對新增輕燒白云石粉氧化鈣、氧化鎂含量檢測方法的探討

劉菁婧，張鐵毅

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214400）

1 輕燒白云石粉氧化鈣、氧化鎂含量測定方法

1.1 輕燒白云石

輕燒白云石又稱苛性白云石，由白云石原料在約1000℃煅燒而成，具有潔白、強粘著力、凝固力及良好的耐火、隔熱性能，適用于內(nèi)外墻涂料，在建筑材料工業(yè)中可做水泥、玻璃、陶瓷的配料。輕燒白云石主要用于煉鋼，可提高鋼渣的流動性，作造渣劑使用。

輕燒白云石的主要成分如下表1。

表1 輕燒白云石的成分范圍

1.2 EDTA絡(luò)合滴定法

乙二胺四乙酸簡稱EDTA或EDTA酸，常用H4Y表示，白色晶體，無毒，不吸潮，在水中難溶。它是含有羧基和氨基的螯合劑，幾乎能與所有的金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，且生成的環(huán)越多越穩(wěn)定，一般為五元環(huán)。EDTA與金屬離子絡(luò)合比簡單，一般為1：1絡(luò)合反應(yīng)的速率快，易溶于水。絡(luò)合物的顏色與金屬離子有關(guān)，EDTA與無色金屬離子絡(luò)合時形成無色的絡(luò)合物，與有色金屬離子絡(luò)合時形成顏色更深的絡(luò)合物。

絡(luò)合滴定法是以絡(luò)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。它主要以氨羧絡(luò)合劑為滴定劑，這些氨羧絡(luò)合劑對許多金屬有很強的絡(luò)合能力。絡(luò)合滴定法主要有四種，直接滴定法、返滴定法、置換滴定法和間接滴定法。其中直接滴定法是絡(luò)合滴定中最基本的方法。這種方法是將被測物質(zhì)處理成溶液后，調(diào)節(jié)酸度，加入指示劑，直接用EDTA標準溶液進行滴定，然后根據(jù)消耗的EDTA標準溶液的體積，計算試樣中被測組分的含量。

1.3 X-熒光光譜儀

X-熒光光譜儀由激發(fā)源和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），激發(fā)被測樣品，產(chǎn)生X熒光（二次X射線），探測器對X熒光進行檢測。

X熒光光譜儀根據(jù)各元素的特征X射線的強度，可以測定元素含量。大部分分析元素均可用其進行分析，可分析固體、粉末、熔片、液體等樣品，并且具有分析速度快、測量范圍寬、干擾小的特點。主要用于測定各類煉鋼輔料、煉鐵熔劑、鐵礦石、鐵合金、耐火材料等的化學(xué)成分含量。

1.4 本課題的目的與意義

根據(jù)公司煉鋼的實際需求，煉鋼新增了輕燒白云石粉的使用。這是新的品種，我們檢測人員就要相應(yīng)的對輕燒白云石粉的成分加以分析，給煉鋼提供準確的數(shù)據(jù)。

由于目前沒有明確的檢測標準，欲通過化學(xué)分析方法EDTA絡(luò)合滴定、X熒光光譜儀分析固體、X熒光光譜儀分析熔片三種方法的探討實驗來確定檢測輕燒白云石粉中氧化鈣、氧化鎂含量可行的方法。

2 實驗部分

2.1 實驗原材料及實驗儀器

（1）實驗試劑。乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）、三乙醇胺、氫氧化鉀、硫酸鎂、鹽酸、MgO標準溶液、硼酸、碳酸氫鈉、鈣指示劑、K+B指示劑、氨性緩沖溶液、高純碳酸鈣、四硼酸鋰、偏硼酸鋰、溴化鋰

（2）實驗儀器。電子天平、電加熱板、快速熔樣爐、馬弗爐、X熒光光譜儀、YYJ-40粉末壓片機、鉑金坩堝、烘箱

（3）實驗主要玻璃儀器。50mL酸式自動滴定管、25mL移液管、300mL錐形瓶、10mL自動加液器、20mL量杯、100mL量杯、250mL容量瓶、100mL滴瓶、250mL燒杯、40mL瓷坩堝

