СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ИЗВЕСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа, а именно к способам определения активного оксида кальция, связанного оксида кальция, карбоната кальция и нерастворимого остатка в извести с содержанием оксида магния не более 5% и может быть использовано для непрерывного или периодического контроля ее качественного состава.

Известен способ определения состава извести /ГОСТ 22688-77/ [1] заключающийся в определении оксида кальция и магния, карбоната кальция и нерастворимого остатка. При содержании в извести оксида магния менее 5% определяют суммарную величину активных оксидов кальция и магния титрованием соляной кислоты в присутствии фенолфталеина до полного обесцвечивания раствора. Количество суммарного содержания оксидов кальция по количеству углекислого газа в исследуемой извести, выделяемого при взаимодействии навески пробы с соляной кислотой. Определение количества нерастворимого остатка заключается в растворении определенного количества извести в воде, нагретой до 85-90^oC, затем выдерживании полученного раствора в течение 2 ч, разбавлении холодной водой и промывании на сите. Полученный остаток на сите высушивают при температуре 140-150^oC до постоянной массы и количество остатка определяют по соответствующей формуле. Нерастворимый остаток включает карбонат кальция и примеси, в основном состоящий из оксидов кремния, алюминия, железа и т.д.

Известный способ не позволяет раздельно определить содержание активного оксида кальция и связанного оксида кальция. Кроме того, известный способ продолжителен во времени /10-12 ч/, а также имеет определенные трудности в определении перехода окраски индикатора в точке эквивалентности при возрастании в образцах массовых долей оксида магния, пережога извести и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ определения состава извести /см. описание изобретения к авт. св. СССР N 1081514, кл. G 01 N 27/02 от 10.06.82/ [2] заключающийся в определении суммарного содержания оксида кальция, оксида магния и карбоната кальция измерением электропроводности водного раствора навески исследуемой извести до и после добавления 1,1 1,5-кратного избытка уксусной кислоты.

Известный способ указывает на возможность совместного определения содержания оксидов магния и кальция в водном растворе извести. Однако, как известно, растворимость оксида кальция в воде при температуре 20^oC составляет 0,130 г/100 г H₂O, а растворимость оксида магния 0,00062 г/100 г H₂O, а в известково-водном растворе Ca/OH/₂ оксид магния практически нерастворим, что получено авторами из экспериментальных данных. Следовательно, при измерении электропроводности водного раствора не учитывается содержание оксида магния, а определяется только содержание активного оксида кальция. Кроме того, известный способ не позволяет определить раздельное содержание извести и нерастворимого остатка.

Одна из важнейших проблем известковой промышленности заключается в том, что при обжиге известняка на извести содержание примесей примерно удваивается за счет удаления углекислого газа. Одновременно возможно связывание значительного количества оксида кальция, так как он реагирует с оксидами кремния, алюминия, железа и т.д. особенно интенсивно при высоких температурах на стадии спекания и когда возникает расплав. Практически связывается оксида кальция в четыре раза больше, чем содержится примесей. Такая потеря является минимальной при самых низких температурах.

Таким образом, содержание активного оксиды кальция в извести снижается и при использовании извести в качестве сырья для изготовления изделий, предназначенных для строительной промышленности, неучитываемый при определении состава извести связанный оксид кальция ведет к браку.

Технической задачей изобретения является определение раздельного содержания активного оксида кальция, связанного оксида кальция и нерастворимого остатка /CaO_акт, CaO_связ, CaCO₃ и HO/ в исследуемой пробе.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения состава извести, заключающемся в измерении электропроводности водного раствора навески исследуемой пробы, измерении электропроводности после добавления в водный раствор 1,1 1,5-кратного избытка кислоты, при определении состава извести с содержанием оксида магния, не более 5% содержание связанного оксида кальция рассчитывают путем нахождения разности между общим содержанием оксида кальция, полученного титрованием раствора навески исследуемой пробы извести соляной кислотой в присутствии фенолфталеина, и содержание активного оксида кальция, полученного измерением электропроводности водного раствора навески исследуемой пробы кондуктометрическим методом с предварительной калибровкой по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция, равным по весу навески исследуемой пробы при температуре полного растворения, равной температуре калибровки, а содержание карбоната кальция находят по формуле:

где
σ_общ электропроводность водного раствора навески исследуемой пробы после добавления уксусной кислоты в условных единицах электропроводности, соответствующая содержанию CaO_акт, CaO_связ, CaCO₃;
K коэффициент, учитывающий содержание CaO_акт, и CaO_связ в растворе после добавления уксусной кислоты:
суммарное содержание CaO_акт и CaO_связ, определенное методом титрования:
электропроводность водного раствора фиксированной навески химически чистого карбоната кальция после взаимодействия с уксусной кислотой, равная 30,5 усл. ед. эл. а величину нерастворимого остатка определяют по разнице между общим содержанием компонентов и суммарным содержанием активного оксида кальция, связанного оксида кальция и карбоната кальция.

