CN103558113A - 钢渣中游离氧化钙含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，该方法的测定步骤为：（1）将钢渣试样在惰性气氛下加热分解，利用钢渣试样加热分解时水挥发引起的失重计算Ca(OH)₂的含量；（2）测定加热分解后的钢渣试样的游离总钙的含量；（3）用游离总钙的含量减去Ca(OH)₂的含量，即可得到游离氧化钙的含量。本测定方法利用Ca(OH)₂加热生成氧化钙的原理，首先利用水蒸发失重法计算出氢氧化钙含量，再利用简便易行的测定方法测出游离总钙，最后得出精确的游离氧化钙值。本测定方法改变了存在Ca(OH)₂干扰而结果不准确的现状，具有用时短、结果准确、各项工艺过程具有可操作性的特点。

Description

钢渣中游离氧化钙含量的测定方法

技术领域

本发明涉及一种钢渣测定领域，尤其是一种钢渣中游离氧化钙含量的测定方法。 

背景技术

钢铁工业是我国的主要支柱经济产业，而钢渣是钢铁企业的主要固体废物，每年有数千万吨的钢渣产生。钢渣中含有硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离氧化钙和游离氧化镁等，因此，具有一定的胶凝性能，但钢渣中的少量游离氧化钙和游离氧化镁水化缓慢，应用在建筑材料中时会由于后期水化，使建筑开裂，影响建筑的安定性，所以钢渣在应用前要解决安定性问题。 

目前国内在测定钢渣中游离氧化钙含量的时候，采用的方法一般为化学滴定法，此外还有电导法、火焰原子吸收光度法等，但这些方法都存在问题。国内常用的乙二醇法(即YB/T 140-1998)中，测得的是Ca(OH)₂和游离氧化钙的总和，也不能测出对安定性有影响的游离氧化钙的准确数值，所以，研究简单可行并且准确的测定方法是目前钢渣研究中的重点。 

中国专利公开号CN 101655486A提供了一种影响钢渣安定性利用的f.CaO检测方法，该方法包括下列步骤：a.将钢渣渣样在常温下加水搅拌、浸泡，以溶解渣样中的Ca(OH)₂；b.将浸泡、定时沉淀后的自由水溶液测定pH值；c.将固液分离得到的渣样固体继续加水搅拌、浸泡、定时沉淀；d.重复步骤b－c直至测得溶液的pH值呈中性；e.将最后分离得到的渣样固体采用乙二醇法测定f.CaO。这种方法虽然可以消除一定的Ca(OH)₂，但是多次的加水浸泡，使游离氧化钙与水反应产生消解，最后使测得的数据偏小而不准确。 

综上所述，游离氧化钙是影响钢渣稳定性的主要原因，其遇水之后体积膨胀98%，导致道路、建材制品开裂而破坏。只有准确测定出游离氧化钙的含量，才能为后期应用做好充分的准备。而现在采用的一些测定方法不仅需要专业的大型测定设备，在操作上不易实行，并且测出的数据也不准确，无法真实反映游离氧化钙的真实含量。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可有效排除Ca(OH)₂干扰的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法。 

为解决上述技术问题，本发明所采取的测定步骤为：（1）将钢渣试样在惰性气氛下加热分解，利用钢渣试样加热分解时水挥发引起的失重计算Ca(OH)₂的含量； 

（2）测定加热分解后的钢渣试样的游离总钙的含量；

（3）用游离总钙的含量减去Ca(OH)₂的含量，即可得到游离氧化钙的含量。

本发明所述步骤（1）中的加热分解温度为400～550℃。所述加热分解时间为10～30min，加热分解前的升温速度为5～10℃/min。 

本发明所述步骤（2）中，采用EDTA滴定法或甘油酒精法测定钢渣试样中游离总钙的含量。 

所述EDTA滴定法测定游离总钙含量的步骤为：在加热分解后的钢渣试样中加入乙二醇，加热搅拌；然后降温、固液分离；最后采用EDTA滴定法测定分离得到的溶液中游离总钙的含量。所述步骤加热搅拌温度为80～90℃。所述加热搅拌时间为20～40min。 

