水泥熟料中游離二氧化硅化學分析方法Methodsforchemicalanalysis2024-04-25發布2024-11-01實施IGB/T28629—2024前言 2規范性引用文件 3術語和定義 14試驗基本要求 l5試劑和材料 6儀器與設備 57試樣的制備 68游離二氧化硅的測定——磷酸分解-氫氟酸處理稱量法(基準法) 69游離二氧化硅的測定——磷酸分解-硅鉬藍分光光度法(代用法) 10游離二氧化硅的測定——磷酸分解-氟硅酸鉀容量法(代用法) 811允許差 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。本文件代替GB/T28629—2012《水泥熟料中游離二氧化硅化學分析方法》,與GB/T28629—2012相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：——刪除了“硝酸銨溶液(20g/L)”(見2012年版的4.14);——增加了“硝酸-氨水混合溶液”(見5.14);——刪除了游離二氧化硅測定裝置(見2012年版的5.9);——增加了游離二氧化硅的測定——磷酸分解-氫氟酸處理稱量法(見第8章);——將“用熱的硝酸銨溶液洗滌10次以上”更改為“用熱的硝酸-氨水混合溶液洗滌至少14次，每次等上次洗液漏完后再洗滌下次(見8.2.1,2012年版的7.2.1)”;——增加了氫氧化鉀熔融不溶渣的方法(見10.2,2012年版的8.2);——增加了“允許差”的使用規則(見第11章);——刪除了“化學分析方法的重復性限和再現性限”(2012年版的第9章)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國建筑材料聯合會提出。本文件由全國水泥標準化技術委員會(SAC/TC184)歸口。本文件起草單位：中國國檢測試控股集團股份有限公司、合肥水泥研究設計院有限公司、廣西永正工程質量檢測有限公司、上海市市政公路工程檢測有限公司、天津水泥工業設計研究院有限公司、聊城信源集團有限公司、中鐵十六局集團有限公司、曲阜中聯水泥有限公司、曲陽金隅水泥有限公司、安徽美諾?？萍加邢薰?、寧夏中測計量測試檢驗院(有限公司)、海拉爾蒙西水泥有限公司、青州中聯水泥有限公司、湖南潤攸科技發展有限公司、江山市何家山水泥有限公司、內蒙古冀東水泥有限責任公司、烏海市西水水泥有限責任公司、中材萍鄉水泥有限公司、新疆生產建設兵團第十二師政府投資項目代建本文件于2012年首次發布，本次為第一次修訂。1水泥熟料中游離二氧化硅化學分析方法1范圍本文件描述了磷酸分解-氫氟酸處理稱量法、磷酸分解-硅鉬藍分光光度法、磷酸分解-氟硅酸鉀容量法測定水泥熟料中游離二氧化硅的化學分析方法。本文件適用于水泥熟料中游離二氧化硅的測定。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2007.1散裝礦產品取樣、制樣通則手工取樣方法GB/T6682分析實驗室用水規格和試驗方法GB/T8170數值修約規則與極限數值的表示和判定JJG196常用玻璃量器3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4試驗基本要求4.1試驗次數與要求每一試樣采用本文件所列方法獨立測定兩次，用兩次試驗結果的平均值表示測定結果，數值的修約按GB/T8170進行。質量的單位用“克(g)”表示，精確至0.0001g。滴定管體積單位用“毫升(mL)”表示，讀數精確至0.01mL。