MTB優(yōu)于NN；當溶液中存在可溶性硅酸時，CMP優(yōu)于NN和MTB，終點敏銳。Company Logo1.2 水泥控制分析分析步驟稱取0.1000g試樣，置于300ml燒杯中，加水20ml，蓋上外表皿，慢慢參加5ml鹽酸（1+1）、5ml氟化鉀（20g/l），置于電爐上加熱至沸，并保持微沸2min。取下稍冷，加水稀釋至200ml，參加三乙醇胺（1+2）及少許CMP指示劑。在攪拌下參加氫氧化鉀溶液（200g/l）至出現(xiàn)綠

7、色熒光再過量5-8ml，用EDTA標準溶液滴c(EDTA)=0.02000mol/l定至綠色熒光消失。Company Logo1.2 水泥控制分析注意：鹽酸（1+1）分解試樣，有一定的不溶物，測定結(jié)果偏低。鹽酸（1+1）分解試樣，會產(chǎn)生局部硅酸，故參加氟化鉀消除硅的干擾。石灰石中氧化鈣的測定也可采用此法，可不加或少加氟化鉀。Company Logo1.3 水泥控制分析3、生料中Fe2O3的測定- 金屬鋁復(fù)原法 水泥主要礦物成份是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣等。水泥生料中含鐵量主要由原料鐵粉（或鐵礦石）引入。Fe2O3的控制分析是為了及時調(diào)整鐵質(zhì)原料的參加量，使生料鐵含量相對穩(wěn)定，到

8、達控制熟料鐵含量、穩(wěn)定窯的熱工制度、提高熟料質(zhì)量的目的。Company Logo1.3 水泥控制分析測定原理加KMnO4除去生料中少量有機物。濃H3PO4加熱分解試樣，然后參加足夠量鹽酸，以除去過量KMnO4并破壞Fe(PO4)23-配離子。一次性參加足量的金屬鋁，復(fù)原Fe3+為Fe2+。以二苯胺磺酸鈉為指示劑，在H2SO4-H3PO4介質(zhì)下，用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+ ，至出現(xiàn)藍紫色為終點。Company Logo1.3 水泥控制分析溶樣： Fe2O3 + 4H3PO4 2Fe(PO4)23- + 3H2O + 6H+ Fe(PO4)23- + 6HCl FeCl63- + 2H3

9、PO4 復(fù)原： 3Fe3+（黃色）+ Al 3Fe2+（無色）+ Al3+ 滴定： Cr2O72- + 6Fe2+ +14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2OCompany Logo1.3 水泥控制分析分析步驟稱取0.5000g試樣，置于250ml錐形瓶中，參加3-5ml高錳酸鉀溶液（10g/l）。白生料中參加3-5滴即可。加水潤濕，加5ml磷酸，置于電爐上加熱至有煙霧產(chǎn)生。取下，參加20ml鹽酸（1+1），加熱微沸，除去氯氣，溶液呈黃色，參加0.13-0.16g鋁片，待鋁片完全溶解后加水稀釋至150ml。加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑（2g/l），用重鉻酸鉀標準溶液c(1/6K2Cr2O

10、7)=0.03000mol/L滴定至紫色。Company Logo1.3 水泥控制分析過量鋁在酸性溶液中完全溶解，生成Al3+對測定無影響。復(fù)原后立即加水滴定。當鋁完全溶解后，沒有復(fù)原劑的保護，F(xiàn)e2+易被空氣中的氧所氧化，造成測定結(jié)果偏低，故應(yīng)在復(fù)原后立即加水滴定。Company Logo1.3 水泥控制分析Fe2O3質(zhì)量分數(shù)可按下式計算：若固定試料質(zhì)量，m=0.5000g， c(1/6K2Cr2O7)0.06262mol/L 則所消耗的毫升數(shù)V即為(Fe2O3) 。Company Logo1.3 水泥控制分析若已有濃度的K2Cr2O7標準滴定溶液如c(1/6 K2Cr2O7) 0.1000

11、mol/L，則可計算出每次需稱取的試料質(zhì)量的m= 0.7985g。所以，只要每次準確稱量0.7985g試樣，經(jīng)溶解復(fù)原處理后，用c(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L的K2Cr2O7標準滴定溶液滴定。則所消耗的毫升數(shù)V即為(Fe2O3)。 Company Logo1.3 水泥控制分析四、黑生料中含煤量的測定-燒失量法原理生料燒失量主要來源是石灰石和煤。生料總燒失量=碳酸鈣燒失量（碳酸鈣含量0.44）+ 煤的燒失量（100-灰分）Company Logo1.3 水泥控制分析含煤量的計算：式中：L生料-生料燒失量，% TCaCO3-生料碳酸鈣滴定至，% 0.44-二氧化碳對碳酸鈣的換算

