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水泥综合实验报告1

来源：东饰资讯网

唐山学院

水泥方向综合实验

题目：普通硅酸盐水泥的研制

环境与化学工程系系别：_________________________ 08无机非金属材料（2）班班级：_________________________

姓名：_________________________ 指导教师：_________________________

2010年

6月

23日

唐山学院

普通硅酸盐水泥的研制

摘要

凡由硅酸盐水泥熟料，大于5%不超过20%的活性混合材，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为普通硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥的研制实验，是通过对原料的化学分析，确定原料的化学组成，从而确定配方。根据种类的不同，各个组分的配比不同。本次试验主要用石灰石、铝矾土、钢渣、砂岩、粉煤灰及石膏来配置普通硅酸盐水泥。

实验初期主要是原材料的准备阶段：（1）主要原料的制备的加工；对天然矿物原料及工业废渣需进行加工处理。一些经上述物性检验(粒度，比表面积等)不合格的原料也要进行加工处理. 用实验室的小颚式破碎机，小球磨机进行破碎与粉磨至要求的细度.然后研磨过0.08mm方孔筛，达到实验所需细度。（2）主要原料的分析检验；对所备齐的原料进行采样与制样，进行CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO和烧失量等分析。实验中期主要是生料的制备阶段：（1）配料计算；① 根据实验要求确定实验组数与生料量。② 确定生料率值。③ 以各原料的化验报告单作依据进行配料计算。（2）配制生料；按配料称量各种原料，放在研钵中研磨、过筛、压饼、试烧。（3）生料煅烧。实验末期主要是水泥制备阶段： 1>石膏、混合材的加工；石膏中三氧化硫的测定2>熟料的分析检验3>选取合理的比例进行配料4>把熟料、混合材、石膏混匀制成水泥5>水泥性能的测定。

水泥的质量主要取决于水泥熟料的质量，而熟料的质量与水泥生料成分、均匀性及煅烧过程和煅烧的热工制度有关。因此，在水泥的研究与生产中往往通过实验来了解生料的易烧性和研究书了得煅烧过程，从而为水泥的生产提供依据。

关键词：原料生料熟料水泥混合材石膏研磨化学分析试烧熟料

煅烧性能测定烧失量含水量

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1 引言 ............................................................................................................................................................................ 4

1.1普通硅酸盐水泥 ......................................................................................................................................... 4 1.2国家对普通硅酸盐水泥的技术要求 .................................................................................................... 4 1.3普通硅酸盐水泥在我国的社会效益与经济效益 ............................................................................. 4 1.4普通硅酸盐水泥的理论研究现状与发展趋势 .................................................................................. 5

1.5普通硅酸盐水泥的技术现状与发展趋势 ....................................................................................................... 6

2实验过程.................................................................................................................................................................... 7

2.1原料 ................................................................................................................................................................ 7

2.1.1原料制备 .......................................................................................................................................... 7 2.1.1.1石灰石样品制备 ......................................................................................................................... 7 2.1.1.2铝矾土样品的制备 .................................................................................................................... 7 2.1.1.3其他原料制备.............................................................................................................................. 8 2.1.2原料附着水分和烧失量的测定 ................................................................................................. 8

2.1.2.1铝矾土的附着水分测定 .................................................................................................................... 8

2.1.2.2铝矾土的烧失量测定 ................................................................................................................ 8 2.1.2.3其他原料附着水分和烧失量的测定 .................................................................................... 8 2.1.2.4数据处理 ....................................................................................................................................... 8 2.1.3石灰石的化学分析 ........................................................................................................................ 9 2.1.3.1试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分解试样） .................................................................. 9 2.1.3.2二氧化硅（氟硅酸钾容量法） ............................................................................................. 9 2.1.3.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备 ....................................................... 10 2.1.3.4三氧化二铁（EDTA—配位滴定法） ............................................................................... 10 2.1.3.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法） ............................................................................ 11 2.1.3.6氧化钙（EDTA-配位滴定法） ............................................................................................. 11 2.1.3.7氧化镁 ......................................................................................................................................... 12 2.1.3.8数据处理 ..................................................................................................................................... 13 2.1.4铝矾土的化学分析 ...................................................................................................................... 13 2.1.4.1试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分解试样） ................................................................ 13 2.1.4.2二氧化硅（氟硅酸钾容量法） ........................................................................................... 14 2.1.4.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备 ....................................................... 14 2.1.4.4三氧化二铁（EDTA—配位滴定法） ................................................ 错误！未定义书签。 2.1.4.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法） ............................................ 错误！未定义书签。 2.1.4.6氧化钙（EDTA-配位滴定法） ............................................................. 错误！未定义书签。 2.1.4.7氧化镁 ......................................................................................................................................... 17 2.1.4.8数据处理 ..................................................................................................................................... 17

2.1.5砂岩化学分析 .................................................................................................................................... 18

2.1.5.1 试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分解试样）............................................................... 18 2.1.5.2 二氧化硅（氟硅酸钾容量法） ........................................................................................ 18

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2.1.5.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备 ....................................................... 19 2.1.5.4三氧化二铁（EDTA—配位滴定法） ............................................................................... 19 2.1.5.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法） ........................................................................... 20 2.1.5.6氧化钙（EDTA-配位滴定法） ............................................................................................ 20 2.1.5.7氧化镁 ...................................................................................................................... 21 2.1.5.8数据处理 ....................................................................................................................................... 22 2.1.6钢渣化学分析 ............................................................................................................................... 22 2.1.6.1二氧化硅（氟硅酸钾容量法） ............................................................ 错误！未定义书签。 2.1.6.2 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备 ........................ 错误！未定义书签。 2.1.6.3三氧化二铁（EDTA—配位滴定法） ................................................ 错误！未定义书签。 2.1.6.4三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法） ............................................ 错误！未定义书签。 2.1.6.5氧化钙（EDTA-配位滴定法） ............................................................. 错误！未定义书签。 2.1.6.6氧化镁（EDTA-配位滴定法） ............................................................. 错误！未定义书签。 2.1.6.7数据处理 ..................................................................................................................................... 26 2.1.7原料的所有数据处理 ................................................................................................................. 26 2.2生料 .............................................................................................................................................................. 27

2.2.1生料配比及制备 .......................................................................................................................... 27 2.2.2 生料配比数据处理 ..................................................................................................................... 27 2.3熟料 .............................................................................................................................................................. 28

2.3.1熟料制备 ........................................................................................................................................ 28 2.3.2熟料化学分析 ............................................................................................................................... 29 2.3.2.1 试样溶液的制备 ................................................................................................................... 29 2.3.2.2 二氧化硅的测定 ................................................................................................................... 29 2.3.2.3 三氧化二铁的测定 ............................................................................................................... 29 2.3.2.4三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法） ........................................................................... 29 2.3.2.5 氧化钙 ...................................................................................................................................... 30 2.3.2.6熟料化学分析数据处理 ......................................................................................................... 30 2.3.3熟料中f-CaO的测定 ................................................................................................................. 31 2.3.3.1测定方法 ..................................................................................................................................... 31 2.3.3.2数据处理 ..................................................................................................................................... 31 2.4水泥 .............................................................................................................................................................. 32

2.4.1石膏中三氧化硫的测定 ............................................................................................................. 32 2.4.1.1测定方法 ..................................................................................................................................... 32 2.4.1.2数据处理 ..................................................................................................................................... 32 2.4.2水泥制备 ........................................................................................................................................ 32 2.4.2.1水泥配比及数据处理 .............................................................................................................. 32 2.4.2.2水泥性能测定............................................................................................................................ 33

