CN102269709A - 一种炉渣中游离氧化镁的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种炉渣中游离氧化镁的测定方法，其特征在于，该方法包括：用硝酸铵-乙醇混合溶液溶解炉渣基体，使硝酸铵和游离氧化镁形成溶于水的络合物；经过震荡，水浴加热、冷却后，过滤分离溶液，使其它未溶解的杂质被过滤除去，然后将滤液用EDTA滴定法测定滤液中游离氧化镁的含量。本发明的优点及效果是，通过采用一定比例硝酸铵-乙醇混合溶液浸取游离氧化镁，经震荡和水浴等条件，保证硝酸铵只与游离氧化镁定量反应，不受其它镁相干扰，高选择性、快速、准确分析炉渣中游离氧化镁；消除了碳酸镁、硫酸镁、氟化镁等杂质的干扰，简化了操作，能很好的解决炉渣中游离氧化镁的测定问题，为钢铁冶炼研究和炉渣再利用提供可靠的分析依据。

Description

一种炉渣中游离氧化镁的测定方法

技术领域

本发明属于化学分析领域，具体的说是一种采用化学物相分析方法对炉渣中游离氧化镁的测定方法。

背景技术

炉渣是金属冶炼高温过程中酸性氧化物和碱性氧化物作用生成的副产物，它包括高炉渣、转炉渣、电炉渣等。分析、掌握炉渣的化学成分是冶金生产中减缓炉渣的侵蚀，提高冶金炉和高温热工设备的使用寿命，降低耐火材料和制品的消耗，研制高强度的耐火材料和制品以及发展炉渣综合利用的重要环节。

在冶炼过程中，氧化镁形成熔融硅酸镁或铝酸镁产物是生产优质钢的关键。但高熔点氧化镁在炉内并不能全部参加反应，因此改进工艺就必须准确测定未参加反应的游离氧化镁(fMgO)。

炉渣中存在的未化合的游离氧化镁，遇水发生反应生成氢氧化镁，体积膨胀为148％。目前，炉渣主要有三个应用领域，用于肥料，循环利用材料及建筑工艺的骨料。若将游离氧化镁含量高的炉渣直接用于建筑工程回填，则会造成建筑物破坏，因此炉渣在使用前必须经充分消解以消除其膨胀。所以，炉渣中游离氧化镁的含量测定，直接影响着炉渣的再利用。

迄今国内外还没有关于测定炉渣中游离氧化镁含量的方法。已见报道的有测定水泥中游离氧化镁的方法，如下：

1.《电导法快速测定水泥熟料中的游离氧化镁》(水泥工程，1998年，P42～43)；

2.《游离氧化钙、氧化镁连续测定的电导法研究》(分析化学，1998，No9，P1075-1077)。

3.《快速测定耐热混凝土中游离氧化镁》(理化检验-化学分册，2007，P9)。

以上文献介绍的都是测定水泥中游离氧化镁的方法。水泥和炉渣二者成分不同，水泥中成分比较单一，对测定游离氧化镁干扰较小。但炉渣中成分复杂，有碳酸镁、硫酸镁、氟化镁、硫化镁的干扰。用测定水泥中游离氧化镁的方法测定炉渣中游离氧化镁干扰大，准确度和精密度都不好，同时所测出的量并不单一是游离氧化镁，还包括其它的镁化合物。文献1、2是采用碘-乙醇作为催化剂，乙二醇作为提取剂，电导法测定游离氧化镁。文献3是采用蔗糖作为提取剂，用EDTA滴定法测定游离氧化镁。按文献1、2、3介绍的方法进行炉渣中游离氧化镁测定，测定结果表明，准确度和精密度都不好。基于上述原因，上述文献方法用于炉渣中游离氧化镁的测定还存在不足之处。

发明内容

为解决炉渣中游离氧化镁含量的测定问题，本发明提出了一种利用化学试剂选择性溶解分离炉渣基体和测定游离氧化镁的方法。

本发明炉渣中游离氧化镁含量的测定方法是这样实现的：该方法包括：①用硝酸铵-乙醇混合溶液溶解炉渣基体，使硝酸铵和游离氧化镁形成溶于水的络合物。②经过震荡，水浴加热冷却后，过滤分离溶液，使其它未溶解的杂质被过滤除去，然后将滤液用EDTA滴定法测定滤液中游离氧化镁的含量。

