水泥分析(工業(yè)分析課件)

硅酸鹽分析系統(tǒng)

系統(tǒng)分析方法知識準(zhǔn)備酸溶、堿熔—氯化銨系統(tǒng)(2)堿熔—氟硅酸鉀系統(tǒng)水泥及其原料的主要測定項目：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、燒失量。另外：如水泥還需增測TiO2、MnO、SO3、F、Na2O、K2O等；石膏需增測

SO3；粘土、礬土等需增測TiO2；礦渣需增測MnO；而螢石僅需測定CaF2、CaCO3、F、Fe2O3即可。即在用酸加熱分解樣品的同時，加入NH4Cl促進(jìn)脫水使硅酸凝聚變成凝膠析出，以重量法測定二氧化硅，濾液及洗滌液收集在250mL容量瓶中，供EDTA配位滴定法測定鐵、鋁、鈣、鎂、鈦等。該方法適用于不溶物

0.2%的水泥熟料，不含酸性混合材的普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥等。(2)酸溶、堿熔—氯化銨系統(tǒng)酸溶、堿熔—氯化銨系統(tǒng)樣品堿熔NH4Cl溶液EDTA測鐵、鋁、鈣、鎂EDTA測鐵、鋁、鈣、鎂溶液溶液NaOHKFK2SiF6HF測硅重量法測二氧化硅容量法測定二氧化硅SiO2測硅認(rèn)識水泥認(rèn)識水泥1.定義水泥是指加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料。知識準(zhǔn)備2.性質(zhì)、用途

性質(zhì)：

a.水泥屬水硬性膠凝材料不但在空氣中而且在水中也可硬（而石膏、石灰之類屬氣硬性膠凝材料，所以只在空氣中硬化）用途：大量用于工、農(nóng)業(yè)建設(shè)b.原料

由原料中的化學(xué)成分來決定，使化學(xué)成分符合水泥中氧化物含量的要求。天然水泥

英國有些地方只用一種原料就能生產(chǎn)水泥，因為原料中所含有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3并且接近所需含量，不需要配料。

硅酸鹽及制品1、硅酸鹽

硅酸鹽即硅酸的鹽類，就是由二氧化硅和金屬氧化物所形成的鹽類，是硅酸（xSiO2·yH2O）中的氫被Al、Fe、Ca、Mg、K、Na及其它金屬取代形成的鹽。知識準(zhǔn)備硅酸鹽及制品

分類知識準(zhǔn)備硅酸鹽及制品2、硅酸鹽制品（即人造硅酸鹽）以硅酸鹽礦物的主要原料，經(jīng)高溫處理，可生產(chǎn)出硅酸鹽制品。如：

常見的硅酸鹽制品：硅酸鹽水泥知識準(zhǔn)備

子學(xué)習(xí)情境2.3水泥中氧化鈣、氧化鎂的測定方法

主要內(nèi)容3任務(wù)資訊4計劃決策任務(wù)實施52任務(wù)分析任務(wù)來源16任務(wù)評價

任務(wù)來源檢測人員按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化操作要求，完成水泥氧化鈣、氧化鎂測定并提交檢測報告。樣品交接常用禮儀常識、有關(guān)規(guī)定硅酸鹽水泥試樣的分解方法水泥的氧化鈣、氧化鎂測定原理和方法數(shù)據(jù)處理及檢驗報告編寫方法容量分析技術(shù)相關(guān)操作完成水泥中氧化鈣、氧化鎂測定，需要具備的基本知識和基本技能任務(wù)分析任務(wù)資訊

