一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法技术

本发明专利技术属于材料性能检试技术领域，公开了一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法，以解决现有技术人工滴定人为因素对终点值的结果判定影响较大的问题，该选用钙离子选择性电极、银/氯化银参比电极；采用氨羧配合剂作为标准溶液；滴定模式采用等量滴定，搅拌速率保持恒定；设置滴定预加体积和滴定终止体积，记录最大等当点(EP)n时所消耗的体积，并可以编制计算公式，直接得到钙离子含量结果。本发明专利技术通过与传统手工滴定钙离子的试验结果进行对比分析，确定了电位滴定方法的可行性，并解决了电位滴定仪滴定参数设置的关键性难题，为钙离子测试方法提供了一种新的测试路径。

【技术实现步骤摘要】
一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法
本专利技术涉及材料性能检试
，具体涉及一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法。
技术介绍
由于石料资源开采量巨大且尚在规划还未建设的公路工程对天然碎石材料的需求非常巨大，石灰石资源已经成为稀缺资源。而钢渣作为一种固体废弃物如果能被重新利用，将有效的减少对石料的开采同时也能保护山体植被以及生态环境，还可以解决石灰石资源短缺的难题。因此科学合理地将钢渣应用到公路工程中，对节约资源、降低能耗、减少钢渣固体废弃物排放、加快循环经济的发展具有重要意义。由于受钢渣处理工艺与设备限制，我国大部分钢铁厂生产的钢渣集料存在着体积稳定性不良问题，导致道路工程产生局部胀裂破坏。行业内关于钢渣的体积稳定测试方法较多，目前普遍采用的测试方法有浸水膨胀率、游离氧化钙、压蒸粉化率等。其中游离氧化钙是产生钢渣膨胀性的主要影响因素，检测游离钙含量能有效的评估钢渣的体积稳定性，但规范给出的游离氧化钙的测试方法过于复杂、耗时及其适用性较差，且游离钙含量的滴定终点通过溶液颜色由红变蓝时界限模糊，图1为某实验人员滴定过程中的颜色变化，从图中可知滴定过程中颜色变化较为不明显，人为因素对终点值的结果判定影响较大。基于此，找到一种快速测定钢渣中钙含量的测试方法成为钢渣质量控制的关键。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有技术人工滴定人为因素对终点值的结果判定影响较大的问题，提供了一种简单可靠、误差较小的快速测试钢渣中钙含量的试验方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：>一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法，包括以下步骤：1）将剔除大块颗粒的钢渣破碎、磁选、研磨过筛并缩分；2）之后放入制样机，使得钢渣能全部通过0.075mm筛孔，然后将制好的样品放入密封袋中以备用；3）称取0.2～0.5g制备好的样品置于锥形瓶中，并加30mL的乙二醇，之后采用油浴加热；4）待反应完全后，将反应溶液移入离心管中，并用15mL无水乙醇进行清洗，之后离心，待离心完全后取上清液，移入锥形瓶中，随后加入两滴盐酸、5mL的三乙醇胺、10mL的氢氧化钾溶液以及0.12g钙指示剂；5）对电位滴定仪进行参数编辑，选用钙离子选择性电极、银/氯化银参比电极，采用氨羧配合剂作为标准溶液，设置滴定预加体积和滴定终止体积，滴定模式采用等量滴定，等当识别点标准在-240mV～-340mV之间；6）设置完成后，对待测液进行电位滴定，测试过程中将磁子和电极没入试验样品溶液，（注意：调整电极的没入深度，防止电极被碰撞损坏）记录最大等当点(EP)n时所消耗的氨羧配合剂体积，并编制计算公式，直接得到钢渣中的钙含量。进一步地，步骤1）将剔除大块颗粒的钢渣破碎至4.75mm以下进行磁选并研磨，直至钢渣通过1.18mm筛孔；之后取过筛后的样品并缩分至200g，放入制样机。进一步地，步骤3）中采用80℃～90℃的油浴加热。进一步地，步骤4）中以2500r/min的速度将反应溶液离心15min。进一步地，步骤5）中的氨羧配合剂为EDTA。进一步地，银/氯化银参比电极发生如下反应。进一步地，步骤5）中采用电磁搅拌和螺旋桨搅拌，且搅拌速率设置为8×125r/min。进一步地，步骤5）中滴定预加体积为0mL，滴定终点体积为20mL，滴定液的加液速度为1mL/min，信号漂移为50mV/min,平衡时间为26s。进一步地，步骤5）中等当识别标准是指以滴定曲线拐点一阶微分的变化最大值作为等当识别点。进一步地，步骤6）中编辑公式为：，其中V为最大等当点(EP)n时所消耗的氨羧配合剂体积。进一步地，EDTA配合剂作为标准溶液滴定钙离子，反应如下：EDTA标准液发生了如下反应：进一步地，钙离子选择性电极其通过电极感知溶液中的测量电位变化，电极电位的变化源自反应溶液中几种组份的浓度发生改变，浓度的变化与电极感知满足能斯特方程，具体方程如下所示：式中：R—气体常数；T—温度（K）；z—离子氧化态；F—法拉第常数；α—活度。所述银/氯化银（）参比电极发生插入用饱和的一定浓度(3.5或饱和溶液)的溶液中构成，具有特点：（1）可在高于60℃的温度下使用；（2）较少与其它离子反应(如可与蛋白质作用)并导致与待测物界面的堵塞。