一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法

2023-06-26 23:49:01 3

專利名稱：一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，具體地說是採用乙二 醇-碘乙醇法測定鋼渣中游離氧化鎂含量。
背景技術：
鋼鐵產業是我國的重要基礎支柱產業，2009年我國鋼鐵產量5億多噸，居世界第 一。鋼渣是指煉鋼過程中排出的熔煉廢渣，經過高溫冶煉後淬冷而形成，主要是金屬爐料中 各元素被氧化後生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料、補爐材料、金屬爐料帶入的雜質和為調整 鋼渣性質而加入的造渣材料，如石灰石、白雲石、鐵礦石、矽石等。鋼渣數量約為鋼產量的 15% 20%，按這一比例推算，我國每年要產生8000萬噸以上的鋼渣。煉鋼過程中加入的部分氧化鎂經過高溫過程後其結構發生變化形成游離氧化鎂。 游離氧化鎂遇水水化後生成氫氧化鎂，體積發生膨脹。因為鋼渣的水化速度比水泥中其他 礦物成份更緩慢，將其應用於混凝土中，後期會產生膨脹，使鋼渣混凝土建築開裂，引起混 凝土的後期安定性問題。鋼渣中游離氧化鎂含量的準確測定方法目前還沒有成熟的方法， 因此，游離氧化鎂含量的準確測定成為鋼渣應用的關鍵。本發明在測定游離氧化鎂時用乙 二醇並加入碘_乙醇作為催化劑，使乙二醇在沸騰時與鋼渣中的游離氧化鎂反應速度大大 提高，乙二醇-碘乙醇法可以較準確地測定出鋼渣中游離氧化鎂的含量，對研究鋼渣廣泛 利用具有理論和實際意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種測定過程簡單、測定準確率高、測定過程時間短、同時應 用性強，能快速準確測定鋼渣中游離氧化鎂含量的方法。因為鋼渣中的游離氧化鎂和游離 氧化鈣同時和乙二醇反應，因此實驗時是用滴定出的鈣鎂總含量減去鈣的總含量，從而得 到游離氧化鎂的含量的。本發明的主要製備技術方案是，一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其步 驟如下(1)首先，測定鋼渣中游離總鈣的含量，其方法為稱取一定量的鋼渣樣品放入錐 形瓶中，加入乙二醇，水浴加熱並磁力攪拌一定時間，然後離心分離取上層液體，加入鹽酸、 去離子水、三乙醇胺溶液、氫氧化鈉溶液和鈣指示劑，用EDTA標準溶液滴定使溶液由紅色 變為藍色，記錄消耗的EDTA溶液的體積力，從而得出鋼渣中游離總鈣的含量；(2)然後，測定鋼渣中鈣鎂總含量，其方法為稱取一定量的鋼渣樣品放入錐形瓶 中，加入乙二醇及催化劑碘_乙醇，將錐形瓶與冷凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一 定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內，將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後 棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸將溶液酸化，用硫代硫酸鈉溶液除去多餘 的催化劑，然後加入三乙醇胺、緩衝溶液及一定量K-B混合指示劑，用EDTA標準液滴定至 溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄消耗的EDTA溶液體積為V2，從而計算出鋼渣中的鈣鎂總含量；(3)用所述步驟(2)中測定的鈣鎂總含量減去所述步驟(1)中測定的鈣含量便可 以得到游離氧化鎂的含量。所述游離總鈣包括游離氧化鈣和氫氧化鈣。所述步驟(2)中所述催化劑為碘_乙醇溶液。測定鋼渣中游離總鈣(包括游離氧化鈣和氫氧化鈣)的含量的方法如下稱取一 定量的鋼渣樣品放入乾燥磨口錐形瓶中，加入25mL乙二醇，在80°C _90°C水浴中加熱並磁 力攪拌一定時間，然後離心分離取上層液體，加入鹽酸、去離子水、三乙醇胺溶液、氫氧化鈉 溶液和適量的鈣指示劑，用EDTA標準溶液(0.015mol/L)滴定使溶液由紅色變為藍色，記錄 消耗的EDTA溶液的體積為\。測定鋼渣中鈣鎂總含量的方法如下稱取一定量的鋼渣樣品放入乾燥磨口錐形瓶 中，加入乙二醇及催化劑碘_乙醇，將錐形瓶與冷凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一 定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內。