石灰石中有效成分的測(cè)定及相關(guān)問題研究

陳聰

摘 要：該文主要對(duì)石灰石中的有效化學(xué)成分鈣、鎂的測(cè)定方法進(jìn)行研究分析。采用定性分析法與EDTA滴定法對(duì)石灰石中的鈣、鎂等有效金屬離子的含量進(jìn)行檢測(cè)，要求檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)偏差應(yīng)當(dāng)?shù)陀?%。檢測(cè)結(jié)果顯示，采用定性分析法能夠有效檢測(cè)出石灰石中鈣、鎂的存在；采用EDTA滴定法能夠有效檢測(cè)出鈣、鎂的含量，且準(zhǔn)確度較高，試驗(yàn)造成的污染較小。

關(guān)鍵詞：石灰石 溶液 EDTA滴定法

中圖分類號(hào)：TQ172.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（a）-0092-02

石灰石是一種在工業(yè)生產(chǎn)中較為常見的生產(chǎn)原料，被廣泛應(yīng)用于石灰、鋼鐵等的生產(chǎn)當(dāng)中，另外石灰石在化學(xué)生產(chǎn)當(dāng)中也有著重要的作用。石灰石的主要成分是碳酸鈣，其中包含一些金屬離子以及其他氧化雜質(zhì)。在應(yīng)用石灰石進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)生產(chǎn)過程中有時(shí)需要對(duì)石灰石中的有效成分進(jìn)行測(cè)定，一般對(duì)鈣、鎂的測(cè)定方法有很多種，例如常見的EDTA滴定法、熒光光譜法、酸堿滴定法，以及分光光度法等。該文主要采用定性分析法與EDTA滴定法對(duì)石灰石中的鈣、鎂成分進(jìn)行測(cè)定，選取的試驗(yàn)樣品為內(nèi)蒙古錫林郭勒盟多倫縣興陽礦業(yè)的石灰石。

1 試驗(yàn)儀器與試劑

1.1 儀器選擇

該次試驗(yàn)選取的主要儀器包括：電子分析天平、滴定管、1 L容量瓶、250 mL容量瓶、電熱板、25 mL移液管、電動(dòng)離心機(jī)、錐形瓶等。

1.2 試劑選擇

該次試驗(yàn)選取的試劑主要包括：200 g/L的氫氧化鉀溶液（GB 2306）、鹽酸（GB 622）、萘酚綠B指示劑、酸性鉻藍(lán)K指示劑、50 g/L的鹽酸羥胺溶液、40 g/L的糊精溶液、鈣羧酸指示劑等。

1.3 樣品溶液制備

該試驗(yàn)方法中滴定分析用標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，雜質(zhì)測(cè)定用標(biāo)準(zhǔn)溶液和所用制劑及制品按GB 601、GB 602、GB 603之規(guī)定制備；試驗(yàn)用水應(yīng)符合GB 6682中三級(jí)水規(guī)格。先用電子天平稱取約0.2 g的石灰石樣品，將其放入100 mL的燒杯中，滴加少量水將石灰石樣品潤濕，然后加蓋表面皿，使用滴定管在燒杯中滴加過量鹽酸，過量約1 mL，此時(shí)鹽酸與樣品發(fā)生劇烈反應(yīng)，待其反應(yīng)完畢后沖洗燒杯與表面皿，將燒杯放置到電熱板上加熱直至溶液沸騰，保持溫度使其沸騰約15 min，再取下燒杯，將其冷卻至室溫，過濾于250 mL容量瓶中，并洗滌濾紙至中性，加水稀釋至刻度，搖勻放置。

1.4 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定

取適量的工作基準(zhǔn)試劑氧化鋅，將其置于高溫爐中（800±50）℃的溫度進(jìn)行灼燒，獲得恒重的灼燒后產(chǎn)物，采用電子天平稱取0.42 g的灼燒產(chǎn)物，使用滴定管吸取少量水將其潤濕，在其中加入20%的鹽酸溶液3 mL，待產(chǎn)物完全溶解后將溶液倒入250 mL的容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖晃均勻。取35 mL的溶液，在其中加入70 mL水，再加入10%的氨水，檢測(cè)溶液的pH值，將其pH值調(diào)整至7～8，在其中加入10 mL的氨-氯化銨緩沖溶液，搖勻，再滴加5滴鉻黑T指示液，然后使用乙二胺四乙酸二鈉溶液滴定直到溶液由紫色變?yōu)榧兯{(lán)色為止。

2 石灰石中有效成分的鑒定與測(cè)定

2.1 石灰石中有效成分的鑒定

鈣的鑒定：在試管中加入適量的樣品溶液，搖晃均勻，然后使用滴定管滴加適量的（NH4）2C2O4溶液，輕輕搖晃，產(chǎn)生白色的沉淀物，為碳酸鈣化合物。用玻璃棒蘸取適量的白色溶液與濃鹽酸，將其放置在酒精燈上進(jìn)行灼燒，火焰顏色變?yōu)榇u紅色，說明溶液中包含鈣。

