水泥分析(工业分析课件)

硅酸盐分析系统

系统分析方法知识准备酸溶、碱熔—氯化铵系统(2)碱熔—氟硅酸钾系统水泥及其原料的主要测定项目：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、烧失量。另外：如水泥还需增测TiO2、MnO、SO3、F、Na2O、K2O等；石膏需增测

SO3；粘土、矾土等需增测TiO2；矿渣需增测MnO；而萤石仅需测定CaF2、CaCO3、F、Fe2O3即可。即在用酸加热分解样品的同时，加入NH4Cl促进脱水使硅酸凝聚变成凝胶析出，以重量法测定二氧化硅，滤液及洗涤液收集在250mL容量瓶中，供EDTA配位滴定法测定铁、铝、钙、镁、钛等。该方法适用于不溶物

0.2%的水泥熟料，不含酸性混合材的普通硅酸盐水泥、矿渣水泥等。(2)酸溶、碱熔—氯化铵系统酸溶、碱熔—氯化铵系统样品碱熔NH4Cl溶液EDTA测铁、铝、钙、镁EDTA测铁、铝、钙、镁溶液溶液NaOHKFK2SiF6HF测硅重量法测二氧化硅容量法测定二氧化硅SiO2测硅认识水泥认识水泥1.定义水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。知识准备2.性质、用途

性质：

a.水泥属水硬性胶凝材料不但在空气中而且在水中也可硬（而石膏、石灰之类属气硬性胶凝材料，所以只在空气中硬化）用途：大量用于工、农业建设b.原料

由原料中的化学成分来决定，使化学成分符合水泥中氧化物含量的要求。天然水泥

英国有些地方只用一种原料就能生产水泥，因为原料中所含有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3并且接近所需含量，不需要配料。

硅酸盐及制品1、硅酸盐

硅酸盐即硅酸的盐类，就是由二氧化硅和金属氧化物所形成的盐类，是硅酸（xSiO2·yH2O）中的氢被Al、Fe、Ca、Mg、K、Na及其它金属取代形成的盐。知识准备硅酸盐及制品

分类知识准备硅酸盐及制品2、硅酸盐制品（即人造硅酸盐）以硅酸盐矿物的主要原料，经高温处理，可生产出硅酸盐制品。如：

常见的硅酸盐制品：硅酸盐水泥知识准备

子学习情境2.3水泥中氧化钙、氧化镁的测定方法

主要内容3任务资讯4计划决策任务实施52任务分析任务来源16任务评价

任务来源检测人员按照检测标准和规范化操作要求，完成水泥氧化钙、氧化镁测定并提交检测报告。样品交接常用礼仪常识、有关规定硅酸盐水泥试样的分解方法水泥的氧化钙、氧化镁测定原理和方法数据处理及检验报告编写方法容量分析技术相关操作完成水泥中氧化钙、氧化镁测定，需要具备的基本知识和基本技能任务分析任务资讯

制定检测方案

决策计划

实施样品检测

任务实施

任务检查评价

检查评价获取相关知识知识点：水泥中氧化钙、氧化镁的测定方法

在水泥试样中，钙和镁通常共存，需同时测定。在快速分析系统中，是在一份溶液中控制不同条件分别测定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。任务资讯CaO的测定，广泛使用络合滴定法，在pH8～13中，定量生成CaY络合物，因Mg2+干扰，故pH>12，Mg2+→Mg(OH)↓不干扰滴定计划决策氧化钙的测定在一定条件下，Ca2+、Mg2+能与EDTA形成稳定的1:1的配合物，选择适宜的酸度条件下，可用EDTA标准滴定溶液直接滴定测定钙和镁。调节溶液pH﹥12.5，使Mg2+生产难溶的Mg（OH）2沉淀，用EDTA标准滴定溶液滴定法测定Ca2+含量；另取一份溶液，控制其pH为10，用EDTA滴定法测定Ca2+、Mg2+的总量，扣除氧化钙的量即为氧化镁的量。任务资讯1.方法原理：控制CMP量少些，粉红色较易观察。

