实验七八九 水泥熟料中部分氧化物含量的测定[精选].doc

实验（、、）（10学时） 六盘山水泥厂水泥熟料中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO的系统分析 1、了解重量法测定SiO2含量的原理和用重量法测定水泥熟料中SiO2含量的方法。 3、掌握水浴加热、沉淀、过滤、洗涤、灰化、灼烧等操作技术。 4、进一步掌握络合滴定法的原理，特别是通过控制试液的酸度、温度及选择适当的掩蔽剂和指示剂等，在铁、铝、钙、镁共存时直接分别测定它们的方法。 水泥熟料是调和生料经1400℃以上的高温煅烧而成的。通过熟料分析，可以检验熟料质量和煅烧情况的好坏，根据分析结果，可及时调整原料的配比以控制生产。表1　硅酸盐水泥熟料的主要化学成分测定指标 SiO2 18％～24％ 20％～22％ Fe2O3 2.0％～5.5％ 3％～％ Al2O3 4.0％～9.5％ 5％～％ CaO 60％～67％ 62％～66％ 水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解。水泥熟料主要为硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等化合物的混合物。这些化合物与盐酸作用时，生成硅酸和可溶性的氯化物，反应式如下： 2CaO·SiO2+4HCl→2CaCl2+H2SiO3+H2O 3CaO·SiO2+6HCl→3CaCl2+H2SiO3+2H2O 3CaO·Al2O3+12HCl→3CaCl2+2AlCl3+6H2O 4CaO·Al2O3·Fe2O3+20HCl→4CaCl2+2AlCl3+2FeCl3+10H2O 硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在，其化学式以SiO2·nH2O表示。在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅胶脱水成水凝胶析出，因此可利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开。SiO2的含量 SiO2的测定可分成容量法和重量法。本实验采用重量法测定其含量。重量法又因使硅酸凝聚所用物质的不同分为盐酸干固法、动物胶法、氯化铵法等，本实验采用氯化铵法。在水泥经酸分解后的溶液中，采用加热蒸发近干和加固体氯化铵两种措施，使水溶性胶状硅酸尽可能全部脱水析出。蒸干脱水是将溶液控制在100110℃的温度下进行。由于HCl的蒸发，硅酸中所含的水分大部分被带走，硅酸水溶胶即成为水凝胶析出。由于溶液中的Fe3+、Al3+等离子在温度超过110℃时易水解生成难溶性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使SiO2的结果偏高，而Fe2O3，Al2O3等的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度。 加入固体氯化铵后由于氯化铵易离解生成NH3·H2O和HCl，加热时它们易于挥发逸去，从而消耗了水，因此能促进硅酸水溶胶的脱水作用，反应式如下： NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl 含水硅酸的组成不固定，故沉淀经过过滤、洗涤、烘干后，还需经9501000℃高温灼烧成固体成分SiO2，然后称量，根据沉淀的质量计算SiO2的质量分数。 灼烧时，硅酸凝胶不仅失去吸附水，并进一步失去结合水，脱水过程的变化如下： 灼烧所得的SiO2沉淀是雪白而又疏松的粉末。如所得沉淀呈灰色，黄色或红棕色，说明沉淀不纯。 水泥中的铁、铝、钙、镁等组分以Fe3+、Al3+、Mg2+离子形式存在于过滤SiO2沉淀后的滤液中，它们都与EDTA形成稳定的络离子。但这些络离子的稳定性有显著的差别，因此只要控制适当的酸度，就可用EDTA分别滴定它们。铁的测定控制酸度为pH=22.5。试验表明，溶液酸度控制得不当对测定铁的结果影响很大。在pH=1.5时，结果偏低；pH3时，Fe3+离子开始形成红棕色氢氧化物，往往无滴定终点，共存的Ti+和Al3+离子的影响也显著增加。 滴定时以磺基水杨酸为指示剂，它与Fe3+离子形成的络合物的颜色与溶液酸度有关，pH=1.2～2.5时，络合物呈红紫色。由于Fe3+磺基水杨酸络合物不及Fe3+EDTA络合物稳定，所以临近终点时加入的EDTA便会夺取Fe3+磺基水杨酸络合物中的Fe3+离子，使磺基水杨酸游离出来，因而溶液有红紫色变为微黄色，即为终点。磺基水杨酸在水溶液中是无色的，但由于Fe3+EDTA络合物是黄色的，所以终点时由红紫色变为黄色。 测定时溶液的温度以60～7℃为宜，当温度高于75℃，并有Al3+离子存在时，Al3+离子可能与EDTA络合，使Fe2O3的测定结果高，而使得Al2O3的结果偏低。当温度低于50℃时，则反应速度缓慢，不易得出准确的终点。由于络合滴定的过程中在H+离子产生(　　)，所以在没有缓冲作用的溶液中，当铁含量较高时，在滴定过程中溶液的会逐渐降低，从而妨碍反应进一步完成，以致终点变色缓慢，难以进行准确测定。（适用于Fe2O3含量不超过30mg）。计算公式如下： 3、铝的测定