XXXX硅酸鹽與檢驗控制流程

硅酸鹽工業(yè)分析與檢驗

楊剛賓陳華軍1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法第一節(jié)硅酸鹽水泥及其原料的分析一.概述硅酸鹽分析綜合運用了分析化學(xué)的方法原理，對生成過程中的原料、燃料、半成品、成品的化學(xué)成分進(jìn)行分析，及時提供準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，科學(xué)地指導(dǎo)生成，減少廢品，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法第一節(jié)硅酸鹽水泥及其原料的分析一.分析方法綜述測定項目：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、燒失量。水泥樣品→TiO2、MnO、SO3、F、Na2O、K2O等；石膏→SO3；粘土、礬土→TiO2；礦渣→MnO；而螢石僅需測定CaF2、CaCO3、F、Fe2O3。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法第一節(jié)硅酸鹽水泥及其原料的分析結(jié)合試樣分解方法，水泥及原料系統(tǒng)分析方法可以歸結(jié)為兩大類。①酸溶-氯化銨系統(tǒng)酸分解試樣的同時，用氯化銨促進(jìn)硅膠凝聚。適合不溶物＜0.2%熟料，不含酸性混合材的普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥等。②堿溶-氟硅酸鉀系統(tǒng)樣品以NaOH作熔劑，容量法測定SiO2。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法第一節(jié)硅酸鹽水泥及其原料的分析1.二氧化硅的測定重量法：基準(zhǔn)法，準(zhǔn)確度較高，但操作費時。容量法：代用法，準(zhǔn)確度稍差，但條件控制適當(dāng)仍能滿足生產(chǎn)需要。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法2.三氧化二鐵的測定水泥及原料系統(tǒng)分析中應(yīng)用最多的是EDTA配位滴定法和磺基水楊酸鈉比色法。水泥及原料中鐵含量較低時，可采用分光光度法。在pH4-8的酸性介質(zhì)中，F(xiàn)e3+與磺基水楊酸鈉生成穩(wěn)定的1:2的橘紅色（橙紅色）配合物，最大吸收波長為460nm，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定。具體見第九章第三節(jié)。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法3.三氧化二鋁的測定EDTA直接滴定法基準(zhǔn)法，適用于MnO＞0.5%的試樣。CuSO4返滴定法代用法，適用于MnO＜0.5%的試樣。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法4.二氧化鈦的測定水泥及原料大多含有二氧化鈦。普通硅酸鹽水泥TiO2含量：0.2-0.3%。粘土和粉煤灰TiO2含量：0.4-1.0%。鋁硅酸鹽水泥TiO2含量：2.0-5.0%?？嘈尤仕嶂脫Q-銅鹽溶液返滴定法：

TiO2＜1.0%，如生料、熟料、粘土、粉煤灰等。過氧化氫配位-鉍鹽溶液返滴定法：

TiO2＞1.0%，如礬土，高鋁水泥鈦渣等。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法苦杏仁酸置換-銅鹽溶液返滴定法：

原理：在測定完Fe3+的溶液中，加入過量EDTA，使之與Al3+、TiO2+完全配位，在pH3.8-4.0下以PAN為指示劑，用CuSO4返滴定剩余EDTA，可測定Al3+、TiO2+合量。加入10-15mL苦杏仁酸（苯羥乙酸，H2Z）溶液，由于苦杏仁酸能與TiO2+生成更穩(wěn)定的配合物，因此，可將TiOY2-配合物中的TiO2+奪取，置換出等量的EDTA，補(bǔ)加PAN指示劑1-2滴，繼續(xù)用CuSO4滴定釋放出來的EDTA至亮紫色，即算出TiO2含量。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法置換反應(yīng)：TiOY2-