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)任务资讯（一）分离出硅酸后CaO的测定

2、指示剂：三混指示剂起指示剂作用的是C，即钙黄绿素钙黄绿素:pH<11，本身为黄绿色荧光，并为Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Mn2+等熄灭；

pH>12，呈桔红色无黄绿色荧光，但与Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+

络合呈黄绿色荧光，Ca2+

尤为灵敏。

任务资讯

实验如何控制pH？

钙黄绿素不象NN、MTB指示剂那样与Mg2+

显色（即不与Mg2+

显色）

pH>12与Ca2+等金属呈黄绿色荧光，但本身无此荧光，使用pH>12.5，滴定Ca2+（Sr2+、Ba2+）适用于Mg2+

含量高时滴定Ca2+

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)

任务资讯终点时钙黄绿素的残余荧光为游离的酚酞络合剂（0.5）[或酚酞（0.2）]与MTB的混合色调——紫红色所掩蔽。终点镁的返色影响可用MTB与之生成蓝色络合物而予以消除，使终点更明显。

C本身常由于合成时或在贮存过程中的分解而含有微量的荧光黄，致使滴定至终点时仍残有微弱的荧光，另外，K+、Na+在强碱液中也与C反应略显荧光（K+效应较小，固调pH用KOH），所以加酚酞或酚酞络合剂及MTB的混合色调“紫红色”掩蔽。任务资讯3、条件及注意事项1）干扰消除

Fe3+、Al3+、Mn2+、TiO2+干扰滴定加入三乙醇胺TEA掩蔽，注意：酸性中加入，碱性中使用。（2）体积以250mL左右为宜，减少Mg(OH)↓对Ca2+

的吸附（Mg2+的掩蔽剂？——KOH）（3）用KOH调pH而不用NaOH——为了减少吸附采取滴加摇晃，而不是一次加入（Mg2+含量高时更应注意）因为碱金属都与C产生微弱荧光，但其中Na+

强，K+

弱，所以用此指示剂时，尽量避免用大量的钠盐。任务资讯（4）调好pH后迅速滴定，防止（5）阳光或灯光照射下，在白瓷板（白色衬底），从上向下看，终点颜色（6）CaO的测定影响MgO的结果，应控制好条件。任务资讯硅酸存在下滴定钙（带硅滴钙）任务资讯1、存在问题pH>12→CaSiO3↓→返色严重→偏低在硅酸存在下，当用碱调溶液pH>12时，往往产生CaSiO3↓（白色），使滴钙终点提前，不断返色，结果明显偏低。解释：pH>12，CaSiO3

形成沉淀的速度，与Ca2+、Si的浓度有关外，也可能与硅酸的存在形态密切相关，一般认为在盐酸溶液中硅酸有α，β，γ三种存在形态：α型硅酸非聚合型状态β型硅酸发生聚合，但没凝聚γ型硅酸达到极限聚合（达到形成胶体颗粒的极度，聚合形式）任务资讯所以α型硅酸与Ca2+的结合能力最弱。而存在形态与HCl的浓度有关：分解样品时：酸度越低（<1molL-1），形成α型酸度越高（>4molL-1），γ开始形成β

降低酸度达8molL-1，全部γ任务资讯2、措施方法有多种，返滴定法，稀释法，Mg(OH)2共沉淀法，氟硅酸解聚法，只介绍两种：（1）稀释法

采用大体积溶样，即降低溶液酸度（<1molL-1）（要严格），又降低Ca2+、Si4+浓度，新生成的是α型硅酸，与Ca2+结合力较弱，硅酸钙的沉淀速度缓慢，同时加热到45-50℃，以增大硅酸钙的溶解度，从而有效克服了硅酸干扰。任务资讯在酸性溶液中，加入适量的KF，使溶液中的硅酸与F-作用生成氟硅酸：H2SiO3+6H++6F-=H2SiF6+3H2O

然后将溶液加水稀释并碱化,氟硅酸与OH-作用游离出新生态的硅酸：H2SiF6+6OH-=

H2SiO3+6F-+3H2O

新生态的硅酸是非聚合态的

型硅酸，与Ca2+形成CaSiO3的速度缓慢，实验表明，在半小时内看不到CaSiO3沉淀产生，可以准确地滴定钙。任务资讯(2)氟硅酸解聚法（1）KF的用量是该法的关键。对一般的水泥生熟料试样，1mLKF(150g/L)已足够；而对含硅较高的粘土、粉煤灰试样，需加2mLKF(150g/L)。KF的用量并不是越多越好，若用量过多，易在pH>12的溶液中产生CaF2沉淀，影响钙的测定。（2）KF必须在酸性较强的溶液中加入，搅拌放置2min以上，待硅酸转换成氟硅酸后，再用水稀释并碱化。溶液一经碱化，最好立即滴定，若放置时间过长，硅酸开始凝聚又对钙产生影响。任务资讯采用氟硅酸解聚法应注意以下几点：镁的测定

