3硅酸盐分析与检验-3控制分析项目

LOGO硅酸盐工业分析与检验杨刚宾陈华军CompanyLogo1.3水泥控制分析第3章控制分析项目第1节水泥原材料的质量控制分析第2节水泥生料的质量控制分析第3节水泥熟料及水泥的质量控制分析CompanyLogo1.3水泥控制分析第3章控制分析项目：第1节水泥原材料的质量控制分析控制分析项目：一、物料水分的测定二、水泥原料易磨性的测定CompanyLogo1.3水泥控制分析一、物料水分的测定主要测定附着水分的质量分数。在生料配料计算中，一般采用分析基化学分析结果，计算出各物料的分析基配比，再通过各物料的水分，换算出实际应用中各物料的配比。分析基，airdry。即为空气干燥基。CompanyLogo1.3水泥控制分析1、干燥箱测定水分称取50.00g试样，放入小盘，置于105-110℃恒温干燥箱中烘干1h，取出冷却后称量。按下式计算物料水分的质量分数：1()100mmwm水分CompanyLogo1.3水泥控制分析2、红外线干燥箱测定水分称取50.00g试样，放入小盘，置于250W红外线灯下3cm处烘干10min（湿物料烘干20-30min）。取出，冷却后称量。计算公式同上。1()100mmwm水分CompanyLogo1.3水泥控制分析注意：用红外线烘干水分时，严防灯泡与冷物接触，以免引起灯泡爆裂。石膏：烘干温度为45±3℃，不能使用红外线灯。生料球烘干前应先轻轻捣碎到粒度小于1cm，然后使用上述方法测定。大块样品应先破碎至2cm以下再测定。CompanyLogo1.3水泥控制分析二、水泥原料易磨性的测定定义及原理粉磨功指数表示水泥原料的易磨性。用规定的球磨机对试样进行间歇式循环粉磨，根据平衡状态下的磨机产量和成品粒度，计算试样的粉末功指数。CompanyLogo1.3水泥控制分析第2节水泥生料质量控制分析控制分析项目：1、碳酸钙滴定值的测定2、生料中氧化钙的快速测定3、生料中氧化铁的快速测定4、黑生料中含煤量的测定CompanyLogo1.2水泥控制分析1、碳酸钙滴定值的测定原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2HCl(过量)+NaOH=NaCl+H2OCompanyLogo1.2水泥控制分析生料中碳酸钙滴定值并不完全是碳酸钙的含量，包含以下三种组分：碳酸钙碳酸镁其它耗酸物质为了计算方便，把三者以碳酸钙形式表示，即能与酸作用的物质均当做碳酸钙。CompanyLogo1.2水泥控制分析分析步骤称取0.5000g试样，置于250锥形瓶中，加少量水冲洗内壁。用滴定管准确加入20.00ml盐酸标准溶液[c(HCl)=0.5000mol/l]，摇荡使物料分散。置于电炉上加热至沸，并保持微沸2min。取下，用30ml水冲洗内壁，稀释。加5滴酚酞指示剂（10g/l），用氢氧化钠标准溶液[c(NaOH)=0.2500mol/l]滴定至微红色，30s不退色为止。CompanyLogo1.2水泥控制分析水泥生料中碳酸钙滴定值按下式计算:1122331()()2()1000cVcVMCaCOCaCOmCompanyLogo1.2水泥控制分析在水泥厂的实际控制分析中，为使计算简便，通常固定以下几项，使上述公式简化，即：c1=c(HCl)=0.5000mol/LV1=V(HCl)=20.00mLc2=c(NaOH)=0.2500mol/LM(1/2CaCO3)=50.00g/molm=0.5000g则上述公式简化为：(CaCO3)=1.00－0.025V2=(100－2.5V2)%CompanyLogo1.2水泥控制分析二、生料中氧化钙的快速测定原理盐酸分解试样，在pH＞13强碱性溶液中，用三乙醇胺掩蔽铁铝，以CMP为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。反应式如下：当Mg2+含量较高时，CMP和MTB优于NN；当溶液中存在可溶性硅酸时，CMP优于NN和MTB，终点敏锐。