《水泥成品半成品和原料的化学分析课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥成品半成品和原料的化学分析课件（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8 水泥成品、半成品和原料的化学分析,本章重点和难点,重点 水泥及熟料各成分化学分析选用的国家标准及其适用范围； 二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁的测定原理及其分析方法 难点 比色法和容量法分析试样中各成分的测定原理。,教学目标与要求,掌握水泥工业常用原(燃)料、半成品及成品的化学分析法的最新国家标准； 熟练掌握水泥原料、半成品及成品中二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝的化学分析方法、原理及操作要点；,内容提要,在简单介绍分析化学种类的基础上，让学生了解掌握水泥工业常用原(燃)料、半成品及成品的化学分析法的最新国家标准；并重点介绍水泥原料、半成品及成品中二氧化硅、三氧化二铁、三氧
2、化二铝的化学分析方法、原理及操作要点。,补充：分析化学的分类,1、定性分析 解决“是什么” 2、定量分析 解决“有多少” 工科院校学生主要学习定量分析化学 定量分析化学的分类： 1按方法分类 2按试样量的大小或组分含量分类 3例行分析和仲裁分析,分析方法的分类： 按分析的目的（或任务）分类： 定性分析 定量分析 结构分析 按照分析对象分类： 无机分析 有机分析,鉴定物质是有哪些元素、离子、基团或化合物组成,测定供试品某组分的相对含量,研究物质的分子结构和晶体结构,按照测定原理和操作方法的不同分类： 定性分析 化学分析法 定量分析 仪器分析法,以物质的化学反应为基础的分析方法,重量分析法,滴定分
3、析法,酸碱滴定分析 非水溶液滴定分析 沉淀滴定法 配位滴定法 氧化还原滴定法,鉴定物质的化学组成,测定各组分的相对含量,不经过化学反应直接进行分析,电化学分析法 光学分析法 色谱分析法 质谱分析法,快速、灵敏、准确、发展速度快、应用广泛但价格昂贵！,仪器简单、操作方便、结果准确、应用范围广,测量常量组分常用化学分析，而测量微量或痕量组分时，则常用仪器分析； 关系：化学分析是仪器分析的基础，仪器分析离不开化学分析；二者互为补充，不可偏废。,按试样量的大小或组分含量分类,根据生产中所起作用不同分类,例行分析 分析实验室日常分析工作称为例行分析，也称为常规分析。 快速分析 例行分析的一种，主要为控制
4、生产工艺过程提供必要信息，要求短时间内报出结果，一般允许误差较宽。如水泥厂车间化验室对水泥生料中碳酸钙滴定值（或氧化钙）和三氧化二铁的测定； 仲裁分析 当对某一分析结果有争议时，请有权威的单位采用标准方法进行分析测定，称之为仲裁分析。,硅酸盐中几个主要的测定项目SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、TiO2等，通常在一份试样中进行测定，这种方法称为硅酸盐系统分析方法。 本章也是对以前各章节基本内容的综合运用，并通过系统分析方案的实例介绍，使学生对硅酸盐分析的内容有进一步的了解。,0 概述 生产硅酸盐水泥原材料的定期检测、生产过程中水泥生料、熟料、成品水泥的质量控制等，是水泥企业化验
5、室日常工作的重要内容之一。 例如：生料的、Fe2O3的控制；水泥熟料中的控制；水泥中SO3的测定等。,一、硅酸盐中二氧化硅含量的测定,二、硅硅酸盐中三氧化二铁含量的测定,三、酸盐中氧化铝含量的测定,四、硅酸盐中二氧化钛含量的测定,五、硅酸盐中氧化钙含量的测定,六、硅酸盐中氧化镁含量的测定,七、其他项目的测定,一、二氧化硅含量的测定原理,氯化铵质量法 硅钼蓝比色法 氟硅酸钾容量法,（一）氯化铵质量法,方法原理 试样以无水碳酸钠烧结，盐酸溶解，加固体氯化铵与水浴上加热蒸发，使硅酸凝聚。滤出的沉淀灼烧后，得到含有铁、铝等杂质的不纯的二氧化硅。沉淀用氢氟酸处理后，失去的质量即为纯二氧化硅的量。,（一）