1．基本原理在pH=10的氨性缓冲溶液中，在分离或用三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+后，以KB(酸性络蓝K-萘酚绿B)为指示剂，用EDTA标准滴定溶液直接滴定Ca2+、Mg2+，终点由酒红色变为纯蓝色，其结果为钙镁合量。从合量中减去钙量即得镁量。任务资讯镁的测定

试液氨性缓冲溶液pH＝10三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+EDTAKBCaY、MgY过量一滴EDTA酒红色变为纯蓝色任务资讯其过程可描述为：显色反应：Ca2++KB=Ca-KB(酒红色)Mg2++KB=Mg-KB(酒红色)滴定反应：Ca2++H2Y2-=CaY2-+2H+Mg2++H2Y2-=MgY2-+2H+终点反应：Ca-KB+H2Y2-=CaY2-+2H++KBMg-KB+H2Y2-=MgY2-+2H++KB

酒红色纯蓝色任务资讯共存金属离子的干扰与测定钙时相同。

Fe3+、Al3+、TiO2+干扰：用酒石酸钾钠与三乙醇胺联合掩蔽Fe3+、Al3+、TiO2+，比单用三乙醇胺或酒石酸钾钠的效果好。但使用时应注意先在酸性溶液中加入酒石酸钾钠、然后再加三乙醇胺，最后加入pH10的氨性缓冲溶液。

2.测定条件

任务资讯

2.测定条件

b.

共存金属离子的干扰：

与测定钙时相同，用酒石酸钾钠与三乙醇胺联合掩蔽效果好。

a.酸度：

pH＝10，测得钙、镁合量，扣除掉钙的含量即是镁的含量。任务资讯对一般的水泥生熟料及原料试样，加1～2mL酒石酸钾钠溶液(100g/L)及5mL三乙醇胺(1+2)已足够；但对铝含量高的硅酸盐试样，应加2～3mL酒石酸钾钠溶液(100g/L)及10mL三乙醇胺(1+2)。应该指出，在pH>12滴定钙时，应避免加入酒石酸钾钠，否则会因Mg2+不能完全形成Mg(OH)2沉淀，而导致钙结果偏高。任务资讯锰干扰有Mn2+存在，加入三乙醇胺并将溶液pH调整到10后，Mn2+迅速被空气氧化成Mn3+，并形成绿色的Mn3+—TEA配合物，随着溶液中锰量的增加，测定结果的正误差随之增大。通常在配位滴定钙镁合量时，MnO在0.5mg以下，影响较小,可忽略锰的影响；若MnO含量在0.5mg以上时，可在溶液中加入盐酸羟胺还原Mn3+—TEA配合物中的Mn3+为Mn2+，用EDTA滴定出钙、镁、锰合量。差减获得镁量任务资讯

硅酸的干扰：

pH=10的溶液中，硅酸的干扰不显著，但当硅或钙浓度较大时，仍然需要加入KF溶液消除硅酸的影响，不过KF用量可以适当减少。任务资讯K:B配比对终点影响KB指示剂中，酸性铬蓝K与萘酚绿B的配比对终点影响很大。当K：B为1+2.5配比时，终点由酒红色变为纯蓝色，清晰敏锐。但也应根据指示剂的生产厂家、批号、存放时间及分析者的习惯等，进行调整。任务资讯注意事项在系统分析中，若以容量法测SiO2，则硅酸是以溶胶形式共存于试验溶液中。在硅酸存在下滴定钙、镁，尤其是钙(称为带硅测钙)，由于硅酸的干扰使结果偏低。应当首先除去硅酸的干扰，消除办法常采用在酸性溶液中加入KF进行掩蔽，生成H2SiF6。KF溶液的加入量要适当，过少，硅酸的干扰不能完全消除，过多时，则易形成CaF2沉淀，同样影响钙的测定。

