CN101865856A - 一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，该方法步骤为：称取一定量的样品放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇及催化剂，将所述锥形瓶与冷凝管连接，加热搅拌回流；将所述锥形瓶中的溶液离心分离后取上层液体倒入干燥锥形瓶中，并向其中加盐酸将所述上层液体酸化，然后将所述上层液体制得待测溶液；在滴定游离氧化镁含量时分别取一定量所述待测溶液进行钙含量和钙镁总含量的测定，从而得到所述游离氧化镁含量。本发明在测定游离氧化镁时用乙二醇并加入碘-乙醇作为催化剂，使乙二醇在沸腾时与钢渣中的游离氧化镁反应速度大大提高，可以较准确地测定出钢渣中游离氧化镁的含量，对研究钢渣广泛利用具有理论和实际意义。

Description

一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法

技术领域

本发明涉及一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，具体地说是采用乙二醇-碘乙醇法测定钢渣中游离氧化镁含量。

背景技术

钢铁产业是我国的重要基础支柱产业，2009年我国钢铁产量5亿多吨，居世界第一。钢渣是指炼钢过程中排出的熔炼废渣，经过高温冶炼后淬冷而形成，主要是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料、补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。钢渣数量约为钢产量的15％～20％，按这一比例推算，我国每年要产生8000万吨以上的钢渣。

炼钢过程中加入的部分氧化镁经过高温过程后其结构发生变化形成游离氧化镁。游离氧化镁遇水水化后生成氢氧化镁，体积发生膨胀。因为钢渣的水化速度比水泥中其他矿物成份更缓慢，将其应用于混凝土中，后期会产生膨胀，使钢渣混凝土建筑开裂，引起混凝土的后期安定性问题。钢渣中游离氧化镁含量的准确测定方法目前还没有成熟的方法，因此，游离氧化镁含量的准确测定成为钢渣应用的关键。本发明在测定游离氧化镁时用乙二醇并加入碘-乙醇作为催化剂，使乙二醇在沸腾时与钢渣中的游离氧化镁反应速度大大提高，乙二醇-碘乙醇法可以较准确地测定出钢渣中游离氧化镁的含量，对研究钢渣广泛利用具有理论和实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定过程简单、测定准确率高、测定过程时间短、同时应用性强，能快速准确测定钢渣中游离氧化镁含量的方法。因为钢渣中的游离氧化镁和游离氧化钙同时和乙二醇反应，因此实验时是用滴定出的钙镁总含量减去钙的总含量，从而得到游离氧化镁的含量的。

本发明的主要制备技术方案是，一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其步骤如下：

(1)首先，测定钢渣中游离总钙的含量，其方法为：称取一定量的钢渣样品放入锥形瓶中，加入乙二醇，水浴加热并磁力搅拌一定时间，然后离心分离取上层液体，加入盐酸、去离子水、三乙醇胺溶液、氢氧化钠溶液和钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定使溶液由红色变为蓝色，记录消耗的EDTA溶液的体积V₁，从而得出钢渣中游离总钙的含量；

(2)然后，测定钢渣中钙镁总含量，其方法为：称取一定量的钢渣样品放入锥形瓶中，加入乙二醇及催化剂碘-乙醇，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内，将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸将溶液酸化，用硫代硫酸钠溶液除去多余的催化剂，然后加入三乙醇胺、缓冲溶液及一定量K-B混合指示剂，用EDTA标准液滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录消耗的EDTA溶液体积为V₂，从而计算出钢渣中的钙镁总含量；

(3)用所述步骤(2)中测定的钙镁总含量减去所述步骤(1)中测定的钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。

所述游离总钙包括游离氧化钙和氢氧化钙。

所述步骤(2)中所述催化剂为碘-乙醇溶液。

测定钢渣中游离总钙(包括游离氧化钙和氢氧化钙)的含量的方法如下：称取一定量的钢渣样品放入干燥磨口锥形瓶中，加入25mL乙二醇，在80℃-90℃水浴中加热并磁力搅拌一定时间，然后离心分离取上层液体，加入盐酸、去离子水、三乙醇胺溶液、氢氧化钠溶液和适量的钙指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定使溶液由红色变为蓝色，记录消耗的EDTA溶液的体积为V₁。

