粉煤灰中三氧化硫的检测分析.pdf

粉煤灰综合利用 f l ya s hc o m 田r e h e n s i v ei j - l ：。i z a o n2 0 1 3n o 4 粉煤灰中三氧化硫的检测分析 m 舾c t i 伽a n da l 蛐o f 蛳t i 鼬h 脚a 幽 李瑞敏1 ，武丽1 ，黄侃2 ( 1 河北建研科技有限公司，石家庄市0 5 0 0 2 1 ；2 藁城市廉州建筑工程公司，藁城市0 5 2 1 6 0 ) 摘要：分析粉煤灰中三氧化硫含量的实验过程，总结操作实践重要技术环节。 关键词：粉煤灰；三氧化硫；硫酸钡重量法 中图分类号：1 、1 6 1 文献标识码：b文章编号：1 0 q 5 8 2 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 4 5 一0 3 目前，随着环保意识的增强，普通粉煤灰、高钙灰、 高钙高硫灰等各种形式的粉煤灰已被广泛应用于建 材、建筑工程。粉煤灰中三氧化硫主要以硫酸钙形式 存在，掺人混凝土后，有的会生成水化硫铝酸钙晶体， 由于晶体含有大量结晶水，使水泥体积增大，造成混凝 土开裂。三氧化硫含量是危害工程质量的成分，为保 证混凝土工程的建设质量，用于水泥和混凝土中的 粉煤灰g b t 1 5 9 6 2 0 0 5 强制要求三氧化硫含量小 于3 ，因此在选用粉煤灰前必需检测三氧化硫含量 是否达标具有重要作用。 1 检测方法原理 在酸性溶液中，用氯化钡溶液沉淀硫酸盐，沉淀经 过滤、洗涤和灼烧后，以硫酸钡形式称量。从而求得 s o ，或s 0 4 2 一离子含量，测定结果以三氧化硫计。 2 仪器设备和试剂 仪器：高温炉、坩埚、坩埚钳、定量滤纸、电炉 试剂：盐酸溶液：1 ：1 ( 体积比) 氯化钡溶液：1 0 ( 质量与体积之比) 硝酸银溶液：1 ( 质量与体积之比) 为克服硝酸 银在水中发生水解和预防硝酸银见光分解，须将1 9 硝 酸银溶解在适量水中，而后加入1 0 m l 浓硝酸，再稀释 至1 0 0 m l ，并储存在棕色瓶中。 收稿日期：2 0 1 3 j d 2 五6 3 分析步骤 ( 1 ) 称取约0 5 9 试样m 。( 精确至0 0 0 0 l g ) ，置于 2 0 0 m l 烧杯中，加入约4 0 m l 蒸馏水，搅拌使试样完全 分散，在搅拌下加入l o m l 盐酸溶液( 1 + 1 ) ，用平头玻 璃棒压碎块状物，在电炉上加热微沸( 5 0 5 ) i i l i n ，取 下冷却，用中速定量滤纸过滤，用热水洗涤1 0 一1 2 次， 滤液及洗液收集于柏0 m l 烧杯中。加水稀释至约 2 5 0 m l 。 ( 2 ) 滤液于电炉上加热，微沸时，从杯口缓慢逐滴 加入1 0 m l 热的氯化钡溶液，继续微沸3 m i n 以上使沉 淀良好地形成，然后在常温下静置1 2 h 2 4 h 或温热处 静置至少4 h ( 仲裁分析应在常温下静置1 2 h 一2 4 h ) ， 此时溶液体积应保持在约2 0 0 n l l 。 ( 3 ) 进行第二次过滤，用慢速定量滤纸过滤，以温 水洗涤，洗至检验无氯离子为止( 即无白色沉淀，用 1 的硝酸银溶液检验) 。 ( 4 ) 将沉淀及滤纸一并移入已灼烧恒量的瓷坩埚 中，于电炉上灰化完全后，放人8 0 0 一9 5 0 的高温 炉内灼烧3 0 m i n ，取出坩埚，置于干燥器中冷却至室 温，称量。反复灼烧，直至恒量。 ( 5 ) 结果计算见式( 1 ) ： m 0 3 4 3 s 0 3 = 二- l o o ( 1 ) u l 式中：s o ，一三氧化硫的质量分数，；m ：一灼烧 后沉淀的质量，g ；m l 一试样的质量，g ；o 3 4 3 一硫酸钡 对三氧化硫的换算系数。 4 5 万方数据 2 0 1 3n o 4 粉煤灰综合利用 f l ya s hc o m 吧r e h e n s i v eu t 。