將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後 棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將酸化，用硫代硫酸鈉溶液除去多 餘的催化劑，然後加入三乙醇胺、緩衝溶液(pH= 10)及一定量K-B混合指示劑，用EDTA標 準液(0.015mol/L)滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄消耗的EDTA溶液體積為V2。用鈣鎂總含量減去鈣含量便可以得到游離氧化鎂的含量。反應原理為 C1(lH14N2Na208+Ca (CH20) 2 — C1(lH14N2Ca08+C2H602(2)Mg0+C2H602 — Mg (CH20) 2+H20(3)C10H14N2Na208+Mg (CH20) 2 — C10H14N2Mg08+C2H602 (4)游離氧化鎂的質量百分數按式(5)計算 式中TMgQ-每毫升EDTA標準滴定溶液相當於氧化鎂的質量，mg/ml ；Vr滴定鈣含量時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，ml ；V2-滴定鈣鎂總含量時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，ml ；m-試樣的質量，g;fMg。_游離氧化鎂含量。上述的催化劑用量應該剛剛過量為宜，滴定時應同時對一個樣品進行至少兩次實 驗，允許誤差見表1:表1允許差 上述的冷凝管為蛇形冷凝管。
上述的EDTA標準溶液濃度為0. 015mol/L。上述的碘-乙醇為稱取2. 5g碘單質溶於100ml無水乙醇中而製得的。上述的鹽酸溶液為鹽酸和去離子水的比例為1:1。上述的三乙醇胺溶液為三乙醇胺和去離子水的比例為1 1。上述的硫代硫酸鈉溶液濃度為0. lmol/L。上述的緩衝溶液為pH = 10，其採用27g氯化銨溶於水，加160ml濃氨水，用水稀釋 至500ml而製得。上述的氫氧化鈉溶液(200g/L)用100g氫氧化鈉溶於水中，加水稀釋至500ml而製得。上述的鈣指示劑為2. 00g鈣指示劑與100g在105°C _110°C烘乾的硝酸鉀混合研 細而製得。上述的K-B指示劑為0. 5g酸性鉻藍K和0. 7g萘酚綠B，溶於100ml去離子水中而製得。
具體實施例方式本發明的方法具體實施步驟(1)稱取0. 2-0. 5g鋼渣試樣m(通過0.08mm方孔篩)，精確至O.OOOlg，置於乾燥 磨口錐形瓶中，加入25ml乙二醇，然後加熱並磁力攪拌，使溶液在80°C -90°C溫度內加熱 0. 5小時；停止加熱後待液體在錐形瓶內冷卻，將錐形瓶中的液體移入100ml乾燥離心管， 用15ml無水乙醇清洗錐形管3-4次，洗液倒入離心管中，在離心機上以3500r/min的速度 離心15分鐘，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將濾液酸化，制 得待測溶液；滴定待測溶液的游離總鈣含量時，將待測溶液倒入乾燥錐形瓶中，加入去離子 水至錐形瓶100ml處，加入5ml三乙醇胺、10ml氫氧化鈉及適量鈣示劑，用EDTA標準溶液 (0. 015mol/L)滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄EDTA消耗量義。(2)稱取0. 2-0. 5g鋼渣試樣m (通過0.08mm方孔篩)，精確至0.0001g，置於乾燥 磨口錐形瓶中並連接蛇形冷凝管，加入25ml乙二醇和一定量的催化劑碘-乙醇，然後磁力 加熱攪拌回流，溶液微沸後加熱0. 5小時；停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內，將 錐形瓶中的液體移入100ml乾燥離心管，用15ml無水乙醇清洗錐形管3_4次，洗液倒入離 心管中，在離心機上以3500r/min的速度離心15分鐘，離心後棄去沉澱取上層液體倒入幹 燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將濾液酸化製得待測溶液；滴定待測溶液的鈣鎂總含量時，將待 測溶液倒入乾燥錐形瓶中，加入硫代硫酸鈉溶液去除多餘的催化劑碘_乙醇，加入5ml三乙 醇胺，10ml緩衝溶液及3滴K-B混合指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/L)滴定至溶液顏 色由紫紅色至藍色，記錄EDTA消耗量V2。(3)用鈣鎂總含量減去鈣含量便可以得到游離氧化鎂的含量，計算鋼渣中游離氧 化鎂的質量百分數，按下式計算。


