生石灰活性度的測定 電導率法-編制說明

一、項目來源根據《廣西標準化協(xié)會關于下達2022年第四十批團體標準制修訂項目計劃的通知》（桂標協(xié)〔2022〕90號）文件精神，由廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會提出，廣西碳酸鈣產業(yè)化工程院有限公司、廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會、賀州市檢驗檢測中心、來賓市檢驗檢測中心、廣西標準化協(xié)會共同起草的團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》（項目編號：2022-4001）獲批立項。二、項目背景及目的意義碳酸鈣產業(yè)是近年來我區(qū)依托資源優(yōu)勢發(fā)展起來的特色產業(yè)，所包含的范圍主要是指碳酸鹽巖礦石的開采和碳酸鈣粉體加工，其中碳酸鈣粉體加工主要是指重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣的生產，不包括砂石、大理石、骨料生產。目前，廣西首次系統(tǒng)完成南寧、賀州、來賓等8個設區(qū)市碳酸鈣資源勘查，初步提交資源量達70億噸，潛在經濟價值超千億元，預計可保障廣西30年以上碳酸鈣及相關產業(yè)發(fā)展需求。廣西壯族自治區(qū)發(fā)展和改革委員會等4部門關于印發(fā)《廣西碳酸鈣產業(yè)高質量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》的通知（桂發(fā)改工服〔2021〕1216號）中提到要促進碳酸鈣產品結構調整——氧化鈣和氫氧化鈣。圍繞滿足本地鋼鐵、有色冶煉為主，提升發(fā)展冶煉助熔劑產品，適度配套兩廣地區(qū)，嚴控氧化鈣新增產能，現有產能逐步向輕質碳酸鈣延伸。大力發(fā)展下游醫(yī)藥食品、煙氣處理、污水處理和土壤處理等產品?？梢娧趸}在碳酸鈣產業(yè)中具有重要地位。生石灰，主要成分為氧化鈣，通常制法為將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在高溫下煅燒，即可分解生成二氧化碳以及氧化鈣(化學式：CaO，即生石灰，又稱云石)。生石灰是鋼鐵、塑料和建筑材料的重要輔料及基本原料，作為性價比最高的堿性氧化物，因其高鈣特性，生石灰還廣泛應用于高速公路、高速鐵路、建筑業(yè)、工業(yè)(有色、造紙、制糖、純堿、食品、醫(yī)藥、建材制品)、環(huán)保水處理和農業(yè)等領域，是重要的基礎原材料?；钚远仁呛饬可屹|量優(yōu)勢的最重要的指標之一，體現了生石灰與其它物質的反應能力。生石灰的活性度越高，相同質量的生石灰與水反應后得到的溶液內的離子濃度越高，因此理論上可用氫氧化鈣溶液的電導率表征生石灰的活性度。標準編制小組找到了氧化鈣活性與其水溶液的電導率的對應關系，形成一種新的測定方法，可以彌補鹽酸滴定法的鹽酸用量大的缺點，并使測定操作更便捷。通過制定團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》，以標準為抓手，規(guī)范使用電導率法測定生石灰活性度，可有效減少化學試劑的使用，簡化傳統(tǒng)生石灰活性度測定的操作步驟，減少樣品用量，有利于生石灰產品的快速檢驗。三、項目編制過程（一）成立標準編制工作組團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》項目任務下達后，廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會成立了標準編制工作組，起草單位制定了起草編寫方案與進度安排，明確任務職責，確定工作技術路線，開展標準研制工作。具體標準編制工作由廣西碳酸鈣產業(yè)化工程院有限公司、廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會、賀州市檢驗檢測中心、來賓市檢驗檢測中心、廣西標準化協(xié)會等起草單位組成標準編制工作組，編制工作組下設三個組，分別是資料收集組、草案編寫組、標準實施組。資料收集組負責國內外有關生石灰活性度測定、電導率法測定活性度等文獻資料的查詢、收集和整理工作，查閱前人使用電導率法測定生石灰活性度的研究情況和進展。