+H2Z→TiO-Z+H2Y2-滴定反應(yīng)：Cu2++H2Y2-→CuY2-

+2H+滴定終點：Cu2++PAN→Cu-PAN適宜pH值為3.5-5，pH＜3.5，置換反應(yīng)不完全。pH＞5，TiO2+水解傾向增強(qiáng)?？嘈尤仕峒尤肓恳?0-15mL為宜。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法用苦杏仁酸置置換滴定鈦含含量，對某些些成分比較復(fù)復(fù)雜的樣品，，如粘土、粉粉煤灰、頁巖巖等，滴定終點褪色色較快。措施：在滴定之前，，將溶液冷卻卻至50C左右，加1-3mL無水乙醇則可可減緩?fù)噬?，改善滴定終終點。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法苦杏仁酸掩蔽蔽法：同時取兩份溶溶液：一份用銅鹽返返滴定法測定定鋁鈦合量；；另一份用苦杏杏仁酸將TiO2+掩蔽，然后再再以銅鹽返滴滴定法測定Al3+含量。最后，根據(jù)兩兩者消耗EDTA體積之差計算算TiO2含量。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法過氧化氫配位位-鉍鹽溶液返滴滴定法：原理：在測定完Fe3+的溶液中，加加入適量H2O2，使之與TiO2+生成TiO(H2O2)2+黃色配合物。。然后加入過量量EDTA，使之生成更更穩(wěn)定的三元元配合物TiO(H2O2)Y2-。剩余EDTA以半二甲酚橙為指示劑，用用鉍鹽溶液返返滴定。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法TiO2++H2O2→TiO(H2O2)2+TiO(H2O2)2++H2Y2-→TiO(H2O2)Y2-+2H+Bi3+H2Y2-(剩余)→BiY-+2H+終點時：Bi3+SXO(黃色)→Bi-SXO(紅色)1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法溶液pH值控制在1-2，通常為1.5.pH過低，不利于于TiO(H2O2)Y2-的形成，pH過高，TiO2+水解傾向增強(qiáng)強(qiáng)，TiO(H2O2)Y2-穩(wěn)定性降低，，Al3+干擾增加。H2O2（3%）加入量不超超過1mL，過多影響后后續(xù)鋁的測定定。對鋁礬土及高高鋁酸鹽水泥泥等高鋁試樣樣，0.015mol/LEDTA溶液過量4-5mL。測定高鈦試樣樣，由于鋁的的含量較低，，EDTA可過量多些。。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法比色法測定TiO2含量較低（0.2～0.3％），如普通通硅酸鹽水泥泥、耐火材料料、玻璃及其其原料等。過氧化氫法：：選擇性不強(qiáng)、、靈敏度較低低，但方法簡簡便快速，能能滿足硅酸鹽鹽分析的一般般要求，目前前仍被廣泛應(yīng)應(yīng)用。二安替比林甲甲烷法：重現(xiàn)性好，易易于掌握，靈靈敏度比過氧氧化氫法高二二十倍。變色酸法：靈敏度比較高高，適用于微微量鈦的測定定。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法5.氧化亞錳的測測定MnO＞0.5mg——EDTA配位滴定法MnO＜0.5mg——分光光度法1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法1)高碘酸氧化比比色法試樣用Na2CO3—Na2B4O7混合熔劑熔融融.以稀HNO3浸取.用H3PO4掩蔽Fe3+.在H2SO4介質(zhì)中，用氧氧化劑（KIO4、(NH4)2S2O8等）將Mn2+氧化成HMnO4.當(dāng)HMnO4濃度在1.5mg/100mL以下，符合朗朗伯-比爾定律，最最大吸收波長長在530nm。