(5)式中TMgQ-每毫升EDTA標準滴定溶液相當於氧化鎂的質量，mg/ml ；Vr滴定鈣含量時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，ml ；
V2-滴定鈣鎂總含量時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，ml ；m-試樣的質量，g;fMg。_游離氧化鎂含量。實施例1首先，測定鋼渣中的游離總鈣(包括游離氧化鈣和氫氧化鈣)的含量，稱取新餘熱 悶鋼渣試樣兩份1號為0. 3010g、2號為0. 3001g，，加入25mL乙二醇，在80°C-90°C水浴中加 熱並磁力攪拌約30分鐘，停止加熱後將錐形瓶中的液體移入100ml乾燥離心管，用15ml無 水乙醇清洗錐形管3-4次，洗液倒入離心管中，在離心機上以3500r/min的速度離心15分 鍾，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將濾液酸化，加去離子水 至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氫氧化鈉及少量鈣指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/ L)滴定至溶液顏色由紅色至藍色，記錄EDTA消耗量％分別為33. 24ml和33. 46ml。然後，測定鋼渣中鈣鎂鈣鎂總含量，稱取新餘熱悶鋼渣試樣兩份1號為0. 301g、2 號為0. 3001g，放入乾燥磨口錐形瓶中，加入乙二醇25ml及催化劑碘-乙醇5ml，將錐形瓶 與冷凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入 錐形瓶內。將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加 鹽酸2-3滴將酸化，加去離子水至100ml，加入硫代硫酸鈉溶液去除多餘的催化劑碘-乙醇， 5ml三乙醇胺，10ml緩衝溶液及3滴K-B混合指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/L)滴定 至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄EDTA消耗量V2分別為38. 98ml和39. 44ml。用鈣鎂總含量減去鈣含量便可以得到游離氧化鎂的含量。計算新餘熱悶鋼渣中游離氧化鎂的質量百分數，計算數據列於表2中。表2新餘熱悶鋼渣中的游離氧化鎂含量 由表2可得新餘熱悶鋼渣中游離氧化鎂平均含量分別為1. 84%。實施例2首先，測定鋼渣中的游離總鈣(包括游離氧化鈣和氫氧化鈣)的含量，稱取新餘熱 悶鋼渣試樣兩份1號為0. 2001g、2號為0. 2002g，至於乾燥磨口錐形瓶中，加入25mL乙二 醇，在80°C-90°C水浴中加熱並磁力攪拌約30分鐘，停止加熱將錐形瓶中的液體移入100ml 乾燥離心管，用15ml無水乙醇清洗錐形管3-4次，洗液倒入離心管中，在離心機上以3500r/ min的速度離心15分鐘，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將濾 液酸化，加去離子水至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氫氧化鈉及少量鈣指示劑，用EDTA 標準溶液(0. 015mol/L)滴定至溶液顏色由紅色至藍色，記錄EDTA消耗量力分別為21. 49ml 和 21. 59ml。然後，測定鋼渣中鈣鎂總含量，稱取新餘熱悶鋼渣試樣兩份1號為0. 2001g、2號為 0. 2002g，放入乾燥磨口錐形瓶中，加入乙二醇25ml及催化劑碘-乙醇10ml，將錐形瓶與冷 凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內。將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將酸化，加去離子水至100ml，加入硫代硫酸鈉溶液去除多餘的催化劑碘-乙醇，5ml 三乙醇胺，10ml緩衝溶液及3滴K-B混合指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/L)滴定至溶 液顏色由紫紅色至藍色，記錄EDTA消耗量V2分別為37. 