草案編寫組負責起草標準草案、征求意見稿和標準編制說明、送審稿及編制說明的編寫工作，包括后期召開征求意見會、網上征求意見，以及標準的不斷修改和完善。標準實施組負責團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》發(fā)布后，組織科研院所、相關企業(yè)開展標準宣貫培訓會，對標準進行詳細解讀，讓相關人員了解標準，并根據標準對電導率法測定生石灰活性度實驗的進行試樣制備、實驗操作和結果計算，保證方法的準確性，并對標準實施情況進行總結分析，不斷對團體標準提出修正意見。（二）查詢標準及文獻資料標準編制工作組收集了國內有關活性度的測定、石灰活性度測定相關文獻資料。主要有：DL/T323-2010干法煙氣脫硫用生石灰的活性測定方法JC/T2058-2011膨潤土活性度試驗方法SH/T1628.3-1996工業(yè)用乙酸乙烯酯活性度的測定發(fā)泡法YB/T105-2014冶金石灰物理檢驗方法（三）研討確定標準主體內容標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標準編制工作組召開了標準編制會議，對標準的整體框架結構進行了研究，并對標準的關鍵性內容進行了初步探討。經過研究，標準的主體內容確定為電導率法測定生石灰活性度涉及的術語和定義、原理、試劑、儀器和設備、試樣制備、試驗步驟、結果計算、精密度。（四）形成草案、征求意見稿2022年6月～2022年7月，在前期工作的基礎之上，通過理清邏輯脈絡，整合已有的參考資料中有關電導率法測定生石灰活性度的要求，并結合電導率法測定生石灰活性度實際要求的基礎上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》（草案）。2022年8月～2022年12月，標準編制工作組對前期的研究和數據進了整理并結合前期技術咨詢會、征求意見會、技術審查會的內容針對廣西碳酸鈣產業(yè)化工程院有限公司、廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會對電導率法測定生石灰活性度的實驗探究過程進行多次討論、研究，最終形成團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》（征求意見稿）和編制說明。四、標準制定原則（一）實用性原則本文件是在充分收集相關資料和文獻，分析電導率法測定化學物質活性度現狀，調研電導率法測定生石灰活性度的實驗方法，在現有國家、行業(yè)標準相關生石灰活性度測定和實驗基礎上，結合多年經驗而總結起草的。其相關實驗試劑、儀器設備、試樣制備和計算方法滿足相關測定工作和行業(yè)標準的要求，有利于行業(yè)的長遠發(fā)展，具有較強的實用性和可操作性。（二）協(xié)調性原則本文件編寫過程中注意了與生石灰活性度的測定電導率法相關法律法規(guī)的協(xié)調問題，在內容上與現行法律法規(guī)、標準協(xié)調一致。（三）規(guī)范性原則本文件嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編寫本標準的內容，保證標準的編寫質量。（四）前瞻性原則本文件在兼顧當前電導率法測定生石灰活性度現實情況的同時，還考慮到了實驗測定方法快速發(fā)展的趨勢和需要，在標準中體現了個別特色性、前瞻性和先進性條款，作為生石灰活性度的測定電導率法的指導。五、標準主要章節(jié)內容及確定依據團體標準《生石灰活性度的測定電導率法》主要內容包括生石灰活性度涉及的術語和定義、原理、試劑、儀器和設備、試樣制備、試驗步驟、結果計算、精密度。術語和定義鹽酸滴定法是國內外各行業(yè)采用的生石灰活性測試的一種常用方法。通過測量石灰在一定時間內所消耗的鹽酸體積，作為石灰活性度的評價指標。故本標準主要依據YB/T105-2014《冶金石灰物理檢驗方法》中“術語和定義”要求，結合實際需要，將活性度定義為：生石灰水化的反應速度，以10min消耗4mol/L鹽酸的毫升數表示生石灰的活性度。（二）原理目前國內外各行業(yè)采用的氧化鈣活性度測定和表征方法主要有三種：（1）鹽酸滴定法（國家冶金石灰物理檢驗方法）。通過測量石灰在一定消化時間所消耗的鹽酸體積，作為石灰活性度的評價指標。這種測定方法需要受指示劑加入量、滴定速度及操作因素等的影響，另外所用樣品量大。（2）溫升速率法（也稱水解溫度法）。。通過生石灰在水中溶解時升溫速度比較活性度的強弱，定義溶液達到最高溫度與所用時間的比值來評估其活性，所用樣品量最少為25ｇ。