6、氯化铵质量法,测定步骤 纯二氧化硅的测定 经氢氟酸处理后的残渣的分解 可溶性二氧化硅的测定 硅钼蓝比色法 结果计算 纯二氧化硅的质量分数 m1-灼烧后未经氢氟酸处理的沉淀及坩埚的质量，g; m2-用氢氟酸处理并经灼烧后的残渣及坩埚的质量，g; m-试样的质量，g; 可溶性二氧化硅的质量分数 m3-测定的100mL溶液中二氧化硅的含量，mg; 结果表示,方法讨论 试样的处理 脱水的温度与时间 测定的洗涤 测定的灼烧 氢氟酸的处理 漏失二氧化硅的回收,（一）氯化铵质量法,测定流程,（二）硅钼蓝比色法,在一定的酸度下，单硅酸与钼酸铵生成黄色的硅钼杂多酸H8Si(Mo2O7)6，又称为硅钼黄。 但稳定
7、性、灵敏度较差。通常用还原剂（抗坏血酸、SnCl2、(NH4)2Fe(SO4)2等）将其还原成蓝色的硅钼杂多酸(也称硅钼蓝)再进行比色测。这就是硅钼蓝光度法，max=810nm。,（三）氟硅酸钾容量法,方法原理 二氧化硅滴定分析方法都是间接测定方法，氟硅酸钾容量法是应用最广泛的一种，确切的说应该是氟硅酸钾沉淀分离酸碱碱滴定法。 原理是含硅的样品，经与苛性碱、碳酸钠等共融时生成可溶性硅酸盐，可溶性硅酸盐在大量氯化钾及F-存在下定量生成氟硅酸钾（K2SiF6）沉淀。氟硅酸钾在沸水中分解析出氢氟酸（HF），以标准氢氧化钠溶液滴定。间接计算出二氧化硅的含量。 主要反应 SiO22NaOHNa2SiO3
8、 H2O （1） Na2SiO3 2HClH2SiO3 2NaCl （2） H2SiO3 6HFH2SiF63H2O （3） H2SiF6+2KClK2SiF62HCl （4） K2SiF63H2O = 4HFH2SiO32KF （5） HF NaOH = NaFH2O （6）,样品溶解生成K2SiF6使K2SiF6溶解析出HF以标准氢氧化钠溶液滴定计算硅含量,思考题,水泥厂日常分析中即不用HF处理，也不用比色法回收，会对测定结果造成影响吗？为什么？,（二）氟硅酸钾容量法,结果计算,T-每毫升氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/mL; V-滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积， mL; m
9、-试样的质量，g; 5 -全部试样溶液与所取试样溶液的体积比。,方法讨论 试样的分解 溶液的温度 氯化钾的加入量 ，氯化钾应加至饱和 氟化钾的加入量 ，氟化钾的加入量要适宜 氟硅酸钾沉淀的陈化 氟硅酸钾沉淀的过滤和洗涤 中和残余酸 水解和滴定过程 注意空白,（二）氟硅酸钾容量法,实 例,称取硅酸盐试样0.1000g，经熔融分解，沉淀出K2SiF6，然后经过滤洗净，水解产生的HF用0.1124 mol/LNaOH标准滴定溶液滴定，以酚酞为指示剂，耗去标准滴定滴定溶液28.54mL。计算试样中SiO2的质量分数。,二、三氧化二铁的测定原理,（一）配位滴定 含量低于10的样品，如水泥、生料、熟料、粘
10、土、石灰石等 方法原理 在pH为1.82.0及6070 的溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液直接滴定溶液中三价铁，Fe3+与磺基水杨酸钠反应形成一种紫红色配合物,当加入EDTA后EDTA 夺取了与磺基水杨酸钠反应的Fe3+ 形成了另一种更稳定的配合物. 主要反应,(无色),(紫红色),(紫红色),(亮黄色),(无色),显色反应,终点前,终点时,滴定反应,二、三氧化二铁的测定原理,（一）配位滴定 方法讨论 溶液的体积控制在100ml左右 滴定前要加入0.51ml硝酸 PH值调整 溶液的温度 结果计算,T-每毫升EDTA标准溶液相当于三氧化二铁的质量，mg/mL; V-滴定时消耗ED
11、TA标准溶液的体积， mL; m-试样的质量，g。,二、三氧化二铁的测定原理,（二）EDTA铋盐回滴法 适用于高铁或高铝试样 方法原理 在室温下，于PH为1.01.5的溶液中加入适当过量的EDTA标准滴定溶液（以过量3ml为宜），使 之与溶液中的离子充分配合，过量的EDTA以二甲酚橙为指示剂，用硝酸铋标准滴定溶液回滴剩余的EDTA，微过量的与二甲酚橙生成红色配合物，终点由亮黄色变为红色 主要反应,终点前：,终点时：,（剩余）,（亮黄色）,（红色）,二、三氧化二铁的测定原理,（二）EDTA铋盐回滴法 方法讨论 溶液的酸度 用硝酸酸化，不能用盐酸 加入过量EDTA控制在13ml，放置1min是必要
