книги из ГПНТБ / Тимашев В.В. Технический анализ и контроль производства вяжущих материалов и асбестоцемента учеб. пособие

раствор; 12 — натрий углекислый безводный; 13 — хлористый аммоний.

Ход работы. Навеску примерно 0,5 г цемента или тонкорастертого клинкера помещают в сухой стакан емко­ стью 50 мл, покрывают часовым стеклом и осторожно добавляют 10 мл концентрированной соляной кислоты. Приливать кислоту следует так, чтобы она стекала по стенке стакана. Стакан помещают в водяную баню, на­ гретую до 60—70° С, и выдерживают в течение 10 мин, периодически помешивая содержимое. Затем прибавля­ ют 10 мл раствора желатины, быстро перемешивают в

фильтр. Затем кусочком фильтра удаляют со стенок стакана приставшие частички кремнекислоты и присое­ диняют их к осадку. Осадок на фильтре промывают 2—3 раза горячим раствором соляной кислоты, а затем 10—12 раз небольшими порциями горячей воды, давая при этом полностью стечь каждой порции.

Фильтрат после определения двуокиси кремния сохра­ няют для анализа на содержание остальных компонен­ тов цемента.

По методу коагуляции хлористым аммонием .SIOQ определяют следующим образом. Навеску 0,5 г цемента и 0,5 г хлористого аммония помещают в сухой стакан

30

рез неплотный беззольный фильтр. Дальнейшие опера­ ции— промывание, озоление, прокаливание, взвешива­ ние осадка и расчет содержания двуокиси кремния — такие же, как и при коагуляции желатиной.

2. Определение Si02 фотоколориметрическим мето­ дом. При данном методе определяемый компонент пере­ водится в раствор в виде окрашенного комплекса, после чего измеряют интенсивность света, проходящего че­ рез такой раствор. При этом степень уменьшения интен­ сивности света зависит от концентрации раствора. Ме­ тод основан на законе Бера, по которому

Величина lg -у- называется оптической плотностью рас­ твора D. Как видно из приводимого уравнения, зависи­ мость оптической плотности от концентрации линейная, что позволяет определять концентрацию с помощью ка­ либровочного" графика. При этом поступают следующим образом. Берут несколько стандартных растворов с из­ вестной концентрацией определяемого компонента и находят их оптическую плотность. Затем по оси абсцисс откладывают концентрацию, по оси ординат — оптичес­ кую плотность. Построив такой график и определив оптическую плотность раствора неизвестной концентра­ ции, можно найти содержание нужного компонента. Ко­ лориметрическое определение Si02 основано на образо­

молпбдатом аммония в кислой среде. Для повышения чув­ ствительности определения желтый комплекс переводят в синий путем его восстановления аскорбиновой кисло­ той или метоловосульфитным раствором. Таким обра­ зом, перед колориметрированием необходимо провести следующие операции: перевести Si02 в растворимое со­ стояние, получить в растворе желтый комплекс кремне­ молибденовой гетерополикислоты, восстановить гетерополикислоту, которая приобретает при этом синий цвет.

31

пиальная схема этого прибора показана на рис. 2. Ин­ тенсивность света, проходящего через раствор, оцени­

токи, возникающие в двух фотоэлементах, должны быть одинаковыми.

V - - - € T - - - V

Рис. 2. Схема фотоэлектроколориметра

8

Лучи света от источника /, отразившись от двух зер­ кал 2, попадают через светофильтры 5 в кюветы с ис­ следуемым раствором 4, помещенные в специальные держатели, а затем в фотоэлементы 5, подключенные к гальванометру 6. Поскольку фотоэлементы подключе­ ны по дифференциальной схеме, их токи направлены на­ встречу друг другу, и при равенстве токов стрелка гальванометра стоит на нуле. В случае же разной ин­ тенсивности световых пучков, а следовательно, при раз­ ных токах в фотоэлементах стрелка гальванометра от­ клоняется от нулевого положения. Для изменения ин­ тенсивности правого светового потока используют щеле­ вую диафрагму 7, а левого — фотометрический клин 8.

твор, приготовленный из шлама или клинкера, химический состав ко­ торых точно известен.

Приготовленный раствор служит для построения ка­ либровочного графика при определении двуокиси крем­ ния, а также окиси алюминия и железа. Порядок опре­ деления S1O2 следующий.

