助磨劑在石灰石樣品制備中的應(yīng)用

高 揚(yáng)，謝秋利，楊海生，張寶娟

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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科 學(xué) 試 驗(yàn)

助磨劑在石灰石樣品制備中的應(yīng)用

高 揚(yáng)，謝秋利，楊海生，張寶娟

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

氨堿法的石灰石樣品制備過(guò)程，細(xì)碎時(shí)樣品粒度不均及需頻繁清洗料缽，工作效率低。在制樣時(shí)引入助磨劑，對(duì)助磨劑的用量、磨制時(shí)間等進(jìn)行試驗(yàn)分析，得出助磨劑加入兩倍量、磨制時(shí)間200 s，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行校正，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與效率。

石灰石；助磨劑；樣品；校正系數(shù)

1 石灰石樣品的制備

石灰石是氨堿法純堿生產(chǎn)的一種重要原料，其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)系到生產(chǎn)、消耗的多個(gè)環(huán)節(jié)。樣品制備環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，但是，石灰石樣品的細(xì)碎過(guò)程，不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的顆粒由粗變細(xì)的過(guò)程，而是一個(gè)伴隨著能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械力化學(xué)過(guò)程。初期，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，大顆粒變成了小顆粒，小顆粒數(shù)量增多，顆粒粒徑越來(lái)越小；隨后部分微細(xì)顆粒在“范德華力”的作用下，逐漸發(fā)生“結(jié)團(tuán)”。這種現(xiàn)象的發(fā)生，不僅給制樣工作帶來(lái)許多麻煩，也因樣品粒度的不均勻性給分析結(jié)果帶來(lái)誤差。

對(duì)同樣重量的不同樣品分別磨制100 s、200 s、240 s，將磨制后的樣品用激光粒度分布儀分別測(cè)定其粒度分布情況(見(jiàn)表1)，并對(duì)上述樣品進(jìn)行平行性分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。

激光粒度分布儀是通過(guò)物理激光散射的方法來(lái)測(cè)試固體顆粒大小和分布的一種粒度分析儀器。由于樣品是由大量不同粒徑的顆粒組成，因此在進(jìn)行粒度測(cè)試時(shí)需分成大小若干粒徑區(qū)間，每個(gè)粒徑區(qū)間內(nèi)顆粒占總量的百分?jǐn)?shù)為頻率分布，將頻率分布累加得到的小于(或大于)某粒徑占總量的百分?jǐn)?shù)為累積分布，如D10是指累積分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值。因此，在相同累積分布下，粒徑數(shù)值越小，樣品越細(xì)。

表1 磨制不同時(shí)間的樣品在激光粒度分布儀下的數(shù)據(jù)

表2 上述樣品的對(duì)應(yīng)平行性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1可見(jiàn)，石灰石樣品磨制時(shí)間短的，粒徑大，說(shuō)明樣品粒度較粗；適宜的磨制時(shí)間，可以在一定程度上提高樣品的均勻性，但也會(huì)混有個(gè)別較大顆粒；磨制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因“結(jié)團(tuán)”，表現(xiàn)出“越磨越粗”的結(jié)果，既降低了效率又增加了成本。

由表2可見(jiàn)，提高樣品的均勻性有利于分析結(jié)果準(zhǔn)確度的提高，但在實(shí)際操作中不能避免繁瑣的料缽清洗環(huán)節(jié)，工作效率低。

2 助磨劑的引入

我們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，在石灰石樣品細(xì)碎前，向樣品中滴加某種助磨劑，經(jīng)研磨后，可以得到理想的結(jié)果。

2.1 助磨劑用量實(shí)驗(yàn)

在相同重量的多份同一樣品中，分別加入0倍、一倍、兩倍、三倍量的助磨劑，在相同條件下，磨制相同時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 助磨劑用量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表3可見(jiàn)，隨著助磨劑的加入，樣品細(xì)度有了很大提高，助磨劑量越大，細(xì)度越好，而且，檢查細(xì)碎機(jī)料缽后發(fā)現(xiàn)，料缽撞擊塊沒(méi)有附著物，非常干凈，尤其是兩倍、三倍量助磨劑的加入，效果非常明顯。但三倍量助磨劑的加入會(huì)引入較大的分析誤差，還會(huì)使樣品稍微混有異味，因此助磨劑的加入量采用兩倍量。