2.4.2.3试体强度的测定 ............................................................................................................................. 35

2.5试验所用仪器 ............................................................................................................................................ 34 3 结论 .......................................................................................................................................................................... 35 4误差分析.................................................................................................................................................................. 35 参考文献 ..................................................................................................................................................................... 36

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1.1普通硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、5%－20%活性混合材料（或不超过8%非活性混合材料），适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。水泥与砂、石等材料的混泥土是一种低能耗新型建筑材料。水泥具有较好的可塑性，与砂、石等胶合后的混和物具有较好的和易性，可浇注成多种形状及尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；水泥的适应性较强，适用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种条件下；水泥还可与多种有机、无机材料制成多种用途的水泥复合材料；水泥耐久性较好，具有维修工作量小，不易生锈、耐腐朽等特点。

1.2国家对普通硅酸盐水泥的技术要求

（1）细度筛孔尺寸为0.08mm的孔筛的筛余不得超过10%，否则为不合格。（2）凝结时间初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。（3）标号根据抗压和抗折强度，将普通硅酸盐水泥划分为325、425、525、三个标号。

普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：

（1）早期强度略低（2）耐腐蚀性稍好（3）水化热略低（4）抗冻性和抗渗性好（5）抗炭化性略差（6）耐磨性略差

1.3普通硅酸盐水泥在我国的社会效益与经济效益

社会效益：水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大、素有“建筑工业的粮食”之称。生产水泥虽需较多能源，但是水泥与沙、石等集料所制成的混凝土则是一种低能耗型建筑材料，其单位质量的能耗只有钢材的1/6～1/5，铝合金的1/25，比红砖的能耗还低35%。近年来，宇航、信息及其它新兴工业中对各种具有特种性能的水泥复合材料的需求也越来越大。因此，水泥工业在整个国民经济中起着十分重要的作用。在目前甚至未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要的建筑材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。

经济效益：

水泥是国民经济的基础原材料，改革开放以来，随着经济建设规模扩大。我国水泥工业得到较快的发展。2006年水泥产量12.04亿吨，约占世界的50％，已连续22年居世界第一位。2007年前三个月，累计生产24181.75万吨，同比增长达14.52%，比上年的增长幅度降低了五个百分点。我国水泥工业得到较快的发展，2005年水泥工业总产值达到2683.8亿元；2006年工业总产值达到3341亿元，同比增长25.63%，增幅比上年同期上升了12.63 个百分点。2007年前三个月，累计工业总产值达到了1066.13亿元，

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同比增长达23%，比上年的增长幅度略有降低。水泥工业的快速增长，很好的满足了国民经济持续快速发展和大规模经济建设的需要。

1.4普通硅酸盐水泥的理论研究现状与发展趋势

从中国水泥行业发展的方向和国家的宏观的导向来看，我国的水泥行业今后几年的发展，应该是新型干法水泥。因为对于新型干法水泥前景的看好，使众多投资者在水泥工业利润下降、水泥产量过剩的时期仍然会加大对水泥的投资，加快我国水泥工业的结构调整，这也是宏观影响的结果。水泥工业调整的内在因素是技术的升级换代，这个早就已经具备；外在因素是由于新技术介入后，生产能力的大量过剩，这个将在未来几年逐步显现出来。因此，我们可以断言，随着水泥实际生产能力的不断过剩，我国水泥行业的结构调整将不断加快。由于电力等因素的影响，水泥生产实际过剩的部分将小于理论过剩量，随着国家对于电力供应等影响水泥实际生产能力的因素的改善，水泥的过剩将进一步加深，结构调整的力度将进一步加大。

截至2008年底，我国已投产新型干法水泥生产线922条，水泥熟料产能75686万吨，预计到2009年底，新型干法熟料产能将达到99863万吨，折合水泥产能14亿吨以上，总量已经满足国家经济建设对优质高标号水泥的需求。今年一季度，水泥投资同比增长110.46%，其中东、中、西部的增速分别为91.08%、66.41%、175.80%。对于这样的一个高速增长，我们可以理解为业内对未来发展的良好预期和坚定信心，但同时，我们也不应回避投资过热、产能过剩、布局失衡的隐忧。据了解，在产业结构调整方面走在全国前列的浙江水泥，由于过度投资，产能严重过剩的问题十分突出，2008年全省水泥企业开工率约为70%，2009年一季度开工率约为60%，为了在激烈的价格中保证应有的利润，屡屡停窑限产；灾后重建的四川地区，2008年3月份之前在建和拟建生产线就已有83条，产能合计9970万吨，地震后又增加了33条，产能6000万吨，新增加的总产能高达1.6亿吨。加上目前已有的6000万吨，到2011年，四川水泥产能将达到2.2亿吨。届时随着灾后重建项目的陆续完工，产能过剩问题将更加严重，行业竞争也会非常惨烈，而且这种苗头在今年5月份已经以市场成交价格大幅度下跌的方式呈现出来。

因此，在加快结构调整过程中，如何通过“两条腿”的协同规范促进整个水泥行业的健康发展，已成为当务之急。一是国家部门应加强水泥产能总量控制，尤其是对热点地区的新增产能要在评估审批和总量控制上进一步加大力度，提高投资的技术、管理、产能、环保等进入门槛，使水泥行业的区域布局更加科学、新增投资更加合理，以避免重蹈90年代“大玻璃”的覆辙；二是水泥企业应在行业协会的指导下，在速度和质量、规模和效益的关系的把握上，为行业的健康发展和良性发展付诸努力、率先垂范、做出表率。以自律诚信为本，在竞争中加强合作，在合作谋发展，勇敢担当起应有的社会责任，共同营造和推动良好的市场经济秩序，同时通过盈利能力的不断提升，使企业的发展成果惠及职工。

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1.5普通硅酸盐水泥的技术现状与发展趋势

国内水泥制造理论及技术分析 <1>新型干法水泥生产技术

窑外预分解技术是新型干法水泥技术的核心，也是当代新型干法水泥煅烧技术发展的主流技术，它是在悬浮预热器窑的基础上进一步发展而成。现代窑外预分解技术按分解炉与回转窑的相对位置关系的不同，又分为在线式预分解窑系统和离线式预分解窑系统。“三传一反”过程变成了悬浮态气固间的“三传一反”过程，大大地提高了各过程的效率和速率，达到了提高回转窑生产能力的目的，降低了单位熟料的各种物资消耗，最终实现了提高经济效益的目的。 <2>回转窑生产技术

水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑，按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。

干法回转窑与湿法回转窑相比优缺点正好相反。干法将生料制成生料干粉，水分一般小于1％，因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高，所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉，其流动性比泥浆差。所以原料混合不好，成分不均匀。

普通硅酸盐水泥的发展趋势

随着国家４万亿元投资计划的落实以及各地基础建设项目启动，水泥行业被视为有望迎来最早的一缕阳光的行业之一。有专家乐观地预计，2009年全国水泥消费量将达到15.41亿吨，同比增长6.3％，增量为9170万吨。但是，由于受国内水泥需求增长趋弱的影响，2009年１月，我国水泥产量增速几乎为零。1月份我国水泥产量为8200万吨，与2008年１月持平。进入2月份之后，情况似乎发生了逆转，据统计数据显示，2月份我国水泥产量同比激增42.5％；1月～2月累计产量也增长17.0％。