任务资讯计划决策方法概要在水泥试样中，钙和镁通常共存，需同时测定。在快速分析系统中，是在一份溶液中控制不同条件分别测定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。氧化钙的质量分数按下式计算：式中：W（CaO）－氧化钙的质量分数；TCaO－每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的质量，mg·ml-1；V－滴定时消耗的EDTA标准滴定溶液的体积；m－试样的质量，g。任务资讯计划决策

控制CMP量少些，粉红色较易观察。水泥中氧化钙、氧化镁的测定——滴定法

计划决策方法概要在水泥试样中，钙和镁通常共存，需同时测定。在快速分析系统中，是在一份溶液中控制不同条件分别测定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。技能训练

取25ml待测溶液A放入300ml烧杯中，加水稀释至约200ml。加入5ml三乙醇胺溶液（1+2）及适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加入氢氧化钾出现绿色荧光后再加过量5-8ml，此时溶液酸度在pH为13以上，用EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光完全消失并呈现红色。氧化钙的质量分数按下式计算：技能训练式中：W（CaO）－氧化钙的质量分数；TCaO－每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的质量，mg·ml-1；V－滴定时消耗的EDTA标准滴定溶液的体积；m－试样的质量，g。技能训练技能训练

另取一份溶液，控制其pH为10，用EDTA滴定法测定钙和镁的总量，扣除氧化钙的含量，既得氧化镁含量。氧化镁的质量分数按下式计算：技能训练水泥中氧化钙、氧化镁的测定方法

知识准备检测人员按照检测标准和规范化操作要求，完成水泥氧化钙、氧化镁测定并提交检测报告。样品交接常用礼仪常识、有关规定硅酸盐水泥试样的分解方法水泥的氧化钙、氧化镁测定原理和方法数据处理及检验报告编写方法容量分析技术相关操作完成水泥中氧化钙、氧化镁测定，需要具备的基本知识和基本技能知识准备知识点：水泥中氧化钙、氧化镁的测定方法

在水泥试样中，钙和镁通常共存，需同时测定。在快速分析系统中，是在一份溶液中控制不同条件分别测定。常用方法：配位滴定法和原子吸收分光光度法。知识准备2、指示剂：三混指示剂起指示剂作用的是C，即钙黄绿素钙黄绿素:pH<11，本身为黄绿色荧光，并为Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Mn2+等熄灭；

pH>12，呈桔红色无黄绿色荧光，但与Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Zn2+

络合呈黄绿色荧光，Ca2+

尤为灵敏。

知识准备

实验如何控制pH？

钙黄绿素不象NN、MTB指示剂那样与Mg2+

显色（即不与Mg2+

显色）

pH>12与Ca2+等金属呈黄绿色荧光，但本身无此荧光，使用pH>12.5，滴定Ca2+（Sr2+、Ba2+）适用于Mg2+

含量高时滴定Ca2+

配比C:M:P=1:1:0.5(0.2)

知识准备终点时钙黄绿素的残余荧光为游离的酚酞络合剂（0.5）[或酚酞（0.2）]与MTB的混合色调——紫红色所掩蔽。终点镁的返色影响可用MTB与之生成蓝色络合物而予以消除，使终点更明显。

C本身常由于合成时或在贮存过程中的分解而含有微量的荧光黄，致使滴定至终点时仍残有微弱的荧光，另外，K+、Na+在强碱液中也与C反应略显荧光（K+效应较小，固调pH用KOH），所以加酚酞或酚酞络合剂及MTB的混合色调“紫红色”掩蔽。知识准备3、条件及注意事项1）干扰消除

Fe3+、Al3+、Mn2+、TiO2+干扰滴定加入三乙醇胺TEA掩蔽，注意：酸性中加入，碱性中使用。（2）体积以250mL左右为宜，减少Mg(OH)↓对Ca2+

的吸附（Mg2+的掩蔽剂？——KOH）（3）用KOH调pH而不用NaOH——为了减少吸附采取滴加摇晃，而不是一次加入（Mg2+含量高时更应注意）因为碱金属都与C产生微弱荧光，但其中Na+

强，K+

弱，所以用此指示剂时，尽量避免用大量的钠盐。知识准备（4）调好pH后迅速滴定，防止（5）阳光或灯光照射下，在白瓷板（白色衬底），从上向下看，终点颜色（6）CaO的测定影响MgO的结果，应控制好条件。知识准备硅酸存在下滴定钙（带硅滴钙）知识准备1、