12、的 半二甲酚橙质量要好 结果计算,T-每毫升EDTA标准溶液相当于三氧化二铁的质量，mg/mL; K -每毫升Bi(NO3)标准滴定溶液相当于EDTA )标准滴定溶液的毫升数; V1-加入EDTA标准溶液的体积， mL; V1-滴定时消耗Bi(NO3)标准溶液的体积， mL; m-试样的质量，g。,（三）原子吸收分光光度法 方法原理 试样经氢氟酸和高氯酸分解后，分取一定量的溶液，以锶盐消除硅、铝、钛等对铁的干扰。在空气乙炔火焰中，于波长248.3nm处测定吸光度。 测定步骤 三氧化二铁标准溶液的配制 工作曲线的绘制 测定 结果计算,二、三氧化二铁的测定原理,c-测定溶液中三氧化二铁的浓度，mg
13、/mL; V-测定溶液的体积， mL; m-试样的质量，g； n -全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比,（三）比色法 试样中三氧化二铁含量较低，如石灰石、石膏等 邻菲啰啉比色法 以盐酸羟胺将Fe3+ 还原为Fe2+，在pH=29范围内， Fe2+与邻菲罗啉生成稳定的橙红色络和物，于波长510nm处测定吸光度 硫氰酸钾比色法,二、三氧化二铁的测定原理,三、三氧化二铝的测定原理,方法综述 配位滴定法 直接滴定法 返滴定法 氟化铵置换滴定法 酸碱滴定法 铬天青S法,三、三氧化二铝的测定原理,（一）直接滴定法 方法原理 将滴定完铁后的溶液调节PH至3，加热煮沸，使TiO2+水解为TiO(OH)3沉淀
14、，不再与EDTA配位，以CuEDTA与PAN为指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定至PAN为黄色，继续煮沸、滴定，直至煮沸后红色不再出现，呈稳定的亮黄色为止。 主要反应,（紫红色）,（紫红色）,（微过量）,（黄色）,置换反应：,显色反应：,终点前：,终点时：,三、三氧化二铝的测定原理,（一）直接滴定法 方法讨论 测定结果为纯铝含量 PH值最适宜范围2.53.5 溶液要煮沸 PAN的不可太多，一般200ml溶液中23滴为宜 EDTACu为等物质量的溶液 结果计算,T-每毫升EDTA标准溶液相当于氧化铝的质量，mg/mL; V-滴定时消耗EDTA标准溶液的体积， mL; m-试样的质量，g;,三、三
15、氧化二铝的测定原理,（二）铜盐回滴法 方法原理 在滴定铁后的溶液中，加入对铝、钛过量的EDTA标准滴定溶液，于pH为3.84.0以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA，扣除钛的含量后即为氧化铝的含量。 主要反应,（剩余）,（蓝绿色）,（紫红色）,（黄色）,配位反应,回滴反应,终点反应,三、三氧化二铝的测定原理,（二）铜盐回滴法 方法讨论 测定结果为铝钛合量 测完铁后在溶液中加入过量EDTA，应将溶液加热到7080C再调整PH至3.03.5 EDTA加入量控制在与Al+Ti配位，剩余1015ml 锰的干扰 氟的干扰 结果计算,(三)氟盐取代EDTA容量法 方法原理 二弱酸性溶液
16、中，加入过量EDTA，加热煮沸，使EDTA与Fe3+ 、Al3+、TiO2+等离子配合，冷却后在PH为56的溶液中，以二甲酚橙为指示剂，用锌盐（或铅盐）标准滴定溶液回滴剩余的EDTA，溶液由黄色变为橙红色。再加入氟盐使Al3+、TiO2+生成更为稳定的氟配合物，从而置换出与配合的EDTA，定量置换出的EDTA，用锌盐（或铅盐）标准滴定溶液滴定至紫红（或橙红）色,三、三氧化二铝的测定原理,三、三氧化二铝的测定原理,(三)氟盐取代EDTA容量法 方法讨论 若不掩蔽钛，则测定结果为铝钛合量 可消除锰的干扰 不必记录第一次滴定终点时铅盐的消耗数 第一次终点后要立即加入氟化铵且加热 氟化铵的加入量不宜过多 结果计算,T-每毫升EDTA标准溶液相当于氧化
