石灰石中有效成分的測定及相關問題研究

陳聰

摘 要：該文主要對石灰石中的有效化學成分鈣、鎂的測定方法進行研究分析。采用定性分析法與EDTA滴定法對石灰石中的鈣、鎂等有效金屬離子的含量進行檢測，要求檢測結果的相對偏差應當低于3%。檢測結果顯示，采用定性分析法能夠有效檢測出石灰石中鈣、鎂的存在；采用EDTA滴定法能夠有效檢測出鈣、鎂的含量，且準確度較高，試驗造成的污染較小。

關鍵詞：石灰石 溶液 EDTA滴定法

中圖分類號：TQ172.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0092-02

石灰石是一種在工業生產中較為常見的生產原料，被廣泛應用于石灰、鋼鐵等的生產當中，另外石灰石在化學生產當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。在應用石灰石進行工業生產和化學生產過程中有時需要對石灰石中的有效成分進行測定，一般對鈣、鎂的測定方法有很多種，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滴定法對石灰石中的鈣、鎂成分進行測定，選取的試驗樣品為內蒙古錫林郭勒盟多倫縣興陽礦業的石灰石。

1 試驗儀器與試劑

1.1 儀器選擇

該次試驗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、電動離心機、錐形瓶等。

1.2 試劑選擇

該次試驗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

該試驗方法中滴定分析用標準滴定溶液，雜質測定用標準溶液和所用制劑及制品按GB 601、GB 602、GB 603之規定制備；試驗用水應符合GB 6682中三級水規格。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，此時鹽酸與樣品發生劇烈反應，待其反應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標準溶液濃度的標定

取適量的工作基準試劑氧化鋅，將其置于高溫爐中（800±50）℃的溫度進行灼燒，獲得恒重的灼燒后產物，采用電子天平稱取0.42 g的灼燒產物，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，檢測溶液的pH值，將其pH值調整至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為純藍色為止。

2 石灰石中有效成分的鑒定與測定

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行灼燒，火焰顏色變為磚紅色，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，如果溶液變為藍色，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定方法

2.2.1 鈣的含量測定方法

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標準滴定溶液將溶液進行滴定，直至溶液的顏色由酒紅色完全變為純藍色。

2.2.2 鎂的含量測定方法

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K指示液，將溶液輕輕攪拌均勻，靜置1 min，然后采用EDTA標準滴定溶液將溶液進行滴定，直至溶液的顏色由暗紅色完全變為亮綠色為止。

2.2.3 鈣含量與鎂含量的計算

對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量百分數表示，計算公式如下：

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標準滴定溶液滴定氧化鈣空白試液的體積，mL；V2為EDTA標準滴定溶液滴定氧化鈣的體積，mL；V3為EDTA標準滴定溶液滴定鈣鎂合量空白試液的體積，mL；V4為EDTA標準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標準滴定溶液的實際濃度，mol/L；m為樣品試劑的質量，g。

3 試驗要點分析

3.1 吸附作用的消除

采用EDTA滴定法對石灰石中的鈣成分含量進程檢測時，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溶液發生反應，生成Mg（OH）2發生沉淀，再采用EDTA溶液進行滴定。然而經過試驗發現，Mg（OH）2會對鈣產生較強的吸附作用，從而降低對鈣含量的測定準確度。該研究為了消除Mg（OH）2對鈣的吸附作用，在溶液中加入糊精作為保護劑，消除Mg（OH）2對鈣的吸附作用。

3.2 干擾離子的消除

在對石灰石中的有效成分進行檢測時，由于石灰石中除了鈣、鎂離子外還包含其他金屬離子成分，進行EDTA標準溶液滴定時會與這些金屬離子產生化學反應生成一定的絡合物，這就會對檢測結果的準確度造成影響。對于干擾離子的消除方法較多，例如工業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，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 結語

石灰石是一種在工業生產中較為常見的生產原料，經常需要對其中所包含的鈣、鎂含量進行測定。對于石灰石中有效成分的測定方法有很多，例如原子吸收光譜法、分光光度法等，但是在實際的應用中都具有一定的缺陷。該文采用EDTA滴定法對傳統的EDTA標準檢測法進行了一定的改良，并對具體的檢測方法進行了闡述，該方法對石灰石中的鈣、鎂含量進行測定相比于傳統的標準檢測法準確度更高，檢測中造成的污染較小。因此在實際的檢測工作當中，為了保證檢測結果的準確性、降低工業生產污染，EDTA滴定法是非常值得應用和推廣的。

參考文獻

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