铁板砂的分析

2.3.3烧失量的测定2.3.3.1引言水泥烧失量的测定一般采用重量法测定，本方法适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等以及制备上述水泥的熟料中烧失量的测定。试样在950-1000℃2.3.3.2烧失量测定试验1、试验方案称取约1g试样，精确至0.0001g,置于已灼烧恒重的瓷坩埚中，将盖斜置于坩埚上，放在马弗炉内从低温开始逐渐升高温度，在950—1000℃下灼烧15—2、试验记录与结果计算表2-7试验记录m=1.0g编号坩埚与试样质量/g灼烧后坩埚与试样质量/g灼烧后试样的质量/g烧失量质量分数MF124.272824.25780.98501.4977MF225.842025.82430.98231.7673MF329.041829.02630.98451.5457MF427.480427.46290.98251.7453MF528.717128.70250.98541.4646MF625.531325.51130.98002.0010试样中烧失量质量分数按下式计算：(2-6)式中:-试样的质量-灼烧后试样的质量计算示例：=1-0.9850=1.4977g由公式可知：=其它试样同理利用公式(2-6)可得，列于表2-7中。2.3.3.3结果与讨论水泥烧失量的标准为不大于3%，在本次烧失量的测定实验中除空白试样T1外未做测量，其他试样所测得烧失量都符合国家GB175-92对烧失量的规定标准。2.3.3.4本节小结水泥的烧失量是反映制成水泥所用熟料的煅烧情况以及水泥的受潮状况的重要标准。由于受地理环境、气候的影响，水泥吸收空气中的水份而发生水化反应（水泥吸收空气中水份而消解游离钙也发生了水化反应），水泥的烧失量可能随存放的时间变化。2.3.4SO3的测定2.3.4.1引言三氧化硫含量是判定水泥产品是合格品还是废品的重要指标之一,其测定方法有多种,其中硫酸钡重量法、离子交换法、碘量法被许多水泥企业所采用[16]。在水泥中测定硫酸盐（一般按三氧化硫计），目前多采用硫酸钡重量法、还原-碘量法和离子交换法-中和法。分光光度法、离子交换-EDTA配位滴定法等也逐渐在生产中得到应用。2.3.4.2试验1.试验方案采用BaSO4重量法，取0.5g试样，加水润湿，再加入10mLHCl,加水至50mL，搅拌均匀，加热使其微沸5min，用中速滤纸过滤，用温水洗涤10-12次，调整体积至20mL，煮沸，在搅拌下滴加10mLBaCl2溶液，盖上表面皿并将溶液煮沸数分钟，然后静置一夜。用慢速滤纸过滤，温水洗涤至无氯离子（用AgNO3检验），将沉淀连同滤纸一并移入已灼烧至恒重的瓷坩埚内，灰化后在800℃2.试验记录与结果计算表2-8试验记录m=0.5g编号坩埚与试样质量/g灼烧后坩埚与试样质量/g灼烧后沉淀质量M0/gSO3质量分数X/%MF123.775823.74460.03120.0214MF225.589325.56490.02440.0168MF324.224924.20350.02140.0147MF427.556627.54040.01620.0111MF527.115327.09370.02160.0148MF626.756826.73770.01910.0131试样中三氧化硫的质量分数按下式计算：X=M0×0.343×100%／m（2-7）式中：0.343-BaSO4对SO3的换算系数；M0-灼烧后沉淀质量，g；M-试样的质量，g。计算示例：M01=23.7758-23.7446=0.0312g由公式X=M0×0.343×100%／m可知：X=0.0312×0.343×100%／0.5=0.0214其它试样同理利用公式(2-7)可得，列于表2-8中。2.3.3.3结果与讨论通过对复合水泥化学成分的分析，适当提高水泥中SO3的含量。SO3与水泥中的Ca(OH)2等作用形成钙矾石(AFt)，它是水泥系统中一个重要的水化反应,其水化产物AFt也是水泥石强度的主要来源之一。适当提高泥石中AFt的含量是提高水泥石强度的有效途径,因而应适当增加水泥中SO3的含量[17]。2.3.4.4本节小结1．随着矿渣含量的增加SO3的含量逐渐减少，由于熟料当中基本SO3含量很少，而硅质渣中SO3含量较高，随着硅质渣含量的增加SO3的含量逐渐增多。2．