89ml和38. 01ml。用鈣鎂總含量減 去鈣含量便可以得到游離氧化鎂的含量。計算新餘熱悶鋼渣尾渣中游離氧化鎂的含量，計算數據列於表3中。表3新餘熱悶鋼渣尾渣中的游離氧化鎂含量 由表3可得新餘熱悶鋼渣尾渣中游離氧化鎂平均含量分別為4. 93%。實施例3首先，測定混合樣中的游離總鈣(包括游離氧化鈣和氫氧化鈣)的含量，同時稱 取分析純氧化鎂和氧化鈣混合試樣兩份1號為氧化鈣0. 0119g、氧化鎂0. 0053g，2號氧化 鈣0. 0132g、氧化鎂0. 0055g，至於乾燥磨口錐形瓶中，加入25mL乙二醇，在80°C -90°C水 浴中加熱並磁力攪拌約30分鐘，停止加熱後將錐形瓶中的液體移入100ml乾燥離心管， 用15ml無水乙醇清洗錐形管3-4次，洗液倒入離心管中，在離心機上以3500r/min的速度 離心15分鐘，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將濾液酸化， 加去離子水至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氫氧化鈉及少量鈣指示劑，用EDTA標準溶 液(0. 015mol/L)滴定至溶液顏色由紅色至藍色，記錄EDTA消耗量分別為13. 30ml和 14. 86ml。然後，測定混合樣中鈣鎂總含量，同時稱取分析純氧化鎂和氧化鈣混合試樣兩份1 號為氧化鈣0. 0119g、氧化鎂0. 0053g, 2號氧化鈣0. 0132g、氧化鎂0. 0055g,放入乾燥磨口 錐形瓶中，加入乙二醇25ml及催化劑碘-乙醇3ml，將錐形瓶與冷凝管連接，加熱至溶液微 沸並攪拌回流一定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內。將錐形瓶中的溶液 離心分離，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將酸化，加去離子 水至100ml，加入硫代硫酸鈉溶液去除多餘的催化劑碘-乙醇，5ml三乙醇胺，10ml緩衝溶液 及3滴K-B混合指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/L)滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色， 記錄EDTA消耗量V2分別為21. 81ml和23. 50ml。用鈣鎂總含量減去鈣含量便可以得到遊 離氧化鎂的含量。計算純氧化鎂和氧化鈣混合試樣中的氧化鎂含量，計算數據列於表4中。表4分析純氧化鎂和氧化鈣混合試樣中的氧化鎂含量 實施例4測定游離氧化鎂的回收率，同時稱取由分析純氧化鎂經1500°C煅燒、保溫1小時 製備的游離氧化鎂試樣兩份1號為0. 0150g，2號為0. 0200g，放入乾燥磨口錐形瓶中，加入 乙二醇25ml及催化劑碘-乙醇5ml，將錐形瓶與冷凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一 定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內。將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後 棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將酸化，加去離子水至100ml，加入 硫代硫酸鈉溶液去除多餘的催化劑碘_乙醇，5ml三乙醇胺，10ml緩衝溶液及3滴K-B混合 指示劑，用EDTA標準溶液(0. 015mol/L)滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄EDTA消耗 量 V2 分別為 23. 32ml 和 30. 11ml。計算游離氧化鎂的回收率，計算數據列於表5中。表5游離氧化鎂的回收率
權利要求