滴定度單位用“毫克每毫升(mg/mL)”表示，滴定度經修約后保留小數點后四位。各項分析結果均以質量分數計，分析數值以百分數(%)表示至小數后兩位。4.3空白試驗不加入試樣，按照相同的測定步驟進行試驗和使用相同量的試劑，對得到的測定結果進行校正。將濾紙和沉淀或不溶渣放入預先已灼燒并恒量的坩堝中，蓋上坩堝蓋(留有縫隙),為避免產生火焰，在氧化性氣氛中緩慢干燥、灰化，并灰化至無黑色炭顆粒后，放入高溫爐中，在規定的溫度下灼燒。在干燥器中冷卻至室溫，稱量。2經第一次灼燒、冷卻、稱量后，通過連續對器皿或試料每次15min的灼燒，然后冷卻、稱量的方法來檢查恒定質量，當連續兩次稱量之差小于0.0005g時，即達到恒量。5試劑和材料5.1通則除另有說明外，所用試劑應不低于分析純，用于標定的試劑應為基準試劑。所用水應不低于GB/T6682中規定的三級水的要求。本文件所列市售濃液體試劑的密度指20℃的密度(p),單位為克每立方厘米(g/cm3)。在化學分析中，所用酸或氨水，凡未注濃度者均指市售的濃酸或濃氨水。用體積比表示試劑稀釋程度，例如：鹽酸(1+2)表示1份體積的濃鹽酸與2份體積的水相混合。5.2磷酸(H?PO?)密度p為1.68g/cm3,質量分數為85%。5.3氟硼酸(HBF?)質量分數為40%。5.4鹽酸(HCI)密度p為1.18g/cm3~1.19g/cm3,質量分數為36%～38%。5.5硝酸(HNO?)密度p為1.39g/cm3~1.41g/cm3,質量分數為65%～68%。5.6硫酸(H?SO?)密度p為1.84g/cm3,質量分數為95%～98%。5.7氫氟酸(HF)密度p為1.15g/cm3~1.18g/cm3,質量分數為40%。5.8氨水(NH?·H?O)密度p為0.90g/cm3~0.91g/cm3,質量分數為25%～28%。5.9鹽酸溶液鹽酸(1+1);(1+10)。5.10硝酸溶液硝酸(1+1);(1+6);(1+20)。5.11硫酸溶液硫酸(1+1)。3氨水(1+1)。5.13乙醇(C?H?OH)乙醇的體積分數不低于95%。5.14硝酸-氨水混合溶液在200mL水中，加入17mL硝酸，攪勻，然后加入16mL氨水，加入2滴甲基紅指示劑溶液(5.30),滴加氨水(1+1)至溶液呈黃色，再滴加硝酸(1+1)至紅色，加水稀釋至1000mL,混勻，如果紅色褪去，再滴加硝酸(1+1)至紅色。5.15二氧化硅(SiO?)固體，光譜純，純度不低于99.99%。5.16(鄰)苯二甲酸氫鉀(KHC?H?O?)固體，基準試劑，含量不低于99.95%。5.17無水碳酸鈉(Na?CO?)將無水碳酸鈉用瑪瑙研缽研細至粉末狀，貯存于密封瓶中。5.18無水硼砂(Na?B?O?)5.19碳酸鈉-硼砂混合熔劑(2+1)將2份質量的無水碳酸鈉(5.17)與1份質量的無水硼砂(5.18)混勻研細，貯存于密封瓶中。5.20無水碳酸鉀(K?CO?)5.21氫氧化鉀(KOH)5.22氯化鉀(KCl)顆粒粗大時，應研細后使用。將50g氯化鉀(KCl)溶于水中，加水稀釋至1L。將5g氯化鉀(KCl)溶于50mL水后，加入50mL乙醇(5.13),混勻。5.25氟化鉀溶液(150g/L)將150g氟化鉀(KF·2H?O)于塑料杯中，加水溶解后，加水稀釋至1L,貯存于塑料瓶中。4GB/T28629—20245.26鉬酸銨溶液(50g/L)將5g鉬酸銨[(NH?)sMo?O??·4H?O]溶于熱水中，冷卻后加水稀釋至100mL,貯存于塑料瓶中，必要時過濾后使用。此溶液在一周內使用。