有专家指出，虽然数据显示2月份水泥产量大幅增长，但并不表明目前国内水泥需求回暖。2008年2月我国广大地区都受到雪灾影响，各项工程建设都被迫停工，水泥需求下降，当月我国水泥产量仅为5958.3万吨，同比下降6.2％；而2009年2月我国水泥产量达8290万吨，同比劲增42.5％，但环比却仅增长1.10％．此外，4万亿元扩大基础建设投资对水泥企业扩大生产也产生一定积极作用。行业发展受阻结构性矛盾

纵观水泥行业的发展可以看出，行业的整体发展水平粗放，不符合新型工业化的要求，资源、能源消耗高，污染严重，生态和环境压力大，单产能耗与国际先进水平相比还有不小的差距。有专家指出，目前我国水泥行业的结构性矛盾依然突出。企业规模小、装备落后、布局不合理、恶性竞争激烈等现象仍然较为普遍，劳动生产率均比较低，落后生产能力比重大，产品质量档次低。截至2008年，我国落后装备生产的熟料比例仍占全国熟料生产量的三分之一以上。另外就是集中度问题。2007年数据显示，其他国家

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水泥行业集中度已经达到了80％，而我国的集中度仅为30％左右。现在的水泥行业，企业数量已经足够多、产量足够大，但大而不强，企业过分分散、恶性竞争不断加剧。要改变这一现状不能仅靠企业自身滚动发展，必须通过联合重组的方式进行。水泥行业前景看好

2008年后，受国际金融危机影响，经济增长放缓，水泥需求能否增长存在较大的不确定性，未来中短期水泥供过于求将成为严重影响公司未来产能投放后的经济效益最为不利的因素。虽然，不断出台刺激经济的措施，但未来３年内固定投资下降引起下游需求不足，加之水泥工业投资在2006年～2008年加速，打破供需的弱平衡，将对水泥企业业绩增长构成较大威胁。中国水泥协会统计数据显示，2007年和2008年，水泥行业产能利用率为84.3％和81.4％。但2008年水泥工业投资完成1051.46亿元，同比增长60.76％。2008年全国已开工建设的新水泥熟料生产线初步统计有20，如投产将新增熟料产能24177万吨，将进一步加剧产能过剩。全国水泥行业整体不景气的情况，给大型水泥企业进行重组整合提供了良好的契机。值得关注的是，由于基础建设和房地产开发落后，当地水泥产能不足，加之国家的基础建设投资将刺激水泥需求,西部地区的水泥企业的长期发展前景尤其值得看好。

2实验过程

2.1原料

2.1.1原料制备

综合实验是普通硅酸盐水泥熟料的制备，设计的样品主要有石灰石、铝矾土、钢渣、砂岩等，其各种样品的制备过程大致如下： 2.1.1.1石灰石样品制备

从石灰石堆场上取其具有代表性的试样50Kg左右然后经颚式破碎机进行破碎致为5～10mm，然后经四分法缩至5Kg ，然后将其倒入球磨机中进行研磨，50min后当细度达到4%（0.08mm方孔筛）左右时，将试样从磨机中取出，再用四分法将样品缩至200g（其余的试样可作为配制生料的石灰石原料），用磁铁吸除其中的铁粉。将样品于玛瑙研钵中进行细磨，再缩分致5g，用玛瑙研钵研磨至全部通过0.08mm方孔筛，将其放入称量瓶中于烘箱烘干，置于干燥器中作分析用。（其实石灰石可根据实验需要量全部用球磨机磨到要求细度，放入桶内，为使桶内物料均匀，可将20Kg细粉放入φ500mm×500mm球磨机混15min，用磁铁吸去铁粉后再放入桶内贴上标签备用。） 2.1.1.2铝矾土样品的制备

取有代表性的铝矾土试样15Kg，置于烘箱中烘干（或于空气中晾干），然后经颚式破碎机进行破碎致粒度为5～10mm，将其倒入球磨机中进行研磨，30min后，当其细度达到4%左右时，将试样从磨机中取出，用四分法将样品缩至200g（其余的试样可作为配置生料石灰石原料），余下的操作过程同石灰石。

2.1.1.3其他原料制备

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钢渣、砂岩等样品的制备过程基本上同铝矾土或石灰石

2.1.2原料附着水分和烧失量的测定

2.1.2.1铝矾土的附着水分测定

准确称取1~2g铝矾土试样，放入预先已烘干至恒重的称量瓶中

1. 将称有样品的称量瓶置于105~110℃的烘箱中（称量瓶在烘箱中应敞开盖）烘2h。

2. 取出称量瓶，加盖（但不应太紧），放在干燥器中冷却室温。将称量瓶紧密盖紧，称量。如此在入烘箱中烘1h。

3. 用同样方法冷却、称量，至恒重为止。试样中附着水分的质量分数按下式计算：

W=m-m1/m×100

式中 W——附着水分，%； m——烘干前试样的质量，g； m1——烘干后试样的质量，g。 2.1.2.2铝矾土的烧失量测定

1. 准确称取1g已在105~110℃烘干过的铝矾土试样，放入已灼烧至衡量的瓷坩埚中。

2. 将瓷坩埚置于高温炉中，从低温升起，在950~1000℃的高温下灼烧30min.取出。

3. 将瓷坩埚放入干燥器中冷却，称量 4. 如此反复灼烧，直至恒重。试样中烧失量的质量分数按下式计算：

XL=m-m1/m×100

式中 XL——烧失量，%；

m——灼烧前试样的质量，g； m1——灼烧后试样的质量，g。 2.1.2.3其他原料附着水分和烧失量的测定

钢渣、砂岩、石灰石等样品的附着水分和烧失量的测定过程基本上同铝矾土 2.1.2.4数据处理

表1 铝矾土的附着水分

名称铝矾土烘干前质量g 烘干后质量g 1.3835 1.35

水分量g 0.0190 附着水分量％ 1.37

名称铝矾土

入炉前质量g 1.0295 唐山学院

表2 铝矾土的烧失量入炉后质量g 0.8341 水分量g 0.19 烧失量％ 18.98 经过八组的数据平均后得出结果如下：

表3 原料的烧失量及附着水分

名称石灰石铝矾土砂岩钢渣烧失量％ 34.43 18.98 10.16 6.47 附着水分％ 0.35 0.35 1.21 0.69 2.1.3石灰石的化学分析

2.1.3.1试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1. 制备试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。

2.准确称取约0.5g已在105~110℃烘过2h的试样置于预先已熔有3g氢氧化钾的镍坩埚中，再用1g氢氧化钠覆盖上面，盖上坩埚盖（应留有一定缝隙）。放入已升温至400℃的高温炉中，继续升温至650~700℃后，保温20min（中间可摇动熔融物一次）。取出坩埚，冷却后放入盛有100mL的热水烧杯中，盖上表面皿，适当加热，待熔融物完全浸出后取出坩埚，用热水和盐酸（1+5）洗净坩埚及盖，洗液并入烧杯中。然后一次加入15mL盐酸，立即用玻璃棒搅拌，加入数滴，加热煮沸，将所得澄清溶液冷却至室温后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。 2.1.3.2二氧化硅（氟硅酸钾容量法）

碳酸钾分解试样。 1、试剂

、（1+20）、氯化钾、氯化钾溶液（50g/L）、氟化钾溶液（150g/L）、氯化钾－乙醇溶液（50g/L）、酚酞指示剂溶液（10g/L）、氢氧化钠标准滴定溶液（0.05mol/L）

2、试验步骤

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液洗涤2～3次，将滤纸连同沉淀一起置于原塑料杯中，沿杯壁加入10ml的氯化钾－乙醇溶液及1ml的10g/L酚酞指示剂溶液，用0.05 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液中和未洗尽的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至溶液呈红色（不记读数）。然后加入200ml沸水（沸水应预先以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液中和至微红色），以0.05mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色（记下读数）。