2.2 實驗步驟

（1）EDTA絡(luò)合滴定法測定輕燒白云石粉中氧化鈣、氧化鎂含量。根據(jù) GB/T3286.1《石灰石及白云石化學(xué)分析方法.第一部分氧化鈣和氧化鎂含量的測定.絡(luò)合滴定法》，在電子天平上稱取0.5000g±0.0005g輕燒白云石粉于鉑金坩堝里，以無水碳酸鈉和硼酸作混合熔劑高溫熔融再低溫溶解浸取，定容在250mL容量瓶中，用移液管分別移取25mL至300mL錐形瓶中，加水至100mL。再加5mL三乙醇胺，5mLMgO標準溶液，加20mLKOH溶液，再加鈣指示劑，然后用0.01mol/L的EDTA來滴定計算氧化鈣結(jié)果。再用移液管分別移取25mL至300mL錐形瓶中，加水至100mL。再加5mL三乙醇胺，加20mL氨性緩沖溶液，再加K+B指示劑，然后然后再用0.01mol/L的EDTA來聯(lián)合滴定氧化鈣和氧化鎂的和量。按計算公式進行計算氧化鈣的量，即：

式中：V3--EDTA標準溶液滴定氧化鈣所消耗的體積，mL。V2--移取試樣溶液的體積，25mL。T--EDTA標準溶液對氧化鈣的滴定度，g/mL。V--試樣溶液的總體積，250mL。m--稱取石灰試樣的質(zhì)量，g。

氧化鎂的計算公式同上，式中：V3--EDTA標準溶液滴定氧化鎂所消耗的體積，mL。V2--移取試樣溶液的體積，25mL。T--EDTA標準溶液對氧化鎂的滴定度，g/mL。V--試樣溶液的總體積，250mL。m--稱取石灰試樣的質(zhì)量，g。

（2）灼燒減量測定。根據(jù)GB/T 3286.8《石灰石、白云石化學(xué)分析方法 灼燒減量的測定》，稱取1.0000g±0.0005g，放在已經(jīng)恒重的40mL的瓷坩堝中，在1050℃±50℃的馬弗爐中灼燒2h，取出試樣冷卻至室溫，稱重后再次置于1050℃±50℃的馬弗爐中灼燒15min，再次稱重直至兩次稱重誤差不超過0.001g，然后計算試樣的灼燒減量值。灼燒減量計算公式如下：

式中：m0—空瓷坩堝的質(zhì)量，g。m1—試樣和瓷坩堝的總質(zhì)量，g。m2—灼燒后試樣和瓷坩堝的總質(zhì)量，g。

（3）粉末壓片機制片-X熒光光譜法。根據(jù)《GB/T16597 冶金產(chǎn)品分析方法 X射線熒光光譜法通則》，接通電源，順時針旋轉(zhuǎn)黑色開關(guān)，紅色指示燈亮。用脫脂棉清理磨具、集粉器。試樣用專用集粉器裝入磨具內(nèi)。先取1～3g試樣放入集粉器中心，將硼酸約20g均勻裝入漏斗外側(cè)，蓋上壓塊。移入上橫梁，旋緊壓桿，啟動綠色按鈕。壓片機工作,在30～40t壓力下保持20s，待磨具上升到頂點，取出壓片樣品，表面樣品名稱、試樣編號，用吸耳球清理干凈表面。制樣完畢后，關(guān)閉電源，逆時針旋轉(zhuǎn)褐色開關(guān)，紅色指示燈熄滅。在熒光光譜儀的白云石曲線測量，測量結(jié)束后軟件自動計算結(jié)果。

