生石灰活性度的測定 電導(dǎo)率法-編制說明

一、項(xiàng)目來源根據(jù)《廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會關(guān)于下達(dá)2022年第四十批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知》（桂標(biāo)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(chǎn)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(yàn)檢測中心、來賓市檢驗(yàn)檢測中心、廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會共同起草的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》（項(xiàng)目編號：2022-4001）獲批立項(xiàng)。二、項(xiàng)目背景及目的意義碳酸鈣產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣的生產(chǎn)，不包括砂石、大理石、骨料生產(chǎn)。目前，廣西首次系統(tǒng)完成南寧、賀州、來賓等8個設(shè)區(qū)市碳酸鈣資源勘查，初步提交資源量達(dá)70億噸，潛在經(jīng)濟(jì)價值超千億元，預(yù)計(jì)可保障廣西30年以上碳酸鈣及相關(guān)產(chǎn)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(guān)于印發(fā)《廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)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(jìn)碳酸鈣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)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(chǎn)品，適度配套兩廣地區(qū)，嚴(yán)控氧化鈣新增產(chǎn)能，現(xiàn)有產(chǎn)能逐步向輕質(zhì)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(chǎn)品。可見氧化鈣在碳酸鈣產(chǎn)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(xué)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(yīng)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(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，是重要的基礎(chǔ)原材料?；钚远仁呛饬可屹|(zhì)量優(yōu)勢的最重要的指標(biāo)之一，體現(xiàn)了生石灰與其它物質(zhì)的反應(yīng)能力。生石灰的活性度越高，相同質(zhì)量的生石灰與水反應(yīng)后得到的溶液內(nèi)的離子濃度越高，因此理論上可用氫氧化鈣溶液的電導(dǎo)率表征生石灰的活性度。標(biāo)準(zhǔn)編制小組找到了氧化鈣活性與其水溶液的電導(dǎo)率的對應(yīng)關(guān)系，形成一種新的測定方法，可以彌補(bǔ)鹽酸滴定法的鹽酸用量大的缺點(diǎn)，并使測定操作更便捷。通過制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》，以標(biāo)準(zhǔn)為抓手，規(guī)范使用電導(dǎo)率法測定生石灰活性度，可有效減少化學(xué)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(chǎn)品的快速檢驗(yàn)。三、項(xiàng)目編制過程（一）成立標(biāo)準(zhǔn)編制工作組團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)后，廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，起草單位制定了起草編寫方案與進(jìn)度安排，明確任務(wù)職責(zé)，確定工作技術(shù)路線，開展標(biāo)準(zhǔn)研制工作。具體標(biāo)準(zhǔn)編制工作由廣西碳酸鈣產(chǎn)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(yàn)檢測中心、來賓市檢驗(yàn)檢測中心、廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會等起草單位組成標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，編制工作組下設(shè)三個組，分別是資料收集組、草案編寫組、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施組。資料收集組負(fù)責(zé)國內(nèi)外有關(guān)生石灰活性度測定、電導(dǎo)率法測定活性度等文獻(xiàn)資料的查詢、收集和整理工作，查閱前人使用電導(dǎo)率法測定生石灰活性度的研究情況和進(jìn)展。草案編寫組負(fù)責(zé)起草標(biāo)準(zhǔn)草案、征求意見稿和標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)上征求意見，以及標(biāo)準(zhǔn)的不斷修改和完善。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施組負(fù)責(zé)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》發(fā)布后，組織科研院所、相關(guān)企業(yè)開展標(biāo)準(zhǔn)宣貫培訓(xùn)會，對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀，讓相關(guān)人員了解標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對電導(dǎo)率法測定生石灰活性度實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行試樣制備、實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果計(jì)算，保證方法的準(zhǔn)確性，并對標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)分析，不斷對團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提出修正意見。（二）查詢標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)資料標(biāo)準(zhǔn)編制工作組收集了國內(nèi)有關(guān)活性度的測定、石灰活性度測定相關(guān)文獻(xiàn)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(yàn)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(yàn)方法（三）研討確定標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制工作組在對收集的資料進(jìn)行整理研究之后，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組召開了標(biāo)準(zhǔn)編制會議，對標(biāo)準(zhǔn)的整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并對標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵性內(nèi)容進(jìn)行了初步探討。經(jīng)過研究，標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容確定為電導(dǎo)率法測定生石灰活性度涉及的術(shù)語和定義、原理、試劑、儀器和設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)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(chǔ)之上，通過理清邏輯脈絡(luò)，整合已有的參考資料中有關(guān)電導(dǎo)率法測定生石灰活性度的要求，并結(jié)合電導(dǎo)率法測定生石灰活性度實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》（草案）。2022年8月～2022年12月，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組對前期的研究和數(shù)據(jù)進(jìn)了整理并結(jié)合前期技術(shù)咨詢會、征求意見會、技術(shù)審查會的內(nèi)容針對廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院有限公司、廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會對電導(dǎo)率法測定生石灰活性度的實(shí)驗(yàn)探究過程進(jìn)行多次討論、研究，最終形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》（征求意見稿）和編制說明。