12、系數(shù)； K-修正值，主要為粘土、鐵粉帶入的燒失量及煤帶入的水分之和，一般在1-1.3%； Aad-煤的枯燥基灰分，%。Company Logo1.3 水泥控制分析五、水泥生料易燒性實驗原理：按一定煅燒制度對水泥生料進行煅燒：-1350-1400-1450測定煅燒后游離氧化鈣含量。游離氧化鈣含量越低，易燒性越好。Company Logo1.3 水泥控制分析六、水泥生料中氟的測定1.水蒸氣蒸餾別離，再以La-EDTA容量法測定。2.離子選擇性電極法。Company Logo1.3 水泥控制分析第三節(jié) 水泥熟料及水泥的質(zhì)量控制分析一、水泥熟料中f-CaO的測定定義：在水泥熟料燃燒過程中，由于原料的成

13、分與結(jié)構(gòu)、生料配比、細度、均勻性以及熟料煅燒溫度、時間和冷卻制度等因素的影響，有少量的CaO沒能與酸性氧化物SiO2 、Al2O3 和Fe2O3等結(jié)合形成礦物，而以游離狀態(tài)存在，稱之為游離氧化鈣(f-CaO)。Company Logo1.3 水泥控制分析f-CaO含量直接說明了熟料煅燒質(zhì)量的好壞。f-CaO的存在不同程度地影響水泥的安定性和其他性能，因而是生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要工程之一。在評價生料易燒性時，f-CaO也是一個重要指標。Company Logo1.3 水泥控制分析測定-化學(xué)分析方法根據(jù)所消耗的標準溶液的濃度和體積，計算出試樣中的(f-CaO)含量。Company Logo1.3 水泥

14、控制分析1.甘油-乙醇法的測定原理在甘油乙醇混合溶液中，參加硝酸鍶作催化劑，加熱微沸下與水泥熟料中游離氧化鈣作用生成甘油酸鈣。由于甘油酸鈣呈弱堿性并溶于溶液中，使酚酞指示劑變紅色，然后用苯甲酸-無水乙醇標準溶液滴定至溶液紅色消失。根據(jù)滴定時消耗的苯甲酸標準溶液的毫升數(shù)，計算游離氧化鈣f-CaO的含量。Company Logo1.3 水泥控制分析反應(yīng)方程：Company Logo1.3 水泥控制分析1)試劑及配制(1) 無水乙醇：含量不低于99.5%(VV)。(2) 0.01mo1/L氫氧化鈉無水乙醇溶液的配制 將0.2g氫氧化鈉溶于500mL無水乙醇中。 (3) 甘油-無水乙醇溶液的配制： 將

15、220mL甘油放入燒杯中，在有石棉網(wǎng)的電爐上加熱，分次加30g硝酸鍶，至溶解后在160170下加熱23h(脫水) 冷卻至6070后倒入1000mL無水乙醇中。 參加0.05g酚酞指示劑混勻，以0.01mol/L氫氧化鈉無水乙醇溶液中和至微紅色。Company Logo1.3 水泥控制分析(4) 0.1mol/L苯甲酸無水乙醇標腔溶液的配制將預(yù)先在枯燥器中放置一晝夜的苯甲酸12.3g溶解于1000ml無水乙醇中，貯存于帶膠塞(裝有硅膠的枯燥管)的玻璃瓶內(nèi)。標定方法：準確稱取0.040.05g氧化鈣，預(yù)先在9501000高溫爐內(nèi)燒至恒定質(zhì)量，置于150mL枯燥錐形瓶內(nèi)，參加15mL無水甘油-乙醇溶

16、液，裝上回流冷凝管，在有石棉網(wǎng)的電爐上加熱至沸騰，直至溶液呈深紅色取下錐形瓶。立即用0.1mol/L苯甲酸無水乙醇標準溶液滴定至微紅色消失，再如此反復(fù)操作，直至加熱10min后不再出現(xiàn)紅色為止。Company Logo1.3 水泥控制分析2)試樣制備熟料磨細后，用磁鐵吸除樣品中的鐵屑，然后裝入帶有磨口塞的廣口玻璃瓶中密封。試樣總量不得少于200g。分析前，將試樣混合均勻，以四分法縮減至25g.然后取出5g左右放在瑪瑙研缽中研磨至全部通過0.080mm方孔篩，再將樣品混合均勻。貯存在帶有磨口塞的小廣口瓶中，放在枯燥器內(nèi)保存?zhèn)溆?。Company Logo1.3 水泥控制分析3)測定步驟準確稱取0.

