济南大学水泥发展课件——化学分析
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水泥实验部分
——水泥化学分析实验
水泥生产基本知识回顾
• 生产原料
• 主要原料
• 石灰石 • 粘土
• 辅助原料
• 校正原料 • 矿化、助熔原料
• 生产工艺
原料 开采 破碎 烘干 均化
石膏 混合 材
配 料
生料 粉磨
包装 生 料 熟料 煅烧
熟 料
水泥 粉磨
水 泥
散装
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
• （4）0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准溶液的配制：将预 先在干燥器中放置一昼夜的苯甲酸12.3g溶解于1000m1 无水乙醇中，贮存于带胶塞(装有硅胶的干燥管)的玻 璃瓶内。
• 苯甲酸无水乙醇标准溶液的标定：准确称取0.04~0.05g氧化 钙（基准试剂）预先在950~1000℃高温炉内烧至恒定质量， 置于150m1干燥锥形瓶内，加入15m1无水甘油-乙醇溶液， 装上回流冷凝管，在有石棉网的电沪上加热至沸，直至溶液 呈深红色取下锥形瓶，立即用0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准 溶液滴定至微红色消失，再如此反复操作，加热10min后不 再出现红色为止。
• 要控制加热温度，避免试样煮沸时飞溅。
• 加热开始时，每隔5－10min摇动锥形瓶一次，以 防试样粘结瓶底；滴定前先停止加热，待冷凝液 完全落下后再取出滴定，以免冷凝液或蒸汽损失。
• 甘油无水乙醇溶液必须用0.01N的NaOH溶液中和 至微红色，使溶液呈弱碱性，以稳定甘油酸钙。 若试剂存放一定时间，吸收了空气中的CO2等使 微红色退去时，必须在用NaOH溶液中和至微红 色。
• (3) 计算
• 1 M CaCO3 (VC V1C1 ) 2 1000 ×100 TCaCO•3 = m 式中——生料碳酸钙滴定值(％)； C——HCl标准溶液的浓度(mol/L)； C1——NaOH标准溶液的浓度(mol/L) ； V——加入HCl标准溶液的体积(m1)， V1——滴定时消耗NaOH标准溶液的体积(ml)； MCaCO3——CaCO3 的摩尔质量(g／mol)＝100.0g／ mol； m——试样质量(g)。
第三节 水泥中三氧化硫 slufur trioxide的测定
1. GRINDING
silos
dispatch bags
cement
2. STORAGE, PACKING, DISPATCH
1.GRINDING : The clinker and the gypsum are very finely ground giving a “pure cement”. Other secondary additives and cementitious materials can also be added to make a blended cement. 2. STORAGE, PACKING, DISPATCH :The cement is stored in silos before being dispatched either in bulk or in bags to its final destination. Back Home page
• • • • •
•
第二节 水泥熟料中游离氧化钙的测定
The measuring method of free lime in clinker
• 测定水泥熟料中游离氧化钙的意义
在水泥熟料的煅烧过程中，绝大部分CaO均能与酸性氧 化物合成C3S、C2S、C3A、C4AF等矿物，但由于原料成分、 配料、生料细度及煅烧温度和时间等因素的影响，仍有少 量的CaO呈游离状态存在，会直接影响水泥的安定性与质量， 故必须严加控制水泥熟料中的游离氧化钙含量使其符合要 求。 • 安定性的含义？ • 安定性不良的含义、产生的原因及危害？ • 测定f-CaO的其他目的?