（4）快速熔樣爐制玻璃片- X熒光光譜法。根據(jù)《GB/T21114 耐火材料 X射線熒光光譜化學(xué)分析熔鑄玻璃片法》，在電子天平上稱取0.8000g±0.0005g試樣于事先稱好8.0000g±0.0005g四硼酸鋰67%和偏硼酸鋰33%混合溶劑的鉑金坩堝中，混勻，再滴加2滴飽和溴化鋰作脫模劑。將鉑金坩堝置于熔融爐中，在1100℃～1200℃按規(guī)定時間進行前靜置120s、擺動600s、后靜置120s程序共熔，制出清潔、平滑、無裂紋、無氣泡均勻透明熔融玻璃片，冷卻后在測量面反面貼上標簽。在熒光光譜儀的WROXI曲線測量，測量前輸入灼燒減量值，測量結(jié)束后軟件自動計算結(jié)果。

以上實驗均隨同做空白實驗、標樣實驗、平行實驗。

3 結(jié)果與討論

在實驗中所用的標樣為白云石粉標樣，編號為H49，氧化鈣含量標準值為30.94%，氧化鎂含量標準值為20.92%。不同日期的實驗結(jié)果如下表。

從表2中篩選出不同日期的三種方法分析的標樣的氧化鈣結(jié)果，得到如圖1的質(zhì)量控制圖。

表2 三種方法進行實驗的氧化鈣、氧化鎂結(jié)果數(shù)據(jù)匯總

圖1 白云石粉標樣H49的氧化鈣含量質(zhì)量控制圖

從圖1中可以看出，絡(luò)合滴定法的測得的氧化鈣的數(shù)據(jù)重復(fù)性、再現(xiàn)性都很穩(wěn)定，接近標樣的真實值30.94%，在允許波動范圍內(nèi)。熔片-X熒光光譜法測得的氧化鈣數(shù)據(jù)的重復(fù)性、再現(xiàn)性也都很穩(wěn)定，但是與標樣真實值相比，均高出1.8%左右，如若按標樣加減規(guī)則，表2中標樣試樣同時都減1.8%，得出的結(jié)果與絡(luò)合滴定法的結(jié)果還是接近的，在允許波動范圍內(nèi)。壓片-X熒光光譜法的氧化鈣的數(shù)據(jù)波動大，且無規(guī)律可循。

從表2中篩選出不同日期的三種方法分析的標樣的氧化鎂結(jié)果，得到如圖2的質(zhì)量控制圖。

圖2 白云石粉標樣H49的氧化鎂含量質(zhì)量控制圖

從圖2中可以看出，絡(luò)合滴定法的測得的氧化鎂的數(shù)據(jù)重復(fù)性、再現(xiàn)性都很穩(wěn)定，接近標樣的真實值20.92%，在允許波動范圍內(nèi)。熔片-X熒光光譜法測得的氧化鎂數(shù)據(jù)的重復(fù)性、再現(xiàn)性也都很穩(wěn)定，雖然與標樣真實值相比，偏低0.2%左右，如若按標樣加減規(guī)則，表2 中標樣試樣同時都加0.2%，得出的結(jié)果與絡(luò)合滴定法的結(jié)果還是接近的，在允許波動范圍內(nèi)。壓片-X熒光光譜法的氧化鎂的數(shù)據(jù)波動大，且無規(guī)律可循。

4 結(jié)論

通過本實驗得出如下結(jié)論：

（1）可以根據(jù) GB/T3286.1《石灰石及白云石化學(xué)分析方法.第一部分氧化鈣和氧化鎂含量的測定.絡(luò)合滴定法》測定輕燒白云石粉中的氧化鈣、氧化鎂的量，準確性、重復(fù)性和再現(xiàn)性都符合要求。

（2）根據(jù)《GB/T21114 耐火材料 X射線熒光光譜化學(xué)分析熔鑄玻璃片法》可以測定輕燒白云石粉中氧化鈣、氧化鎂的量，重復(fù)性和再現(xiàn)性都符合要求，但準確性需要根據(jù)標樣加減規(guī)則才能得到準確的結(jié)果，故此方法也可行。