CN109374614A - 一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，属于建材检测技术领域，本发明先采用屏蔽剂处理水泥熟料，再在无水乙醇‑甘油混合溶剂体系中采用硝酸铵提取方镁石，可更高效的分离固溶态氧化镁及方镁石，使得对方镁石的检测结果更加真实及准确，有利于正确评估水泥熟料的安定性。

Description

一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法
技术领域
本发明属于建材检测技术领域，特别涉及一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法。
背景技术
水泥是水泥熟料与适量石膏、混合材磨细得到，并能将沙、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，水泥的质量主要取决于熟料的质量。水泥熟料中氧化镁(MgO)根据其存在可分为固溶态氧化镁及游离态氧化镁(方镁石)。我国标准规定水泥中氧化镁的含量不超过5％(质量分数，下同)，经压蒸检验安定性合格的水泥，氧化镁允许含量放宽至6％。然而真正影响水泥长期安定性的氧化镁不是熟料中全部氧化镁，而是游离态氧化镁即方镁石，可见在标准中仅仅规定氧化镁含量的限值是不严谨的，而应对方镁石含量进行限定。
目前为止，国内外对于水泥熟料中方镁石含量的定量分析尚无统一标准。现行检测水泥熟料中方镁石含量主要是利用化学试剂将方镁石从水泥熟料中分离出来，达到与固溶态氧化镁分离定量分析的目的。最常用的方法是以甘油-无水乙醇作为溶剂，硝酸铵作为反应溶质提取方镁石。但该方法不仅提取时间长，而且会溶解部分硅酸盐相(固溶态氧化镁)，导致水泥熟料中方镁石含量值偏大。
发明内容
本发明为克服现有技术中存在的问题，提供一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，先采用屏蔽剂处理再在无水乙醇-甘油混合溶剂体系中采用硝酸铵提取方镁石，可更高效的分离固溶态氧化镁及方镁石，使得对方镁石的检测结果更加真实及准确，有利于正确评估水泥熟料的安定性。
本发明为解决上述现有技术中存在的问题，采用如下的技术方案。
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为10～15：1，混合配制得到屏蔽剂；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、取1质量份熟料试样，加入40～80质量份所述屏蔽剂，置于50～70℃环境下保温处理10～20min，冷却至室温；
S05、向步骤S04中同时加入40～60质量份硝酸铵，及220～250质量份步骤S03中配制的提取溶剂，85～95℃下加热回流2～4h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用络合滴定差减法检测方镁石含量。
进一步的，所述蓖麻油中蓖麻酸含量大于或等于85％。
进一步的，所述屏蔽剂中，蓖麻油与无水乙醇的质量比为12：1。
进一步的，步骤S04中，在保温处理的同时进行超声处理。
进一步的，步骤S05中，加热回流时间为3h。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：
1、本发明的基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，熟料试样在进行提取前，先经由蓖麻油与无水乙醇按照一定比例配制而成的屏蔽剂处理，蓖麻油中的极性基团通过静电作用和氢键作用吸附在硅酸盐相表面并通过其含有的酯基使得硅酸盐相疏水，从而避免后续在无水乙醇-甘油混合溶剂体系中采用硝酸铵提取操作中溶解硅酸盐相，且屏蔽剂中蓖麻油与无水乙醇能任意比例混合，少量的无水乙醇不仅可提高蓖麻油的分散性，而且可避免蓖麻油对后续硝酸铵提取方镁石的反应产生不利影响，可更高效的分离固溶态氧化镁及方镁石，使得对方镁石的检测结果更加真实及准确，有利于正确评估水泥熟料的安定性。
2、本发明的基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，熟料试样在使用屏蔽剂处理，保温操作中利用超声分散熟料试样及蓖麻油，保证两者的充分接触。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、实施例
实施例1
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，步骤如下：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛(0.075mm方孔筛，下同)，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为10：1，混合配制得到屏蔽剂，其中蓖麻油中蓖麻酸含量为85％；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、称取0.2g熟料试样置于150mL磨口烧瓶中，加入12g配制好的屏蔽剂，封闭瓶口，置于70℃水浴锅中保温处理15min，冷却至室温；
S05、向磨口烧瓶中同时加入12g硝酸铵，及50g步骤S03中配制的提取溶剂，85℃下加热回流4h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用络合滴定差减法检测方镁石含量，结果如表1所示。
本发明各实施例中均采用络合滴定差减法检测方镁石含量，具体如下：
(1)前述步骤S06中冷却后的滤液转入250mL容量瓶中，用蒸馏水定容。
(2)用移液管量取25.00mL滤液至400mL烧杯中，加水稀释至约200mL，加入5mL三乙醇胺(1+2)及少许CMP指示剂，在搅拌下加入20％氢氧化钾溶液至出现绿色荧光后再过量5～8mL(注：此时溶液pH值已经大于13)，用EDTA标准溶液滴定至绿色荧光消失并呈红色，且30s不退色，消耗的EDTA标准溶液的体积为V1。
(3)再用移液管量取25.00mL滤液至400mL烧杯中，加水稀释至约200mL，加入5mL三乙醇胺(1+2)，1mL酒石酸钾钠溶液，搅拌，然后加入25mL pH＝10的氯化铵-氨水缓冲溶液及少量K-B混合指示剂，用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色，且30s不退色，消耗的EDTA标准溶液的体积为V2。
方镁石的质量百分含量XMgO可用下式表示：
式中：XMgO——方镁石的质量百分数，％；
TMgO——每毫升EDTA标准滴定溶液相当于方镁石的毫克数，mg/mL；
V1——滴定钙、镁总量消耗EDTA标准溶液的体积，mL；
V2——滴定钙离子消耗EDTA标准溶液的体积，mL；
m——熟料试样的质量，mg。
实施例2
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，步骤如下：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛(0.075mm方孔筛，下同)，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为16：1，混合配制得到屏蔽剂，其中蓖麻油中蓖麻酸含量为80％；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、称取0.2g熟料试样置于150mL磨口烧瓶中，加入15g配制好的屏蔽剂，封闭瓶口，置于55℃水浴锅中保温处理20min，冷却至室温；
S05、向磨口烧瓶中同时加入10g硝酸铵，及48g步骤S03中配制的提取溶剂，95℃下加热回流3h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用如实施例1所采用的络合滴定差减法检测方镁石含量，结果如表1所示。
实施例3
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，步骤如下：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛(0.075mm方孔筛，下同)，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为12：1，混合配制得到屏蔽剂，其中蓖麻油中蓖麻酸含量为88％；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、称取0.2g熟料试样置于150mL磨口烧瓶中，加入8g配制好的屏蔽剂，封闭瓶口，置于60℃超声水浴锅中进行超声及保温处理20min，冷却至室温；
S05、向磨口烧瓶中同时加入8g硝酸铵，及44g步骤S03中配制的提取溶剂，85℃下加热回流2h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用如实施例1所采用的络合滴定差减法检测方镁石含量，结果如表1所示。
实施例4
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，步骤如下：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛(0.075mm方孔筛，下同)，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为10：1，混合配制得到屏蔽剂，其中蓖麻油中蓖麻酸含量为85％；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、称取0.2g熟料试样置于150mL磨口烧瓶中，加入12g配制好的屏蔽剂，封闭瓶口，置于65℃超声水浴锅中进行超声及保温处理10min，冷却至室温；
S05、向磨口烧瓶中同时加入8g硝酸铵，及46g步骤S03中配制的提取溶剂，80℃下加热回流2h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用如实施例1所采用的络合滴定差减法检测方镁石含量，结果如表1所示。
实施例5
一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，步骤如下：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛(0.075mm方孔筛，下同)，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为10：1，混合配制得到屏蔽剂，其中蓖麻油中蓖麻酸含量为88％；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、称取0.2g熟料试样置于150mL磨口烧瓶中，加入14g配制好的屏蔽剂，封闭瓶口，置于50℃超声水浴锅中进行超声及保温处理15min，冷却至室温；
S05、向磨口烧瓶中同时加入10g硝酸铵，及46g步骤S03中配制的提取溶剂，85℃下加热回流3h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用如实施例1所采用的络合滴定差减法检测方镁石含量，结果如表1所示。
对比例
对比例中采用X线衍射(XRD)内标法，以ZnO作为内标物对水泥熟料中方镁石进行定量分析(XRD内标法测定高镁水泥熟料中方镁石含量和水化程度，南京工业大学学报(自然科学版)，2014年9月，第36卷第5期)，结果如表1所示。
表1实施例及对比例试验结果
编号 X<sub>MgO</sub>/％
实施例1 3.74
实施例2 3.83
实施例3 3.78
实施例4 3.80
实施例5 3.75
对比例 3.77
从表1中可以看出，本发明的基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，可取得类比于XRD法的精确度，从而说明屏蔽剂有益于将水泥熟料中方镁石与固溶态氧化镁的分离，使得对方镁石的检测结果更加真实及准确，有利于正确评估水泥熟料的安定性。而且规避了XRD法操作复杂、试验器材要求高，需要大量绘制标准曲线且一条标准曲线只适用一种试样的缺点。