CompanyLogo1.2水泥控制分析分析步骤称取0.1000g试样，置于300ml烧杯中，加水20ml，盖上表面皿，慢慢加入5ml盐酸（1+1）、5ml氟化钾（20g/l），置于电炉上加热至沸，并保持微沸2min。取下稍冷，加水稀释至200ml，加入三乙醇胺（1+2）及少许CMP指示剂。在搅拌下加入氢氧化钾溶液（200g/l）至出现绿色荧光再过量5-8ml，用EDTA标准溶液滴[c(EDTA)=0.02000mol/l]定至绿色荧光消失。CompanyLogo1.2水泥控制分析注意：盐酸（1+1）分解试样，有一定的不溶物，测定结果偏低。盐酸（1+1）分解试样，会产生部分硅酸，故加入氟化钾消除硅的干扰。石灰石中氧化钙的测定也可采用此法，可不加或少加氟化钾。CompanyLogo1.3水泥控制分析3、生料中Fe2O3的测定-金属铝还原法水泥主要矿物成份是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等。水泥生料中含铁量主要由原料铁粉（或铁矿石）引入。Fe2O3的控制分析是为了及时调整铁质原料的加入量，使生料铁含量相对稳定，达到控制熟料铁含量、稳定窑的热工制度、提高熟料质量的目的。CompanyLogo1.3水泥控制分析测定原理加KMnO4除去生料中少量有机物。浓H3PO4加热分解试样，然后加入足够量盐酸，以除去过量KMnO4并破坏[Fe(PO4)2]3-配离子。一次性加入足量的金属铝，还原Fe3+为Fe2+。以二苯胺磺酸钠为指示剂，在H2SO4-H3PO4介质下，用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+，至出现蓝紫色为终点。CompanyLogo1.3水泥控制分析溶样：Fe2O3+4H3PO4＝2[Fe(PO4)2]3-+3H2O+6H+[Fe(PO4)2]3-+6HCl＝FeCl63-+2H3PO4还原：3Fe3+（黄色）+Al＝3Fe2+（无色）+Al3+滴定：Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2OCompanyLogo1.3水泥控制分析分析步骤称取0.5000g试样，置于250ml锥形瓶中，加入3-5ml高锰酸钾溶液（10g/l）。白生料中加入3-5滴即可。加水润湿，加5ml磷酸，置于电炉上加热至有烟雾产生。取下，加入20ml盐酸（1+1），加热微沸，除去氯气，溶液呈黄色，加入0.13-0.16g铝片，待铝片完全溶解后加水稀释至150ml。加5滴二苯胺磺酸钠指示剂（2g/l），用重铬酸钾标准溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.03000mol/L]滴定至紫色。CompanyLogo1.3水泥控制分析过量铝在酸性溶液中完全溶解，生成Al3+对测定无影响。还原后立即加水滴定。当铝完全溶解后，没有还原剂的保护，Fe2+易被空气中的氧所氧化，造成测定结果偏低，故应在还原后立即加水滴定。CompanyLogo1.3水泥控制分析Fe2O3质量分数可按下式计算：①若固定试料质量，m=0.5000g，c(1/6K2Cr2O7)＝0.06262mol/L则所消耗的毫升数V即为(Fe2O3)。227232311c(KCrO)VM(FeO)62(FeO)1001000wmCompanyLogo1.3水泥控制分析②若已有已知浓度的K2Cr2O7标准滴定溶液如c(1/6K2Cr2O7)＝0.1000mol/L，则可计算出每次需称取的试料质量的m=0.7985g。所以，只要每次准确称量0.7985g试样，经溶解还原处理后，用c(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L的K2Cr2O7标准滴定溶液滴定。则所消耗的毫升数V即为(Fe2O3)。CompanyLogo1.3水泥控制分析四、黑生料中含煤量的测定---烧失量法原理生料烧失量主要来源是石灰石和煤。