测定钢渣中钙镁总含量的方法如下：称取一定量的钢渣样品放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇及催化剂碘-乙醇，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，用硫代硫酸钠溶液除去多余的催化剂，然后加入三乙醇胺、缓冲溶液(pH＝10)及一定量K-B混合指示剂，用EDTA标准液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录消耗的EDTA溶液体积为V₂。

用钙镁总含量减去钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。反应原理为：

CaO+C₂H₆O₂→Ca(CH₂O)₂+H₂O                         (1)

C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈+Ca(CH₂O)₂→C₁₀H₁₄N₂CaO₈+C₂H₆O₂      (2)

MgO+C₂H₆O₂→Mg(CH₂O)₂+H₂O                         (3)

C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈+Mg(CH₂O)₂→C₁₀H₁₄N₂MgO₈+C₂H₆O₂(4)

游离氧化镁的质量百分数按式(5)计算

$f_{\mathrm{MgO}}=\frac{T_{\mathrm{MgO}}\×(V_2-V_1)}{m\×1000}\×100---\left(5\right)$

式中：T_MgO-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

V₁-滴定钙含量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

V₂-滴定钙镁总含量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

m-试样的质量，g；

f_Mgo-游离氧化镁含量。

上述的催化剂用量应该刚刚过量为宜，滴定时应同时对一个样品进行至少两次实验，允许误差见表1：

表1允许差

上述的冷凝管为蛇形冷凝管。

上述的EDTA标准溶液浓度为0.015mol/L。

上述的碘-乙醇为称取2.5g碘单质溶于100ml无水乙醇中而制得的。

上述的盐酸溶液为盐酸和去离子水的比例为1∶1。

上述的三乙醇胺溶液为三乙醇胺和去离子水的比例为1∶1。

上述的硫代硫酸钠溶液浓度为0.1mol/L。

上述的缓冲溶液为pH＝10，其采用27g氯化铵溶于水，加160ml浓氨水，用水稀释至500ml而制得。

上述的氢氧化钠溶液(200g/L)用100g氢氧化钠溶于水中，加水稀释至500ml而制得。

上述的钙指示剂为2.00g钙指示剂与100g在105℃-110℃烘干的硝酸钾混合研细而制得。

上述的K-B指示剂为0.5g酸性铬蓝K和0.7g萘酚绿B，溶于100ml去离子水中而制得。

具体实施方式

本发明的方法具体实施步骤：

(1)称取0.2-0.5g钢渣试样m(通过0.08mm方孔筛)，精确至0.0001g，置于干燥磨口锥形瓶中，加入25ml乙二醇，然后加热并磁力搅拌，使溶液在80℃-90℃温度内加热0.5小时；停止加热后待液体在锥形瓶内冷却，将锥形瓶中的液体移入100ml干燥离心管，用15ml无水乙醇清洗锥形管3-4次，洗液倒入离心管中，在离心机上以3500r/min的速度离心15分钟，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将滤液酸化，制得待测溶液；滴定待测溶液的游离总钙含量时，将待测溶液倒入干燥锥形瓶中，加入去离子水至锥形瓶100ml处，加入5ml三乙醇胺、10ml氢氧化钠及适量钙示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₁。

(2)称取0.2-0.5g钢渣试样m(通过0.08mm方孔筛)，精确至0.0001g，置于干燥磨口锥形瓶中并连接蛇形冷凝管，加入25ml乙二醇和一定量的催化剂碘-乙醇，然后磁力加热搅拌回流，溶液微沸后加热0.5小时；停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内，将锥形瓶中的液体移入100ml干燥离心管，用15ml无水乙醇清洗锥形管3-4次，洗液倒入离心管中，在离心机上以3500r/min的速度离心15分钟，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将滤液酸化制得待测溶液；滴定待测溶液的钙镁总含量时，将待测溶液倒入干燥锥形瓶中，加入硫代硫酸钠溶液去除多余的催化剂碘-乙醇，加入5ml三乙醇胺，10ml缓冲溶液及3滴K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₂。

(3)用钙镁总含量减去钙含量便可以得到游离氧化镁的含量，计算钢渣中游离氧化镁的质量百分数，按下式计算。

$f_{\mathrm{MgO}}=\frac{T_{\mathrm{MgO}}\×(V_2-V_1)}{m\×1000}\×100---\left(5\right)$

