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水泥的化學分析技巧及要領

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誤差,也稱測量誤差,是測量結果減去被測量的真值所得的差。測量結果是人們認識的結果,不僅與量的本身有關,而且與測量程式、測量儀器、測量環境以及測量人員有關。所以在分析過程中,我們一定要嚴格按照標準中的程式進行操作,還要確保測量儀器的準確性,測量環境的控制,及一些人為的誤差。這樣才能確保檢測的準確性,杜絕不合格品的使用從而確保建築工程的質量;同時不致於把合格品檢測成不合格品,造成生產廠家的損失。檢測機構對水泥化學分析的強制性檢測專案,主要有燒失量、不溶物、三氧化硫、氧化鎂等,下面就來談一談在檢測這幾個專案時所積累的一些經驗和教訓,以便大家減少檢測誤差並且對這幾個專案的檢測能力有所提高。

水泥的化學分析技巧及要領

1 燒失量(LOI)

燒失量的測定就是把試樣在 950℃左右的高溫爐中灼燒至恆量,即驅除水分和二氧化碳,同時將存在的易氧化元素氧化),計算灼燒掉物質的質量百分數。燒失量操作步驟比較簡單,存在的人為誤差比其它專案要少得多。只要注意以下幾個方面就可以把誤差降到最小:

⑴每次測定前都要把測定用瓷坩堝洗淨後,預先在950℃下灼燒至恆量。

⑵加熱應使用電阻絲高溫爐而不應使用矽碳棒電爐,並應將坩堝放在高溫爐的恆溫區,保證溫度波動不大。高溫爐的爐門處溫度最低,而爐壁附近處溫度最高,注意不要放在這些位置上。

⑶應定期計量高溫爐上的溫度控制器,以確保溫度的準確性,防止溫度偏低,樣品灼燒不完全而造成測試結果偏低或者溫度偏高,灼燒過度樣品分解,造成測試結果偏高。 ⑷灼燒時高溫爐溫度應從低溫(低於 400℃)升起,以防止水泥中揮發性物質(如鹼、氯化物、硫化物等等)因急劇受熱,猛烈排出而使水泥樣飛濺,造成結果偏低。同時一定要確保灼燒溫度控制在 950~1000℃之間。

⑸灼燒完畢坩堝蓋開啟後應及時將樣品放在乾燥器中密封儲存,防止樣品吸收空氣中的

水分和二氧化碳使測試結果偏高。

⑹瓷坩堝的標識不能象我們標識玻璃器皿,用蠟筆,因為蠟在高溫下會熔化,所以我們要用能耐高溫950~1000℃的物質。可用小刀在坩堝上劃出數字再用三氯化鐵來著色,其顏色經 950~1000℃灼燒後能永久保留。

2 不溶物(IR)

不溶物的測定是先以鹽酸溶液處理,濾出的不溶殘渣再以氫氧化鈉處理,經鹽酸中和、過濾後,殘渣在高溫950℃下灼燒至恆量,稱量剩餘物質的`質量算出不溶物的質量百分數。不溶物不是化學成分,它的測定結果與試驗條件密切相關,所以在測定過程應注意:

⑴用鹽酸溶解水泥樣品時,須先加入 25mL 水,並立即攪拌使試樣完全分散,再在攪拌下加入鹽酸,以免二氧化矽呈膠體析出使測定結果偏高。

⑵加熱時間須嚴格控制為 5 分鐘。

⑶加熱方式非常重要。應該在沸水蒸氣浴(就是放在恆溫水浴鍋)中加熱,而不能直接在電熱板或電爐上加熱,因為這樣會由於加熱溫度過高而使殘渣分解導致結果嚴重偏低。加熱時,把燒杯伸入蒸汽浴的內部,也即杯底部和側部全部被水蒸汽所包圍,燒杯不能浸入水中(水浴鍋中水不要加得太多),以保證加熱溫度穩定在100℃。也不能將燒杯放在水浴鍋的出氣孔上,因為這樣會使得燒杯受熱面積太小,加熱溫度不足而使水泥分解不完全,導致結果嚴重偏低。

3 三氧化硫

三氧化硫的測定是在酸性溶液中,用氯化鋇溶液沉澱硫酸鹽,經過濾灼燒後,以硫酸鋇形式稱量,再換算得三氧化硫的百分數。在測定中應注意以下幾個方面:

⑴樣品應置於乾燥燒杯中,加入適量水後要快速攪拌,使樣品完全分散,防止樣品結塊。

+ ⑵加入的鹽酸體積要準確以便控制 好溶液酸度(溶液酸度應控制在 0.3~0.4m

oL/L 之間),這樣可使硫酸鋇沉澱完全,消除共沉澱干擾,如 Fe 等離子的干擾。

(共沉澱就是當一種難溶物質從溶液中沉澱析出時,溶液中的某些可溶性雜質會被沉澱帶下來而混雜於沉澱中的現象)。

⑶加入氯化鋇溶液時速度不能太快,應該用滴管滴加,而不能一次性倒入。因為加入氯化鋇速度太快會形成小顆粒硫酸鋇沉澱,而這些小顆粒沉澱易透過濾紙使沉澱損失,造成結果偏低。