32

ные колбы на 100 мл приливают по 2,5; 5,0; 7,5 и 10 мл стандартного раствора, добавляют примерно 50 мл во­ ды, 5 мл раствора молибдата аммония. Полученным че­ тырем растворам дают постоять 5 мин при комнаткой температуре, а затем нагревают в течение 5 мин на ки­ пящей водяной бане. При этом образуется желтый ком­ плекс кремиемолнбденовой гетерополикислоты. К каж­

разуется синий комплекс. Синие растворы охлаждают, разбавляют водой до метки и хорошо перемешивают. Затем все четыре раствора колориметрируют, опреде­ ляя их оптическую плотность, как это описано ниже. Поскольку концентрация ЭЮг в каждой пробе извест­

ной кислоты, разбавляют до 150—200 мл водой, пере­ носят раствор в мерную колбу емкостью 500 мл, охлаж­ дают и доливают водой до метки. (Эти операции анало­ гичны проводимым при построении калибровочного графика). Полученный раствор можно использовать для определения остальных окислов цемента.

в) П р и г о т о в л е н и е и с с л е д у е м ы х р а с т в о ­

ра молибдата аммония. Во вторую такую же мерную колбу наливают 55 мл дистиллированной воды, добав­ ляют 5 мл раствора молибдата аммония. Этот раствор является холостой пробой. Затем исследуемый раствор и холостую пробу обрабатывают для получения синего раствора так же, как и для построения калибровочного графика.

тура его была постоянной. Кюветы следует вымыть, снаружи обсушить фильтровальной бумагой. Следует обратить особое внимание на то, чтобы на торцевых гра­ нях кювет не осталось капель, а также не было цара­ пин. Вымытые кюветы ополаскивают исследуемым рас­ твором.

кюветы. В одну из них наливают до метки исследуемый раствор, в две другие — холостую пробу. Кювету с ис­ следуемым раствором н с холостой пробои помещают в держатели правого гнезда колориметра, а третью кю­ вету также с холостой пробой —• в держатель левого гнезда. Устанавливают кюветы в рабочее положение, поворачивая диск, на котором укреплены держатели, до фиксированного положения. (В рабочем положении длинные грани кювет параллельны продольной оси при­ бора, а торцевые грани находятся против закрытых лин­ зами окошек, из которых выходит луч света). Колори-

пользуя построенный ранее калибровочный график, оп­ ределяют содержание БЮг, соответствующее данной оп­ тической плотности. Для этого на оси ординат находят точку, соответствующую установленной оптической плот­ ности, проводят из этой точки прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с калибровочной прямой. Из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось

Для колориметрического определения Si0 2 можно также пользоваться методом сравнения. При этом по- '

34

По полученным значениям оптической плотности _ и известной концентрации окиси железа строят калибро­ вочный график, как описано выше.

Само определение окиси железа сводится к следую­ щему. Вначале исследуемый цемент или клинкер пере­

роданида, разбавляют полученный раствор до метки, пе­ ремешивают и колориметрируют. Содержание окиси же­ леза подсчитывают по формуле

где С] — количество окиси железа, определенное по калибровочному графику, в г; Vi — объем раствора, взятый для колориметрирования, в мл (в данном случае 25 мл); V — общий объем раство­ ра в мл; G — навеска цемента в г.

б) Т р и л о н о м е т р и ч е с к п й м е т о д . При трилонометрическом определении окиси железа (а также окиси алюминия) образуются бесцветные, хорошо рас­ творимые, прочные комплексы катионов определяемых окислов с трплоном Б. Чтобы установить конечную точ­ ку титрования, используют специальные комплексометрическне индикаторы, которые образуют с нонами опре­ деляемых окислов окрашенные комплексы, менее проч­ ные, чем соответствующие комплексы с трплоном Б.

Окиси железа и алюминия определяют в одном рас­ творе путем последовательного титрования при различ­ ных значениях рН. Окись железа титруют при рН око­ ло 2, используя в качестве индикатора сульфосалпцнлат натрия. Окись алюминия определяют обратным титро­ ванием предварительно введенного избытка трплопа Б раствором соли трехвалентного железа при рН = 4,84-5,0. При таких значениях рН ранее образовавшийся трилонат железа не разрушается и не мешает определению окиси алюминия.