复合水泥中矿渣和硅质渣配比是1：1时，对提高水泥石硬度是最适当的配比。3.与普通水泥相比，掺合矿渣和硅质渣的复合水泥水泥石的硬度明显提高4、适当提高水泥中的石膏含量，但要水泥熟料中的石膏的数量必须仔细控制，因为过量石膏会引起凝结水泥浆的膨胀和破裂2.3.5SiO2的测定2.3.5.1引言在试验中，用盐酸润湿残渣时，析出的二氧化硅沉淀将有一小部分又重新溶解，其量与所用盐酸的量有关。因此，在润湿所用盐酸的量一般以5-10mL为宜，不应过多。同时，溶液的过分加热同样能促进硅酸的溶解。当试样中含有大量钙时，由于用盐酸处理熔融物所生成的氯化钙有强烈的吸水性，因而在蒸发到残留物呈糊状时，将不能迅速干涸。此时，可添加1-2g固体氯化铵，并不断用干头玻璃棒捣碎蒸干物，以加快其蒸干速度。2.3.5.2试验1.试验方案称取约0.5g试样，置于铂坩埚中，在950-1000℃下灼烧5min，冷却，用玻璃棒仔细压碎块状物加入0.3g无水碳酸钠，混匀，再将坩埚置于950-1000℃下灼烧10min放冷。将烧结块移入瓷蒸发皿中，加少量水润湿，用平头玻璃棒压碎块状物，盖上表面皿，从皿口滴入5mL盐酸及2-3滴硝酸，待反应停止后取下表面皿，用平头玻璃棒压碎块状物使分解完全，用热盐酸（1+1）清洗坩埚数次，洗液合并于蒸发皿中，蒸发至糊状后，加入取下蒸发皿，加入10-20mL热盐酸（3+97），搅拌使可溶性盐类溶解，用中速滤纸过滤，用胶头扫棒以热盐酸（3+97）擦洗玻璃棒及蒸发皿，并洗涤沉淀3-4次，然后用热水充分洗涤沉淀，直至检验无氯离子为止。滤液及洗液保存在250mL容量瓶里，在沉淀上滴加3滴硫酸（1+4），然后将沉淀连同滤纸一并移向坩埚中，烘干并灰化后放入950-1000℃向坩埚中加数滴水润湿沉淀，加3滴硫酸（1+4）和10mL氢氟酸放入通风橱内电热板上缓慢蒸发至干，升高温度继续加热至SO3白烟完全逸尽，将坩埚放入950-1000℃2.试验记录与结果计算表2-9试验记录m=0.5g编号坩埚与试样质量/g灼烧后坩埚与试样质量/g灼烧后沉淀质量M0/gSiO2质量分数W/%MF125.348425.20430.14410.2882MF225.440925.32560.11530.2307MF325.514125.37530.13880.2776MF425.871025.72480.14620.2925MF530.675130.52350.15160.3031MF627.543327.38430.15900.3180试样中二氧化硅的质量分数按下式计算：W=M0/m×100%（2-8）式中：W-二氧化硅的质量分数，%；M0-灼烧后沉淀的质量，g；m-试样的质量，g。计算示例：M0=25.3484-25.2043=0.1441由公式（2-8）可知：W=0.1441/0.5×100%=0.2882其它试样同理利用公式(2-8)可得，列于表2-9中。2.3.5.3结果与讨论分析可知，复合水泥中的SiO2含量明显比普通硅酸盐水泥高，增加水泥的胶凝性质，改善水泥的性能。在灼烧过程中，矿渣由于低价氧化物被氧化成高价氧化物，所以在大多数情况下，灼烧后试样质量都不减少，反而增加。因此，如表2-19所示，T1与T5很接近，而在T6时的SiO2含量为最佳。对于含有大量酸性混合材料的复合水泥，以碳酸钠烧结，分析结果明显偏高，要得到准确的分析结果，须将不纯的二氧化硅沉淀用氢氟酸处理。2.3.5.4本节小结1.由分析可知，复合水泥中的SiO2含量明显比普通硅酸盐水泥高，有利于提高水泥的胶凝性质。2.在试验中，矿渣由于低价氧化物被氧化成高价氧化物，所以在大多数情况下，灼烧后试样质量都不减少，反而增加。3.在试验过程中证明：只要在950～1000℃2.3.6Fe2O3的测定2.3.6.1引言测定三氧化二铁，当前应用最为普遍的是EDTA容量法。对某些成分比较复杂的样品，也常用氧化还原法，如重铬酸钾法。少量铁通常采用比色法进行测定。用EDTA滴定铁的关键，在于正确控制溶液的PH值和掌握适宜的温度。2.3.6.2试验1.试验方案吸取50mL标准溶液放入300mL烧杯中，加水稀释至约100mL，用氨水（1+1）和盐酸（1+1）调节溶液PH值在1.8-2.0之间。将溶液加热至70℃，加10滴磺基水扬酸钠指示剂溶液（100g/L），用［C（EDTA）=0.015mol/L］EDTA标准溶液缓慢的滴定至亮黄色，保留此溶液供测定Al2O32.