所述甘油酒精法测定游离总钙的步骤为：在加热分解后的钢渣中加入甘油无水乙醇溶液，装上回流冷凝器，在放有石棉网的电炉上煮沸至溶液呈红色，加入苯甲酸无水乙醇滴定至红色消失；再煮沸、滴定，直至加热10min后不出现红色，即可得游离总钙含量。 

本发明所述步骤（1）中的钢渣试样是将钢渣去除其中的铁，然后研磨而成。所述钢渣先挑选出其中的铁块，再磁选出5mm以下的小铁粒；所述研磨至粒度小于0.08mm。 

本发明所述步骤（1）中的惰性气氛采用氮气。 

本发明所述步骤（1）中Ca(OH)₂的含量采用公式（一）计算； 

式中，

[Ca(OH)₂]/%－钢渣试样中Ca(OH)₂的质量分数；

[H₂O]/% －钢渣试样中分解出的H₂O的质量分数。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用Ca(OH)₂加热生成氧化钙的原理，首先利用水蒸发失重法计算出氢氧化钙含量，再利用简便易行的测定方法测出游离总钙，最后得出精确的游离氧化钙值。本发明改变了存在Ca(OH)₂干扰而结果不准确的现状，具有用时短、结果准确、各项工艺过程具有可操作性的特点。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。 

实施例1：本钢渣中游离氧化钙含量的测定方法采用河北某钢铁厂转炉钢渣为原料，其具体工艺步骤为： 

（1）将要测定的钢渣中的大块以及无法破碎的大块的铁用手挑出，再用磁铁磁选出5mm以下的小铁粒，最后研磨至粒度小于0.08mm，制成钢渣试样。

（2）称取0.4g钢渣试样，精确至0.0001g，置于小坩埚中，放入有氮气保护气氛的加热炉中，设定5℃/min的速度升温，升温至400℃，恒温保持30min。 

（3）根据钢渣试样加热分解前后的重量，利用水失重计算公式（一）计算钢渣试样中Ca(OH)₂的质量分数； 

式中，

4.1111－Ca(OH)₂/H₂O分子量的比值；

0.7567－CaO/ Ca(OH)₂的比值；

[Ca(OH)₂]/%－钢渣试样中Ca(OH)₂的质量分数；

[H₂O]/% －钢渣试样中分解出的H₂O的质量分数。

本例中加热后钢渣重量为0.397g，水失重为0.75%，根据公式（一）可得Ca(OH)₂的质量分数为2.33%。 

（4）把加热分解后的钢渣试样置于干燥的锥形瓶中，并加入30ml的乙二醇；设定水浴加热器温度为80℃，把锥形瓶固定在水浴中，并用电磁搅拌器进行搅拌20min。 

（5）待锥形瓶中溶液冷却至室温，将溶液移入抽滤装置中，用双层定量滤纸过滤，并用10ml无水乙醇洗涤锥形瓶3次，洗涤的液体也倒入过滤器中过滤，过滤时等上次洗涤液过滤完后再洗涤下次。 

（6）滤液及洗液导入干净的锥形瓶中即为收集的溶液，溶液加水至100ml，加2滴盐酸(1+1)，5ml三乙醇胺(1+2)、10ml氢氧化钠溶液、少量的钙指示剂；最后用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液进行滴定，滴定至溶液颜色由红色变为蓝色，滴定过程中可以适量的添加钙指示剂来保证颜色变化的明确。其中，所用EDTA体积为37ml。 

（7）采用公式（二）计算钢渣中游离总钙的质量分数： 

式中：

—每毫升EDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的质量，mg/mL;

       V—滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

      