式中：T_MgO-每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

V₁-滴定钙含量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

V₂-滴定钙镁总含量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

m-试样的质量，g；

f_Mgo-游离氧化镁含量。

实施例1

首先，测定钢渣中的游离总钙(包括游离氧化钙和氢氧化钙)的含量，称取新余热闷钢渣试样两份1号为0.3010g、2号为0.3001g，，加入25mL乙二醇，在80℃-90℃水浴中加热并磁力搅拌约30分钟，停止加热后将锥形瓶中的液体移入100ml干燥离心管，用15ml无水乙醇清洗锥形管3-4次，洗液倒入离心管中，在离心机上以3500r/min的速度离心15分钟，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将滤液酸化，加去离子水至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氢氧化钠及少量钙指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₁分别为33.24ml和33.46ml。

然后，测定钢渣中钙镁钙镁总含量，称取新余热闷钢渣试样两份1号为0.301g、2号为0.3001g，放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇25ml及催化剂碘-乙醇5ml，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，加去离子水至100ml，加入硫代硫酸钠溶液去除多余的催化剂碘-乙醇，5ml三乙醇胺，10ml缓冲溶液及3滴K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₂分别为38.98ml和39.44ml。

用钙镁总含量减去钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。

计算新余热闷钢渣中游离氧化镁的质量百分数，计算数据列于表2中。

表2新余热闷钢渣中的游离氧化镁含量

由表2可得新余热闷钢渣中游离氧化镁平均含量分别为1.84％。

实施例2

首先，测定钢渣中的游离总钙(包括游离氧化钙和氢氧化钙)的含量，称取新余热闷钢渣试样两份1号为0.2001g、2号为0.2002g，至于干燥磨口锥形瓶中，加入25mL乙二醇，在80℃-90℃水浴中加热并磁力搅拌约30分钟，停止加热将锥形瓶中的液体移入100ml干燥离心管，用15ml无水乙醇清洗锥形管3-4次，洗液倒入离心管中，在离心机上以3500r/min的速度离心15分钟，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将滤液酸化，加去离子水至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氢氧化钠及少量钙指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₁分别为21.49ml和21.59ml。

然后，测定钢渣中钙镁总含量，称取新余热闷钢渣试样两份1号为0.2001g、2号为0.2002g，放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇25ml及催化剂碘-乙醇10ml，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，加去离子水至100ml，加入硫代硫酸钠溶液去除多余的催化剂碘-乙醇，5ml三乙醇胺，10ml缓冲溶液及3滴K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₂分别为37.89ml和38.01ml。用钙镁总含量减去钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。

计算新余热闷钢渣尾渣中游离氧化镁的含量，计算数据列于表3中。

表3新余热闷钢渣尾渣中的游离氧化镁含量

由表3可得新余热闷钢渣尾渣中游离氧化镁平均含量分别为4.93％。

实施例3

首先，测定混合样中的游离总钙(包括游离氧化钙和氢氧化钙)的含量，同时称取分析纯氧化镁和氧化钙混合试样两份1号为氧化钙0.0119g、氧化镁0.0053g，2号氧化钙0.0132g、氧化镁0.0055g，至于干燥磨口锥形瓶中，加入25mL乙二醇，在80℃-90℃水浴中加热并磁力搅拌约30分钟，停止加热后将锥形瓶中的液体移入100ml干燥离心管，用15ml无水乙醇清洗锥形管3-4次，洗液倒入离心管中，在离心机上以3500r/min的速度离心15分钟，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将滤液酸化，加去离子水至100ml，加入5ml三乙醇胺，10ml氢氧化钠及少量钙指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₁分别为13.30ml和14.86ml。

然后，测定混合样中钙镁总含量，同时称取分析纯氧化镁和氧化钙混合试样两份1号为氧化钙0.0119g、氧化镁0.0053g，2号氧化钙0.0132g、氧化镁0.0055g，放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇25ml及催化剂碘-乙醇3ml，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，加去离子水至100ml，加入硫代硫酸钠溶液去除多余的催化剂碘-乙醇，5ml三乙醇胺，10ml缓冲溶液及3滴K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₂分别为21.81ml和23.50ml。用钙镁总含量减去钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。