17、5g試于150mL枯燥錐形瓶中，參加30mL無水甘油-乙醇溶液，搖勻。裝上回流冷凝管。在有石棉網(wǎng)的電爐上加熱煮沸10min，至溶液呈紅色時取下錐形瓶，立即用0.1mol/L苯甲酸無水乙醇標準溶液滴定至紅色消失。如此反復(fù)操作，直至加熱10min后不再出現(xiàn)微紅色為止。Company LogoCompany Logo1.3 水泥控制分析試樣中游離氧化鈣含量按下式計算：式中 TCaO-每毫升苯甲酸無水乙醇標準溶液相當于氧化鈣毫克數(shù)，mgmL； m-試樣質(zhì)量，g； V-滴定時消耗0.1mol/L苯甲酸無水乙醇標準溶液的總體積，mL。Company Logo1.3 水泥控制分析每個試樣應(yīng)分別測兩次。f-C

18、aO2時，兩次結(jié)果的絕對誤差應(yīng)在0.1以內(nèi)。f-CaO2時，兩次結(jié)果的絕對誤差應(yīng)在0.2以內(nèi)。如超出允許范圍，應(yīng)在短時間內(nèi)進行第三次測定。測定結(jié)果與前兩次或任一次分析結(jié)果之差值符合允許誤差規(guī)定，則取平均值，否則，應(yīng)查找原因，更新技上述規(guī)定進行分析。Company Logo1.3 水泥控制分析2.已二醇法的測定原理乙二醇在65C75C時與水泥熟料中游離氧化鈣作用生成弱堿性的乙二醇鈣并溶于溶液中。經(jīng)過濾別離殘渣后，以甲基紅-溴甲酚綠為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定至溶液由褐色變?yōu)槌壬?。再由消耗的鹽酸標準溶液的體積，計算游離氧化鈣f-CaO的含量。Company Logo1.3 水泥控制分析反應(yīng)方程式C

19、ompany Logo1.3 水泥控制分析1)試劑及配制(1) 無水乙醇 含量不低于99.5(VV)。(2) 乙二醇 含量大于99.5(VV)。每升乙二醉中參加5mL甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑溶液。甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑溶液 將0.05g甲基紅與o.05g溴甲酚綠溶于約50mL無水乙醇中。Company Logo1.3 水泥控制分析(3) 鹽酸標準溶液的配制(0.1mol/L)1.將8.5mL鹽酸(市售品)加水稀釋至1L，搖勻。2.取一定量碳酸鈣(CaCO4)于瓷坩鍋中，在9501000 下灼燒至恒量。3.從中準確稱取0.040.05g氧化鈣(CaO)于枯燥的內(nèi)裝一根攪拌子的200mL錐形

20、瓶中，參加40mL乙二醇，蓋緊錐形瓶，用力搖蕩，在6570水浴上加熱30min，每隔5min搖蕩一次(也可用機械連續(xù)振蕩代替)。Company Logo1.3 水泥控制分析4.用放有適宜孔隙干濾紙的燒結(jié)玻璃過濾漏斗抽氣過濾。如果過濾速度慢，應(yīng)在燒結(jié)玻璃過濾漏斗中緊密塞一個帶有鈉石灰管的橡皮塞。用無水乙醇仔細洗滌錐形瓶和沉淀共三次，每次用量10mL。5.卸下濾液瓶，用鹽酸標準溶液滴定至溶液顏色由褐色變?yōu)槌壬?。Company Logo1.3 水泥控制分析鹽酸標淮溶液對氧化鈣的滴定度按下式計算：式中：V-滴定時消耗鹽酸標準溶液的體積，mL； m-氧化鈣的質(zhì)量，g。Company Logo1.3 水泥

21、控制分析2)測定步驟稱取約1g試樣，精確至0.0001g，置于枯燥的內(nèi)裝一根攪拌子的200mL錐形瓶中。加40mL乙二醇，蓋緊錐形瓶，用力搖蕩，在6570水浴上加熱30min，每隔5min搖蕩一次，也可用機械連續(xù)振蕩代替。Company Logo1.3 水泥控制分析2)測定步驟用放有適宜孔隙干濾紙的燒結(jié)玻璃過濾漏斗抽氣過濾(如果過濾速度慢，應(yīng)在燒結(jié)玻璃過濾漏斗上塞上一個帶有鈉石灰管緊密的橡皮塞)。用無水乙醇或熱的乙二醇仔細洗滌錐形瓶和沉淀共3次，每次用量10mL。卸下濾液瓶，用0.1mol/L鹽酸標誰镕液滴定至溶液由褐色變?yōu)槌壬?。Company Logo1.3 水泥控制分析試樣中游離氧化鈣含量

