[發明專利]碳化法測定鋼渣中活性氧化鎂含量的方法

有效

• 申請號: 201310111660.2
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103197028A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉家祥;杜君;李敏;鄭振葉;雷文
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16;G01N1/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于鋼渣安定性研究的技術領域，具體說是采用碳化法測定鋼渣中活性氧化鎂含量。

背景技術

鋼鐵產業是我國的主要基礎支柱產業，據中鋼協的最新數據顯示，2012年，我國粗鋼產量超過7億噸，居世界第一位。鋼渣的產量約為粗鋼產量的15%～20%，按這一比例推算，每年鋼渣的產量超過1億噸。鋼渣是煉鋼時產生的副產物，是煉鋼過程中排出的廢渣，經過高溫冶煉而形成，主要是金屬爐料中各元素被氧化生成的氧化物、被侵蝕的爐襯材料、補爐材料、金屬爐料帶入的雜質和調整鋼渣性能而加入的造渣材料，如石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等。

鋼渣的主要礦物成分有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸鈣、鎂鐵相固溶體（RO相），游離氧化鈣和游離氧化鎂等，其中RO相中弱結合的固溶氧化鎂和游離氧化鎂統稱為活性氧化鎂。由于鋼渣的礦物成分與水泥熟料相似，因此將其作為水泥活性摻合料使用，不僅可以減少水泥用量，還可以減少鋼渣堆放造成的環境污染。但是鋼渣經過1600℃高溫熔煉，且冷卻速度慢，造成鋼渣中的游離氧化鈣、游離氧化鎂和RO相結晶粗大，結構致密。鋼渣用作水泥活性摻合料，游離氧化鈣和活性氧化鎂水化速度相比其他礦物成分緩慢，當其在已硬化水泥石中發生水化反應時，體積發生膨脹，造成鋼渣混凝土建筑開裂，引起鋼渣混凝土的后期安定性不良的問題。

目前，對于鋼渣中游離氧化鈣的測定方法已經制定了相應的國家標準，而對于鋼渣中活性氧化鎂含量的測定還沒有成熟的方法。因此鋼渣中活性氧化鎂含量的準確測定成為鋼渣在混凝土中應用的關鍵。本發明利用二氧化碳提取鋼渣中的活性氧化鎂，再聯用EDTA法滴定溶液中鎂離子含量，達到準確測定鋼渣中活性氧化鎂含量的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速準確測定鋼渣中活性氧化鎂含量的方法。本發明測試過程簡單，測定準確率高，所需成本低，同時實用性強。二氧化碳在提取鋼渣中活性氧化鎂的同時還會提取鋼渣中的游離氧化鈣和氫氧化鈣，因此用EDTA法分別滴定待測液中鈣鎂總量和氧化鈣、氫氧化鈣總鈣含量，再通過二者差值得到鋼渣中活性氧化鎂的含量。

碳化法測定鋼渣中活性氧化鎂含量的方法，其特征在于采用以下步驟：稱取鋼渣樣品，加入去離子水得到鋼渣懸濁液，鋼渣與去離子水質量之比為(1～2):100；室溫下向鋼渣懸濁液中通入二氧化碳并攪拌，二氧化碳流量為30～50L/h，通入時間為1～1.5h，然后將鋼渣懸濁液離心分離，離心后棄去沉淀取上層清液，加入鹽酸酸化濾液，然后將濾液移入容量瓶中并稀釋至刻度線制得待測溶液；在滴定活性氧化鎂含量時，分別取待測溶液，用EDTA標準溶液滴定游離總鈣含量和鈣鎂總量，用鈣鎂總量減去總鈣含量便可以得到鋼渣中活性氧化鎂的含量。

進一步，通入二氧化碳流量為30～50L/h，碳化時間為1.5～2h。

進一步，所用溶劑為去離子水。

進一步，鋼渣加入量與去離子水用量之比為(1～2):100。

本發明與乙二醇‐碘乙醇法相比，測定鋼渣中活性氧化鎂含量的主要優點：

（1）壓蒸后鋼渣中氫氧化鎂含量測定值與原鋼渣中活性氧化鎂測定值保持一直，證明此法測定的氧化鎂含量既包含了游離氧化鎂，還包含了RO相中弱結合的固溶氧化鎂，更接近鋼渣水化過程中可能影響其安定性的氧化鎂含量；而乙二醇‐碘乙醇法測定的僅是鋼渣中游離氧化鎂含量。

（2）乙二醇法提取鋼渣中的游離氧化鎂通常需要添加催化劑，催化劑本身會與鋼渣發生化學反應，影響滴定結果準確性；乙二醇與催化劑配比不同也會影響滴定結果。

（3）乙二醇法測定鋼渣中游離氧化鎂時需要加熱，溫度控制對滴定結果影響比較大；而二氧化碳對鋼渣中活性氧化鎂的提取過程不需要加熱，常溫下即可進行。

具體實施方式

本發明的技術方案是：稱取鋼渣樣品于磨口錐形瓶中，加入去離子水，通入二氧化碳并攪拌。碳化結束后，將懸濁液離心分離取上層清液，加入鹽酸酸化濾液，然后將濾液移入容量瓶中并稀釋至刻度，制得待測溶液。在滴定活性氧化鎂含量時分別取上述待測溶液進行鈣鎂總量和總鈣的測定。用測定的鈣鎂總量減去總鈣含量得到活性氧化鎂的含量。

滴定待測溶液中總鈣含量。取待測溶液，加入三乙醇胺、氫氧化鈉溶液和鈣指示劑，用EDTA標準溶液滴定至溶液顏色由紅色至藍色，記錄EDTA消耗量V₁。

滴定待測溶液中鈣鎂總含量。取待測溶液，加入三乙醇胺、緩沖溶液及混合指示劑，用EDTA標準溶液滴定至溶液顏色由紅色至藍色，記錄EDTA消耗量V₂。

反應原理為：