⑷加入氯化鋇溶液後,應煮沸 3~5 分鐘,在溫熱處靜止 4 小時以上或過夜,這樣能使沉澱完全,這也即是沉澱的陳化,這樣不僅能得到較大顆粒的沉澱,還能使沉澱變得更純淨(這是因為大晶體的比表面積小,吸附雜質量少,同時,由於小晶體溶解,原來吸附、吸留或包藏的雜質,將重新進入溶液中,因而提高了沉澱的純度。

⑸過濾硫酸鋇沉澱時,應仔細清洗燒杯,將硫酸鋇沉澱全部轉移到濾紙上,如果轉移不完全則會使結果偏低。

⑹過濾硫酸鋇沉澱一定要用最緊密的慢速濾紙(不能為趕時間而用疏鬆的快速濾紙或是較緊密的中速濾紙),這是因為 BaSO4 為較細粒的沉澱,用最緊密的慢速濾紙可防沉澱穿過濾紙,防止沉澱損失。

⑺過濾用的漏斗應為長頸的,錐形頂角應為 60°,濾紙應緊貼漏斗,不能有氣泡。如果有氣泡,可以用手指輕壓濾紙,把氣泡趕掉。這樣,在過濾時,才能使漏斗頸中充滿濾液,利用液柱下墜曳引漏斗內濾液來加速過濾。若漏斗頸不能保留水柱,可以用手指堵住漏斗下口,掀起濾紙,向濾紙和漏斗間加水,直到漏斗頸及錐體的大部分全被水充滿,並且把氣泡完全排出,然後把濾紙邊按緊,再放開下面堵住出口的手,此時水柱即可形成。盛接濾液的燒杯,其內壁應與漏斗頸末端接觸,以防濾液濺失。過濾時應採用傾斜法過濾(即將沉澱上澄清液沿玻棒小心傾入漏斗,儘可能使沉澱留在杯內),這樣可使濾紙不致迅速被沉澱堵塞。

⑻洗滌沉澱時,應用溫水而不能用熱水,這是因為硫酸鋇的溶解度會隨溫度升高而增大。洗滌開始時,一般仍採用傾斜法,即加適量溫水於盛有沉澱的燒杯中,充分攪和,放置澄清,將澄清液用傾斜法過濾;如此洗滌幾次,每次應儘可能將澄清液潷出;洗滌若干次後,才將沉澱轉移至濾紙上。洗滌必須連續進行,一次完成,不能將沉澱乾涸放置太

久,否則不易洗淨。另外還要注意用適當少的溫水,分多次洗滌,每次加入溫水前,使前次洗液儘量流盡,以免增加沉澱的溶解損失。

⑼濾紙沉澱要灰化完全,防止硫酸鋇還原成碳化鋇, 造成 結果 偏低 。灼燒 溫度 要嚴 格控 制在 800~850℃。灼燒可以去掉沉澱中的水分和易揮發物。若溫度高於 850℃時,硫酸鋇發生分解反應,會造成結果偏低。若溫度低於 800℃則灼燒不完全,造成結果偏高。

4 氧化鎂

氧化鎂的測定採用 EDTA 絡合滴定法 (以絡合反應為基礎的一種滴定分析方法):把水泥樣製備成樣液後,先測出氧化鈣所耗 EDTA 的體積 (即在酸性樣液中加入適量氟化鉀,以抑制矽酸的干擾,然後在 pH13 以上強鹼性溶液中,以三乙醇胺為掩蔽劑,以抑制鐵、鋁等離子的干擾,用 CMP 指示劑以 EDTA 標準溶液滴定,得出氧化鈣所耗 EDTA 的體積);再測出鈣鎂總量所耗 EDTA 的體積(即在 pH10 的溶液中,以三乙醇胺、酒石酸鉀鈉為掩蔽劑,用 KB 混合指示劑,以 EDTA 標準溶液滴定,得出鈣鎂總量所耗 EDTA 的體積),差減法來求出氧化鎂的含量。由於氧化鎂的測定操作步驟較為繁瑣,存在的人為誤差較多。所以測定過程中除嚴格按標準操作外還應注意:

⑴ 水 泥 樣 熔 融 時 高溫 爐 溫 度 應 從 低 溫 (低 於400℃)升起,以防止水泥樣因急劇受熱,飛濺而造成結果不準確。

⑵NaOH 銀坩堝熔樣製備的試樣溶液,加入氟化鉀溶液的量要適當。加入量過多時,容易形成氟化鈣沉澱;加入量不足時,不能完全消除矽酸干擾而生成矽酸鈣沉 澱,這兩種情況均會使氧化鈣所耗 EDTA 量減少而造成結果偏高。

⑶測定氧化鈣及鈣鎂總量時,都應同時進行空白試驗,並對測試結果進行校正。如果測定鈣的結果不扣除空白值,則會造成最終氧化鎂結果偏低;如果測定鈣鎂總量不扣除空白值,則會造成最終結果偏高。

⑷指示劑最好是買成品,而且要購買正規廠家,質量好的產品;儘量不要自己配。