22、按下式計算：式中 TCaO每毫升鹽酸標準溶液相當于氧化鈣毫克數(shù)，mgmL； m試樣質(zhì)量，g； V滴定時消耗鹽酸標淮溶液的體積，mL。Company Logo1.3 水泥控制分析甘油乙醇法的特點是準確、可靠，但需進行反復(fù)煮沸，回流耗時較長。乙二醇法耗時鉸少，但要經(jīng)過濾別離殘渣，其結(jié)果的準確性與甘油乙醇法相似。Company Logo1.3 水泥控制分析乙二醇-乙醇快速法原理：以硝酸鍶為催化劑，乙二醇在65-70時與水泥熟料中游離氧化鈣作用生成乙二醇鈣，以酚酞為指示劑，用苯甲酸的無水乙醇溶液滴定。Company Logo1.3 水泥控制分析分析步驟稱取0.5g水泥熟料，精確至0.0001g，置于2

23、50mL具塞錐形瓶中，參加20mL乙二醇溶液，0.05g硝酸鍶。在65-70水浴加熱10min，間隔3-4min震蕩一次。當溶液呈紅色時取下，立即用0.1mol/L苯甲酸污水乙醇標準滴定溶液滴定至紅色消失。再將錐形瓶在水浴鍋上于65-70水浴加熱10min，并重復(fù)上述實驗操作，直至在加熱10min后不出現(xiàn)紅色為止。Company Logo1.3 水泥控制分析計算：式中：TcaO-每毫升苯甲酸污水乙醇標準溶液相當與氧化鈣毫克數(shù)，mg/mL； m-試樣質(zhì)量，g； V-滴定時消耗0.1mol/L苯甲酸無水乙醇標準溶液的總體積，mL。 Company Logo1.3 水泥控制分析五.重點事項(1) 用

24、甘油乙醇法所測得的氧化鈣，實際上是游離氧化鈣與氫氧化鈣的總量。因此在測定過程中，試樣、試劑和儀器均要許意防潮。試樣和試劑必須無水，保存時注意密封。因為甘油與氧化鈣反應(yīng)會生成水，水與熟料礦物的水化作用會生成氫氧化鈣，如果煮沸時間過長，則始終會有微紅色呈現(xiàn)，測定值會偏高，因此，一定要控制煮沸時間和滴定次數(shù)。Company Logo1.3 水泥控制分析五、重點事項(2) 分析游離氧化鈣的試樣必須充分磨細至全部通過0.080mm方孔篩。熟料中游離氧化鈣除分布于中間體外，尚有局部游離氧化鈣以礦物的包裹體存在。若試樣較粗，這局部游離氧化鈣將難以與甘油反應(yīng)，測定時間拉長，測定結(jié)果偏低。燃燒溫度較低的欠燒熟料

25、，游離氧化鈣含量較高，但卻較易磨細。因此，制備試樣時，應(yīng)把試樣全部磨細過篩并混勻，不能只取其中容易磨細的試樣進行分析，而把難磨的試樣拋去。Company Logo1.3 水泥控制分析五、重點事項(3) 甘油無水乙醇溶液必須用NaOH 中和至微紅色(酚酞指示)，使溶液呈弱堿性以穩(wěn)定甘油酸鈣。若試劑存放一定時間，吸收了空氣中的CO2 等使微紅色褪去時，必須再用NaOH中和至微紅色。(4) 甘油與f-CaO反應(yīng)比較慢，在甘油無水乙醇溶液中參加適量的無水硝酸鍶可起催化作用。無水氯化鋇、無水氯化鍶也是有效的催化劑。甘油無水乙醇溶液中的乙醇是助溶劑，促進石灰和甘油酸鈣溶解。Company Logo1.3