以上兩種方法測定的石灰活性度曲線變化趨勢一致，但第一種方法的靈敏度不如第二種方法。（3）即熔渣自由氧化鈣滴定法。用一定量的活性石灰在和熔渣反應后，未反應的ｆ-CaO用甘油乙醇法測定，測出ｆ-CaO量，用已反應石灰的量作為為石灰的活性。這種表征方法無法反映時間對反應過程的影響，應用較少。生石灰的活性度越高，其活性的氧化鈣含量越高，相同質量的生石灰與水反應后得到的溶液內的離子濃度越高，因此理論上可用氫氧化鈣溶液的電導率表征生石灰的活性度。若能找到氧化鈣活性與其水溶液的電導率的對應關系，形成一種新的測定方法，可以彌補鹽酸滴定法的鹽酸用量大的缺點，并使測定操作更便捷。本方法采用的電導率法測定生石灰活性度，利用一定溫度去離子水配置生石灰水溶液，使生石灰充分溶解生成離子溶液。當生石灰的活性度越高，相同質量的生石灰水溶液離子濃度越高。采用電導率法測定一定條件下生石灰水溶液的電導率，再由實驗測定得到的電導率數據擬合出活性度計算方程，從而計算出生石灰的活性度。將待測生石灰活性度按以上步驟測定電導率，然后按方程計算生石灰的活性度。（三）試劑除另有說明外，所用試劑均為分析純，水應符合GB/T6682中三級水的要求。（四）儀器和設備電子天平（感量為0.01g）、研磨缽、155目網篩（100μm）、干燥皿、溫度計（0℃～50℃）、1000mL量筒、2000mL、燒杯、攪拌器、電導率儀、恒溫裝置。（五）試樣制備稱取5.00g生石灰樣品放入研磨缽中研磨，過155目網篩，置于干燥皿中備用。（六）試驗步驟一種電導率法測定生石灰活性度技術，其特征在于，利用大量低溫的去離子水配置生石灰稀溶液，使生石灰充分溶解生成離子溶液，采用電導率法測定--定條件下生石灰水溶液的電導率，利用由實驗數據擬合得到的方程計算生石灰的活性度。具有操作簡便、結果準確的優(yōu)點，可作為生石灰活性度傳統(tǒng)測定方法的鹽酸滴定法和溫升法的替代方法，具體實驗操作步驟如下:量取20℃～25℃去離子水1000mL，倒入2000mL燒杯中。稱取1.00g生石灰試樣，將其緩慢倒入燒杯，將燒杯置于恒溫裝置中，在燒杯上方安裝攪拌器，設置攪拌速度為200r/min～300r/min，攪拌時間為10min～15min，控制燒杯中溶液溫度為20℃～25℃。停止攪拌后，使用電導率儀測量溶液的電導率并記錄電導率讀數，由實驗數據擬合公式計算其活性度。（七）結果計算生石灰的活性度A（mL），按式（1）計算。A=………………（1）式中：A——生石灰的活性度，單位為毫升（mL）；B——生石灰水溶液的電導率，單位為毫西門子每厘米(mS/cm）；a——比例常數，為0.01246；b——比例常數，為0.5657mS/cm；計算結果保留小數點后兩位。（八）精密度按試驗步驟對生石灰電導率進行測定，通過實驗數據計算其活性度。同時與使用鹽酸滴定法測定得到的數據進行比對。選取2家實驗室進行比對試驗，分別得出7個平行樣的測定結果,7次平行樣品的測定結果見表1。從測定結果可以看出，相對標準偏差(RSD)基本符合測定要求。說明方法的精密度良好。表1樣品精密度測定結果實驗室樣品編號活性度（mL）平均值標準偏差電導率法測定鹽酸滴定法測定鹽酸滴定法電導率法鹽酸滴定法電導率法鹽酸滴定法實驗室11-1419.3414.5420.8414.92.550.720.650.191-2420.0414.61-3417.7414.01-4424.1415.61-5424.9416.21-6420.9414.81-7418.5414.3實驗室22-1423.8414.3420.7414.71.880.380.4830.0992-2419.2414.42-3420.2415.12-4423.0415.22-5418.7414.82-6421.1414.12-7418.9414.7電導率法測定生石灰活性度的技術特征在于，利用大量低溫的去離子水配置生石灰稀溶液，使生石灰充分溶解生成離子溶液，采用電導率法測定一定條件下生石灰水溶液的電導率，利用由實驗數據擬合得到的方程計算生石灰的活性度，該方法操作簡單、結果準確。目前測定生石灰活性度的方法是YB/T105-2014《冶金石灰物理檢驗方法》，主要有鹽酸滴定法和溫升法，兩種方法都具有樣品用量大、化學試劑多和操作復雜等缺點。綜上所述，電導率法測定生石灰活性度實驗方法的精密度能滿足方法特性要求，且具有操作簡便、樣品用量少和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。六、國內外同類標準制修訂情