制定檢測方案

決策計劃

實施樣品檢測

任務(wù)實施

任務(wù)檢查評價

檢查評價獲取相關(guān)知識知識點：水泥中氧化鈣、氧化鎂的測定方法

在水泥試樣中，鈣和鎂通常共存，需同時測定。在快速分析系統(tǒng)中，是在一份溶液中控制不同條件分別測定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。任務(wù)資訊CaO的測定，廣泛使用絡(luò)合滴定法，在pH8～13中，定量生成CaY絡(luò)合物，因Mg2+干擾，故pH>12，Mg2+→Mg(OH)↓不干擾滴定計劃決策氧化鈣的測定在一定條件下，Ca2+、Mg2+能與EDTA形成穩(wěn)定的1:1的配合物，選擇適宜的酸度條件下，可用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液直接滴定測定鈣和鎂。調(diào)節(jié)溶液pH﹥12.5，使Mg2+生產(chǎn)難溶的Mg（OH）2沉淀，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定法測定Ca2+含量；另取一份溶液，控制其pH為10，用EDTA滴定法測定Ca2+、Mg2+的總量，扣除氧化鈣的量即為氧化鎂的量。任務(wù)資訊1.方法原理：控制CMP量少些，粉紅色較易觀察。

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)任務(wù)資訊（一）分離出硅酸后CaO的測定

2、指示劑：三混指示劑起指示劑作用的是C，即鈣黃綠素鈣黃綠素:pH<11，本身為黃綠色熒光，并為Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Mn2+等熄滅；

pH>12，呈桔紅色無黃綠色熒光，但與Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+

絡(luò)合呈黃綠色熒光，Ca2+

尤為靈敏。

任務(wù)資訊

實驗如何控制pH？

鈣黃綠素不象NN、MTB指示劑那樣與Mg2+

顯色（即不與Mg2+

顯色）

pH>12與Ca2+等金屬呈黃綠色熒光，但本身無此熒光，使用pH>12.5，滴定Ca2+（Sr2+、Ba2+）適用于Mg2+

含量高時滴定Ca2+

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)

任務(wù)資訊終點時鈣黃綠素的殘余熒光為游離的酚酞絡(luò)合劑（0.5）[或酚酞（0.2）]與MTB的混合色調(diào)——紫紅色所掩蔽。終點鎂的返色影響可用MTB與之生成藍(lán)色絡(luò)合物而予以消除，使終點更明顯。

C本身常由于合成時或在貯存過程中的分解而含有微量的熒光黃，致使滴定至終點時仍殘有微弱的熒光，另外，K+、Na+在強堿液中也與C反應(yīng)略顯熒光（K+效應(yīng)較小，固調(diào)pH用KOH），所以加酚酞或酚酞絡(luò)合劑及MTB的混合色調(diào)“紫紅色”掩蔽。任務(wù)資訊3、條件及注意事項1）干擾消除

Fe3+、Al3+、Mn2+、TiO2+干擾滴定加入三乙醇胺TEA掩蔽，注意：酸性中加入，堿性中使用。（2）體積以250mL左右為宜，減少Mg(OH)↓對Ca2+

的吸附（Mg2+的掩蔽劑？——KOH）（3）用KOH調(diào)pH而不用NaOH——為了減少吸附采取滴加搖晃，而不是一次加入（Mg2+含量高時更應(yīng)注意）因為堿金屬都與C產(chǎn)生微弱熒光，但其中Na+

強，K+

弱，所以用此指示劑時，盡量避免用大量的鈉鹽。任務(wù)資訊（4）調(diào)好pH后迅速滴定，防止（5）陽光或燈光照射下，在白瓷板（白色襯底），從上向下看，終點顏色（6）CaO的測定影響MgO的結(jié)果，應(yīng)控制好條件。任務(wù)資訊硅酸存在下滴定鈣（帶硅滴鈣）任務(wù)資訊1、存在問題pH>12→CaSiO3↓→返色嚴(yán)重→偏低在硅酸存在下，當(dāng)用堿調(diào)溶液pH>12時，往往產(chǎn)生CaSiO3↓（白色），使滴鈣終點提前，不斷返色，結(jié)果明顯偏低。解釋：pH>12，CaSiO3