26、水泥控制分析五、重點事項(5) 沸煮目的是加速反應(yīng)，加熱溫度不宜太高，微沸即可，以防試液飛濺。若在錐形瓶中放人幾粒小玻璃球珠，可減少試液的飛濺。(6) 在加熱開始時，每隔510min搖動錐形瓶一次，以防試樣粘結(jié)瓶底。Company Logo1.3 水泥控制分析三.水泥中SO3的測定-二次靜態(tài)離子交換法 水泥中的三氧化硫主要來自石膏。在強酸性陽離子交換樹脂R-SO3H的作用下，石膏在水中迅速溶解，離解成Ca2+和SO42- 離子。Ca2+離子迅速與樹脂酸性基團的H+離子進行交換，析出H+離子，它與石膏中SO42-作用生成H2SO4，直至石膏全部溶解。Company Logo1.3 水泥控制分析

27、CaSO4+ 2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca + H2SO4同時，C3S等礦物將水解，生成氫氧化鈣與硅酸 3CaOSiO2+ n H2O Ca(OH)2 + SiO2m H2OCa(OH)2，一局部與樹脂發(fā)生離子交換，另一局部與H2SO4作用，生成 CaSO4，再與樹脂交換，反應(yīng)式為： Ca(OH)2 + 2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca + 2H2O Ca2+ + 2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca + 2H+ 2OH- + 2H+ 2H2O熟料水解并不影響石膏與樹脂進行交換生成的H2SO4量。但使樹脂消耗量增加，同時溶液中硅酸(Ka1=1.710-10)含量的增多，

28、使溶液PH值減小。Company Logo1.3 水泥控制分析當石膏全部溶解后，由于C3S等水解的影響，使其中尚含Ca(OH)2和CaSO4 。為使存在于濾液中的Ca(OH)2中和，并使濾液中尚未轉(zhuǎn)化的CaSO4全部轉(zhuǎn)化成等當量的H2SO4 ，必須在濾除樹脂和殘渣后的濾液中再參加樹脂進行第二次交換。最后濾除樹脂，用濃度的氫氧化鈉標準溶液滴定生成的硫酸，根據(jù)消耗氫氧化鈉標準溶液的毫升數(shù)，計算試樣中三氧化硫百分含量： 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O Company Logo1.3 水泥控制分析在強酸性陽離子交換樹脂中，若含鈉型樹脂時，它提供交換的陽離子為Na+： C

29、aSO4+ 2(R-SO3Na) (R-SO3)2Ca + Na2SO4與石膏交換的結(jié)果將生成NaSO4，使交換產(chǎn)物H2SO4量減少，由NaOH溶液滴定算得SO3含量偏低。強酸性陽離子交換樹脂出廠時一般為鈉型，所以在使用時須預(yù)先用酸處理成氫型。用過的樹脂(主要是鈣型)，也須用酸進行再生，使其重新轉(zhuǎn)變成氫型以便繼續(xù)使用。 Company Logo1.3 水泥控制分析1. 材料1分析天平不低于四級。2磁力攪拌器200300轉(zhuǎn)/分。3離子交換柱長約70厘米，直徑5厘米。4其它：燒杯、量筒、快速定性濾紙、過濾漏斗等。2.試劑1 氫氧化鈉標準溶液（0.05 N）。2 酚酞指示劑溶液（1 %）。3 H型7

30、32苯乙烯強酸性陽離子交換樹脂（112）或類似性能的樹脂。 Company Logo1.3 水泥控制分析3.實驗過程1.準確稱取已烘干混合均勻試樣約0.5克，置于預(yù)先裝有2克氫型樹脂，一根磁力攪拌棒的100毫升燒杯中。2.加10毫升熱水，搖動燒杯使試樣分散，再參加40毫升沸水，立即置于磁力攪拌器上攪拌2分鐘。3.取下燒杯，以快速定性濾紙過濾到預(yù)先放置2g樹脂及一根磁力攪拌棒的150毫升燒杯中，并用熱水洗滌樹脂與殘渣23次。確保交換物全部轉(zhuǎn)移到150ml的燒杯中.4.將燒杯再置于磁力攪拌器上攪拌3分鐘，以快速定性濾紙將溶液過濾于300毫升燒杯中，用熱水洗滌45次。5.向溶液中參加78滴1%酚酞指

31、示劑溶液，用0.05 mol氫氧化鈉標準溶液滴定至微紅色，記下氫氧化鈉溶液的體積。 Company Logo1.3 水泥控制分析4.結(jié)果計算三氧化硫的百分含量按下式計算：式中：Tso3 每毫升氫氧化鈉標準溶液相當于三氧化硫的毫克數(shù)(毫克SO3/毫升)；V 滴定時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積(毫升)；G 試樣的質(zhì)量(克)。Company Logo1.3 水泥控制分析5.影響因素分析1.應(yīng)注意所用氫型樹脂一定要確保其中不含有其他的鹽型樹脂(如Na型)，否則在交換過程中產(chǎn)生下述交換反應(yīng)： CaSO4 + 2R-SO3Na(R-SO3)2Ca + Na2SO4生成的硫酸鈉為中性鹽，滴定時不與氫氧化鈉反應(yīng)