试验记录与结果计算表2-10试验记录m=0.5g编号滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积V/mLFe2O3质量分数W/%MF13.400.0408MF23.170.0380MF33.340.0400MF43.130.0375MF53.190.0382MF62.980.0357试样中三氧化二铁的质量分数按下式计算：W=T×V×5×100%/（m×1000）(2-9)式中：W-三氧化二铁的质量分数，%；T-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于三氧化二铁的毫克数，mg/mL;V-滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；5-全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比；m-试样的质量，g；计算示例：T=C（EDTA）×M（Fe2O3）=0.0150×79.85=1.198（mg/mL）由公式（2-9)可知：W=1.198×3.40×5×100%/（0.5×1000）=0.0408其它试样同理利用公式(2-9)可得，列于表2-10中。2.3.6.3结果与讨论在实际样品分析中，铁的测定常常是在铝、钛、锰、镁等金属阳离子的存在下进行的，但在实验室条件下只能忽略这些因素。如表2-10所示，随硅质渣的含量的增加，三氧化二铁的含量随之减少，但要比普通水泥高，改善了水泥的性能。2.3.6.4本节小结1.随硅质渣的含量的增加，三氧化二铁的含量随之减少，但要比普通水泥高，因此，掺合矿渣可以改善水泥的性能。2.由于三价铁离子与EDTA的配位反应速度较慢，故在近终点时要充分搅拌，缓慢滴定，并使终点前溶液的温度比低于60℃为宜。3.目前生产的水泥中的都含有三氧化二铁，它在水泥煅烧过程中与碳酸盐反应生成铁铝酸四钙。2.3.7Al2O3的测定2.3.7.1引言用配位滴定法测定铝，还没有一个能够直接与铝离子生成颜色变化很敏锐的理想指示剂。因此，不管采用返滴定法还是直接滴定法，都是借滴入其他金属离子与相应的金属指示剂产生一定的有色配合物，来间接地判断滴定铝的终点。目前，常用的有EDTA配位滴定法、铬天青S比色法[18]。2.3.7.2试验1.试验方案将测完铁的溶液用水稀释至约200mL，加1-2滴溴酚蓝指示剂溶液（2g/L）滴加氨水（1+2）至溶液出现蓝紫色，再加盐酸（1+2）至黄色，加15mLPH=3的缓冲溶液，加热至微沸并保持1min。加入10滴EDTA-Ca溶液及2-3滴PAN指示剂溶液（2g/L），用EDTA标准溶液滴定至红色消失，继续煮沸，滴定，直至溶液经煮沸后红色不再出现并呈现稳定的黄色为止。2.试验记录与结果计算表2-11试验记录m=0.5g编号滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积V/mLFe2O3质量分数W/%Al2O3质量分数W/%MF113.350.04080.0760MF212.120.03800.0684MF313.720.04000.0793MF414.520.03750.0870MF514.140.03820.0837MF614.940.03570.0914试样中三氧化二铝的质量分数按下式计算：W=T×V×5×100%/（m×1000）-0.64×W（Fe2O3）（2-10）式中:W-三氧化二铝的质量分数，%；W（Fe2O3）-三氧化二铁的质量分数，%；T-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于三氧化二铝的毫克数，mg/mL;V-滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；5-全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比；0.64-三氧化二铁对三氧化二铝的换算系数；计算示例：T=C（EDTA）×M（Al2O3）=0.0150×50.98=0.765（mg/mL）由公式（2-10）可知：W=0.765×13.35×5×100%/（0.5×1000）-0.64×0.0408=0.0.0760其它试样同理利用公式(2-10)可得，列于表2-11中。