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法Mn2++IO4-+3H2O→2HMnO4+5KIO3-+4H+酸度：氧化速度，顯顯色反應(yīng)的完完全度。適宜酸度為1.0-1.5mol/L。過低或過高高，顯色反應(yīng)應(yīng)均不完全。。一般50-60mL溶液中，加H2SO4(1+1)10mL，H3PO4(1+1)5mL即可。H3PO4作用：與PO43-生成無色[Fe(PO4)2]3-配離子，消除除Fe3+黃色對比色測測定的干擾。。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法在NH4Cl4凝聚重量法中中，顯色前應(yīng)應(yīng)應(yīng)先除去HCl，因為Cl-能還原MnO4-，使測定結(jié)果果偏低。措施：加入HNO3(1+1)和H2SO4(1+1)，加熱除去HCl。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法1)過硫酸銨氧化化沉淀分離EDTA直接滴定法在酸性介質(zhì)中中，(NH4)2S2O8將Mn2+氧化成Mn4+并沉淀為MnO(OH)2↓。沉淀過濾、熱熱水洗滌，加加HCl和H2O2溶解沉淀。加入三乙醇胺胺掩蔽共沉淀淀的Fe3+和TiO2+。調(diào)溶液pH=10，用鹽酸羥胺胺將Mn4+還原為Mn2+。以K·B為指示劑，用用EDTA直接滴定。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法過硫酸銨氧化化Mn2＋的反應(yīng)：S2O82－+Mn2＋+3H2O＝MnO(OH)2+2SO42－+4H＋MnO(OH)2的溶解還原反反應(yīng)：MnO(OH)2+2H+2NH2OH·HCl＝2Mn2＋+N2O+7H2O+2Cl－KB指示，EDTA的滴定反應(yīng)：：Mn2＋+H2Y2－＝MnY2－+2H＋終點時：H2Y2－+Mn-KB＝MnY2－+KB+2H＋紅色藍(lán)藍(lán)綠綠色1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法MnO(OH)2沉淀完全度與與酸度有關(guān)。。酸度過高，沉沉淀不易完全全。酸度過低，F(xiàn)e3+和TiO2+共沉淀現(xiàn)象嚴(yán)嚴(yán)重。對水泥及原料料，pH可控制在1.5-2之間，可減少少Fe3+、TiO2+、Al3+、Ca2+、Mg2+等離子的共沉沉淀。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法方法特點：可在分離MnO(OH)2沉淀后的溶液液中，按照常常規(guī)方法測定定Fe3+、TiO2+、Al3+、Ca2+、Mg2+等離子，較好好地解決了硅硅酸鹽系統(tǒng)分分析中Mn的干擾。礦渣的系統(tǒng)分分析中多采用用此方法。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法6.氧化鈣和氧化化鎂的測定pH=10，K·B指示劑，EDTA測定Ca2+和Mg2+總量。pH＞12，CMP或MTB指示劑，EDTA測定Ca2+。在堿溶-氟硅酸鉀系統(tǒng)統(tǒng)中，測Ca2+應(yīng)消除硅酸的干擾。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法7.其它組分的測測定1)氧化鉀、氧化化鈉的測定原料中含有鉀鉀和鈉。鉀和鈉是有害害成分。常見分析方法法有火焰光度度法、原子吸吸收分光光度度法、離子選選擇電極法。?；鹧婀舛确ㄊ鞘亲詈啽阋仔行械姆椒ā?.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法2)燒失量的測定定定義：樣品在高溫灼灼燒時，試樣樣中許多組分分發(fā)生各種化化學(xué)反應(yīng)所引引起樣品質(zhì)量量增加與減少少的代數(shù)和。。步驟：將一定質(zhì)量的的試樣敬愛如如瓷坩堝中，，由室溫升至至規(guī)定溫度（（950-1000C）下灼燒至恒恒重。根據(jù)灼灼燒前后試樣樣質(zhì)量的差值值，計算燒失失量。