32、，從而導(dǎo)致結(jié)果偏低。為此，在處理樹脂時，不應(yīng)使用靜態(tài)交換法，而必須使用動態(tài)交換法，這樣才能確保獲得純的氫型樹脂。Company Logo1.3 水泥控制分析5.影響因素分析2.已處理好的氫型樹脂在放置的過程中，往往會逐漸析出游離酸。因此，在使用之前應(yīng)將所用的樹脂以水洗靜，不然會由此而給分析結(jié)果造成可觀的偏高誤差。Company Logo1.3 水泥控制分析5.影響因素分析3. 當石膏中含有硬石膏或混合石膏(二水石膏和硬石膏)時，由于有些硬石膏溶解速度較慢，用本方法測定時因離子交換時間較短，在此期間石膏往往不能完全提取到溶液中去，使測定結(jié)果偏低。解決方法：可將試樣再磨細一些，并將試樣的質(zhì)量由0.

33、5 g減為0.2 g 。第一次靜態(tài)交換的時間由原2 min延長至10 min鐘，必要時也可將樹脂是由原來的2 g增至5 g 。第二次交換的條件仍不變。但進入溶液中的硅酸量也相應(yīng)增大。Company Logo1.3 水泥控制分析5.影響因素分析4.由于試樣中磷、氟、氯等酸性物質(zhì)將與NaOH反應(yīng)，使滴定結(jié)果偏高，故本方法含有F-、Cl-、PO43- 等的工業(yè)副產(chǎn)石膏及氟鋁酸鹽的水泥是不適用的。解決方法：但可以將離子交換后的溶液用硫酸鋇重量法( 控制溶液酸度在0.20.4 N之間 )測定三氧化硫。也可用靜態(tài)離子交換 返滴定法測定三氧化硫(見水泥及其原材料化學(xué)分析)。Company Logo1.3 水

34、泥控制分析四.水泥中礦渣摻雜量的測定粒化高爐礦渣含量上下直接影響水泥質(zhì)量。測定原理：在礦渣及水泥熟料中均含有低價復(fù)原性物質(zhì)，如熟料中的少量氧化亞鐵；礦渣中的硫化鈣、硫化鐵、硫化錳、氧化亞鐵等。在酸性介質(zhì)中都可被KMnO4氧化成高價化合物。過量KMnO4用Na2C2O4標準溶液回滴。Company Logo1.3 水泥控制分析以Fe2+被氧化成Fe3+為例，其反應(yīng)如下： MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O KMnO4與Na2C2O4的反應(yīng)如下： 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2+ 3H2O Company Lo

35、go1.3 水泥控制分析為了利用MnO4-本身的紫紅色指示終點，可在Na2C2O4滴定KMnO4紫紅色變成無色后，過量1mL左右的Na2C2O4。再用KMnO4標準滴定溶液滴定，微過量的KMnO4使溶液呈現(xiàn)微紅色為終點。 測定步驟和結(jié)果結(jié)算見配套實驗教材P72 實驗18Company Logo1.3 水泥控制分析五.鐵礦石中全鐵的測定主要成分Fe2O3nH2O，能被熱鹽酸分解。共存SiO2不能被鹽酸分解，故溶液有不溶的白色顆粒。試樣分解反應(yīng)為： Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2OSnCl2-HgCl2聯(lián)合復(fù)原Fe3+為Fe2+。 SnCl2 + 2Fe3+ Sn4+ + 2F

36、e2+ Sn2+ + 2HgCl2 Sn4+ + Cl- + Hg2Cl2 （白色絲狀沉淀）實驗中使用了有毒的HgCl2，污染環(huán)境，危害人類健康。Company Logo1.3 水泥控制分析參加H2SO4-H3PO4混酸及二苯胺磺酸鈉指示劑，用K2Cr2O7標液滴定。終點：綠色紫紅色試樣濃HClSnCl2適當過量Fe2+冷卻過量SnCl2HgCl2快速參加Hg2Cl2（白色絮狀）SnCl2Hg(黑)Hg2Cl2+SnCl2=2Hg+SnCl4Company Logo1.3 水泥控制分析SnCl2TiCl3聯(lián)合復(fù)原法方法原理： Sn2+ +2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+ Fe3+(剩余)+