形成沉淀的速度，與Ca2+、Si的濃度有關(guān)外，也可能與硅酸的存在形態(tài)密切相關(guān)，一般認(rèn)為在鹽酸溶液中硅酸有α，β，γ三種存在形態(tài)：α型硅酸非聚合型狀態(tài)β型硅酸發(fā)生聚合，但沒凝聚γ型硅酸達(dá)到極限聚合（達(dá)到形成膠體顆粒的極度，聚合形式）任務(wù)資訊所以α型硅酸與Ca2+的結(jié)合能力最弱。而存在形態(tài)與HCl的濃度有關(guān)：分解樣品時：酸度越低（<1molL-1），形成α型酸度越高（>4molL-1），γ開始形成β

降低酸度達(dá)8molL-1，全部γ任務(wù)資訊2、措施方法有多種，返滴定法，稀釋法，Mg(OH)2共沉淀法，氟硅酸解聚法，只介紹兩種：（1）稀釋法

采用大體積溶樣，即降低溶液酸度（<1molL-1）（要嚴(yán)格），又降低Ca2+、Si4+濃度，新生成的是α型硅酸，與Ca2+結(jié)合力較弱，硅酸鈣的沉淀速度緩慢，同時加熱到45-50℃，以增大硅酸鈣的溶解度，從而有效克服了硅酸干擾。任務(wù)資訊在酸性溶液中，加入適量的KF，使溶液中的硅酸與F-作用生成氟硅酸：H2SiO3+6H++6F-=H2SiF6+3H2O

然后將溶液加水稀釋并堿化,氟硅酸與OH-作用游離出新生態(tài)的硅酸：H2SiF6+6OH-=

H2SiO3+6F-+3H2O

新生態(tài)的硅酸是非聚合態(tài)的

型硅酸，與Ca2+形成CaSiO3的速度緩慢，實驗表明，在半小時內(nèi)看不到CaSiO3沉淀產(chǎn)生，可以準(zhǔn)確地滴定鈣。任務(wù)資訊(2)氟硅酸解聚法（1）KF的用量是該法的關(guān)鍵。對一般的水泥生熟料試樣，1mLKF(150g/L)已足夠；而對含硅較高的粘土、粉煤灰試樣，需加2mLKF(150g/L)。KF的用量并不是越多越好，若用量過多，易在pH>12的溶液中產(chǎn)生CaF2沉淀，影響鈣的測定。（2）KF必須在酸性較強的溶液中加入，攪拌放置2min以上，待硅酸轉(zhuǎn)換成氟硅酸后，再用水稀釋并堿化。溶液一經(jīng)堿化，最好立即滴定，若放置時間過長，硅酸開始凝聚又對鈣產(chǎn)生影響。任務(wù)資訊采用氟硅酸解聚法應(yīng)注意以下幾點：鎂的測定

1．基本原理在pH=10的氨性緩沖溶液中，在分離或用三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+后，以KB(酸性絡(luò)藍(lán)K-萘酚綠B)為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液直接滴定Ca2+、Mg2+，終點由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，其結(jié)果為鈣鎂合量。從合量中減去鈣量即得鎂量。任務(wù)資訊鎂的測定

試液氨性緩沖溶液pH＝10三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+EDTAKBCaY、MgY過量一滴EDTA酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色任務(wù)資訊其過程可描述為：顯色反應(yīng)：Ca2++KB=Ca-KB(酒紅色)Mg2++KB=Mg-KB(酒紅色)滴定反應(yīng)：Ca2++H2Y2-=CaY2-+2H+Mg2++H2Y2-=MgY2-+2H+終點反應(yīng)：Ca-KB+H2Y2-=CaY2-+2H++KBMg-KB+H2Y2-=MgY2-+2H++KB

酒紅色純藍(lán)色任務(wù)資訊共存金屬離子的干擾與測定鈣時相同。

Fe3+、Al3+、TiO2+干擾：用酒石酸鉀鈉與三乙醇胺聯(lián)合掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+，比單用三乙醇胺或酒石酸鉀鈉的效果好。但使用時應(yīng)注意先在酸性溶液中加入酒石酸鉀鈉、然后再加三乙醇胺，最后加入pH10的氨性緩沖溶液。

2.測定條件

任務(wù)資訊

2.測定條件

b.