5.27抗壞血酸溶液(5g/L)將0.5g抗壞血酸(V.C)溶于100mL水中，必要時過濾后使用。用時現配。5.28二氧化硅(SiO?)標準溶液5.28.1二氧化硅標準溶液的配制稱取0.2000g已于950℃~1000℃灼燒60min的二氧化硅(5.15),精確至0.0001g,置于鉑坩堝(6.3)中，加入2g無水碳酸鈉(5.17),攪拌均勻，在950℃~1000℃高溫下熔融15min。冷卻后，將熔融物浸出于盛有約100mL沸水的塑料燒杯中，待全部溶解，冷卻至室溫后，移入1000mL容量瓶中。用水稀釋至標線，搖勻，貯存于塑料瓶中。此標準溶液每毫升含0.2mg二氧化硅。吸取50.00mL上述標準溶液放入500mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻，貯存于塑料瓶中。此標準溶液每毫升含0.02mg二氧化硅。5.28.2工作曲線的繪制吸取每毫升含0.02mg二氧化硅的標準溶液0mL、2.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、8.00mL和10.00mL分別放入100mL容量瓶中，加水稀釋至約40mL,依次加入5mL鹽酸(1+1),8mL乙醇(5.13),6mL鉬酸銨溶液(5.26),搖勻。放置30min后，加入20mL鹽酸(1+1),5mL抗壞血酸溶液(5.27),用水稀釋至標線，搖勻。放置60min后，用分光光度計(6.10),10mm比色皿，以水作參比，于波長660nm處測定溶液的吸光度。5.29氫氧化鈉標準滴定溶液[c(NaOH)=0.15mol/L]5.29.1標準滴定溶液的配制稱取30g氫氧化鈉(NaOH)溶于水后，加水稀釋至5L水中，充分搖勻，貯存于塑料瓶中，宜采用裝有鈉石灰干燥管的膠塞。5.29.2氫氧化鈉標準滴定溶液濃度的標定稱取約0.8g(m?)(鄰)苯二甲酸氫鉀(5.16),精確至0.0001g,置于400mL燒杯中，加入約200mL水先煮沸后冷卻，排出里面的二氧化碳，然后加入酚酞，用氫氧化鈉中和至微紅色，攪拌使其溶解，加入6滴～7滴酚酞指示劑溶液(5.31)。用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至微紅色。氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度按式(1)計算：式中：cnoh——氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L);m?——苯二甲酸氫鉀的質量，單位為克(g);V?——滴定時消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積，單位為毫升(mL);Mc?H?ko?——苯二甲酸氫鉀的摩爾質量為204.2g/mol。55.29.3氫氧化鈉標準滴定溶液對二氧化硅滴定度的計算氫氧化鈉標準滴定溶液對二氧化硅滴定度按式(2)計算：………………式中：Tso?——氫氧化鈉標準滴定溶液對二氧化硅的滴定度，單位為毫克每毫升(mg/mL);cNaoH——氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L);M÷so?——二氧化硅摩爾質量的1/4為15.02g/mol。5.30甲基紅指示劑溶液(2g/L)將0.2g甲基紅溶于100mL乙醇(5.13)中。5.31酚酞指示劑溶液(10g/L)將1g酚酞溶于100mL乙醇(5.13)中。