37、Ti3+ +H2O Fe2+ +TiO2+ + 2H+ 2WO42- + 2Ti3+ + 2H+ W2O5(藍色) +2TiO2+ +H2O Company Logo1.3 水泥控制分析過量TiCl3的消除：參加微量的CuSO4，在Cu2+的催化下，借助于溶液中溶解的氧氣氧化除去： 4Ti3+O2+2H2O 4TiO2+ + 4H+ 滴加K2Cr2O7溶液氧化，除盡的標志是溶液的藍色剛好消失： 3W2O5 + Cr2O72- + 2H2O 6WO42- + 2Cr3+ + 4H+ Company Logo1.3 水泥控制分析將溶液稀釋并酸化后(加H2SO4H3PO4混合酸)，用K2Cr2O7標

38、準滴定溶液滴定： Cr2O72- + 6Fe2+ +14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 滴定時常采用二苯胺磺酸鈉作指示劑。 測定的操作步驟及鐵的質(zhì)量分數(shù)計算見實驗教材P67實驗十六。 Company Logo1.3 水泥控制分析討論：用K2Cr2O7法測定Fe2+時，滴定前為什么要參加H2SO4H3PO4?（廈門大學(xué)1999，南開大學(xué)2001）答案：加H2SO4 ：提供了Fe2+與K2Cr2O7反應(yīng)的酸度條件。加H3PO4：減小終點誤差。Company Logo1.3 水泥控制分析六.水泥中三氧化硫的測定(GB17696) 水泥中硫酸鹽硫的測定準確稱取一定量的水泥試料(0.5g

39、)左右，以磷酸(=1.70g/cm3)進行預(yù)處理，除去硫化物。在加熱條件下試料中的硫化物與磷酸作用，以H2S氣體逸出。反應(yīng)如下： 3FeS + 2H3PO4 Fe3(PO4)2 + 3H2S 3MnS + 2H3PO4 Mn3(PO4)2 + 3H2S 3CaS + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 3H2S Company Logo1.3 水泥控制分析試料經(jīng)預(yù)處理后，參加SnCl2H3PO4溶液，加熱250300，其中的硫酸鹽硫被SnCl2定量復(fù)原為H2S氣體逸出，導(dǎo)入硫酸鋅的氨性溶液進行吸收，形成ZnS沉淀： SO42- + 4Sn2+ + 10H+ 4Sn4+ + 4H2O + H2

40、S H2S +ZnSO4+2NH3H2OZnS+ (NH4)2SO4 + 2H2OCompany Logo1.3 水泥控制分析在形成ZnS沉淀的吸收液中，先參加一定量的過量的KIO3標準滴定溶液，再用H2SO4(1+1)酸化，此時ZnS沉淀即被H2SO4溶解生成H2S，并立即與KIO3和KI反應(yīng)生成的I2作用： IO3- + 5I- + 6H+ 3I2 + 3H2O ZnS + H2SO4 ZnSO4 + H2S H2S + I2 2HI + S Company Logo1.3 水泥控制分析剩余的I2用Na2S2O3標準滴定溶液滴定至淡黃色時，再參加淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍色消失，即為終點。滴

41、定反應(yīng)如下： I2(剩余) + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 根據(jù)c(1/6KIO3)和c(Na2S2O3)標準滴定溶液的濃度及實際消耗量，計算出水泥中硫酸鹽(SO3)的質(zhì)量分數(shù) 。Company Logo1.3 水泥控制分析硫化物硫（SO3）的測定測定原理：水泥中硫化物硫的測定，是以鹽酸分解試料。即在試料中參加SnCl2-HCl溶液，使試料中硫化物分解： FeS + 2HCl FeCl2 + H2S MnS + 2HCl MnCl2 + H2S CaS + 2HCl CaCl2 + H2S 余下步驟同硫酸鹽硫的測定Company Logo1.3 水泥控制分析水泥中SO3的測

42、定- BaSO4重量法試樣用鹽酸分解，使水泥中的硫酸鹽呈SO42-離子的形式，在控制溶液酸度在0.250.3mol/L左右的條件下，用BaCl2沉淀劑沉淀SO42-，生成溶解度較小的BaSO4沉淀。經(jīng)過濾、洗滌、灰化，在850的高溫爐中灼燒，獲得符合重量分析要求的BaSO4稱量形式，以SO3形式計算含量。該方法是水泥化學(xué)分析中測定SO3的基準方法。 Company Logo1.3 水泥控制分析測定條件 (1)由于水泥試樣中含有SiO2，用鹽酸溶樣時，SiO2可能局部形成硅酸凝膠析出影響測定，因此水泥試樣分解后，用中速濾紙過濾除去酸不溶物。 (2)控制溶液酸度在0.250.3mol/L左右。在這