鎂的鑒定：吸取適量的樣品溶液，將其滴在玻璃板上，再吸取適量的氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液滴加在試樣溶液上，使其基本融合，再在其上滴加1滴鎂試劑，如果溶液變?yōu)樗{(lán)色，即說明樣品中有鎂離子的存在。

2.2 石灰石中有效成分的測(cè)定方法

2.2.1 鈣的含量測(cè)定方法

使用移液管吸取50 mL的樣品溶液，將其置入到250 mL的錐形瓶中，在溶液中加入100 mL水和10 mL的糊精溶液，輕輕搖晃均勻，再加入15 mL的氫氧化鉀溶液與5 mL的三乙醇胺溶液，將溶液搖晃均勻，測(cè)定溶液的pH值，要使溶液的pH值超過12.5，然后再使用滴定管在其中加入少量鈣羧酸指示劑，攪拌均勻，最后采用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液將溶液進(jìn)行滴定，直至溶液的顏色由酒紅色完全變?yōu)榧兯{(lán)色。

2.2.2 鎂的含量測(cè)定方法

先用移液管吸取50 mL的樣品溶液，將其置入到250 mL的燒杯當(dāng)中，在溶液中加入100 mL水與5 mL的鹽酸羥胺溶液，再加入5 mL三乙醇胺溶液和10 mL pH=10的氨-氯化銨緩沖溶液，將溶液攪拌均勻，再采用滴定管在其中加入6滴萘酚綠B指示液和2滴酸性鉻藍(lán)K指示液，將溶液輕輕攪拌均勻，靜置1 min，然后采用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液將溶液進(jìn)行滴定，直至溶液的顏色由暗紅色完全變?yōu)榱辆G色為止。

2.2.3 鈣含量與鎂含量的計(jì)算

對(duì)于石灰石中的氧化鈣的含量與氧化鎂的含量主要是通過質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，計(jì)算公式如下：

鈣含量=c（V2-V1）×0.056 08/m×（VA/V）×100

鎂含量=c[（V4-V3）-（V2-V1）]×0.040 30/m×（VB/V）×100

式中：V為石灰石試樣溶液的總體積，mL；V1為EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定氧化鈣空白試液的體積，mL；V2為EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定氧化鈣的體積，mL；V3為EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定鈣鎂合量空白試液的體積，mL；V4為EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定鈣鎂合量的體積，mL；VA為吸取試樣溶液的體積，mL；VB為吸取試樣溶液的體積，mL；c為EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實(shí)際濃度，mol/L；m為樣品試劑的質(zhì)量，g。

3 試驗(yàn)要點(diǎn)分析

3.1 吸附作用的消除

采用EDTA滴定法對(duì)石灰石中的鈣成分含量進(jìn)程檢測(cè)時(shí)，加入氫氧化鈉溶液能夠使溶液的pH值升高到12以上，從而使鎂離子與EDTA溶液發(fā)生反應(yīng)，生成Mg（OH）2發(fā)生沉淀，再采用EDTA溶液進(jìn)行滴定。然而經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Mg（OH）2會(huì)對(duì)鈣產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附作用，從而降低對(duì)鈣含量的測(cè)定準(zhǔn)確度。該研究為了消除Mg（OH）2對(duì)鈣的吸附作用，在溶液中加入糊精作為保護(hù)劑，消除Mg（OH）2對(duì)鈣的吸附作用。

3.2 干擾離子的消除

在對(duì)石灰石中的有效成分進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于石灰石中除了鈣、鎂離子外還包含其他金屬離子成分，進(jìn)行EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)會(huì)與這些金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成一定的絡(luò)合物，這就會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響。對(duì)于干擾離子的消除方法較多，例如工業(yè)上采用酒石酸鈉消除石灰石中的鋁離子干擾，采用三乙醇胺消除石灰石中的鐵離子干擾。但是這2種方法存在一定的缺陷，如果鐵離子與鋁離子的含量較高時(shí)，就不能將干擾完全消除。該研究中采用三乙醇胺與四乙烯五胺的混合溶液作為消除劑，去除干擾離子的干擾。

4 結(jié)語

石灰石是一種在工業(yè)生產(chǎn)中較為常見的生產(chǎn)原料，經(jīng)常需要對(duì)其中所包含的鈣、鎂含量進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于石灰石中有效成分的測(cè)定方法有很多，例如原子吸收光譜法、分光光度法等，但是在實(shí)際的應(yīng)用中都具有一定的缺陷。該文采用EDTA滴定法對(duì)傳統(tǒng)的EDTA標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)法進(jìn)行了一定的改良，并對(duì)具體的檢測(cè)方法進(jìn)行了闡述，該方法對(duì)石灰石中的鈣、鎂含量進(jìn)行測(cè)定相比于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)法準(zhǔn)確度更高，檢測(cè)中造成的污染較小。因此在實(shí)際的檢測(cè)工作當(dāng)中，為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、降低工業(yè)生產(chǎn)污染，EDTA滴定法是非常值得應(yīng)用和推廣的。

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