Оборудование и материалы (применяемые растворы и реактивы

36

Ход работы. Титрованный раствор соли трехвалентно­ го железа готовят следующим образом. Растворяют 13,5 г хлорного железа в 300 мл воды. Раствор отфильтровы­ вают в мерную колбу емкостью 1000 мл, добавляют 5 мл соляной кислоты, разбавляют водой до метки и хорошо перемешивают. Для определения титра этого раствора по Fe2 03 необходимо знать точное количество Fe2C>3 в г, содержащееся в данном растворе. Это достигается

последующим прокаливанием осадка. Вместо хлорного железа можно использовать железоаммонийные квасцы. Титр раствора хлорного железа, выраженный в г Fe2C>3

Титрованный раствор соли алюминия готовят следу­ ющим образом. Растворяют 16 г алюмокалиевых квас­ цов KA1(S04 )2 .-12-Н2 0 в 300 мл воды. Раствор отфиль­

ремешивают. Титр этого раствора по А12 0з устанавли­ вают, как было описано выше, двукратным осаждением гидроокиси алюминия аммиаком по метиловому красно­ му из 25 мл приготовленного раствора и прокаливанием

его в 1 л воды. Если раствор получается мутным, его фильтруют.

Титр раствора трилона Б для определения окиси же­ леза устанавливают следующим образом. Спускают из бюретки по 20 мл титрованного раствора хлорного же­ леза в три конические колбы емкостью 250 мл, разбав­ ляют водой до 100 мл, нагревают на водяной бане при­ мерно до 50° С, добавляют 6—7 капель сульфосалицилового индикатора и титруют раствором трилона Б до

37

исчезновения фиолетового окрашивания. Титр раствора трилона Б по Fe2 03 вычисляют по среднему значению из трех параллельных определений по формуле

Для правильного определения Fe2 03 п А12 03 необхо­ димо знать поправочный коэффициент К, представляю­ щий собой соотношение между концентрациями раство­ ров трилона Б и хлорного железа. Чтобы получить дан­ ные для расчета К, спускают из бюретки в три кониче­ ские колбы емкостью 250 мл по 10 мл 0,1 н. раствора трилона Б, разбавляют водой до 100 мл, приливают 10 мл ацетатного буферного раствора, б—7 капель сульфосалнцнлового индикатора и титруют раствором хлор­ ного железа до появления золотисто-оранжевой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Коэффициент К вычис­ ляют как среднее из трех значений по формуле

до 100 мл, нейтрализуют раствором аммиака, пока бу­ мажка конго не станет красной. Затем по каплям до­ бавляют раствор соляной кислоты до изменения окраски бумажки конго (она становится сиреневой) и еще из­ быток в 8—10 капель той же кислоты. К полученному раствору добавляют из бюретки 30 мл 0,1 н. раствора трилона Б, нагревают до кипения, приливают 10 мл аце­ татного буферного раствора, 6—7 капель сульфосалицнлового индикатора, охлаждают раствор до комнатной температуры и титруют раствором хлорного железа до появления золотисто-оранжевого окрашивания, не исче­ зающего в течение 1 мин.

Титр раствора трилона Б, выраженный в граммах А12 03 , вычисляют по формуле

38

При определении Fe2 03 используют раствор цемента, полученный при анализе на Si02 (аликвотную часть). Если устанавливают содержание Fe2 03 из отдельной на­ вески, то цемент или клинкер переводят в раствор путем сплавления и выщелачивания, как это описано выше. При этом навеску в 0,25 г сплавляют с 1,5 г плавня при 1000° С и выщелачивают в конической колбе 60 мл рас­ твора горячей соляной кислоты (1:3). К полученному тем или иным способом раствору добавляют 6—7 ка­ пель азотной кислоты, слабо кипятят раствор еще 1 — 2 мин, разбавляют водой до 100—120 мл, после чего нейтрализуют раствором аммиака до покраснения бу­ мажки конго. Затем добавляют по каплям раствор со­ ляной кислоты, пока бумажка не станет сиреневой, по­ сле этого приливают еще 8—10 капель этой кислоты, нагревают раствор до 50—70° С и титруют, раствором трилона Б в присутствии 7—8 капель сульфосалицилового индикатора до перехода окраски из фиолетовой в светло-желтую. (Раствор нужно сохранить для опреде­ ления окиси алюминия.) Содержание окиси железа в % рассчитывают по формуле

Г Р р П У-100

и

где Т —титр трилона Б по FejCb; V — объем трилона Б, из- расходованного на титрование, в мл; G— навеска цемента в г.

Определение окиси алюминия

а) Т р и л о н о м е т р и ч е с к и й м е т о д. К оттитро­ ванному при определении окиси железа раствору добав­ ляют трилон Б в количестве, необходимом для связы­ вания А12 03 , содержащейся в анализируемом материале,

39