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
Raw grinding and burning
storage at the plant conveyor
Raw mill Raw mix
preheating
1. RAW GRINDING
kiln cooling
clinker
2. BURNING 1. RAW GRINDING : The raw materials are very finely ground in order to produce the raw mix. 2. BURNING : The raw mix is preheated before it goes into the kiln, which is heated by a flame that can be as hot as 2000 °C. The raw mix burns at 1500 °C producing clinker which, when it leaves the kiln, is rapidly cooled with air fans. So, the raw mix is burnt to produce clinker : the basic material needed to make cement. Back Next
• 当f-CaO含量小于2％时，两次结果的绝对误差应在0.20以 内，如超出此范围应作第三次，并以空白试验校正。
• 试样必须充分磨细至全部通过0.080mm方孔筛
• 试样和容器一定要保持干燥
• 甘油和Ca(OH)2也会反应生成甘油钙
• 一定要控制煮沸时间和滴定次数
• 甘油与CaO反应会生成水，水与熟料水化作用生成 Ca(OH)2，煮沸时间太长，则始终会有微红色呈现
水泥生产线
水泥生产控制化学分析部分
The chemistry analysis experiment of cement
水泥生产工艺是环环相扣的质量控制过程，从 原料开采，生料制备，熟料烧成到水泥制成，每一 个环节都离不开化学分析对原料、生料、熟料和水 泥的质量控制，以达到安全稳定生产的目的。
• 控制生料中CaO含量，亦即控制KH • 控制生料成分的均匀性 • 是对生料质量控制的主要项目之一
1. 测定原理
• 水泥生料中所有的碳酸盐(包括碳酸钙、碳酸镁)均能 与标准盐酸溶液作用，生成相应的盐与碳酸(又分解 为CO2 与H2O)，然后用NaOH标准溶液滴定过剩的盐 酸，根据消耗NaOH标准溶液的体积毫升数与浓度， 计算生料中碳酸钙的滴定值。其反应如下： • 如何鉴别石灰石？
生料碳酸钙滴定值的测定
熟料中游离氧化钙的测定
水泥中三氧化硫 的测定
第一节 水泥生料中碳酸钙滴定值的测定
The control of calcium carbonate titrating value 测定碳酸钙滴定值的意义
水泥生料的主要成分是石灰石，提供所需的 CaO量，以确保熟料中形成足够的C3S 和C3S。
生料碳酸钙滴定值的测定熟料中游离氧化钙的测定水泥中三氧化硫的测定测定碳酸钙滴定值的意义水泥生料的主要成分是石灰石提供所需的cao量以确保熟料中形成足够的c是对生料质量控制的主要项目之一第一节水泥生料中碳酸钙滴定值的测定calciumcarbonatetitratingvalue水泥生料中所有的碳酸盐包括碳酸钙碳酸镁均能与标准盐酸溶液作用生成相应的盐与碳酸又分解为coo然后用naoh标准溶液滴定过剩的盐酸根据消耗naoh标准溶液的体积毫升数与浓度计算生料中碳酸钙的滴定值
• 甘油酸钙
甘油
2.试剂及配制
• （1）无水乙醇含量不低于99.5％。 • （2）0.01mol／L氢氧化钠无水乙醇溶液的配制： 将0.2g氢氧化钠溶于500m1无水乙醇中。 • （3）无水甘油-乙醇溶液的配制：将220m1甘油放 入烧杯中，在有石棉网的电炉上加热，分次加30g 硝酸锶，至溶解后在l60~170℃下加热2~3h(脱水)， 冷却 至60~70℃后 倒入1000ml 无水 乙醇 中 ，加入 0.05g酚酞指示剂混匀，以0.0lmol/L氢氧化钠无水 乙醇溶液中和至微红色。
• （2）结果计算：按下式计算 • f-CaO＝
TCaOV ×100％ m 1000
(2-2)
• 式中 ： • TCaO——每毫升苯甲酸无水乙醇标准溶液相当于氧化 钙毫克数 • 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 总体积(m1)
4. 注意事项
• 每个试祥应分别测两次
精确称取1g试样置于250ml锥形瓶内，用少量水 湿润，从滴定管中准确加入35ml 0.5mol/L HCl标准溶 液，用水（约为20—30m1）冲洗锥形瓶口，用坩埚 盖盖上瓶口，将锥形瓶放在有石棉网的电炉上加热， 待溶液沸腾后，关闭电炉，放置15-30s后取下，用水 冲洗瓶口及内壁，加入4~5滴1％酚酞phenolphthalein 指示剂，用0.25mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈淡 红色为止。
dumper loader
Quarry face
1. BLASTING 2. TRANSPORT
crushing conveyor
storage at the plant
3. CRUSHING & TRANSPORTATION 1. BLASTING : The raw materials that are used to manufacture cement (mainly limestone and clay) are blasted from the quarry. 2. TRANSPORT : The raw materials are loaded into a dumper. 3. CRUSHING AND TRANSPORTATION : The raw materials, after crushing, are transported to the plant by conveyor. The plant stores the materials before they are homogenized. Next
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