本发明具体测试方法采取如下步骤：

1.硝酸铵-乙醇混合溶液的制备及试样的分解

其溶质为硝酸铵，溶剂为无水乙醇，其浓度(质量百分数)为1％～5％；

将硝酸铵-乙醇混合溶液倒入试样的容器内混合；

混合震荡时间为20～60min；

加热温度30℃～100℃；

加热时间20～60min。

2.过滤分离残渣：将分解试样后的溶液用滤纸过滤于250ml容量瓶中，并用无水乙醇(每次2～3ml)洗涤滤渣及锥形瓶5～10次，然后用经煮沸并冷却的去离子水稀释至250ml，混匀备用。

3.游离氧化镁测定：将分离残渣后的滤液用EDTA滴定法测定。

本发明中采用硝酸铵-乙醇混合溶液作为浸取剂，加入一定的无水乙醇，保证硝酸铵只与游离氧化镁定量反应，形成硝酸铵和游离氧化镁的络合物。无水乙醇能够强化硝酸铵与游离氧化镁的反应，控制溶液的酸度，避免其它干扰反应的发生。同时，无水乙醇的加入，配合加热时间和温度的合理控制，基本消除了常见镁相的干扰。如果单独用硝酸铵浸取，硝酸铵与游离氧化镁反应能力差，不能完全与游离氧化镁反应，浸取率低。而且，单独用硝酸铵浸取，不能保证硝酸铵只与游离氧化镁反应，硝酸铵还与其它镁相反应，使测定结果准确度和精密度都不好。

本发明的优点及效果在于，通过采用一定比例硝酸铵-乙醇混合溶液浸取游离氧化镁，在震荡和水浴等条件下，保证硝酸铵只与游离氧化镁定量反应，可以不受其它镁相干扰，而高选择性、快速、准确分析炉渣中游离氧化镁；消除了碳酸镁、硫酸镁、氟化镁等杂质的干扰，简化了操作，能很好的解决炉渣中游离氧化镁的测定问题，为钢铁冶炼研究和炉渣再利用提供可靠的分析依据。

具体实施方式

本发明是一种对炉渣中游离氧化镁的测定方法：它主要是通过以下的工艺步骤进行测定，①用硝酸铵-乙醇混合溶液溶解炉渣基体，使硝酸铵和游离氧化镁形成溶于水的络合物。②经过震荡，水浴加热冷却后，过滤分离溶液，使其它未溶解的杂质被过滤除去，然后将滤液用EDTA滴定法测定滤液中游离氧化镁的含量。

下面结合几个生产中的实际应用对本发明方法进行具体说明：

实施例1电炉渣中游离氧化镁的测定：

称取0.10g试样于干燥的250ml锥形瓶中，加入50ml3％硝酸铵-乙醇溶液(质量百分数)，将锥形瓶置于振荡器上振荡30min，然后在恒温水浴上于80℃加热20min。待锥形瓶中溶液冷却至室温，用双层定量滤纸过滤于200ml容量瓶中，并用无水乙醇(每次2～3ml)洗涤滤渣及锥形瓶5～10次，然后用经煮沸并冷却的去离子水稀释至200ml，混匀。

移取25ml上述试液2份，于一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、15ml氢氧化钠(20％)溶液、1g钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₁)；将另一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、氯化铵-氨水缓冲溶液(pH＝10)、1g铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₂)。

按下式计算fMgO的含量，以质量百分数数表示：

$W_{\mathrm{MgO}}=\frac{T_{\mathrm{MgO}}\×(V_2-V_1)}{m\×{10}^3}\×100$

式中：W_MgO-氧化镁的质量百分数数，％；

      T_MgO-单位体积EDTA标准溶液相当于氧化镁的质量，g；

      V₁-滴定氧化钙消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      V₂-滴定钙镁合量消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      m-试样的质量，g。

分别对3个实际样品进行了测定，下表为不同方法回收率之间的比较：

本方法采用硝酸铵-乙醇混合溶液为浸取剂，回收率在98.5％～100.8％，准确度满足分析要求。但方法一(碘-乙醇为浸取剂)和方法二(蔗糖为浸取剂)回收率较低，准确度不高。

实施例2转炉渣中游离氧化镁的测定：

称取0.25g试样于干燥的250ml锥形瓶中，加入80ml 3％硝酸铵-乙醇溶液(质量百分数)，将锥形瓶置于振荡器上振荡40min，然后在恒温水浴上于90℃加热25min。待锥形瓶中溶液冷却至室温，用双层定量滤纸过滤于200ml容量瓶中，并用无水乙醇(每次2～3ml)洗涤滤渣及锥形瓶5～10次，然后用经煮沸并冷却的去离子水稀释至200ml，混匀。