四、標(biāo)準(zhǔn)制定原則（一）實(shí)用性原則本文件是在充分收集相關(guān)資料和文獻(xiàn)，分析電導(dǎo)率法測定化學(xué)物質(zhì)活性度現(xiàn)狀，調(diào)研電導(dǎo)率法測定生石灰活性度的實(shí)驗(yàn)方法，在現(xiàn)有國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)生石灰活性度測定和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合多年經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)起草的。其相關(guān)實(shí)驗(yàn)試劑、儀器設(shè)備、試樣制備和計(jì)算方法滿足相關(guān)測定工作和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，有利于行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。（二）協(xié)調(diào)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(dǎo)率法相關(guān)法律法規(guī)的協(xié)調(diào)問題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。（三）規(guī)范性原則本文件嚴(yán)格按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編寫本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，保證標(biāo)準(zhǔn)的編寫質(zhì)量。（四）前瞻性原則本文件在兼顧當(dāng)前電導(dǎo)率法測定生石灰活性度現(xiàn)實(shí)情況的同時，還考慮到了實(shí)驗(yàn)測定方法快速發(fā)展的趨勢和需要，在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)了個別特色性、前瞻性和先進(jìn)性條款，作為生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法的指導(dǎo)。五、標(biāo)準(zhǔn)主要章節(jié)內(nèi)容及確定依據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生石灰活性度的測定電導(dǎo)率法》主要內(nèi)容包括生石灰活性度涉及的術(shù)語和定義、原理、試劑、儀器和設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算、精密度。術(shù)語和定義鹽酸滴定法是國內(nèi)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(nèi)所消耗的鹽酸體積，作為石灰活性度的評價指標(biāo)。故本標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)YB/T105-2014《冶金石灰物理檢驗(yàn)方法》中“術(shù)語和定義”要求，結(jié)合實(shí)際需要，將活性度定義為：生石灰水化的反應(yīng)速度，以10min消耗4mol/L鹽酸的毫升數(shù)表示生石灰的活性度。（二）原理目前國內(nèi)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(yàn)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(biāo)。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(qiáng)弱，定義溶液達(dá)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(yīng)后，未反應(yīng)的ｆ-CaO用甘油乙醇法測定，測出ｆ-CaO量，用已反應(yīng)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(yīng)過程的影響，應(yīng)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(zhì)量的生石灰與水反應(yīng)后得到的溶液內(nèi)的離子濃度越高，因此理論上可用氫氧化鈣溶液的電導(dǎo)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(dǎo)率的對應(yīng)關(guān)系，形成一種新的測定方法，可以彌補(bǔ)鹽酸滴定法的鹽酸用量大的缺點(diǎn)，并使測定操作更便捷。本方法采用的電導(dǎo)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(dāng)生石灰的活性度越高，相同質(zhì)量的生石灰水溶液離子濃度越高。采用電導(dǎo)率法測定一定條件下生石灰水溶液的電導(dǎo)率，再由實(shí)驗(yàn)測定得到的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)擬合出活性度計(jì)算方程，從而計(jì)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(dǎo)率，然后按方程計(jì)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(yīng)符合GB/T6682中三級水的要求。（四）儀器和設(shè)備電子天平（感量為0.01g）、研磨缽、155目網(wǎng)篩（100μm）、干燥皿、溫度計(jì)（0℃～50℃）、1000mL量筒、2000mL、燒杯、攪拌器、電導(dǎo)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(wǎng)篩，置于干燥皿中備用。（六）試驗(yàn)步驟一種電導(dǎo)率法測定生石灰活性度技術(shù)，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(dǎo)率法測定--定條件下生石灰水溶液的電導(dǎo)率，利用由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的方程計(jì)算生石灰的活性度。具有操作簡便、結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(shè)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(dǎo)率儀測量溶液的電導(dǎo)率并記錄電導(dǎo)率讀數(shù)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合公式計(jì)算其活性度。（七）結(jié)果計(jì)算生石灰的活性度A（mL），按式（1）計(jì)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(dǎo)率，單位為毫西門子每厘米(mS/cm）；a——比例常數(shù)，為0.01246；b——比例常數(shù)，為0.5657mS/cm；計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位。（八）精密度按試驗(yàn)步驟對生石灰電導(dǎo)率進(jìn)行測定，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算其活性度。同時與使用鹽酸滴定法測定得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。選取2家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對試驗(yàn)，分別得出7個平行樣的測定結(jié)果,7次平行樣品的測定結(jié)果見表1。從測定結(jié)果可以看出，相對標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果實(shí)驗(yàn)室樣品編號活性度（mL）平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差電導(dǎo)率法測定鹽酸滴定法測定鹽酸滴定法電導(dǎo)率法鹽酸滴定法電導(dǎo)率法鹽酸滴定法實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)率法測定生石灰活性度的技術(shù)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(dǎo)率法測定一定條件下生石灰水溶液的電導(dǎo)率，利用由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的方程計(jì)算生石灰的活性度，該方法操作簡單、結(jié)果準(zhǔn)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(yàn)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(xué)試劑多和操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。綜上所述，電導(dǎo)率法測定生石灰活性度實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。六、國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)制修訂情