i z a t i o n 4 试验过程注意事项 1 1 测定条件 ( 1 ) 除去酸不溶物由于粉煤灰试样中含有 s i o ：，用盐酸溶解试样时s i o ：可能部分成硅酸凝胶析 出影响测定，因此试样分解后，用中速定量滤纸过滤除 去酸不溶物。 ( 2 ) 最好控制溶液酸度在o 2 5 0 3 m o l l 在这种酸度下进行沉淀，可防止生成b a c o 。、 b a ( p 0 4 ) 2 、b a h p 0 4 、b a ( o h ) 2 等沉淀。 增加b a s o 。的溶解度，以降低相对过饱和度，有 利于生成大颗粒沉淀。 在该酸度下的盐酸溶液中f e 3 + 、a 1 3 + 等离子不 会生成沉淀。 克服了因c a 2 + 存在而产生的共沉淀现象。 ( 3 ) 晶形沉淀条件硫酸钡沉淀为晶形沉淀，硫 酸钡结晶初生成时比较细小，应按照晶形沉淀条件进 行( 稀、热、搅、慢、陈) ，以便获得相对大的晶形沉淀， 便于过滤和洗涤。 ( 4 ) 沉淀在灼烧前应将滤纸充分灰化沉淀在灼 烧前如果滤纸未灰化完全，仍有未燃烧尽的炭粒存在， 灼烧时b a s o 。可能被部分还原为b a s ，使结果偏低 ( b a s 0 4 + 2 c = b a s + 2 c 0 2t ) 。 ( 5 ) 灼烧硫酸钡的温度应控制在8 0 0 9 5 0 的温度下灼烧，若温度过高( 如1 0 0 0 以上) b a s o 。将分 解，影响测定，其反应为b a s 0 4 = b a o + s o ，t 。 1 2 测试样品时应注意的问题 ( 1 ) 称取粉煤灰试样前，应将试样放人干燥的烧 杯中并搅匀，使所称取的样品具有代表性。 ( 2 ) 分解试样时，向试样中加入盐酸前，应将试样 用玻璃棒搅散，加入盐酸后要仔细搅拌，不得有大块试 样存在，以便使试样充分溶解。 ( 3 ) 第一次过滤，采用定量中速滤纸，用四折法折 叠滤纸，滤纸应紧贴在漏斗壁上，可用手指轻轻压紧滤 纸，排除滤纸和漏斗之间的气泡使接触密实。 ( 4 ) 洗涤时，第1 次洗液滤完后，再进行第2 次洗 涤；第2 次洗液滤完后，再进行第3 次洗涤约洗涤 1 0 1 2 次( 洗涤需采用8 0 9 0 左右或已煮沸的蒸 馏水) 。 ( 5 ) b a s o 。是晶形沉淀，为了获得较纯净的b a s o 。 沉淀，滴加b a c l ：溶液时应缓慢加人，切不可将 4 6 1 0 m l b a c l ：溶液一次全倒人试验溶液中，否则结果偏 高；且应不断搅拌，以防止因试验溶液中氯化钡局部过 浓而生成过多的晶核。另外，沉淀过程应当在热溶液 中进行，即将溶液煮沸，最好b a c l ：溶液也加热后使用 ( 因为在热溶液中b a s o 。的溶解度略有增大，从而降低 了溶液的相对过饱和度；同时在热溶液中还可减少 b a s o 。沉淀对杂质的吸附作用) 。 ( 6 ) 沉淀后不应立即过滤，应对沉淀进行”陈化” 处理，即将沉淀连同溶液一起在常温处静置1 2 h 一2 4 h 或温热处静置至少4 h 。陈化可使小晶体不断溶解，大 晶体不断长大。因为小晶体的溶解度比大晶体大，在 同一溶液中，对大晶体为饱和溶液时，对小晶体则为未 饱和溶液，因此，小晶体就要溶解，溶解到一定程度时， 溶液对小晶体为饱和溶液，对大晶体则为过饱和溶液， 沉淀就在大晶体上析出，直至饱和为止。此时溶液对 小晶体又不饱和了，于是小晶体继续溶解。如此反复 进行，小晶体逐渐消失，大晶体不断长大。”陈化”作用 不仅使沉淀颗粒长大，而且使沉淀变得更加纯净，因为 小晶体吸附和包藏的杂质在陈化过程中被排除到溶液 中，大晶体总表面积小，吸附的杂质也就减少。 ( 7 ) 沉淀经陈化后，需第二次过滤，应选用定量慢 速滤纸过滤b a s o 。沉淀溶液。因为定量滤纸经过盐酸 和氢氟酸处理，蒸馏水洗涤，灼烧后灰分极少，可忽略 不计；还应注意所用慢速滤纸的质量，防止沉淀穿滤。 从烧杯往滤纸上转移沉淀时一定要转移干净，若有沉 淀粘附在烧杯壁上，可用带橡皮管的玻璃棒擦洗烧杯。 ( 8 ) 用热蒸馏水洗涤沉淀，应坚持”少量多次”的 原则，既不能洗涤次数不够，又不能过量洗涤。