Grinding, storage, packing, dispatch
Gypsum and the secondary additives are added to the clinker. clinker storage
Finish grinding
易烧性、烧结程度
• 水泥熟料中游离氧化钙的测定方法
依据所用的有机提取剂分为三种： • (1)甘油-乙醇法； • (2)乙二醇法； • (3)乙烯乙酸乙酯法。 目前在水泥厂中广泛应用的有甘油-乙醇 法glycerin-ethanol 。现介绍如下：
1.测定原理
• 在无水甘油-乙醇混合溶液中，加入硝酸锶作催 化剂，加热微沸下与水泥熟料中游离氧化钙作用， 生成甘油酸钙，此产物为弱碱性，使酚酞指示剂 变红色，然后用苯甲酸滴定至溶液红色消失，根 据滴定时消耗的苯甲酸标准溶液的毫升数，计算 游离氧化钙的含量。
• 苯甲酸无水乙醇标准溶液对氧化钙的滴定度计算
m 1000 TCaO＝ V
(2-1)
• 式中 TCaO——每m1笨甲酸无水乙醇标准溶液相当于氧 化钙毫克数； • m——氧化钙的质量(g)； • V——滴定时消耗0.1mol／L苯甲酸无水乙醇溶液的总 体积(ml)。
3. 测定步骤
• （1）准确称取0.5g试样，置于150m1干燥锥形瓶中， 加入15ml 无水甘油-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，如此反复操作，直 至加热10min后不再出现微红色为止。
•
•
CaCO3十2HCl→CaCl2十CO2↑十H2O
MgCO3十2HCl→MgCl2十CO2↑十H2O
•
NaOH十HCl→NaCl十H2O
• (1) 试剂
2. 测定方法
• 1％(10g/L)酚酞指示剂溶液； • 0.25mol/L NaOH标准溶液； • 0.5mol/L HCl标准溶液。
• (2) 检验步骤
• 其反应如下： • CH2OH • ∣ Sr ( NO3 ) 2 • fCaO十CHOH 催化 • 游离氧化钙 ∣ • CH2OH • 甘油
•
CH2O ∣ \ CHOH Ca十H2O ∣ / CH2O
甘油酸钙 弱碱性
• CH2O
• • • •
CH2OH ∣ \ ∣ 酚酞指示剂 CHOH Ca十2C6H5COOH Ca(C6H5COO)2十CHOH ∣ / 苯甲酸 苯甲酸钙 ∣ CH2O CH2OH
——水泥化学分析实验
水泥生产基本知识回顾
• 生产原料
• 主要原料
• 石灰石 • 粘土
• 辅助原料
• 校正原料 • 矿化、助熔原料
• 生产工艺
原料 开采 破碎 烘干 均化
石膏 混合 材
配 料
生料 粉磨
包装 生 料 熟料 煅烧
熟 料
水泥 粉磨
水 泥
散装
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
• （4）0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准溶液的配制：将预 先在干燥器中放置一昼夜的苯甲酸12.3g溶解于1000m1 无水乙醇中，贮存于带胶塞(装有硅胶的干燥管)的玻 璃瓶内。
• 苯甲酸无水乙醇标准溶液的标定：准确称取0.04~0.05g氧化 钙（基准试剂）预先在950~1000℃高温炉内烧至恒定质量， 置于150m1干燥锥形瓶内，加入15m1无水甘油-乙醇溶液， 装上回流冷凝管，在有石棉网的电沪上加热至沸，直至溶液 呈深红色取下锥形瓶，立即用0.1mol/L苯甲酸无水乙醇标准 溶液滴定至微红色消失，再如此反复操作，加热10min后不 再出现红色为止。
• 要控制加热温度，避免试样煮沸时飞溅。
• 加热开始时，每隔5－10min摇动锥形瓶一次，以 防试样粘结瓶底；滴定前先停止加热，待冷凝液 完全落下后再取出滴定，以免冷凝液或蒸汽损失。
• 甘油无水乙醇溶液必须用0.01N的NaOH溶液中和 至微红色，使溶液呈弱碱性，以稳定甘油酸钙。 若试剂存放一定时间，吸收了空气中的CO2等使 微红色退去时，必须在用NaOH溶液中和至微红 色。
• (3) 计算
• 1 M CaCO3 (VC V1C1 ) 2 1000 ×100 TCaCO•3 = m 式中——生料碳酸钙滴定值(％)； C——HCl标准溶液的浓度(mol/L)； C1——NaOH标准溶液的浓度(mol/L) ； V——加入HCl标准溶液的体积(m1)， V1——滴定时消耗NaOH标准溶液的体积(ml)； MCaCO3——CaCO3 的摩尔质量(g／mol)＝100.0g／ mol； m——试样质量(g)。
第三节 水泥中三氧化硫 slufur trioxide的测定
1. GRINDING
silos
dispatch bags
cement
2. STORAGE, PACKING, DISPATCH
1.GRINDING : The clinker and the gypsum are very finely ground giving a “pure cement”. Other secondary additives and cementitious materials can also be added to make a blended cement. 2. STORAGE, PACKING, DISPATCH :The cement is stored in silos before being dispatched either in bulk or in bags to its final destination. Back Home page
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•
第二节 水泥熟料中游离氧化钙的测定
The measuring method of free lime in clinker
• 测定水泥熟料中游离氧化钙的意义
在水泥熟料的煅烧过程中，绝大部分CaO均能与酸性氧 化物合成C3S、C2S、C3A、C4AF等矿物，但由于原料成分、 配料、生料细度及煅烧温度和时间等因素的影响，仍有少 量的CaO呈游离状态存在，会直接影响水泥的安定性与质量， 故必须严加控制水泥熟料中的游离氧化钙含量使其符合要 求。 • 安定性的含义？ • 安定性不良的含义、产生的原因及危害？ • 测定f-CaO的其他目的?