5.32濾紙漿將定量濾紙撕成小塊，放入燒杯中，加水浸沒，加熱煮沸并微沸10min以上，冷卻后放入廣口瓶中備用。6儀器與設備6.1天平分度值不大于0.0001g。6.2方孔篩孔徑為150μm。6.3鉑坩堝帶蓋，容量約30mL。6.4包鉑頭坩堝鉗坩堝鉗夾取處用鉑金包裹。6.5鎳坩堝6.6高溫爐可控制溫度950℃~1000℃。6.7電爐可控制溫度100℃~400℃。6內裝變色硅膠。6.9干燥箱可控制105℃~110℃溫度。6.10分光光度計可在波長400nm～800nm范圍內測定溶液的吸光度，帶有10mm、20mm比色皿。6.11恒溫水浴可恒溫50℃,溫度控制在士5℃以內。6.13玻璃容量器皿按GB/T2007.1方法取樣，樣品應均勻且具有代表性。樣品經破碎、粉磨后采用四分法或縮分器將試樣縮分至約100g,經150μm方孔篩(6.2)篩析后，除去雜物，必要時用磁鐵吸去篩余物中金屬鐵，將篩余物經過研磨后使其全部通過孔徑為150μm方孔篩(6.2),充分混勻，裝入干凈、干燥的試樣瓶應快速地進行水泥熟料試樣的制備，以防止吸潮。分析水泥熟料試樣前，不應烘干試樣。8游離二氧化硅的測定——磷酸分解-氫氟酸處理稱量法(基準法)用磷酸分解試樣中的硅酸鹽礦物，而游離二氧化硅基本不溶解，經過濾、灼燒后稱量。用氫氟酸處理后，使不溶渣中的二氧化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅氣體。再經高溫灼燒恒量，失去的質量即為游離二氧化硅的質量。當有爭議時以磷酸分解-氫氟酸處理稱量法為準。8.2分析步驟8.2.1磷酸分解試樣稱取約0.5g試樣(m?),精確至0.0001g,置于250mL干燥的高型燒杯中。加入10mL水，攪拌5min～10min,使試樣完全分散。邊攪拌邊沿杯壁加入30mL磷酸，反著蓋上表面皿或短頸漏斗，然后在電爐上加熱煮沸并微沸20min。取下冷卻至50℃~60℃,用水沖洗表面皿或短頸漏斗，再加入150mL60℃~70℃的熱水，在攪拌后加入10mL氟硼酸，在50℃的恒溫水浴(6.11)中保溫30min,其間攪拌2次。加入少許濾紙漿(5.32),趁熱用慢速濾紙過濾，用膠頭擦棒和一小片定量濾紙擦洗燒杯及玻璃棒，用熱水沖洗燒杯3次將不溶渣轉移至漏斗中，再用熱的鹽酸(1+1)洗滌不溶渣和濾7GB/T28629—2024紙3次，然后用熱的硝酸-氨水混合溶液(5.14)洗滌至少14次，每次等上次洗液漏完后再洗滌下次。將不溶渣連同濾紙移入鉑坩堝(6.3)中，蓋上坩堝蓋(留有縫隙),在電爐(6.7)上灰化完全后，置于950℃~1000℃的高溫爐(6.6)內灼燒1h,取出鉑坩堝(6.3),置于干燥器(6.8)中冷卻至室溫，稱量，或者反復灼燒直至恒量(m?)。8.2.2氫氟酸分解不溶渣沿鉑坩堝(6.3)壁中加入少量水潤濕不溶渣，加入10滴硫酸(1+1)和10mL氫氟酸，放入通風櫥內的電爐上低溫加熱蒸發至冒白煙，取下坩堝，稍冷后再加入5mL氫氟酸，低溫加熱蒸干至白煙冒盡。蓋上坩堝蓋(留有縫隙),將坩堝放入950℃~1000℃的高溫爐(6.6)內灼燒30min于干燥器(6.8)中冷卻至室溫，稱量，或者反復灼燒直至恒量(ma)。8.3結果的計算與表示游離二氧化硅的質量分數w(fso?)按式(3)計算： 式中：w(fsoo)游離二氧化硅的質量分數，%;m?——灼燒后未經氫氟酸處理的不溶渣及坩堝的質量，單位為克(g);ms——用氫氟酸處理并經灼燒后的不溶渣及坩堝的質量，單位為克(g);m?