移取25ml上述试液2份，于一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、15ml氢氧化钠(20％)溶液、1g钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₁)；将另一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、氯化铵-氨水缓冲溶液(pH＝10)、1g铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₂)。

按下式计算fMgO的含量，以质量百分数数表示：

$W_{\mathrm{MgO}}=\frac{T_{\mathrm{MgO}}\×(V_2-V_1)}{m\×{10}^3}\×100$

式中：W_MgO-氧化镁的质量百分数数，％；

      T_MgO-单位体积EDTA标准溶液相当于氧化镁的质量，g；

      V₁-滴定氧化钙消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      V₂-滴定钙镁合量消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      m-试样的质量，g。

分别对3个实际样品进行了测定，下表为不同方法回收率之间的比较：

本方法采用硝酸铵-乙醇混合溶液为浸取剂，回收率在97.0％～100.1％，准确度满足分析要求。但方法一(碘-乙醇为浸取剂)和方法二(蔗糖为浸取剂)回收率较低，准确度不高。

实施例3高炉渣中游离氧化镁的测定：

称取0.5g试样于干燥的250ml锥形瓶中，加入100ml3％硝酸铵-乙醇溶液(质量百分数)，将锥形瓶置于振荡器上振荡60min，然后在恒温水浴上于95℃加热30min。待锥形瓶中溶液冷却至室温，用双层定量滤纸过滤于250ml容量瓶中，并用无水乙醇(每次2～3ml)洗涤滤渣及锥形瓶5～10次，然后用经煮沸并冷却的去离子水稀释至250ml，混匀。

移取25ml上述试液2份，于一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、15ml氢氧化钠(20％，质量百分数)溶液、1g钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₁)；将另一份试液中加入5ml三乙醇胺(1+1)、氯化铵-氨水缓冲溶液(pH＝10)、1g铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点(V₂)。

按下式计算fMgO的含量，以质量百分数数表示：

$W_{\mathrm{MgO}}=\frac{T_{\mathrm{MgO}}\×(V_2-V_1)}{m\×{10}^3}\×100$

式中：W_MgO-氧化镁的质量百分数数，％；

      T_MgO-单位体积EDTA标准溶液相当于氧化镁的质量，g；

      V₁-滴定氧化钙消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      V₂-滴定钙镁合量消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

      m-试样的质量，g。

分别对3个实际样品进行了测定，下表为不同方法回收率之间的比较：

本方法采用硝酸铵-乙醇混合溶液为浸取剂，回收率在98.2％～100.7％，准确度满足分析要求。但方法一(碘-乙醇为浸取剂)和方法二(蔗糖为浸取剂)回收率较低，准确度不高。

通过上述的几个实施例说明，采用本发明方法与采用碘-乙醇为浸取剂和蔗糖为浸取剂的测量方法相比，更能真实的反映各种物料中游离氧化镁的含量，从而为钢铁冶炼研究和炉渣再利用提供可靠的分析依据。

Claims (3)

1.一种炉渣中游离氧化镁的测定方法，其特征在于，该方法包括：①用硝酸铵-乙醇混合溶液溶解炉渣基体，使硝酸铵和游离氧化镁形成溶于水的络合物；②经过震荡，水浴加热、冷却后，过滤分离溶液，使其它未溶解的杂质被过滤除去，然后将滤液用EDTA滴定法测定滤液中游离氧化镁的含量。

2.根据权利要求1所述的一种炉渣中游离氧化镁的测定方法，其特征在于，

具体测试方法采取如下步骤：

1).试样的分解

将质量百分数的1％～5％硝酸铵-乙醇混合溶液倒入试样的容器内混合；

混合震荡时间为20～60min；

加热温度30℃～100℃；

加热时间20～60min；。

2)过滤分离残渣：将分解试样后的溶液用滤纸过滤于250ml容量瓶中，并用无水乙醇洗涤滤渣及锥形瓶5～10次，每次2～3ml，然后用经煮沸并冷却的去离子水稀释至250ml，混匀备用；

3)游离氧化镁测定：将分离残渣后的滤液用EDTA滴定法测定游离氧化镁的含量。

3.根据权利要求1所述的一种炉渣中游离氧化镁的测定方法，其特征在于，所述的硝酸铵-乙醇混合溶液，其溶质为硝酸铵，溶剂为无水乙醇，其浓度按质量百分数，为1％～5％。