2.2 磨制時(shí)間的實(shí)驗(yàn)

在相同重量的多份同一樣品中，分別加入兩倍量的助磨劑，在相同條件下，分別磨制60 s、100 s、200 s、240 s，并與未添加助磨劑磨制200 s的樣品相比較，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 助磨劑磨制時(shí)間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表4可見(jiàn)，磨制時(shí)間過(guò)短效果不明顯，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)受細(xì)碎機(jī)本身的條件限制，差別也不是很大，比較而言， 200 s是較為適宜的磨制時(shí)間。另外，通過(guò)比較加入助磨劑與不加助磨劑的累積分布結(jié)果，發(fā)現(xiàn)加入助磨劑后減少一半時(shí)間即可達(dá)到未加助磨劑的近似細(xì)度，這一結(jié)論可以為助磨劑在其他類(lèi)似領(lǐng)域的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)室模擬數(shù)據(jù)參考。

3 分析結(jié)果的平行性檢查

在相同重量的三份不同樣品，分別加入兩倍量的助磨劑，在相同條件下，分別磨制200 s，對(duì)此樣品進(jìn)行平行性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 加入助磨劑后平行性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表5可見(jiàn)，由于助磨劑的加入，使石灰石樣品細(xì)度有了很大提高，樣品更均勻，分析結(jié)果的平行性更好。

4 助磨劑成分對(duì)分析結(jié)果影響情況對(duì)比實(shí)驗(yàn)

分別稱(chēng)取相同質(zhì)量的三個(gè)品次的12個(gè)石灰石樣品，將樣品分成兩組，分別測(cè)定其鈣、鎂含量。第一組按操作規(guī)程進(jìn)行操作，第二組在稱(chēng)樣后，按比例加入相應(yīng)量的助磨劑，再按操作規(guī)程進(jìn)行操作，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 助磨劑成分對(duì)分析結(jié)果影響情況對(duì)比數(shù)據(jù)

由表6可見(jiàn)，在相同操作條件下，助磨劑的引入未對(duì)分析結(jié)果造成影響，其成分不干擾石灰石樣品中CaCO3、MgCO3含量的測(cè)定。

5 分析結(jié)果的校正

石灰石樣品中鈣、鎂含量的測(cè)定，采用的是絡(luò)合滴定的方法，即稱(chēng)取一定量的樣品(1.0000 g左右)，根據(jù)消耗的EDTA的體積計(jì)算鈣、鎂含量，其計(jì)算公式為：

由于助磨劑的加入會(huì)改變樣品質(zhì)量，從而引入系統(tǒng)誤差，使測(cè)定結(jié)果偏低。因此，為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確，除在樣品制備時(shí)，控制好待制樣品量及助磨劑的加入量外，還應(yīng)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行校正。即稱(chēng)取相同質(zhì)量的石灰石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(其標(biāo)準(zhǔn)值為W0)，其中一份加入兩倍量的助磨劑，磨制200s，進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得其含量為W1。用W0/W1得出相應(yīng)的校正系數(shù)f，樣品分析結(jié)果乘以校正系數(shù)，即可得到樣品實(shí)際含量。

6 小 結(jié)

綜上所述，為解決石灰石樣品細(xì)碎中粒度不均、細(xì)碎機(jī)料缽及撞擊塊因附著物較多不易清洗、分析結(jié)果誤差偏大的現(xiàn)象，在制樣時(shí)引入助磨劑，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定助磨劑的使用條件，提高了工作效率，確保了分析結(jié)果的準(zhǔn)確。

TQ177.2

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1005-8370(2016)04-11-03

2016-05-13

高揚(yáng)，女，唐山三友化工股份有限公司純堿分公司質(zhì)量監(jiān)督部原材料檢驗(yàn)科科長(zhǎng)，工程師，河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)畢業(yè)。