若洗涤 次数少，则会因沉淀不干净而使分析结果偏高；洗涤次 数过多，b a s 0 4 沉淀部分溶解，使分析结果偏低。根据经 验，一般洗涤7 8 次即可，每次洗涤约1 0 m l 左右。直 至用1 硝酸银溶液检验，无白色a g c l 沉淀为止。 ( 9 ) 将沉淀连同滤纸放人一恒重的坩埚，斜盖上 坩埚盖，置于电炉上，用低温烘去水分，待滤纸干燥后 再提高温度灰化，使滤纸灰化完全。灰化时特别注意 不要使滤纸着火，否则会因气流的强烈流动使沉淀飞 失。另外，如果灰化温度过高，部分b a s o 。沉淀有可能 会被还原成b a s ，而使分析结果偏低。 笔者在工作实践中采用同一粉煤灰试样，根据操 作过程中的几个关键环节，分别进行试验对比，从而得 出分析数据，分析检测结果见表1 。 万方数据 粉煤灰综合利用 f l y a s hc o m 田r e i i e n s eu t j z a t i o n 2 0 1 3n o 4 5 结论 嘉蓑誓薹茎：才能为保证工程质量的选材提供可靠、准 在实际操作中，严格按照操作规范并注意关键技 ( 上接第4 4 页) 5 斗m 4 0 斗m 且三维连通。由图4 ( b ) 可以看出，烧成 样品中有大量板条状晶粒，由熔融玻璃相粘结并包裹。 一方面使气孔孔壁趋于光滑，气孔孔径趋于均匀；另一 方面使颗粒之间的结合能力增加，保证了样品具有较 高的强度0 1 。 圈41 1 5 0 t 烧成4 # 样品的s e mj l 片 3 结论 ( 1 ) 以粉煤灰和赤泥为主要原料可以制备高性能 的多孔陶瓷。最佳配方4 粉煤灰和赤泥的配比为2 ： 1 ，两者综合利用率达到8 0 。样品的显气孔率为4 8 3 3 ，抗折强度1 6 5 m p a 。 ( 2 ) 样品中粉煤灰与赤泥的配比及样品的烧成温 度对多孔陶瓷滤料的各项性能、显微结构等有显著影 响。调节粉煤灰与赤泥的配比和烧成温度可获得不同 性能的多孔陶瓷产品。 ( 3 ) 显微结构测试表明：多孔陶瓷主要由晶粒、玻 璃相和气孔构成。气孔分布均匀且相互三维连通。物 相组成主要为氧化铁、硅线石、钙钠长石、钙铁榴石等， 被大量包裹于玻璃相中，保证了样品具有较高的强度。 参考文献 1 i s o b et ，k 啪e s h j ma y ，n a k a j m i a a ，e 翻p 抛p 棚强l i o na n d 弘n p e r t i e so fp o r o u sa l u i r i i n ac e m l i i i c 8w 汕u n d i r e c t i 蚰a l l y 撕e n t e dp o 陀8 b ye x t n l s i 蚰m e t l i o du s i n gap l 踮t i cs u 岫a n c e 船ap o mf o 册e r j e u r c e 舢s o c ，2 0 0 7 ，2 7 ( 1 ) ：6 l 2 白佳海莫来石s i c 复相多孔陶瓷的制备及性能研究 j 硅酸 盐通报，2 0 0 6 ，2 5 ( 6 ) ：9 2 3 熊林，刘晓荣粉煤灰基多空陶瓷过滤材料的制备和性能 j 北 京科技大学学报，2 0 1 l ，3 3 ( 3 ) ：3 1 8 3 2 2 4 徐晓虹，邸永江，吴建锋，等利用工业废渣研制环保滤球 j 武 汉理工大学学报，2 0 0 4 。2 6 ( 5 ) ：1 2 一1 5 5 许智芳，苏爱铃氧化铝赤泥的综合回收及利用现状 j 山东冶 金，2 0 1 0 ( 3 ) ：8 一1 2 6 白英彬浅谈赤泥的资源化综合利用 j 科技情报开发与经济， 2 0 l l ，2 l ( 2 2 ) ：1 3 7 一1 3 9 7 b o m 强r a r af ，h a r a b ia ，a c h 0 u rs ，e ta 1 p o m u 8c e 舢i c 8 u p p o r t sf 打地m b r 哪p 弛p a r e df 南mk a o l i n 蛐dd o l o 眦i i l i x t