2.3.7.3.结果与讨论由于PAN指示剂本身在水中的溶解度很小，因此，为增大其溶解度以获得敏锐的终点，最简便的方法是在热的溶液中进行滴定。如果溶液的温度低于60℃2.3.7.4本节小结1.因矿渣和硅质渣中都含有大量的Al2O3，因此复合水泥中Al2O3的含量大大高于普通水泥的含量，而且随硅质渣的增加而增加。2.PAN指示剂的用量，一般以在200mL溶液中加入2～3滴为宜。如指示剂加入太多，溶液底色太深，不利于终点的观察。2.3.8CaO的测定2.3.8.1引言测定水泥中的氧化钙，目前普遍采用EDTA配位滴定法。在某些特殊情况下，如样品组分比较复杂或为确定标准样品标准结果而采取不同测定方法进行比较时，也还用到经典的高锰酸钾滴定法或重量法[19]。甲基百里香酚蓝（MTB）是一种应用范围相当广泛的金属指示剂。2.3.8.2试验1.试验方案吸取25mL标准溶液放入300mL烧杯中，加水稀释至约200mL，加5mL三乙醇胺（1+2）及少许钙黄绿素-甲基百里香酚蓝酚酞混合指示剂，在搅拌下加入KOH溶液（200g/L），至出现绿色亮光后，再过量5～8mL，此时溶液在PH=13以上，用EDTA标准溶液滴定至绿色荧光消失并呈现红色。2.试验记录与结果计算表2-12试验记录m=0.5g编号滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积V/mLCaO质量分数W/%MF142.100.7081MF240.570.6824MF342.500.7149MF441.200.6930MF540.800.6863MF639.500.6644试样中氧化钙的质量分数按下式计算：W=T×V×10×100%/（m×1000）（2-11）式中：W-氧化钙的质量分数，%；T-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的毫克数，mg/mL;V-滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；10-全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比；m-试样的质量，g；计算示例：T=C（EDTA）×M（CaO）=0.0150×56.08=0.841（mg/mL）由公式（2-11）可知：W=0.841×42.10×10×100%/（0.5×1000）=0.7081其它试样同理利用公式(2-11)可得，列于表2-12中。2.3.8.3结果与讨论在试验中发现，为改善滴定的终点，可借助于某些酸碱指示剂或其他配位指示剂的颜色，来遮蔽钙黄绿素的残余荧光。当用KOH调整溶液的PH值为13左右时进行钙的滴定，其中以钙黄绿素-甲基百里香酚蓝酚酞混合指示剂终点颜色的变化最为鲜明。2.3.8.4本章小结1.氧化钙在水泥成分中所占的百分数很大，普通水泥已经达到63～68%，而矿渣中氧化钙的含量也达到30～45%，因此掺加工业废渣既有利于节省能源，还可以合理处理废渣堆积的问题。2.用钙黄绿素作为滴定钙的指示剂，不像MTB指示剂要求的PH范围那么严格，且终点时返色较轻，结果稳定，因而在水泥化学分析中应用的也比较普遍。3.使用钙黄绿素-甲基百里香酚蓝酚酞混合指示剂时，不能在直接照射的太阳光下或直接由烧杯底部和侧面照射的灯光下进行滴定，而灯光从上向下照射对测定结果没有影响。2.3.9MgO的测定2.3.9.1引言水泥中氧化镁的测定，普遍采用EDTA配位滴定法，磷酸盐重量法。经典的测定镁的磷酸盐重量法，是在分离除去硅、铁、钛、铝、锰、钙等元素之后，于氨性溶液中将镁离子沉淀为磷酸铵镁，经灼烧成焦磷酸镁后称量。由于该方法多次沉淀分离手续，分析时间很长，故目前除在特定情况下还偶尔用到外，一般不常使用[20]。2.3.9.2试验1.试验方案吸取25mL标准溶液置于400mL烧杯中，用水稀释至250mL，然后加1mL10%酒石酸钾钠溶液，加5mL三乙醇胺（1+2），加20mL（NH3·H2O·NH4Cl）缓冲溶液，加K·B指示剂，用0.015mol/LEDTA标准溶液滴定至纯蓝色。