试样中二氧化硅的质量百分数按下式计算：

XSiO2TSiO2Vm1000100

式中：TSiO2──每ml氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/ml；

Ｖ──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.1.3.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1、试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。 2、分析步骤

准确称取约0.5g已在105～110℃烘干过的试样，置于预先已熔有3g氢氧化钠的银坩埚中，再用1g氢氧化钠盖在上面。盖上坩埚盖（应留有一定缝隙），置于600～650℃的高温炉中熔融20分钟。取出坩埚，冷却后，将坩埚连同熔融物一起放入预先已盛有约100ml热水（不要太热）的300ml烧杯中。摇动烧杯，使熔块溶解。用玻璃棒将坩埚取出，并用少量水和盐酸（1+5）将其洗净，洗液并入烧杯中。然后一次加入15ml盐酸，搅拌，使熔融物完全溶解，加入数滴，加热至沸，将溶液冷至室温后，移入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀待用。 2.1.3.4三氧化二铁（EDTA—配位滴定法）

1、试剂

氨水（1+1）、磺基水杨酸钠指示剂溶液（100 g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L） 2、分析步骤

吸取100ml上述制备好的试样溶液，放入300ml烧杯中，用氨水（1+1）调整溶液的pH值至2.0（以精密pH试纸检验）。将溶液加热至70℃左右，加10滴100 g/L磺基水杨酸钠指示剂溶液，在不断搅拌下用0.015 mol/L EDTA标准滴定溶液缓慢滴定至亮黄色（终点时溶液温度应在60℃左右）。

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

XFe2O3TFe2O3V2.5m1000100

式中：TFe2O3──每ml氢氧化钠标准溶液相当于三氧化二铁的质量,mg/ml；

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V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.3.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法）

1、试剂

EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）、乙酸－乙酸钠缓冲溶液（pH4.0）、PAN指示剂溶液（2 g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015 mol/L）。

2、分析步骤

在上述滴定铁后的溶液中，加入10~15ml 0.015 mol/L EDTA标准滴定溶液（其体积记为V1），然后加水稀释至约200ml。将溶液加热至70~80℃后，加15ml乙酸－乙醇钠缓冲溶液（pH4.3），煮沸1~2min，取下，稍冷，加5~6滴2g/L的PAN指示剂溶液，以0.015 mol/L硫酸铜标准滴定溶液滴定至亮紫色（其体积记为V2）。

试样中三氧化二铝的质量百分数按下式计算

XAl2O3=

TAl2O3(V1KV2)2.5m1000100

式中: TAl2O3──每mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg/ml；

V1──加入EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

V2──滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml；

K──每ml硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.3.6氧化钙（EDTA-配位滴定法）

1、测定原理

Ca2+与EDTA在pH 8～13时能定量络合形成无色内络合物CaY2-络合物，络合物的稳定常数为KCaY=1010.69。由于络合物不很稳定，故以EDTA滴定钙只能在碱性溶液中进行。在PH 8～9滴定时易受Mg2+干扰，所以一般在PH >12.5进行滴定。由于Ca2+的络合物指示剂很多，在水泥化学分析中，应用最普遍的有钙指示剂（NN）、甲基百里香酚蓝（MTB）以及钙黄绿素等。

2、试剂

三乙醇胺（1+2）、CMP混合指示剂、氢氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.15mol/L）

3、分析步骤

吸取25mL上述制备好的试样溶液，放入400mL烧杯中。用水稀释至约250mL，加入3mL三乙醇胺（1+2）及适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加入200g/L氢氧化钾溶液至

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出现绿色荧光后再过量3～5mL（此时溶液的PH值应在13以上）。用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并转变为粉红色（耗量为V1）

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

XCaO=TCaOV1×100×10/1000m

式中 TCaO──每mlEDTA标准溶液相当于氧化钙的质量，mg/l；

V1──滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g

10——全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比 4、测定过程中应注意的事项

①溶液pH值的调节，测定时应将溶液用氢氧化钾调到稳定的蓝色，然后再过量滴3ml，此时溶液的pH值大体在12.8左右。

②当溶液中的含量较高时，由于生成氢氧化镁沉淀吸附少量Ca2+，终点时易返色，测定结果相应偏低。为了避免这一现象，在调节溶液的PH值时，可采用滴加而不是一次加入KOH溶液，使Mg（OH）2沉淀缓慢形成，则可减少对Ca2+的吸附作用。

5、其他测定方法介绍

以NN为指示剂的直接测定法：以甲基百里香酚蓝（MTB）为指示剂的直接滴定法；以钙黄绿素为指示剂的直接滴定法；高锰酸钾滴定法；重量法。 2.1.3.7氧化镁

1、测定原理

用络合剂滴定镁，目前采用差减法。即在一份溶液中于pH 10用EDTA滴定钙、镁合量，而在另一份溶液中于PH>12.5用滴定钙、镁含量是从钙、镁合量中减去钙后而求得的。

2、测定所用试剂

三乙醇胺（1+2）、氨-氯化铵缓冲溶液（pH 10）、酸性铬蓝K-萘酚绿B（1+2.5）混合指示剂、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

3、测定步骤

吸取25ml上述制备好的试样溶液，放入400ml烧杯中，用水稀释至250ml，加入3ml三乙醇胺（1+2），搅拌，然后加入20ml氨-氯化铵缓冲溶液（pH 10）即适量的酸性铬蓝萘酚绿混合指示剂，用0.015mol/ml的EDTA标准滴定溶液滴定（近终点应缓慢滴定）至溶液呈纯蓝色（消耗）。此为滴定钙、镁合量。

试样氧化镁的质量百分数按下式计算：

XMgO=TMgO(V2-V1)×10×100/m×1000

式中：TMgO──每mlEDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

V1──滴定钙时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

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V2──滴定钙、镁和量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； 10──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比； m──试样的质量，g。

4、测定过程中应注意的问题

①由于测定钙镁合量是在不分离硅、铁、铝、钛、锰的情况下进行的。因此应获得准确的结果，就必须采取相应的措施来消除上述共存离子的干扰。硅酸的干扰可在溶液中加入适量的氟化钾，铁和铝离子的干扰可在溶液中加入三乙醇胺和酒石酸钾钠来混合掩蔽。

②掩蔽剂量的确定，在用滴定钙、镁，如取试样，滴定体积为250ml左右时，为消除试样溶液中的其他共存离子的干扰所加掩蔽剂的量，对于一般硅酸盐生、熟料及其原材料分析，加入1～2mL 10%酒石酸及5ml三乙醇胺已足够。

③滴定速度的控制，测定氧化镁时的滴定速度不宜过快，因过快易滴定过量，同时，滴定终点时应加强溶液的搅拌。

5、其他测定方法介绍

用掩蔽钙的直接滴定法；分离钙的直接滴定法；磷盐酸重量法。 2.1.3.8数据处理

表4 石灰石的化学分析名称滴定溶液名称 EDTA溶液 EDTA溶液 CuSO4溶液 EDTA溶液 EDTA溶液 NaOH溶液滴定前体积ml 40.92 21.40 39.98 0.25 10.68 24.65 滴定后体积ml 42.08 11.30 47.23 28.55 11.18 41.90 总消耗量ml 1.16 10.10 7.25 28.30 0.50 17.25 成分百分含量％ 0.72 1.58 49.45 0.60 6.51 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SiO2 注：测定SiO2所称取的石灰石质量为0.5060g,测定其它成分时称取的石灰石质量为0.5040g