——空白試驗灼燒后未經氫氟酸處理的不溶渣及坩堝的質量，單位為克(g);ms——空白試驗用氫氟酸處理并經灼燒后的不溶渣及坩堝的質量，單位為克(g);m?——試料的質量，單位為克(g)。9游離二氧化硅的測定——磷酸分解-硅鉬藍分光光度法(代用法)9.1原理用磷酸分解試樣中的硅酸鹽礦物，而游離二氧化硅基本不溶解，經過濾、灰化后用碳酸鈉-硼砂混合溶劑熔融不溶渣，用分光光度法進行測定。此方法適用于游離二氧化硅質量分數不大于5%的試樣。9.2分析步驟9.2.1碳酸鈉-硼砂熔融不溶渣磷酸分解試樣的步驟同8.2.1(高溫灼燒不溶渣，可不至恒量),在灰化后的鉑坩堝(6.3)中，加入3g碳酸鈉-硼砂混合熔劑(5.19),混勻，然后以1g碳酸鈉-硼砂混合熔劑(5.19)擦洗玻璃棒，并覆蓋在試樣表面。蓋上坩堝蓋(留有縫隙),從低溫開始逐漸升高溫度，至氣泡停止發生后，在950℃~1000℃的高溫爐(6.6)內繼續熔融5min。再用包鉑頭坩堝鉗(6.4)夾持坩堝旋轉，使熔融物均勻地附著于坩堝內壁。冷卻至室溫后，將坩堝及蓋一并放入已加熱至微沸的盛有100mL硝酸(1+6)的300mL玻璃燒杯中，并繼續保持微沸狀態，直至熔融物完全溶解。用水洗凈坩堝及蓋。將溶液冷卻至室溫，移入250mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。9.2.2硅鉬藍分光光度法從9.2.1溶液中吸取一定量的溶液放入100mL容量瓶中，加水稀釋至40mL,依次加入5mL鹽酸(1+10)、8mL乙醇(5.13)、6mL鉬酸銨溶液(5.26),搖勻。放置30min后，加入20mL鹽酸(1+1)、85mL抗壞血酸溶液(5.27),用水稀釋至標線，搖勻。常溫下放置1h后，用分光光度計(6.10),10mm比色皿，以水作參比，于波長660nm處測定溶液的吸光度，在工作曲線(5.28.2)上查出二氧化硅的含量注：溶液的分取量視游離二氧化硅的含量而定。9.3結果的計算與表示……………w(fso?)——游離二氧化硅的質量分數，%;m?——按9.2.2測定的扣除空白試驗值后分取溶液中二氧化硅的含量，單位為毫克(mg);n——全部試樣溶液與所分取試樣溶液的體積比；m?——試料的質量，單位為克(g)。10游離二氧化硅的測定——磷酸分解-氟硅酸鉀容量法(代用法)用磷酸分解試樣中的硅酸鹽礦物，而游離二氧化硅基本不溶解，經過濾、灰化后用碳酸鉀或者氫氧化鉀熔融不溶渣，采用氟硅酸鉀法進行測定。10.2分析步驟10.2.1分解不溶渣10.2.1.1碳酸鉀熔融不溶渣磷酸分解試樣的步驟同8.2.1(高溫灼燒不溶渣，可不至恒量),在灰化后的鉑坩堝(6.3)中，加入3g無水碳酸鉀(5.20),用玻璃棒攪勻。蓋上坩堝蓋(留有縫隙),于950℃~1000℃下熔融5min~10min。冷卻后，用熱水將熔融物浸出于300mL塑料燒杯中，并洗凈坩堝及蓋(溶液體積控制在50mL左右)。然后在攪拌下加入20mL硝酸，冷卻至30℃以下。10.2.1.2氫氧化鉀熔融不溶渣磷酸分解試樣的步驟同8.2.1(不必高溫灼燒不溶渣至恒量),但采用在鎳坩堝(6.5)中灰化完全后，加入4g～5g氫氧化鉀(5.21),蓋上坩堝蓋(留有縫隙),放在電爐(6.7)上加熱熔融30min左右，其間搖動1次～2次。取下冷卻，用溫水將熔塊提取到300mL塑料杯中，用硝酸(1+20)及溫水洗凈坩堝和蓋(溶液體積控制在50mL左右),然后在攪拌下加入20mL硝酸，冷卻至30℃以下。10.2.2中和滴定在10.2.1.1或10.2.1.2溶液中，加入固體氯化鉀