试验记录与结果计算表2-13试验记录m=0.5g编号滴定钙、镁合量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，V1/mL;滴定钙时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，V2mL氧化镁的质量分数，W（MgO）%MF145.2942.100.0193MF244.6840.570.0248MF346.8442.500.0262MF446.5941.200.0325MF545.0340.800.0256MF644.7739.500.0319试样中MgO的质量分数按下式计算：W=T×（V1-V2）×5×100%/（m×1000）（2-12）式中：W-氧化镁的质量分数，%；T-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的毫克数，mg/mL;V1-滴定钙、镁合量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；V2-滴定钙时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL5-全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比；m-试样的质量，g；计算示例：T=C（EDTA）×M（MgO）=0.0150×40.304=0.604（mg/mL）由公式（2-12）可知：W=0.604×（45.29-42.10）×5×100%/（0.5×1000）=0.0193其它试样同理利用公式(2-12)可得，列于表2-13中。2.3.9.3结果与讨论本试验采用差减法测定镁的含量，这一方法虽然应用已久，但其最大的缺点是由于从钙、镁合量减去大量钙而求算小量镁，常常导致较大的误差。特别是在镁含量很小的情况下，差减法不能认为是一个好办法。2.3.9.4本节小结1.由于硅质渣中的镁的含量很小，因此复合水泥中镁的含量随矿渣的增加而增加，在衡量其他成分的情况下，矿渣含量在20%时，认为镁的含量为最宜。2.在以EDTA滴定至临近终点时，滴定速度应当缓慢。因此时终点颜色的变化较迟钝，如滴定太快往往易使滴入的EDTA过量，引起镁的测定结果偏高。2.3.10K2O和Na2O的测定2.3.10.1引言生产水泥的许多原料中都含有钾和钠。在煅烧熟料时，除了一部分钾钠在高温下挥发外，剩下上午氧化钾和氧化钠主要存在于熟料的玻璃相中；当钾钠含量较高时，还可能形成含碱矿物。此外，部分氧化钾与熟料中的硫酸酐结合成硫酸钾；还可能有少量钾钠与熟料矿物形成固溶体。钾、钠在水泥中是一种有害成分，不论是对水泥生产工艺或者是在水工建筑中都是如此[16]。因而测定水泥与水泥原料中钾、钠的含量，具有重要的意义。目前，在水泥生产中测定钾、钠，主要应用火焰光度法。此法操作简便，速度快，测定结果准确，且适于大批试样的分析。2.3.10.2试验1.试验方案称取约0.2g试样，精确至0.0001g，置于铂皿中，用少量水润湿，加5-7mLHF及15-20滴H2SO4（1+1）置于低温电热板上蒸发，近干时摇动铂皿，以防溅失，待HF驱尽后逐渐升高温度，继续将SO3白烟赶尽，取下放冷，加入50mL热水，压碎残渣使之溶解，加1滴甲基红指示剂溶液（2g/L），用氨水（1+1）中和至黄色，加入10mL碳酸铵溶液（100g/L）搅拌，置于电热板上加热20-30min，用快速滤纸过滤，以热水洗涤，滤液及洗液盛于100mL容量瓶中，冷却至室温。用盐酸（1+1）中和至溶液呈微红色，用水稀释至标线摇匀，在火焰光度计上，按一起使用规程进行测定，在工作曲线上查出K2O和Na2O的含量。试验记录与结果计算表2-14试验记录m=0.编号溶液中氧化钾的含量，CK2O/mg/mL;溶液中氧化钠的含量，CNa2Omg/mL;氧化钾的质量分数，W（K2O）%氧化钠的质量分数，W（Na2O）%MF10.0430.0550.0220.028MF20.0390.0530.0200.027MF30.0370.0520.0190.026MF40.0350.0510.0180.026MF50.0320.0490.0160.025MF60.0300.0470.0150.024试样中三氧化二铁的质量分数按下式计算：W（K2O）=CK2O×100×100%/（m×1000）（2-13）W（Na2O）=CNa2O×100×100%/（m×1000）