共存金屬離子的干擾：

與測定鈣時相同，用酒石酸鉀鈉與三乙醇胺聯(lián)合掩蔽效果好。

a.酸度：

pH＝10，測得鈣、鎂合量，扣除掉鈣的含量即是鎂的含量。任務(wù)資訊對一般的水泥生熟料及原料試樣，加1～2mL酒石酸鉀鈉溶液(100g/L)及5mL三乙醇胺(1+2)已足夠；但對鋁含量高的硅酸鹽試樣，應(yīng)加2～3mL酒石酸鉀鈉溶液(100g/L)及10mL三乙醇胺(1+2)。應(yīng)該指出，在pH>12滴定鈣時，應(yīng)避免加入酒石酸鉀鈉，否則會因Mg2+不能完全形成Mg(OH)2沉淀，而導(dǎo)致鈣結(jié)果偏高。任務(wù)資訊錳干擾有Mn2+存在，加入三乙醇胺并將溶液pH調(diào)整到10后，Mn2+迅速被空氣氧化成Mn3+，并形成綠色的Mn3+—TEA配合物，隨著溶液中錳量的增加，測定結(jié)果的正誤差隨之增大。通常在配位滴定鈣鎂合量時，MnO在0.5mg以下，影響較小,可忽略錳的影響；若MnO含量在0.5mg以上時，可在溶液中加入鹽酸羥胺還原Mn3+—TEA配合物中的Mn3+為Mn2+，用EDTA滴定出鈣、鎂、錳合量。差減獲得鎂量任務(wù)資訊

硅酸的干擾：

pH=10的溶液中，硅酸的干擾不顯著，但當(dāng)硅或鈣濃度較大時，仍然需要加入KF溶液消除硅酸的影響，不過KF用量可以適當(dāng)減少。任務(wù)資訊K:B配比對終點影響KB指示劑中，酸性鉻藍(lán)K與萘酚綠B的配比對終點影響很大。當(dāng)K：B為1+2.5配比時，終點由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，清晰敏銳。但也應(yīng)根據(jù)指示劑的生產(chǎn)廠家、批號、存放時間及分析者的習(xí)慣等，進(jìn)行調(diào)整。任務(wù)資訊注意事項在系統(tǒng)分析中，若以容量法測SiO2，則硅酸是以溶膠形式共存于試驗溶液中。在硅酸存在下滴定鈣、鎂，尤其是鈣(稱為帶硅測鈣)，由于硅酸的干擾使結(jié)果偏低。應(yīng)當(dāng)首先除去硅酸的干擾，消除辦法常采用在酸性溶液中加入KF進(jìn)行掩蔽，生成H2SiF6。KF溶液的加入量要適當(dāng)，過少，硅酸的干擾不能完全消除，過多時，則易形成CaF2沉淀，同樣影響鈣的測定。

任務(wù)資訊計劃決策方法概要在水泥試樣中，鈣和鎂通常共存，需同時測定。在快速分析系統(tǒng)中，是在一份溶液中控制不同條件分別測定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計算：式中：W（CaO）－氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；TCaO－每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氧化鈣的質(zhì)量，mg·ml-1；V－滴定時消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積；m－試樣的質(zhì)量，g。任務(wù)資訊計劃決策

控制CMP量少些，粉紅色較易觀察。水泥中氧化鈣、氧化鎂的測定——滴定法

計劃決策方法概要在水泥試樣中，鈣和鎂通常共存，需同時測定。在快速分析系統(tǒng)中，是在一份溶液中控制不同條件分別測定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。技能訓(xùn)練