—钢渣试样的质量，g。

本例中

为0.015×56.08=0.8412，故根据公式可得f_Ca为7.78%。 

（8）游离总钙的质量分数减去Ca(OH)₂的质量分数，即可得到钢渣试样中游离氧化钙的质量分数，具体测定结果见表1。 

表1：实施例1的测定结果 

 实施例2：本钢渣中游离氧化钙含量的测定方法采用河北某钢铁厂转炉钢渣为原料，其具体工艺步骤为：

（1）将要测定的钢渣中的大块以及无法破碎的大块的铁用手挑出，再用磁铁磁选出5mm以下的小铁粒，最后研磨至粒度小于0.08mm，制成钢渣试样。

（2）称取0.6g钢渣试样，精确至0.0001g，置于小坩埚中，放入有氮气保护气氛的加热炉中，设定10℃/min的速度升温，升温至550℃，恒温保持10min。 

（3）根据钢渣试样加热分解前后的重量，利用水失重计算钢渣试样中Ca(OH)₂的质量分数。本例中加热后钢渣重量为0.5937g，水失重为1.05%，根据公式（一）可得Ca(OH)₂的质量分数为3.27%。 

（4）把加热分解后的钢渣试样置于干燥的锥形瓶中，并加入30ml的乙二醇；设定水浴加热器温度为90℃，把锥形瓶固定在水浴中，并用电磁搅拌器进行搅拌40min。 

（5）待锥形瓶中溶液冷却至室温，将溶液移入抽滤装置中，用双层定量滤纸过滤，并用10ml无水乙醇洗涤锥形瓶5次，洗涤的液体也倒入过滤器中过滤，过滤时等上次洗涤液过滤完后再洗涤下次。 

（6）滤液及洗液导入干净的锥形瓶中即为收集的溶液，溶液加水至100ml，加2滴盐酸(1+1)，5ml三乙醇胺(1+2)、10ml氢氧化钠溶液、少量的钙指示剂；最后用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液进行滴定，滴定至溶液颜色由红色变为蓝色，滴定过程中可以适量的添加钙指示剂来保证颜色变化的明确。其中，所用EDTA体积为71ml。 

（7）计算钢渣中游离总钙的质量分数为9.95%。 

（8）游离总钙的质量分数减去Ca(OH)₂的质量分数，即可得到钢渣试样中游离氧化钙的质量分数，具体测定结果见表2。 

表2：实施例2的测定结果 

Claims (10)

1.一种钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于，该方法的测定步骤为：（1）将钢渣试样在惰性气氛下加热分解，利用钢渣试样加热分解时水挥发引起的失重计算Ca(OH)₂的含量；

（2）测定加热分解后的钢渣试样中游离总钙的含量；

（3）用游离总钙的含量减去Ca(OH)₂的含量，即可得到游离氧化钙的含量。

2.根据权利要求1所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述步骤（1）中的加热分解温度为400～550℃。

3.根据权利要求2所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述加热分解时间为10～30min，加热分解前的升温速度为5～10℃/min。

4.根据权利要求1所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于，所述步骤（2）中，采用EDTA滴定法或甘油酒精法测定钢渣试样中游离总钙的含量。

5.根据权利要求4所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述游离总钙含量的测定步骤为：在加热分解后的钢渣试样中加入乙二醇，加热搅拌；然后降温、固液分离；最后采用EDTA滴定法测定分离得到的溶液中游离总钙的含量。

6.根据权利要求5所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述加热搅拌温度为80～90℃，加热搅拌时间为20～40min。

7.根据权利要求1－6任意一项所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述步骤（1）中的钢渣试样是将钢渣去除其中的铁，然后研磨而成。

8.根据权利要求7所述的钢渣中游离氧化钙的测定方法，其特征在于：所述钢渣先挑选出其中的铁块，再磁选出5mm以下的小铁粒；所述研磨至粒度小于0.08mm。

9.根据权利要求1－6任意一项所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述步骤（1）中的惰性气氛采用氮气。

10.根据权利要求1－6任意一项所述的钢渣中游离氧化钙含量的测定方法，其特征在于：所述步骤（1）中Ca(OH)₂的含量采用公式（一）计算；

[Ca(OH)₂]/%=4.1111×0.7567×[H₂O]/%   （一）

式中，

[Ca(OH)₂]/%－钢渣试样中Ca(OH)₂的质量分数；

[H₂O]/% －钢渣试样中分解出的H₂O的质量分数。