水泥熟料游離氧化鈣分析意義及其誤差解析

馬興邦

(遼寧省建設科學研究院，遼寧省 沈陽市 110005)

水泥熟料游離氧化鈣分析意義及其誤差解析

馬興邦

(遼寧省建設科學研究院，遼寧省 沈陽市 110005)

游離氧化鈣是水泥熟料中的有害成分，其組分含量及分析誤差直接影響水泥的品質。因此，科學、快速的進行水泥熟料游離氧化鈣的測定，準確的掌握其分析要點，減小分析誤差對于提高水泥品質和節能降耗具有重要的意義。

水泥熟料 游離氧化鈣 安定性 分析誤差

1 引子

水泥熟料游離氧化鈣是指在熟料煅燒反應過程中，部分多余的氧化鈣未能與三氧化二鋁、三氧化二鐵、二氧化硅等發生反應，化合形成礦物。而是以游離狀態存在的氧化鈣，常用符號f-CaO表示。由于游離氧化鈣的存在直接影響水泥熟料的強度和安定性。因此在國家標準GB/T21372-2008中明確規定了熟料游離氧化鈣的限值，規定要求過程熟料的游離氧化鈣必須小于1.5%。

2 控制意義

熟料游離氧化鈣不僅是一個重要的質量指標，還是衡量原料易燒性和熟料煅燒質量，以及能源消耗的一個關鍵性技術指標。眾所周知：熟料的游離氧化鈣并不是控制的越低越好，經生產實踐驗證如果熟料的游離氧化鈣大于2.0%就會導致熟料的安定性不合格，熟料強度下滑；如果熟料的游離氧化鈣小于0.5%以下，熟料就往往呈“死燒”狀態，易磨性明顯變差，這樣一方面會增加燒成熱耗，另一方面也會增加水泥的粉磨電耗。所以，科學合理的控制熟料的游離氧化鈣范圍意義重大。因此，如何快速、準確的檢測熟料中游離氧化鈣的含量，就成為了過程分析和質量控制的關鍵所在。

3 分析方法

熟料游離氧化鈣的分析方法有化學分析方法和顯微分析法兩大類。目前較為先進的檢測方法還有熒光分析法，但由于設備價格昂貴，尚不能全面推廣應用。顯微分析方法是將熟料制成巖相光片后在顯微鏡下進行估量分析，耗時費力，一般只作為熟料礦物巖相研究使用。而作為過程控制一般只采用化學分析方法?；瘜W分析方法一般有甘油-酒精和乙二醇-乙醇法兩種。由于傳統的甘油-酒精法存在測定時間長（大約在45分鐘左右）；同時受熟料本身顏色的影響，滴定終點顏色變化不明顯，不易觀測判斷。因此，逐漸的被乙二醇-乙醇法替代。

4 測定原理

乙二醇-乙醇化學分析法是利用“乙二醇-乙醇”混合溶液（體積比為2∶1），在加熱的條件下與熟料的氧化鈣發生化學反應，生成弱堿性的乙二醇鈣。然后滴入過量的苯甲酸酒精標準溶液，再用 NaOH標準溶液進行回滴，用酚酞作為指示劑觀察滴定終點（直到紅粉色消失為止）。此方法測定時間短（大約只有10分鐘左右）、而且滴定終點顏色變化顯著，分析結果較為準確。因此，便于作為過程質量控制的方法使用。其化學反應如下圖所示：

5 操作方法

首先用電子分析天平稱取0.5g熟料試樣，置于250ml的錐形瓶中。然后加入30ml的乙二醇-乙醇溶液，在錐形瓶中放入一個攪拌子，裝上冷凝管，置于游離氧化鈣測定儀上。在加熱的同時進行攪拌，直至煮沸（冷凝管的乙醇開始下滴時計時4min），取下錐形瓶立即用苯甲酸-無水乙醇標準溶液滴定至紅色消失為滴定終點。最后利用標準溶液消耗的體積數來計算熟料游離氧化鈣的含量。具體計算公式如下圖所示：

6 誤差原因及操作要點

該分析方法誤差產生的原因有很多，但最主要的原因是操作不當造成的重復性和再現性超差。具體分析其原因及操作要點如下：

1）加熱器溫度控制不當或受熱不均勻。溫度應控制在100～110℃，而且先高溫后低溫萃取；

2）傳統攪拌子的尺寸偏小，攪拌不均勻，部分熟料試樣粘結在錐形瓶底部，導致化學反應不完全?？梢允褂贸叽巛^大的磁性攪拌子，一般以2×45mm為宜。

3）攪拌時攪拌速度調整不當（應在開始攪拌時先慢速攪拌，避免試樣飛濺到錐形瓶壁，從而使飛濺的試樣未能參與化學反應；當冷凝管的乙醇開始下滴時應快速攪拌，快速萃?。?；

4）試樣稱取不精確，應用電子天平精確至0.0001g;

5）試驗制備不規范，應磨細至全部通過0.08mm的方孔篩，篩余粗顆粒應用瑪瑙研缽研細；

6）試驗試劑的純度不夠，其中乙二醇必須是分析純（A.R),乙醇和碳酸鈣必須達到G.R級以上；

7）試劑在配置過程中一定要沒有水分混入，試劑瓶及試驗器具必須干燥，避免氧化鈣發生水化反應；

8）稱取試驗試樣的天平必須放置有干燥劑，避免試驗試樣吸潮，且試樣稱取要快速完成；

9）滴定終點的判斷不準確。滴定紅色消失后應停止滴定，觀察是否返色，否者應繼續滴定，直到紅色完全消失為止。

7 結論

由于熟料標準試樣吸濕后易發生水化反應，從而影響游離氧化鈣的測定結果。因此，熟料的游離氧化鈣沒有標準樣品可以比對，只能依靠分析人員的精準操作來控制檢驗誤差。

但是，只要掌握操作要點，準確的判斷滴定終點，就完全可以消除操作中的一些失誤，并將誤差控制在最小的范圍之內，為生產和質量控制提供最為準確和有效的依據。

TQ172

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1007-6344（2015）03-0001-01