取25ml待測溶液A放入300ml燒杯中，加水稀釋至約200ml。加入5ml三乙醇胺溶液（1+2）及適量的CMP混合指示劑，在攪拌下加入氫氧化鉀出現(xiàn)綠色熒光后再加過量5-8ml，此時溶液酸度在pH為13以上，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至綠色熒光完全消失并呈現(xiàn)紅色。氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計算：技能訓(xùn)練式中：W（CaO）－氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；TCaO－每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氧化鈣的質(zhì)量，mg·ml-1；V－滴定時消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積；m－試樣的質(zhì)量，g。技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練

另取一份溶液，控制其pH為10，用EDTA滴定法測定鈣和鎂的總量，扣除氧化鈣的含量，既得氧化鎂含量。氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計算：技能訓(xùn)練水泥中氧化鈣、氧化鎂的測定方法

知識準(zhǔn)備檢測人員按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化操作要求，完成水泥氧化鈣、氧化鎂測定并提交檢測報告。樣品交接常用禮儀常識、有關(guān)規(guī)定硅酸鹽水泥試樣的分解方法水泥的氧化鈣、氧化鎂測定原理和方法數(shù)據(jù)處理及檢驗報告編寫方法容量分析技術(shù)相關(guān)操作完成水泥中氧化鈣、氧化鎂測定，需要具備的基本知識和基本技能知識準(zhǔn)備知識點：水泥中氧化鈣、氧化鎂的測定方法

在水泥試樣中，鈣和鎂通常共存，需同時測定。在快速分析系統(tǒng)中，是在一份溶液中控制不同條件分別測定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。知識準(zhǔn)備2、指示劑：三混指示劑起指示劑作用的是C，即鈣黃綠素鈣黃綠素:pH<11，本身為黃綠色熒光，并為Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Mn2+等熄滅；

pH>12，呈桔紅色無黃綠色熒光，但與Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+

絡(luò)合呈黃綠色熒光，Ca2+

尤為靈敏。

知識準(zhǔn)備

實驗如何控制pH？

鈣黃綠素不象NN、MTB指示劑那樣與Mg2+

顯色（即不與Mg2+

顯色）

pH>12與Ca2+等金屬呈黃綠色熒光，但本身無此熒光，使用pH>12.5，滴定Ca2+（Sr2+、Ba2+）適用于Mg2+

含量高時滴定Ca2+

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)

知識準(zhǔn)備終點時鈣黃綠素的殘余熒光為游離的酚酞絡(luò)合劑（0.5）[或酚酞（0.2）]與MTB的混合色調(diào)——紫紅色所掩蔽。終點鎂的返色影響可用MTB與之生成藍(lán)色絡(luò)合物而予以消除，使終點更明顯。

C本身常由于合成時或在貯存過程中的分解而含有微量的熒光黃，致使滴定至終點時仍殘有微弱的熒光，另外，K+、Na+在強堿液中也與C反應(yīng)略顯熒光（K+效應(yīng)較小，固調(diào)pH用KOH），所以加酚酞或酚酞絡(luò)合劑及MTB的混合色調(diào)“紫紅色”掩蔽。知識準(zhǔn)備3、條件及注意事項1）干擾消除

Fe3+、Al3+、Mn2+、TiO2+干擾滴定加入三乙醇胺TEA掩蔽，注意：酸性中加入，堿性中使用。（2）體積以250mL左右為宜，減少Mg(OH)↓對Ca2+

的吸附（Mg2+的掩蔽劑？——KOH）（3）用KOH調(diào)pH而不用NaOH——為了減少吸附采取滴加搖晃，而不是一次加入（Mg2+含量高時更應(yīng)注意）因為堿金屬都與C產(chǎn)生微弱熒光，但其中Na+

強，K+

弱，所以用此指示劑時，盡量避免用大量的鈉鹽。知識準(zhǔn)備（4）調(diào)好pH后迅速滴定，防止（5）陽光或燈光照射下，在白瓷板（白色襯底），從上向下看，終點顏色（6）CaO的測定影響MgO的結(jié)果，應(yīng)控制好條件。知識準(zhǔn)備硅酸存在下滴定鈣（帶硅滴鈣）知識準(zhǔn)備1、