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
Raw grinding and burning
storage at the plant conveyor
Raw mill Raw mix
preheating
1. RAW GRINDING
kiln cooling
clinker
2. BURNING 1. RAW GRINDING : The raw materials are very finely ground in order to produce the raw mix. 2. BURNING : The raw mix is preheated before it goes into the kiln, which is heated by a flame that can be as hot as 2000 °C. The raw mix burns at 1500 °C producing clinker which, when it leaves the kiln, is rapidly cooled with air fans. So, the raw mix is burnt to produce clinker : the basic material needed to make cement. Back Next
• 当f-CaO含量小于2％时，两次结果的绝对误差应在0.20以 内，如超出此范围应作第三次，并以空白试验校正。
• 试样必须充分磨细至全部通过0.080mm方孔筛
• 试样和容器一定要保持干燥
• 甘油和Ca(OH)2也会反应生成甘油钙
• 一定要控制煮沸时间和滴定次数
• 甘油与CaO反应会生成水，水与熟料水化作用生成 Ca(OH)2，煮沸时间太长，则始终会有微红色呈现
水泥生产线
水泥生产控制化学分析部分
The chemistry analysis experiment of cement
水泥生产工艺是环环相扣的质量控制过程，从 原料开采，生料制备，熟料烧成到水泥制成，每一 个环节都离不开化学分析对原料、生料、熟料和水 泥的质量控制，以达到安全稳定生产的目的。
• 控制生料中CaO含量，亦即控制KH • 控制生料成分的均匀性 • 是对生料质量控制的主要项目之一
1. 测定原理
• 水泥生料中所有的碳酸盐(包括碳酸钙、碳酸镁)均能 与标准盐酸溶液作用，生成相应的盐与碳酸(又分解 为CO2 与H2O)，然后用NaOH标准溶液滴定过剩的盐 酸，根据消耗NaOH标准溶液的体积毫升数与浓度， 计算生料中碳酸钙的滴定值。其反应如下： • 如何鉴别石灰石？
生料碳酸钙滴定值的测定
熟料中游离氧化钙的测定
水泥中三氧化硫 的测定
第一节 水泥生料中碳酸钙滴定值的测定
The control of calcium carbonate titrating value 测定碳酸钙滴定值的意义
水泥生料的主要成分是石灰石，提供所需的 CaO量，以确保熟料中形成足够的C3S 和C3S。
生料碳酸钙滴定值的测定熟料中游离氧化钙的测定水泥中三氧化硫的测定测定碳酸钙滴定值的意义水泥生料的主要成分是石灰石提供所需的cao量以确保熟料中形成足够的c是对生料质量控制的主要项目之一第一节水泥生料中碳酸钙滴定值的测定calciumcarbonatetitratingvalue水泥生料中所有的碳酸盐包括碳酸钙碳酸镁均能与标准盐酸溶液作用生成相应的盐与碳酸又分解为coo然后用naoh标准溶液滴定过剩的盐酸根据消耗naoh标准溶液的体积毫升数与浓度计算生料中碳酸钙的滴定值
• 甘油酸钙
甘油
2.试剂及配制
• （1）无水乙醇含量不低于99.5％。 • （2）0.01mol／L氢氧化钠无水乙醇溶液的配制： 将0.2g氢氧化钠溶于500m1无水乙醇中。 • （3）无水甘油-乙醇溶液的配制：将220m1甘油放 入烧杯中，在有石棉网的电炉上加热，分次加30g 硝酸锶，至溶解后在l60~170℃下加热2~3h(脱水)， 冷却 至60~70℃后 倒入1000ml 无水 乙醇 中 ，加入 0.05g酚酞指示剂混匀，以0.0lmol/L氢氧化钠无水 乙醇溶液中和至微红色。
• （2）结果计算：按下式计算 • f-CaO＝
TCaOV ×100％ m 1000
(2-2)
• 式中 ： • TCaO——每毫升苯甲酸无水乙醇标准溶液相当于氧化 钙毫克数 • 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 总体积(m1)