2.1.4铝矾土的化学分析

2.1.4.1试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分解试样）

1. 制备试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。

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次加入15mL盐酸，立即用玻璃棒搅拌，加入数滴，加热煮沸，将所得澄清溶液冷却至室温后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。 2.1.4.2二氧化硅（氟硅酸钾容量法）

碳酸钾分解试样。 1、试剂

2、试验步骤

准确称取约0.5g已在105～110℃烘干过的试样，置于铂坩埚中，在950～1000℃的温度下灼烧3～5min。将坩埚冷却，加1～1.5g研细的无水碳酸钾，用玻璃棒混匀，盖上坩埚盖（留有少许缝隙），再置于950～1000℃温度下熔融10min。将坩埚放冷，用少量热水将熔融物浸出倒入300ml烧杯中，坩埚以少量稀（1+20）和水洗净（此时溶液体积应在40ml左右）。加入10ml的150g/L氟化钾溶液，搅拌，然后一次加入15ml，以少量水冲洗表面皿及杯壁。冷却后，加入固体氯化钾，搅拌并压碎未溶颗粒，直至饱和，冷却并静置15min。以快速滤纸过滤，塑料杯与沉淀用50 g/L氯化钾溶液洗涤2～3次，将滤纸连同沉淀一起置于原塑料杯中，沿杯壁加入10ml的氯化钾－乙醇溶液及1ml的10g/L酚酞指示剂溶液，用0.05 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液中和未洗尽的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至溶液呈红色（不记读数）。然后加入200ml沸水（沸水应预先以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液中和至微红色），以0.05mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色（记下读数）。

试样中二氧化硅的质量百分数按下式计算：

XSiO2TSiO2Vm1000100

式中：TSiO2──每ml氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.1.4.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1、试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。 2、分析步骤

唐山学院

取出，并用少量水和盐酸（1+5）将其洗净，洗液并入烧杯中。然后一次加入15ml盐酸，搅拌，使熔融物完全溶解，加入数滴，加热至沸，将溶液冷至室温后，移入250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀待用。 2.1.4.4三氧化二铁（EDTA—配位滴定法）

1、试剂

氨水（1+1）、磺基水杨酸钠指示剂溶液（100 g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）

2、分析步骤

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

XFe2O3TFe2O3V2.5m1000100

式中：TFe2O3──每ml氢氧化钠标准溶液相当于三氧化二铁的质量,mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.4.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法）

3、试剂

EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）、乙酸－乙酸钠缓冲溶液（pH4.0）、PAN指示剂溶液（2 g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015 mol/L）。

4、分析步骤

试样中三氧化二铝的质量百分数按下式计算

XAl2O3=

TAl2O3(V1KV2)2.5m1000100

式中: TAl2O3──每mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg/ml；

V1──加入EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

唐山学院

V2──滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml；

K──每ml硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.4.6氧化钙（EDTA-配位滴定法）

1、测定原理

2、试剂

三乙醇胺（1+2）、CMP混合指示剂、氢氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.15mol/L）

3、分析步骤

吸取25mL上述制备好的试样溶液，放入400mL烧杯中。用水稀释至约250mL，加入3mL三乙醇胺（1+2）及适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加入200g/L氢氧化钾溶液至出现绿色荧光后再过量3～5mL（此时溶液的PH值应在13以上）。用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并转变为粉红色（耗量为V1）

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

XCaO=TCaOV1×100×10/1000m

式中 TCaO──每mlEDTA标准溶液相当于氧化钙的质量，mg/l；

V1──滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g

10——全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比 4、测定过程中应注意的事项

①溶液pH值的调节，测定时应将溶液用氢氧化钾调到稳定的蓝色，然后再过量3ml，此时溶液的pH值大体在12.8左右。

5、其他测定方法介绍

以NN为指示剂的直接测定法：以甲基百里香酚蓝（MTB）为指示剂的直接滴定法；以钙黄绿素为指示剂的直接滴定法；高锰酸钾滴定法；重量法。

2.1.4.7氧化镁

1、测定原理

唐山学院

2、测定所用试剂

三乙醇胺（1+2）、氨-氯化铵缓冲溶液（pH 10）、酸性铬蓝K-萘酚绿B（1+2.5）混合指示剂、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

3、测定步骤

试样氧化镁的质量百分数按下式计算：

XMgO=TMgO(V2-V1)×10×100/m×1000

式中：TMgO──每mlEDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

V1──滴定钙时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； V2──滴定钙、镁和量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； 10──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比； m──试样的质量，g。

4、测定过程中应注意的问题

③滴定速度的控制，测定氧化镁时的滴定速度不宜过快，因过快易滴定过量，同时，滴定终点时应加强溶液的搅拌。

5、其他测定方法介绍

用掩蔽钙的直接滴定法；分离钙的直接滴定法；磷盐酸重量法。

2.1.4.8数据处理

表5 铝矾土的化学分析

名称

滴定溶液名称 EDTA溶液 EDTA溶液 CuSO4溶液 EDTA溶液 EDTA溶液 NaOH溶液唐山学院

滴定前体积ml 3.10 13．40 12.20 4.00 2.40 3.65 滴定后体积ml 17.42 24．00 21.50 6.84 4.62 34.95 总消耗量ml 14.32 10．60 9.30 2.84 2.22 31.30 成分百分含量％ 10.22 34.08 0.95 0.21 40.60 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SiO2 注：所称取的铝矾土质量为0.5056g

2.1.5砂岩化学分析

2.1.5.1试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1. 制备试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。

2.准确称取约0.5g已在105～110℃烘过2h的试样置于预先已熔有3g氢氧化钾的镍坩埚中，再用1g氢氧化钠覆盖上面，盖上坩埚盖（应留有一定缝隙）。放入已升温至400℃的高温炉中，继续升温至650～700℃后，保温20min（中间可摇动熔融物一次）。取出坩埚，冷却后放入盛有100mL的热水烧杯中，盖上表面皿，适当加热，待熔融物完全浸出后取出坩埚，用热水和盐酸（1+5）洗净坩埚及盖，洗液并入烧杯中。然后一次加入15mL盐酸，立即用玻璃棒搅拌，加入数滴，加热煮沸，将所得澄清溶液冷却至室温后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。 2.1.5.2二氧化硅（氟硅酸钾容量法）

碳酸钾分解试样。 1、试剂

2、试验步骤

唐山学院

洗尽的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至溶液呈红色（不记读数）。然后加入200ml沸水（沸水应预先以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液中和至微红色），以0.05mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色（记下读数）。

试样中二氧化硅的质量百分数按下式计算：

XSiO2TSiO2Vm1000100

式中：TSiO2──每ml氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.1.5.3 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1、试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。 2、分析步骤

1、试剂

氨水（1+1）、磺基水杨酸钠指示剂溶液（100 g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L） 2、分析步骤

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

XFe2O3TFe2O3V2.5m1000100

式中：TFe2O3──每ml氢氧化钠标准溶液相当于三氧化二铁的质量,mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

唐山学院

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.5.5三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法）

5、试剂

EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）、乙酸－乙酸钠缓冲溶液（pH4.0）、PAN指示剂溶液（2 g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015 mol/L）。

6、分析步骤

试样中三氧化二铝的质量百分数按下式计算

XAl2O3=

TAl2O3(V1KV2)2.5m1000100

式中: TAl2O3──每mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg/ml；

V1──加入EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

V2──滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml；

K──每ml硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.5.6氧化钙（EDTA-配位滴定法）

1、测定原理

2、试剂

三乙醇胺（1+2）、CMP混合指示剂、氢氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.15mol/L）