电极反应和电极电位发生如下反应：本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：1、本专利技术采用钙离子选择性电极，银/氯化银参比电极。钙离子选择性电极能检测到络合反应，而钙离子与EDTA发生了络合反应。其中银/氯化银参比电极主要起到测定电极电势时作为参照比较的电极。2、本专利技术采用步进电机加精密滴定管（100mL/20000）进行滴定剂添加，相比于手工滴定的玻璃滴定管（0.05mL），其滴定液的添加更为准确。3、本专利技术反应搅拌更为均匀，采用了电磁搅拌和螺旋桨搅拌，搅拌速率恒定，相比于手工滴定的手摇，其反应更为均匀，结果更为精确，从而有效的提高滴定终点的精度。4、本专利技术设置搅拌速率为8×125r/min，为了解决电位滴定测试的平行样品结果偏差大等问题，其主要归因于由于搅拌速率过大或者过小而导致的出现伪终点，故此设置了搅拌速率。5、本专利技术设置滴定液的加液速度为1mL/min，信号漂移为50mV/min,平衡时间为26s。为了解决滴定速度较慢而出现伪终点的现象，故此确定了加液速度、信号漂移以及平衡时间。6、本专利技术采用电极进行时世追踪，相比于传统的手工滴定，激光发射器激光斑点直径为0.5mm，具有高聚光度，可提高测试精度。7、本专利技术采用光电计数，相比于传统的手工滴定的人眼读刻度法，其试验结果能精确到0.0001，精密滴定﹤0.03%，试验结果客观，精度高，体积读数无误差。8、本专利技术在全程的滴定过程中能实现自动控制、数据处理自动化进行、外部可接多种通讯设备，极大的减少了人为因素的影响。9、本专利技术易懂、易学、易用快速，适用于简单的无机离子和复杂的有机化合物。10、本专利技术通过与传统手工滴定钙离子的试验结果进行对比分析，确定了电位滴定方法的可行性，并解决了电位滴定仪滴定参数设置的关键性难题，为钙离子测试方法提供了一种新的测试路径。附图说明图1为传统手工滴定的示意图。图2为本专利技术与传统测试法对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。准备材料：乙二胺四乙酸（EDTA）标准溶液、乙二醇、无水乙醇、蒸馏水、三乙醇胺、氢氧化钾溶液、钢渣样品、4.75mm和1.18mm方孔筛、磁铁、分析天平、电位滴定仪、离心机。附加装置：带有刻度量程为100mL的锥形瓶、5mL量筒、10mL量筒、20mL量筒、磁子、气球、一次性乳胶手套。实施例1：1）试样中剔除大块颗粒，取剩余钢渣破碎至4.75mm以下质量约为5kg，进行磁选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法，其特征是，包括以下步骤：/n1）将剔除大块颗粒的钢渣破碎、磁选、研磨过筛并缩分；/n2）之后放入制样机，使得钢渣能全部通过0.075mm筛孔，然后将制好的样品放入密封袋中以备用；/n3）称取0.2～0.5g制备好的样品置于锥形瓶中，并加30mL的乙二醇，之后采用油浴加热；/n4）待反应完全后，将反应溶液移入离心管中，并用15mL无水乙醇进行清洗，之后离心，待离心完全后取上清液，移入锥形瓶中，随后加入两滴盐酸、5mL的三乙醇胺、10mL的氢氧化钾溶液以及0.12g钙指示剂；/n5）对电位滴定仪进行参数编辑，选用钙离子选择性电极、银/氯化银参比电极，采用氨羧配合剂作为标准溶液，设置滴定预加体积和滴定终止体积，滴定模式采用等量滴定，等当识别点标准在-240mV～-340 mV之间；/n 6）设置完成后，对待测液进行电位滴定，测试过程中将磁子和电极没入试验样品溶液，记录最大等当点(EP)n时所消耗的氨羧配合剂体积，并编制计算公式，直接得到钢渣中的钙含量。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法，其特征是，包括以下步骤：
1）将剔除大块颗粒的钢渣破碎、磁选、研磨过筛并缩分；
2）之后放入制样机，使得钢渣能全部通过0.075mm筛孔，然后将制好的样品放入密封袋中以备用；
3）称取0.2～0.5g制备好的样品置于锥形瓶中，并加30mL的乙二醇，之后采用油浴加热；
4）待反应完全后，将反应溶液移入离心管中，并用15mL无水乙醇进行清洗，之后离心，待离心完全后取上清液，移入锥形瓶中，随后加入两滴盐酸、5mL的三乙醇胺、10mL的氢氧化钾溶液以及0.12g钙指示剂；
5）对电位滴定仪进行参数编辑，选用钙离子选择性电极、银/氯化银参比电极，采用氨羧配合剂作为标准溶液，设置滴定预加体积和滴定终止体积，滴定模式采用等量滴定，等当识别点标准在-240mV～-340mV之间；
6）设置完成后，对待测液进行电位滴定，测试过程中将磁子和电极没入试验样品溶液，记录最大等当点(EP)n时所消耗的氨羧配合剂体积，并编制计算公式，直接得到钢渣中的钙含量。


2.根据权利要求1所述的一种快速测试钢渣中钙含量的试验方法，其特征是:所述步骤1）将剔除大块颗粒的钢渣破碎至4.75mm以下进行磁选并研磨，直至钢渣通过1.18mm筛孔；之后取过筛后的样品并缩分至200g，放入制样机。

【专利技术属性】
技术研发人员：南雪丽，何政文，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62