生料总烧失量=碳酸钙烧失量（碳酸钙含量×0.44）+煤的烧失量（100-灰分）CompanyLogo1.3水泥控制分析含煤量的计算：式中：L生料---生料烧失量，%TCaCO3---生料碳酸钙滴定至，%0.44---二氧化碳对碳酸钙的换算系数；K----修正值，主要为粘土、铁粉带入的烧失量及煤带入的水分之和，一般在1-1.3%；Aad---煤的干燥基灰分，%。3aCOad0.44-K100CLTA生料含煤量CompanyLogo1.3水泥控制分析五、水泥生料易烧性实验原理：按一定煅烧制度对水泥生料进行煅烧：---1350℃---1400℃---1450℃测定煅烧后游离氧化钙含量。游离氧化钙含量越低，易烧性越好。CompanyLogo1.3水泥控制分析六、水泥生料中氟的测定1.水蒸气蒸馏分离，再以La-EDTA容量法测定。2.离子选择性电极法。CompanyLogo1.3水泥控制分析第三节水泥熟料及水泥的质量控制分析一、水泥熟料中f-CaO的测定定义：在水泥熟料燃烧过程中，由于原料的成分与结构、生料配比、细度、均匀性以及熟料煅烧温度、时间和冷却制度等因素的影响，有少量的CaO没能与酸性氧化物SiO2、Al2O3和Fe2O3等结合形成矿物，而以游离状态存在，称之为游离氧化钙(f-CaO)。CompanyLogo1.3水泥控制分析f-CaO含量直接表明了熟料煅烧质量的好坏。f-CaO的存在不同程度地影响水泥的安定性和其他性能，因而是生产质量控制的主要项目之一。在评价生料易烧性时，f-CaO也是一个重要指标。CompanyLogo1.3水泥控制分析测定---化学分析方法根据所消耗的标准溶液的浓度和体积，计算出试样中的(f-CaO)含量。甘油乙醇甘油酸钙不过滤，酚酞，苯甲酸标液生料乙二醇乙二醇钙过滤，甲基红溴甲酚绿，盐酸标液CompanyLogo1.3水泥控制分析1.甘油-乙醇法的测定原理在甘油乙醇混合溶液中，加入硝酸锶作催化剂，加热微沸下与水泥熟料中游离氧化钙作用生成甘油酸钙。由于甘油酸钙呈弱碱性并溶于溶液中，使酚酞指示剂变红色，然后用苯甲酸-无水乙醇标准溶液滴定至溶液红色消失。根据滴定时消耗的苯甲酸标准溶液的毫升数，计算游离氧化钙f-CaO的含量。CompanyLogo1.3水泥控制分析反应方程：CompanyLogo1.3水泥控制分析1)试剂及配制(1)无水乙醇：含量不低于99.5%(V／V)。(2)0.01mo1/L氢氧化钠无水乙醇溶液的配制将0.2g氢氧化钠溶于500mL无水乙醇中。(3)甘油-无水乙醇溶液的配制：将220mL甘油放入烧杯中，在有石棉网的电炉上加热，分次加30g硝酸锶，至溶解后在160℃~170℃下加热2~3h(脱水)冷却至60℃~70℃后倒入1000mL无水乙醇中。加入0.05g酚酞指示剂混匀，以0.01mol/L氢氧化钠无水乙醇溶液中和至微红色。CompanyLogo1.3水泥控制分析(4)0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标腔溶液的配制将预先在干燥器中放置一昼夜的苯甲酸12.3g溶解于1000ml无水乙醇中，贮存于带胶塞(装有硅胶的干燥管)的玻璃瓶内。标定方法：准确称取0.04~0.05g氧化钙，预先在950℃~1000℃高温炉内烧至恒定质量，置于150mL干燥锥形瓶内，加入15mL无水甘油-乙醇溶液，装上回流冷凝管，在有石棉网的电炉上加热至沸腾，直至溶液呈深红色取下锥形瓶。立即用0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准溶液滴定至微红色消失，再如此反复操作，直至加热10min后不再出现红色为止。CompanyLogo1.3水泥控制分析2)试样制备熟料磨细后，用磁铁吸除样品中的铁屑，然后装入带有磨口塞的广口玻璃瓶中密封。试样总量不得少于200g。分析前，将试样混合均匀，以四分法缩减至25g.然后取出5g左右放在玛瑙研钵中研磨至全部通过0.080mm方孔筛，再将样品混合均匀。贮存在带有磨口塞的小广口瓶中，放在干燥器内