3、分析步骤

唐山学院

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

XCaO=TCaOV1/m

式中 TCaO──每mlEDTA标准溶液相当于氧化钙的质量，mg/l；

V1──滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g

4、测定过程中应注意的事项

①溶液pH值的调节，测定时应将溶液用氢氧化钾调到稳定的蓝色，然后再过量滴3ml，此时溶液的pH值大体在12.8左右。

5、其他测定方法介绍

以NN为指示剂的直接测定法：以甲基百里香酚蓝（MTB）为指示剂的直接滴定法；以钙黄绿素为指示剂的直接滴定法；高锰酸钾滴定法；重量法。 2.1.5.7氧化镁

1、测定原理

2、测定所用试剂

三乙醇胺（1+2）、氨-氯化铵缓冲溶液（pH 10）、酸性铬蓝K-萘酚绿B（1+2.5）混合指示剂、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

3、测定步骤

试样氧化镁的质量百分数按下式计算：

XMgO=TMgO(V2-V1)×10×100/m×1000

式中：TMgO──每mlEDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

唐山学院

4、测定过程中应注意的问题

③滴定速度的控制，测定氧化镁时的滴定速度不宜过快，因过快易滴定过量，同时，滴定终点时应加强溶液的搅拌。

5、其他测定方法介绍

用掩蔽钙的直接滴定法；分离钙的直接滴定法；磷盐酸重量法。 2.1.5.8数据处理

表6 砂岩的部分化学分析名称滴定溶液名称 EDTA溶液 EDTA溶液 CuSO4溶液 EDTA溶液 EDTA溶液 NaOH溶液滴定前体积ml 14.00 27.76 17.21 4.00 8.00 0.00 滴定后体积ml 15.80 35.65 18.25 4.45 8.65 45.00 总消耗量ml 1.8 7. 1.04 0.45 0.65 245 成分百分含量％ 1.14 2.94 0.44 9.27 92.58 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SiO2

2.1.6钢渣化学分析

2.1.6.1二氧化硅（氟硅酸钾容量法）

碳酸钾分解试样。 1、试剂

2、试验步骤

唐山学院

15ml，以少量水冲洗表面皿及杯壁。冷却后，加入固体氯化钾，搅拌并压碎未溶颗粒，直至饱和，冷却并静置15min。以快速滤纸过滤，塑料杯与沉淀用50 g/L氯化钾溶液洗涤2～3次，将滤纸连同沉淀一起置于原塑料杯中，沿杯壁加入10ml的氯化钾－乙醇溶液及1ml的10g/L酚酞指示剂溶液，用0.05 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液中和未洗尽的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至溶液呈红色（不记读数）。然后加入200ml沸水（沸水应预先以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液中和至微红色），以0.05mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色（记下读数）。

试样中二氧化硅的质量百分数按下式计算：

XSiO2TSiO2V5m1000100

式中：TSiO2──每ml氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.1.6.2 EDTA配位滴定铁、铝、钙、镁试样溶液的制备（氢氧化钠熔融分析试样）

1、试剂

氢氧化钠、盐酸、盐酸（1+5）、。 2、分析步骤

1、试剂

氨水（1+1）、磺基水杨酸钠指示剂溶液（100 g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L） 2、分析步骤

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

唐山学院

XFe2O3TFe2O3V5m1000100

式中：TFe2O3──每ml氢氧化钠标准溶液相当于三氧化二铁的毫克数,mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比

2.1.6.4三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法）

7、试剂

EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）、乙酸－乙醇钠缓冲溶液（pH4.0）、PAN指示剂溶液（2 g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015 mol/L）。

8、分析步骤

在上述滴定铁后的溶液中，加入10~15ml0.015 mol/L EDTA标准滴定溶液（其体积记为V1），然后加水稀释至约200ml。将溶液加热至70~80℃后，加15ml乙酸－乙醇钠缓冲溶液（pH4.3），煮沸1~2min，取下，稍冷，加5~6滴2g/L的PAN指示剂溶液，以0.015 mol/L硫酸铜标准滴定溶液滴定至亮紫色（其体积记为V2）。

试样中三氧化二铝的质量百分数按下式计算

XAl2O3=

TAl2O3(V1KV2)2.5m1000100

式中: TAl2O3──每mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg/ml；

V1──加入EDTA标准滴定溶液的体积，ml

V2──滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml

K──每ml硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积，ml m──试样重量，g；

2.5──全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比。

2.1.6.5氧化钙（EDTA-配位滴定法）

1、测定原理

Ca与EDTA在pH 8～13时能定量络合形成无色内络合物CaY络合物，络合物的稳定常数为KCaY=1010.69。由于络合物不很稳定，故以EDTA滴定钙只能在碱性溶液中进行。在PH 8～9滴定时易受Mg2+干扰，所以一般在PH >12.5进行滴定。由于Ca2+的络合物指示剂很多，在水泥化学分析中，应用最普遍的有钙指示剂（NN）、甲基百里香酚蓝（MTB）以及钙黄绿素等。

2、试剂

三乙醇胺（1+2）、CMP混合指示剂、氢氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶

液（0.15mol/L）

3、分析步骤

唐山学院

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

XCaO=TCaOV1×100×10/1000m

式中 TCaO──每mlEDTA标准溶液相当于氧化钙的质量，mg/l；

V1──滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g

10——全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比 4、测定过程中应注意的事项

①溶液pH值的调节，测定时应将溶液用氢氧化钾调到稳定的蓝色，然后再过量3，此时溶液的pH值大体在12.8左右。

5、其他测定方法介绍

以NN为指示剂的直接测定法：以甲基百里香酚蓝（MTB）为指示剂的直接滴定法；以钙黄绿素为指示剂的直接滴定法；高锰酸钾滴定法；重量法 2.1.6.6氧化镁

1、测定原理

2、测定所用试剂

三乙醇胺（1+2）、氨-氯化铵缓冲溶液（pH10）、酸性铬蓝K-萘酚绿B（1+2.5）混合指示剂、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

3、测定步骤

唐山学院

试样氧化镁的质量百分数按下式计算：

XMgO=TMgO(V2-V1)×10×100/m×1000

式中：TMgO──每mlEDTA标准滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/ml；

4、测定过程中应注意的问题

③滴定速度的控制，测定氧化镁时的滴定速度不宜过快，因过快易滴定过量，同时，滴定终点时应加强溶液的搅拌。

5、其他测定方法介绍

用掩蔽钙的直接滴定法；分离钙的直接滴定法；磷盐酸重量法。

2.1.6.7数据处理

表7 钢渣的部分化学分析

名称滴定溶液名称 EDTA溶液 EDTA溶液 CuSO4溶液 EDTA溶液 EDTA溶液 NaOH溶液滴定前体积ml 10.62 15.40 12.35 19.8 7.00 19.35 滴定后体积ml 24.75 23.65 19.25 46.30 45.60 25.80 总消耗量ml 14.13 8.25 6.9 26.5 38.6 6.45 成分百分含量％ 21.24 4.41 40.82 9.27 17.20 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SiO2 注：所称取的钢渣质量为0.5019g

2.1.7原料的所有数据处理

经八个组数据结果平均后得出原料的化学成分如下：

表8 原料的化学分析

名称石灰石砂岩铝矾土钢渣

CaO％ 49.45 0.44 0.95 40.82 唐山学院

SiO2％ 6.51 92.58 40.6 17.20 Al2O3％ 1.58 2.94 34.08 4.41 Fe2O3％ 0.72 1.14 10.22 21.24 MgO％ 0.60 0.32 0.21 9.27 2.2生料