Claims (5)

1.一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、水泥熟料破碎并粉碎过筛，得到熟料试样；
S02、按照蓖麻油与无水乙醇的质量比为10～15：1，混合配制得到屏蔽剂；
S03、按照无水乙醇与甘油的质量比为3：1，混合配制得到提取溶剂；
S04、取1质量份熟料试样，加入40～80质量份所述屏蔽剂，置于50～70℃环境下保温处理10～20min，冷却至室温；
S05、向步骤S04中同时加入40～60质量份硝酸铵，及220～250质量份步骤S03中配制的提取溶剂，85～95℃下加热回流2～4h，趁热抽滤，沉淀用热无水乙醇洗涤并入滤液；
S06、步骤S05中得到的滤液冷却至室温后，采用络合滴定差减法检测方镁石含量。
2.根据权利要求1所述的一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，所述蓖麻油中蓖麻酸含量大于或等于85％。
3.根据权利要求1～2任一项所述的一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，所述屏蔽剂中，蓖麻油与无水乙醇的质量比为12：1。
4.根据权利要求1～2任一项所述的一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，步骤S04中，在保温处理的同时进行超声处理。
5.根据权利要求1～2任一项所述的一种基于化学法检测水泥熟料中方镁石含量的方法，其特征在于，步骤S05中，加热回流时间为3h。
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