一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於測定步驟如下(1)首先，測定鋼渣中游離總鈣的含量，其方法為稱取一定量的鋼渣樣品m放入錐形瓶中，加入乙二醇，水浴加熱並磁力攪拌一定時間，然後離心分離取上層液體，加入鹽酸、去離子水、三乙醇胺溶液、氫氧化鈉溶液和鈣指示劑，用EDTA標準溶液滴定使溶液由紅色變為藍色，記錄消耗的EDTA溶液的體積V1，從而計算出鋼渣樣品中游離總鈣的含量；(2)然後，測定鋼渣中鈣鎂總含量，其方法為稱取一定量的鋼渣樣品m放入錐形瓶中，加入乙二醇及催化劑碘-乙醇，將錐形瓶與冷凝管連接，加熱至溶液微沸並攪拌回流一定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內，將錐形瓶中的溶液離心分離，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸將溶液酸化，用硫代硫酸鈉溶液除去多餘的催化劑，然後加入三乙醇胺、緩衝溶液及一定量K-B混合指示劑，用EDTA標準液滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄消耗的EDTA溶液體積為V2，從而計算出鋼渣樣品中的鈣鎂總含量；(3)用所述步驟(2)中測定的鈣鎂總含量減去所述步驟(1)中測定的鈣含量便可以得到游離氧化鎂的含量。
2.如權利要求1所述的鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於所述步驟(1)中游離總鈣包括游離氧化鈣和氫氧化鈣。
3.如權利要求1所述的鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於步驟(2) 中所述催化劑為碘_乙醇溶液。
4.如權利要求1或3所述的鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於所述 催化劑中碘_乙醇添加時應過量，既反應過程中一直有淺紫色催化劑存在。
5.如權利要求1所述的鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於所述步驟(2)中K-B混合指示劑由酸性鉻藍K和萘酚綠B兩種物質溶於去離子水中而得到。
6.如權利要求5所述的鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，其特徵在於所述K-B 混合指示劑中酸性鉻藍K和萘酚綠B的質量比為1 1.2-1 1.6。
7.—種鋼渣中游離總鈣含量分析測試方法，其特徵在於稱取一定量的鋼渣樣品放入錐形瓶中，加入25mL乙二醇，在80°C -90°C水浴中加熱並 磁力攪拌一定時間，然後離心分離取上層液體，加入鹽酸、去離子水、三乙醇胺溶液、氫氧化 鈉溶液和適量的鈣指示劑，用EDTA標準溶液滴定使溶液由紅色變為藍色，記錄消耗的EDTA 溶液的體積為，從而計算得出鋼渣樣品中游離總鈣的含量。
8.—種鋼渣中鈣鎂總含量分析測試方法，其特徵在於稱取一定量的鋼渣樣品放入錐形瓶中，加入乙二醇及催化劑，將錐形瓶與冷凝管連接， 加熱至溶液微沸並攪拌回流一定時間，停止加熱後待冷凝管液體全部流入錐形瓶內。將錐 形瓶中的溶液離心分離，離心後棄去沉澱取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，加鹽酸2-3滴將 酸化，用硫代硫酸鈉溶液除去多餘的催化劑，然後加入三乙醇胺、緩衝溶液及一定量K-B混 合指示劑，用EDTA標準液滴定至溶液顏色由紫紅色至藍色，記錄消耗的EDTA溶液體積為 V2，從而計算得出鋼渣樣品中的鈣鎂總含量。
9.如權利要求8所述的鋼渣中鈣鎂總含量分析測試方法，其特徵在於所述催化劑為 碘_乙醇溶液。
10.如權利要求9所述的鋼渣中鈣鎂總含量分析測試方法，其特徵在於所述K-B混合指示劑由酸性鉻藍K和萘酚綠B兩種物質溶於去離子水中而得到。
全文摘要
本發明涉及一種鋼渣中游離氧化鎂含量分析測試方法，該方法步驟為稱取一定量的樣品放入乾燥磨口錐形瓶中，加入乙二醇及催化劑，將所述錐形瓶與冷凝管連接，加熱攪拌回流；將所述錐形瓶中的溶液離心分離後取上層液體倒入乾燥錐形瓶中，並向其中加鹽酸將所述上層液體酸化，然後將所述上層液體製得待測溶液；在滴定游離氧化鎂含量時分別取一定量所述待測溶液進行鈣含量和鈣鎂總含量的測定，從而得到所述游離氧化鎂含量。本發明在測定游離氧化鎂時用乙二醇並加入碘-乙醇作為催化劑，使乙二醇在沸騰時與鋼渣中的游離氧化鎂反應速度大大提高，可以較準確地測定出鋼渣中游離氧化鎂的含量，對研究鋼渣廣泛利用具有理論和實際意義。
文檔編號G01N21/79GK101865856SQ20101019974
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月8日 優先權日2010年6月8日
發明者劉家祥, 盧忠飛, 朱桂林, 楊景玲, 王博 申請人:中冶建築研究總院有限公司;北京化工大學;中國京冶工程技術有限公司