2.2.1生料配比及制备

1、配料计算：

①根据实验要求确定实验组数与生料量。 ②确定生料率值。

③以各原料的化验报告当做依据进行配料计算。 2、配置生料

①按配料称量各种原料，放在研磨体中研磨。要混合均匀，如果量大，则置入球磨罐中充分混磨，直至全部通过0.080 mm的方孔筛。

②将混磨好的粉料加入15%的水，放入成型摸具中，置于压力机机座上以20～25 MPa的压力压制成块，压块厚度一般不大于25 mm。

③将块状试样在105～110℃下缓慢烘干半小时。

2.2.2 生料配比数据处理

根据原料的化学分析确定生料组成。设KH=0. SM=2.1IM=1.3灰石80.8％钢渣为7.6%铝矾土为6.1%砂岩为5.5%按此配比得出原料成分如下：

表9 原料计算成分

名称石灰石铝矾土砂岩钢渣生料灼烧生料烧失量% 34.43 18.98 10.16 6.47 CaO% 39.96 0.60 0.024 3.10 43.14 61.72 SiO2％ 5.26 2.48 5.10 1.31 14.14 20.22 Al2O3％ 1.28 2.10 0.16 0.34 3.85 5.51 Fe2O3％ 0.58 0.62 0.06 1.61 2.88 4.12 MgO% 0.48 0.02 0.04 0.70 8.71 1.10 经计算得: KH=0.901SM=2.09 IM=1.33所得的结果均在范围内，故假设成立，由此配比的：

表10 生料的配比名称石灰石湿物料量％ 81.08 质量百分比％ 80.8 称取量g 97.296 实称量g 97.29 27

铝矾土钢渣砂岩

6.19 7.69 5. 唐山学院

6.1 7.6 5.5 7.428 9.228 6.8 7.43 9.20 6.65 注：生料一共称取120g

图一成型的生料

2.3熟料

2.3.1熟料制备

1、检查高温炉是否正常，并在高温炉中垫隔离垫料（刚玉砂等），防止承烧器与炉衬高温时黏结。

2、生料煅烧最高温度可按下列温度依次进行：1350℃、1400℃、1450℃.若有特殊需要时，也可增加其他温度。 3、把试体放入炉内煅烧一段时间。

4、把取出的试体冷却一会儿，放在研磨体中研磨，直至全部通过0.080 mm的方孔筛。

图二煅烧熟料

2.3.2熟料化学分析

2.3.2.1 试样溶液的制备

唐山学院

称取约0.5g试样置于银坩埚中，加入6~7gNaOH，在650℃左右的马弗炉中熔融15~20min，取出，冷却。将坩埚放入已盛有100ml沸水的烧杯中，盖上表面皿，与电炉上加热。待熔块完全侵出后，取出坩埚，用盐酸（1＋5）和水洗净坩埚和盖，在搅拌下一次加入25ml浓盐酸，加入1ml浓，加热至沸，冷却，转移至250ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。 2.3.2.2 二氧化硅的测定

吸取50ml上述已制备好的试样溶液置于300ml的塑料杯中，加入10~15ml浓，冷却至室温，加入150g/L氟化钾溶液10ml，搅拌，加入固体氯化钾，仔细搅拌至氯化钾饱和并析出，放置15~20min，用中速滤纸过滤，塑料杯及沉淀用50g/L的氯化钾水溶液洗涤3次，将滤纸连同沉淀取下置于原烧杯中，沿杯壁加入10ml 50g/L的氯化钾-乙醇溶液及1ml 10g/L的酚酞指示剂，用0.15mol/L氢氧化钠溶液中和未洗尽的酸，仔细挤压滤纸及沉淀直至酚酞变红，加入200ml沸水，搅拌，用0.15mol/l氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色。

二氧化硅质量百分数XSiO2按下式计算：

X SiO2=5TSiO2V/（10m）

式中： TSiO2──每ml氢氧化钠标准溶液相当于二氧化硅的质量，mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g；

5──全部试样溶液与所分取的试样溶液的体积比。

2.3.2.3 三氧化二铁的测定

吸取25ml上述制备好的试样溶液，放入300ml烧杯中，用水稀释约100ml，用氨水（1+1）调整溶液的pH值至1.8~2.0（以精密pH试纸检验）。将溶液加热至60~70℃，加10滴100 g/L磺基水杨酸钠指示剂溶液，在不断搅拌下,用0.015 mol/L EDTA标准滴定溶液缓慢滴定至亮黄色（终点时溶液温度应在60℃左右）。

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

X Fe2O3=TFe2O3V/m

式中：TFe2O3──每ml氢氧化钠标准溶液相当于三氧化二铁的质量,mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.3.2.4三氧化二铝（EDTA—铜盐回滴定法）

1、试剂

唐山学院

EDTA标准滴定溶液（0.015 mol/L）、乙酸－乙醇钠缓冲溶液（pH4.0）、PAN指示剂溶液（2 g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015 mol/L）。苦杏仁酸溶液（100g/l）

2、分析步骤

在上述滴定铁后的溶液中，加入0.015 mol/L EDTA标准滴定溶液至过量10~15ml（其体积记为V）。将溶液加热至60~70℃，用氨水（1＋1）调节溶液PH值到3~3.5，加15ml乙酸－乙酸钠缓冲溶液（pH4.3），煮沸1~2分钟，取下，稍冷，加4~5滴2g/L的PAN指示剂溶液，以0.015 mol/L硫酸铜标准滴定溶液滴定至亮紫色，记下消耗硫酸铜标准滴定溶液的ml数V1。

试样中三氧化二铝的质量百分数按下式计算：

X Al2O3=T Al2O3 [V1+V1K]/m

式中：T Al2O3──每mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg/ml；

K──每ml硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积； V──加入EDTA标准滴定溶液的体积，ml； V1──消耗的硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml；

V1+V2---两次回滴定消耗的硫酸铜标准滴定溶液的体积，ml； m──试样重量，g。

2.3.2.5 氧化钙

1、试剂

氟化钾溶液（20g/L）、三乙醇胺（1+2）、CMP混合指示剂、氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）

2、分析步骤

吸取25ml上述制备好的试样溶液于300ml烧杯中。加20g/L氟化钾溶液5~7ml，搅拌并放置2min以上。用水稀释至约200ml，加入5ml三乙醇胺（1+2）及适量CMP混合指示剂，在搅拌下加入200g/L氢氧化钾溶液直至出现绿色荧光后在过量5~8ml（此时溶液的pH值在13以上）。用0.015mol/L EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并转变为粉红色（耗量为V1）。

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

XCaO=TCaOV1/m

式中：TCaO──每mlEDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的质量，mg/ml； V1──滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g。

2.3.2.6熟料化学分析数据处理

表11 熟料的化学分析

名称滴定溶液名称滴定前体积ml 滴定后体积ml 30

总消耗量ml 百分含量％

Fe2O3 Al2O3 Mgo CaO SiO2 EDTA溶液 EDTA溶液 CuSO4溶液 EDTA溶液 EDTA溶液 NaOH溶液唐山学院

17.05 11.30 3.40 16.61 4.81 23.50 18.30 17.84 14.45 25.02 45.11 35. 0 1.25 6. 11.05 8.41 40.3 11.5 3.01 2.48 4.02 72. 19. 注：所称取的熟料质量为0.5020 g