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法低價化合物的的氧化：4FeO+O2＝2Fe2O34FeS+7O2Fe2O3+4SO2碳酸鹽的分解解：CaCO3＝CaO+CO2硫酸鹽的分解解：CaSO4＝CaO+SO3結(jié)合水的揮發(fā)發(fā)：Al2O3··2SiO2·2H2O＝Al2O3··2SiO2+2H2OCaSO4··2H2O＝CaO+SO3+2H2O1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法燒失量的大小小取決于灼燒燒溫度及時間間。是在一定定條件下所表表示出來的特特性參數(shù)，所所以應(yīng)正確控控制灼燒溫度度和時間。測定燒失量的的試樣要與系系統(tǒng)分析試樣樣同時稱取。。稱量要迅速，，防止吸水。。燒失量可以是是負(fù)值。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法3)不溶物的測定定定義：試樣經(jīng)特定濃濃度的酸、堿堿溶液處理后后未被分解的的剩余物質(zhì)。。原理：試樣經(jīng)鹽酸處處理（50mL溶液中含濃鹽鹽酸5mL，加熱15min），過濾不溶溶殘渣。為防防止部分SiO2以硅酸凝膠形形式析出，再再用堿溶也處處理殘渣（100mL10g/L強(qiáng)氧化鈉，在在蒸氣浴上加加熱15min），使之再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為硅酸鈉鈉并溶解。以鹽酸中和，，過濾、洗滌滌殘渣，經(jīng)高高溫灼燒至恒恒重。該剩余殘渣質(zhì)質(zhì)量占試樣質(zhì)質(zhì)量的分?jǐn)?shù)記記為不溶物含含量。不溶物是特定定條件下留下下的不溶殘渣渣，其測定結(jié)結(jié)果與試驗條條件密切相關(guān)關(guān)。故必須嚴(yán)嚴(yán)格按操作規(guī)規(guī)程進(jìn)行測定定。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法4)螢石中氟和氟氟化鈣的測定定①螢石中氟的的測定水泥及熟料，，氟＜1.0%，氟離子選擇擇性電極法（（12.4）。螢石，快速蒸蒸餾分離-中和法1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法快速蒸餾分離離-中和法原理：試樣用H3PO4分解，氟以HF形式逸出，占占80%，其余為氟硅硅酸。反應(yīng)：CaF2+2H＋＝2HF+Ca2＋4HF+SiO2＝SiF4+2H2OSiF4+2HF＝H2SiF6蒸餾液中氫氟氟酸和氟硅酸酸可以酚酞作作指示劑，用用NaOH溶液滴定。HF+NaOH＝NaF+H2O2NaOH+H2SiF6＝2H2O+Na2SiF6Na2SiF6+2H2O＝SiO2+4HF+2NaF1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法蒸餾溫度205-210C。過低試樣分解解不完全。過高磷酸易被被蒸出，使結(jié)結(jié)果偏高。中和法不適合合含氯或硝酸酸的試樣，因因為餾出液含含有相應(yīng)酸，，干擾測定。。指示劑一般用用酚酞。如試樣中含有有較多碳酸鹽鹽或硫化物時時，應(yīng)以溴甲甲酚綠-甲基紅混合指指示劑改善終終點，終點為為亮綠色。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法②氟化鈣的測測定螢石組要成分分：氟化鈣（CaF2），少量碳酸酸鈣和硫酸鈣鈣。原理：醋酸（1+9）分解試樣，，碳酸鈣和硫硫酸鈣溶解，，而氟化鈣不不溶，從而達(dá)達(dá)到分離的目目的。經(jīng)過濾后，CaF2留在不溶殘渣渣中，再加硼硼酸－鹽酸混混合酸使之溶溶解，其中的的氟化鈣溶解解生成氯化鈣鈣，反應(yīng)式如如下：2CaF2+4HCl+H3BO3＝2CaCl2+HBF4+3H2O用硼酸消除大大量氟的影響響，生成的鈣鈣離子在pH13，以CMP為指示劑，用用EDTA配位滴定滴定定法進(jìn)行測定定。根據(jù)消耗耗EDTA的體積，即可可算出CaF2的含量。