43、種酸度下進行沉淀，BaSO4的溶解度有所增加，可降低相對過飽和度，利于生成大顆粒沉淀。在該酸度下，可以在不別離鐵鋁的情況下直接進行沉淀；同時克服了因大量Ca2+存在而產(chǎn)生的共沉淀現(xiàn)象。Company Logo1.3 水泥控制分析(3)BaSO4沉淀為晶形沉淀，應(yīng)按照晶形沉淀條件進行。 (4)沉淀在灼燒前應(yīng)將濾紙充分灰化。否則，若有未燃盡的炭粒存在，灼燒時BaSO4可能被局部復(fù)原為BaS，使結(jié)果偏低。其反應(yīng)為： BaSO4 + 2C BaS + 2CO2 (5)灼燒BaSO4的溫度應(yīng)控制在800850，若溫度過高(如在1000以上)，BaSO4將分解，影響測定。其反應(yīng)為： BaSO4 BaO +

44、 SO3 Company Logo1.3 水泥控制分析七.玻璃原料純堿中Na2CO3含量的測定純堿（ Na2CO3 ）是化工產(chǎn)品，也是玻璃工業(yè)的主要原料。主要成分是Na2CO3，含有少量雜質(zhì)。Na2CO3是二元弱堿，其水溶液呈堿性，可以甲基橙為指示劑，用HCl標準滴定溶液滴定根據(jù)純堿的試料質(zhì)量和消耗HCl標準滴定溶液的體積，計算Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)。 具體分析見配套實驗教材P44實驗五Company Logo1.3 水泥控制分析八.玻璃原料硼砂和硼酸的分析硼砂和硼酸是玻璃工業(yè)主要的化工原料，主要引入玻璃中的B2O3和Na2O。1.硼酸中B2O3測定H3BO3 pKa=9.24 cKa10-8

45、但是H3BO3與多元醇如乙二醇、丙三醇、甘露醇等反應(yīng)生產(chǎn)絡(luò)合酸，生產(chǎn)的絡(luò)合酸酸性較強pKa=4.26，可直接滴定。Company LogoCompany Logo1.3 水泥控制分析重點事項：滴定體積不宜太大，不然甘露醇的濃度會降低，硼酸配合物轉(zhuǎn)化不完全。 甘露醇的參加量需 56g。 酚酞指示劑的用量比一般為多，才能使終點明顯。 硼酸在100時會失去一分子水，生成HBO2，在160時成為H2B4O7，在160以上成為B2O3。在處理試樣時應(yīng)予考慮，以免影響結(jié)果的準確性。Company Logo1.3 水泥控制分析2.硼砂的分析 Na2B4O7 + 5H2O = 2H3BO3 + 2NaH2BO

46、3 硼酸是弱酸，而H2BO3-是較強的共軛堿，Kb=1.710-5，可以甲基紅為指示劑，用HCl標準滴定溶液滴定之，計算出Na2O的質(zhì)量分數(shù)。其反應(yīng)為： Na2B4O7 + 2HCl + 5H20 = 4H3BO3 + 2NaCl Company Logo1.3 水泥控制分析重點事項：硼砂在75熔化，160失去8H2O，200失去10H2O。硼砂如果保存在溫度較高地方，就可能失去一局部H2O，使Na2O和B2O3高于理論值。Company Logo1.3 水泥控制分析九.錫釩陶瓷中氧化釩的測定方法原理：試樣用H2SO4分解，使釩（氧化釩）和錫（氧化錫）別離（氧化錫不溶于H2SO4）。參加KMn

47、O4氧化低價釩，過量KMnO4用草酸復(fù)原。以鄰苯氨基苯甲酸為指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定五價釩。Company Logo1.3 水泥控制分析試樣的分解： VO2 + H2SO4 = VOSO4 + H2O 釩的氧化： 10VOSO4 + 2KMnO4 + 22H2O = 10H3VO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 7H2SO4 過量KMnO4的消除： 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2C2O4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O 硫酸亞鐵銨滴定： 2H3VO4 + 2(NH4)2Fe(SO4)2 +3H2SO4 = 2VOSO4 +2(NH4)2SO4 + Fe2(SO4)3 + 6H2O Company Logo1.2 水泥控制分析(1) 水泥：加水拌和成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等材料既能在空氣中硬化又能在水中硬化的粉末狀水硬性膠凝材料。(2) 硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，分P.I和P.II