由熟料的化学成分，由公式得出熟料的矿物组成如下：

表12 熟料的矿物组成名称 C3S C2S C4AF C3A 百分含量％ 65.80 12.65 13.34 4.43 2.3.3熟料中f-CaO的测定

2.3.3.1测定方法

1、试剂及仪器

水泥游离氧化钙测定仪、乙二醇-乙酸（2+1）、苯甲酸无水乙醇（0.1mol/L）。 2、测定步骤

准确称取0.4g试样，置于150ml干燥锥形瓶中，加入15ml乙二醇-乙醇溶液，摇匀，装上回流冷凝管在有石棉网的电炉上加热煮沸10min，至溶液呈红色时取下锥形瓶，立即用0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准溶液滴定至红色消失，记录读数V。

熟料中CaO含量按下式计算：

XCaO=

TCaOV100

m1000式中： TCaO──每ml苯甲酸无水乙醇标准溶液相当于氧化钙毫克数，mg/ml；

m──试样质量，g；

V──滴定时消耗0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准溶液的总体积，ml。

表13 熟料中f-CaO含量

名称滴定溶液名称苯甲酸无水乙醇标准溶液滴定前体积ml 2.52 滴定后体积ml 3.52 总消耗量ml 百分含量％ 2.3.3.2数据处理

熟料 1 0.83 31

唐山学院

注：所称取的熟料质量为0.4052 g

2.4水泥

2.4.1石膏中三氧化硫的测定

2.4.1.1测定方法

1、试剂

H型732苯乙烯强酸阳离子交换树脂（1×12），溴甲酚绿-甲基红指示剂溶液，氢氧化钠标准滴定溶液（0.05mol/L）。

2、分析步骤

准确称取约0.1g试样，置于已放入5g树脂、一根磁棒和10ml热水的150ml烧杯中，搅拌烧杯使试样分散。加入100ml沸水，盖上表面皿，置于磁力搅拌器上，加热搅拌15min。取下，用快速滤纸过滤，滤液收集于300ml烧杯中，保存树脂，以便再生。向溶液中加入4~5滴溴甲酚绿-甲基红指示剂溶液，用0.05mol/ml氢氧化钠标准滴定溶液滴定至亮绿色。滴定时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积记为V；以同样的方法进行空白实验，消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积为V0。

试样中三氧化硫的质量百分数按下式计算：

XSO3=

TSO3(VV0)100

m1000式中： TSO3──每ml氢氧化钠标准滴定溶液相当于三氧化硫的质量，mg/ml；

V──滴定时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，ml； V0──空白试验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，ml； m──试样的质量，g。

2.4.1.2数据处理

表14 石膏中SO3 名称石膏空白实验滴定溶液名称 NaOH溶液 NaOH溶液滴定前体积ml 0.00 1.30 滴定后体积ml 12.30 1.60 总消耗量ml 12.30 0.30 百分含量％ 18.37 2.4.2水泥制备

2.4.2.1水泥配比及数据处理

表15 水泥的配比名称石膏粉煤灰熟料配比％ 7.50 15.00 77.50 32

称取量g 6.00 12.00 62.00 实称量g 6.00 12.00 62.00 唐山学院

注：水泥一共称取90 g

把称量好的配料，放在研磨体中研磨。要混合均匀，再加入30％的水，搅拌至泥浆状，把泥浆置于模具中，带模具置于（20±1）℃，相对湿度大于90％的养护箱中养护6小时后脱模，如果脱模可能对试体造成损害时，可适当延长脱模时间，但要作记录。取出的试体在水槽中继续养护3天，然后做抗压强度测试。 2.4.2.2水泥性能测定

水泥的性能是由其组成决定的。例如：熟料的矿物组成、熟料中f-CaO含量、石膏掺入量直接决定水泥的安定性、水泥的抗压强度、水泥的凝结时间等水泥性能的变化。水泥熟料的矿物组成和熟料中f-CaO含量如下：

熟料矿物组成名称 C3S C2S C4AF C3A 熟料中f-CaO含量名称滴定溶液名称苯甲酸无水乙醇标准溶液滴定前体积ml 2.52

滴定后体积ml 3.52 总消耗量ml 百分含量％百分含量％ 65.80 12.65 13.34 4.43 熟料 1 0.83 水泥经过3天的养护后，从水中取出擦干表面水分，放在表面皿上，如图所示：

图三水泥试体

2.4.1.3试体强度的测定

名称破坏荷重/KN 受压面积/m2 抗压强度/MPa 平均抗压强度/MPa

1 6.5 唐山学院

2 6.4 4×10-4 16.25 16 16.17 16.25 3 6.5 2.5试验所用仪器

表15 试验所用主要仪器仪器名称不锈钢水泥养护水槽标准恒温恒湿养护箱恒温磁力搅拌器电子天平电热鼓风干燥箱游离钙测定仪箱式电阻炉电炉温度控制恒温磁力搅拌器规格型号 YSC-306 40 ── ── 101-1 ── SX2 SX2-4-10 HZ-7 生产厂家北京盛通精密试验仪器厂北京盛通精密试验仪器厂杭州仪表电机厂上海精科江苏满通县实验电器厂河北科析设备有限公司湘潭华丰仪器制造有限公司天津市中环实验电炉有限公司杭州仪表电机厂 34

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3 结论

(1)在原材料的配制方面要合理选择配比，严格按着要求并不断改进，做到起始配料的正确，确保下面实验的基础。在硅酸盐水泥熟料烧成过程中，合适组成、适合细度和均匀的生料有利于固相反应进行。生料制成大小合适、表观密度一致的料段，保证煅烧时加热均匀一致。

根据需要设计合理的生料配比，设KH=0. IM=1.3 SM=2.1 石灰石为80.8％钢渣为7.6 ％铝矾土为6.1％砂岩为5.5%。所得的熟料的CS2、CA3含量略低，而CS3含量较高，C4AF含量稳定。使得到的水泥早期强度比较高，后期强度增进率较低。

(2)生料配比中石灰石的含量对KH影响较大，粉煤灰的含量对IM 影响较大。一般石灰石含量或粉煤灰含量增大，KH或IM都会随之增加。

(3)普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，三者的配比不同水泥的性能不同。混合材料包括活性混合材料（钢渣、粉煤灰）和非活性混合材料（石灰石）。混合材掺入量变化范围很广和种类很多，故对普通水泥的影响很大。研究混合材对普通水泥性能影响，对研究开发新型普通硅酸盐水泥有重大作用。

(4)水泥的质量主要取决于水泥熟料的质量，而熟料的质量不仅与水泥生料成分、均匀性有关，而且与煅烧过程和煅烧的热工制度有关。

4误差分析

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

原料用小型破碎机、磨机，破碎、粉磨时，引入破碎腔或磨机中的杂质造成滴定时未平视凹液面或用量筒称量液体未平视凹液面。

因操作者某些生理特点引起的。例：有的人视力敏感程度较差，对颜色的变仪器本身不精密或有缺陷造成的误差。

由于室温、气压、湿度等分析条件的偶然波动，或因使用的砝码偶然缺损，在读取滴定管读数时，估计小数点后第二位的数值，几次读数不能取得一致。称量物体时估读不当。器皿不洁净有杂质。

未覆盖均匀使原料未充分熔融。

分析成分不准确。

化感觉迟钝，因而引起误差。

试剂质量或浓度改变等。

10. 配料时计算估读不当。 11. 研磨不当未充分混匀物料。

唐山学院

参考文献

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[7] 姜德义，信心责任理性成就中国水泥可持续发展的未来［J］.2009年6月3日 [8] 世界水泥工业技术发展趋势，国外建材科技, 2004.25(5) : 1-4 [9] 冯运生，我国水泥技术现状及对未来的思索［J］.中国水泥网 [10] 安徽省门户网站，2004年3月15号：1

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