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法為了降低氟化化鈣在醋酸中中的溶解，可可在（1+9）醋酸中加入入Ca2+，且Ca2+在該醋酸中的的濃度為0.03mol/L。0.5g螢石需加入上上述含鈣醋酸酸溶液10mL，加熱微沸3min，即可完全分分離。溶解殘渣加50mLHCl-H3BO3混合溶液，其其中含濃鹽酸酸10mL，硼酸0.5g，加熱微沸20min，即可使氟化化鈣完全溶解解。1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法4)氯離子的測定定水泥原料及燃燃料中氯含量量不能高于0.02%。常量氯化物，，福爾哈德返返滴定法。微量氯化物，，離子選擇性性電極法和蒸蒸餾分離-汞鹽滴定法1.3硅酸鹽系統(tǒng)分分析方法①福爾哈德返返滴定法原理：含氯離子溶液液中加入過量量硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)滴定溶液。。剩余Ag+，以鐵銨礬為為指示劑，用用硫氰酸銨標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行行返滴定。具體參參閱8.4有關(guān)內(nèi)內(nèi)容。。1.3硅酸鹽鹽系統(tǒng)統(tǒng)分析析方法法指示劑劑加入入量為為1-2mL飽和鐵鐵銨礬礬溶液液/100mL溶液。。本法所所測定定的實實際是是Cl-、Br-、I-和SCN-的總量量，而而水泥泥試樣樣中Br-、I-和SCN-含量較較低。。1.2水泥控控制分分析(1)水泥：：加水水拌和和成塑塑性漿漿體，，能膠膠結(jié)砂砂、石石等材材料既既能在在空氣氣中硬硬化又又能在在水中中硬化化的粉粉末狀狀水硬硬性膠膠凝材材料。。(2)硅酸鹽鹽水泥泥：由由硅酸酸鹽水水泥熟熟料、、0%~5%石灰石石或粒?；吒郀t礦礦渣、、適量量石膏膏磨細(xì)細(xì)制成成的水水硬性性膠凝凝材料料，稱稱為硅硅酸鹽鹽水泥泥，分分P.I和P.II,即國外外通稱稱的波波特蘭蘭水泥泥。(3)普通硅硅酸鹽鹽水泥泥：由由硅酸酸鹽水水泥熟熟料、、6%~15%混合材材料，，適量量石膏膏磨細(xì)細(xì)制成成的水水硬性性膠凝凝材料料,稱為普普通硅硅酸鹽鹽水泥泥（簡簡稱普普通水水泥））,代號：：P.O。(4)礦渣硅硅酸鹽鹽水泥泥：由由硅酸酸鹽水水泥熟熟料、、粒化化高爐爐礦渣渣和適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的水硬硬性膠膠凝材材料,稱為礦礦渣渣硅酸酸鹽水水泥，，代號號：P.S。(5)火山灰灰質(zhì)硅硅酸鹽鹽水泥泥：由由硅酸酸鹽水水泥熟熟料、、火山山灰質(zhì)質(zhì)混合合材料料和適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的水硬硬性膠膠凝材材料。。稱為為火山山灰質(zhì)質(zhì)硅酸酸鹽水水泥，，代號號：P.P。(6)粉煤灰灰硅酸酸鹽水水泥：：由硅硅酸鹽鹽水泥泥熟料料、粉粉煤灰灰和適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的水硬硬性膠膠凝材材料，，稱為為粉煤煤灰硅硅酸鹽鹽水泥泥，代代號：：P.F。(7)復(fù)合硅硅酸鹽鹽水泥泥：由由硅酸酸鹽水水泥熟熟料、、兩種種或兩兩種以以上規(guī)規(guī)定的的混合合材料料和適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的水硬硬性膠膠凝材材料，，稱為為復(fù)合合硅酸酸鹽水水泥（（簡稱稱復(fù)合合水泥泥），，代號號P.C。(8)中熱硅硅酸鹽鹽水泥泥：以以適當(dāng)當(dāng)成分分的硅硅酸鹽鹽水泥泥熟料料、加加入適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的具有有中等等水化化熱的的水硬硬性膠膠凝材材料。。(9)低熱礦礦渣硅硅酸鹽鹽水泥泥：以以適當(dāng)當(dāng)成分分的硅硅酸鹽鹽水泥泥熟料料、加加入適適量石石膏磨磨細(xì)制制成的的具有有低水水