Предлагаемый способ определения состава извести реализован с использованием кондуктометрического прибора с термостатированной ячейкой для обеспечения интенсивного перемещения и растворения компонентов. Шкала прибора предварительно откалибрована по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция, равным по весу навески исследуемой пробы при температуре полного растворения, равной температуре калибровки в условных единицах электропроводности.

Например, калибровка прибора была произведена с использованием фиксированной навески, равной 140 мг, которая соответствует 100%-ному содержанию CaO в водном растворе и 100 делениям на шкале прибора.

Для определения состава исследуемой пробы извести берут навеску 140 мг и 350 мл дистиллированной воды и помещают в термостатированную измерительную ячейку прибора, обеспечивающую полное растворение в воде CaO_акт при температуре 96^oC. Измеряют электропроводность полученного водного раствора. Прибор показал величину электропроводности 44,8 усл. ед. эл. Следовательно, содержание активного оксида кальция в водном растворе исследуемой навески составляет 44,8% 44,8% Для определения суммарного содержания оксида кальция в извести навеску исследуемой пробы дополнительно титруют 1н. соляной кислотой HCl в присутствии фенолфталеина. 58,3% Содержание связанного оксида кальция определяют по разности общего содержания оксида кальция, полученного титрованием навески и содержанием активного оксида кальция, полученного кондуктометрическим путем. При титровании исследуемой навески соляной кислотой вместе с оксидом кальция титровался и оксид магния. Поскольку способ используют только для извести с малым содержанием оксида магния /не более 5%/, то погрешность при определении CaO_связ незначительна.

Затем в исследуемый водный раствор навески добавляют 1,1 1,5-кратный избыток уксусной кислоты и вновь измеряют электропроводность σ_общ, отражающую суммарное содержание CaO_акт, CaO_связ, CaCO₃ после реакции водного раствора навески с уксусной кислотой, равную 35,6 усл.ед.эл. Содержание CaCO₃ в извести определяют по формуле:

где σ_общ электропроводность водного раствора навески исследуемой пробы после добавления уксусной кислоты в условных единицах электропроводности, соответствующая содержанию CaO_акт, CaO_связ CaCO₃;
K коэффициент, учитывающий содержание CaO_акт и CaO_связ в растворе после добавления уксусной кислоты, равный 0,515;
суммарное содержание CaO_акт и CaO_связ, определенное методом титрования;
электропроводность водного раствора фиксированной навески химически чистого карбоната кальция после взаимодействия с уксусной кислотой, равная 30,5 усл.ед.эл.

Содержание нерастворимого остатка определяют по формуле:

где концентрация активного оксида кальция
концентрация связанного оксида кальция,
концентрация карбоната кальция,
Предлагаемый способ позволяет определить состав извести по основным компонентам раздельно в короткое время /около 2 ч/, что позволяет отнести его к экспресс-анализу.

Использование: физико-химические методы анализа для непрерывного или периодического контроля качественного состава извести. Сущность изобретения: способ заключается в измерении электропроводности водного раствора исследуемой навески, дающей значение содержания активного оксида кальция и электропроводности этого же раствора после добавления 1,1 - 1,5-кратного избытка уксусной кислоты, oтражающей суммарное содержание активного и связанного оксидов кальция и карбоната кальция. Содержание связанного оксида кальция определяют по разности общего содержания оксида кальция, полученного титрованием раствора навески исследуемой пробы извести соляной кислотой в присутствии фенолфталеина и содержанием активного оксида кальция, полученного кондуктометрическим путем. Содержание карбоната кальция рассчитывают по соответствующей формуле. Величина нерастворимого остатка составит разницу между общим содержанием компонентов и суммарным содержанием активного и связанного оксидов кальция и карбоната кальция.

Способ определения состава извести, заключающийся в измерении электропроводности водного раствора навески исследуемой пробы, измерении электропроводности после добавления в водный раствор 1,1 1,5 кратного избытка уксусной кислоты, отличающийся тем, что при определении состава извести с содержанием оксида магния не более 5% содержание связанного оксида кальция рассчитывают путем нахождения разности между общим содержанием оксида кальция, полученного титрованием раствора навески исследуемой пробы извести соляной кислотой в присутствии фенолфталеина, и содержанием активного оксида кальция, полученного измерением электропроводности водного раствора навески исследуемой пробы кондуктометрическим методом с предварительной калибровкой по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция, равным по весу навеске исследуемой пробы при температуре полного растворения, равной температуре калибровки, а содержание карбоната кальция находят по формуле

где σ_общ- электропроводность водного раствора навески исследуемой пробы после добавления уксусной кислоты в условных единицах электропроводности, соответствующая содержанию
CaO_а к т, CaO_{с в я з}, CaCO₃;
К коэффициент, учитывающий содержание CaO_а к т и CaO_{с в я з} в растворе после добавления уксусной кислоты;
суммарное содержание CaO_а к т и CaO_{с в я з}, определенное методом титрования;
электропроводность водного раствора фиксированной навески химически чистого карбоната кальция после взаимодействия с уксусной кислотой, равная 30,5 усл.ед. эл.

а величину нерастворимого остатка определяют по разнице между общим содержанием компонентов и суммарным содержанием активного оксида кальция, связанного оксида кальция и карбоната кальция.