4. 注意事项
• 每个试祥应分别测两次
精确称取1g试样置于250ml锥形瓶内，用少量水 湿润，从滴定管中准确加入35ml 0.5mol/L HCl标准溶 液，用水（约为20—30m1）冲洗锥形瓶口，用坩埚 盖盖上瓶口，将锥形瓶放在有石棉网的电炉上加热， 待溶液沸腾后，关闭电炉，放置15-30s后取下，用水 冲洗瓶口及内壁，加入4~5滴1％酚酞phenolphthalein 指示剂，用0.25mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈淡 红色为止。
dumper loader
Quarry face
1. BLASTING 2. TRANSPORT
crushing conveyor
storage at the plant
3. CRUSHING & TRANSPORTATION 1. BLASTING : The raw materials that are used to manufacture cement (mainly limestone and clay) are blasted from the quarry. 2. TRANSPORT : The raw materials are loaded into a dumper. 3. CRUSHING AND TRANSPORTATION : The raw materials, after crushing, are transported to the plant by conveyor. The plant stores the materials before they are homogenized. Next
THE CEMENT MANUFACTURING PROCESS
Grinding, storage, packing, dispatch
Gypsum and the secondary additives are added to the clinker. clinker storage
Finish grinding
易烧性、烧结程度
• 水泥熟料中游离氧化钙的测定方法
依据所用的有机提取剂分为三种： • (1)甘油-乙醇法； • (2)乙二醇法； • (3)乙烯乙酸乙酯法。 目前在水泥厂中广泛应用的有甘油-乙醇 法glycerin-ethanol 。现介绍如下：
1.测定原理
• 在无水甘油-乙醇混合溶液中，加入硝酸锶作催 化剂，加热微沸下与水泥熟料中游离氧化钙作用， 生成甘油酸钙，此产物为弱碱性，使酚酞指示剂 变红色，然后用苯甲酸滴定至溶液红色消失，根 据滴定时消耗的苯甲酸标准溶液的毫升数，计算 游离氧化钙的含量。
• 苯甲酸无水乙醇标准溶液对氧化钙的滴定度计算
m 1000 TCaO＝ V
(2-1)
• 式中 TCaO——每m1笨甲酸无水乙醇标准溶液相当于氧 化钙毫克数； • m——氧化钙的质量(g)； • V——滴定时消耗0.1mol／L苯甲酸无水乙醇溶液的总 体积(ml)。
3. 测定步骤
• （1）准确称取0.5g试样，置于150m1干燥锥形瓶中， 加入15ml 无水甘油-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，如此反复操作，直 至加热10min后不再出现微红色为止。
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CaCO3十2HCl→CaCl2十CO2↑十H2O
MgCO3十2HCl→MgCl2十CO2↑十H2O
•
NaOH十HCl→NaCl十H2O
• (1) 试剂
2. 测定方法
• 1％(10g/L)酚酞指示剂溶液； • 0.25mol/L NaOH标准溶液； • 0.5mol/L HCl标准溶液。
• (2) 检验步骤
• 其反应如下： • CH2OH • ∣ Sr ( NO3 ) 2 • fCaO十CHOH 催化 • 游离氧化钙 ∣ • CH2OH • 甘油
•
CH2O ∣ \ CHOH Ca十H2O ∣ / CH2O
甘油酸钙 弱碱性
• CH2O
• • • •
CH2OH ∣ \ ∣ 酚酞指示剂 CHOH Ca十2C6H5COOH Ca(C6H5COO)2十CHOH ∣ / 苯甲酸 苯甲酸钙 ∣ CH2O CH2OH