计算纯氧化镁和氧化钙混合试样中的氧化镁含量，计算数据列于表4中。

表4分析纯氧化镁和氧化钙混合试样中的氧化镁含量

实施例4

测定游离氧化镁的回收率，同时称取由分析纯氧化镁经1500℃煅烧、保温1小时制备的游离氧化镁试样两份1号为0.0150g，2号为0.0200g，放入干燥磨口锥形瓶中，加入乙二醇25ml及催化剂碘-乙醇5ml，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，加去离子水至100ml，加入硫代硫酸钠溶液去除多余的催化剂碘-乙醇，5ml三乙醇胺，10ml缓冲溶液及3滴K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液(0.015mol/L)滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录EDTA消耗量V₂分别为23.32ml和30.11ml。

计算游离氧化镁的回收率，计算数据列于表5中。

表5游离氧化镁的回收率

Claims (10)

1.一种钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于测定步骤如下：

(1)首先，测定钢渣中游离总钙的含量，其方法为：称取一定量的钢渣样品m放入锥形瓶中，加入乙二醇，水浴加热并磁力搅拌一定时间，然后离心分离取上层液体，加入盐酸、去离子水、三乙醇胺溶液、氢氧化钠溶液和钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定使溶液由红色变为蓝色，记录消耗的EDTA溶液的体积V₁，从而计算出钢渣样品中游离总钙的含量；

(2)然后，测定钢渣中钙镁总含量，其方法为：称取一定量的钢渣样品m放入锥形瓶中，加入乙二醇及催化剂碘-乙醇，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内，将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸将溶液酸化，用硫代硫酸钠溶液除去多余的催化剂，然后加入三乙醇胺、缓冲溶液及一定量K-B混合指示剂，用EDTA标准液滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录消耗的EDTA溶液体积为V₂，从而计算出钢渣样品中的钙镁总含量；

(3)用所述步骤(2)中测定的钙镁总含量减去所述步骤(1)中测定的钙含量便可以得到游离氧化镁的含量。

2.如权利要求1所述的钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中游离总钙包括游离氧化钙和氢氧化钙。

3.如权利要求1所述的钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于：步骤(2)中所述催化剂为碘-乙醇溶液。

4.如权利要求1或3所述的钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于：所述催化剂中碘-乙醇添加时应过量，既反应过程中一直有浅紫色催化剂存在。

5.如权利要求1所述的钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中K-B混合指示剂由酸性铬蓝K和萘酚绿B两种物质溶于去离子水中而得到。

6.如权利要求5所述的钢渣中游离氧化镁含量分析测试方法，其特征在于：所述K-B混合指示剂中酸性铬蓝K和萘酚绿B的质量比为1∶1.2-1∶1.6。

7.一种钢渣中游离总钙含量分析测试方法，其特征在于：

称取一定量的钢渣样品放入锥形瓶中，加入25mL乙二醇，在80℃-90℃水浴中加热并磁力搅拌一定时间，然后离心分离取上层液体，加入盐酸、去离子水、三乙醇胺溶液、氢氧化钠溶液和适量的钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定使溶液由红色变为蓝色，记录消耗的EDTA溶液的体积为V₁，从而计算得出钢渣样品中游离总钙的含量。

8.一种钢渣中钙镁总含量分析测试方法，其特征在于：

称取一定量的钢渣样品放入锥形瓶中，加入乙二醇及催化剂，将锥形瓶与冷凝管连接，加热至溶液微沸并搅拌回流一定时间，停止加热后待冷凝管液体全部流入锥形瓶内。将锥形瓶中的溶液离心分离，离心后弃去沉淀取上层液体倒入干燥锥形瓶中，加盐酸2-3滴将酸化，用硫代硫酸钠溶液除去多余的催化剂，然后加入三乙醇胺、缓冲溶液及一定量K-B混合指示剂，用EDTA标准液滴定至溶液颜色由紫红色至蓝色，记录消耗的EDTA溶液体积为V₂，从而计算得出钢渣样品中的钙镁总含量。

9.如权利要求8所述的钢渣中钙镁总含量分析测试方法，其特征在于：所述催化剂为碘-乙醇溶液。

10.如权利要求9所述的钢渣中钙镁总含量分析测试方法，其特征在于：所述K-B混合指示剂由酸性铬蓝K和萘酚绿B两种物质溶于去离子水中而得到。