矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫含量的测定

2017-04-26魏广辉周超杰陈红丽张巧香

河南建材 2017年2期

关键词：硫酸钡硅酸盐矿渣

魏广辉周超杰陈红丽张巧香

河南省产品质量监督检验院（450004）

矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫含量的测定

魏广辉周超杰陈红丽张巧香

河南省产品质量监督检验院（450004）

应用红外碳硫分析仪测定矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫的含量，并与硫酸钡重量法测得结果进行对比。测定矿渣硅酸盐水泥灼烧之后三氧化硫的含量。

红外碳硫分析仪；矿渣硅酸盐水泥；三氧化硫

在水泥的生产和使用过程中，三氧化硫含量是一项重要的指标。三氧化硫可以有效地控制和调节水泥的凝结时间，改善水泥的性能。矿渣硅酸盐水泥作为我国水泥的五大品种之一，由熟料、石膏和粒化高炉矿渣组成。根据粒化高炉矿渣含量的不同，矿渣硅酸盐水泥可分为P·S·A和P·S·B，且允许添加不超过水泥质量8%、满足一定要求的活性混合材和非活性混合材。由此可知，矿渣硅酸盐水泥的组成与其他种类水泥有很大的不同。《通用硅酸盐水泥标准》[1]规定，矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫的含量≤4.0%。

《水泥化学分析方法》标准[2]以硫酸钡重量法作为测定水泥中三氧化硫含量的基准方法。但是此方法需用盐酸对水泥溶解、对所得溶液进行煮沸和过滤、加入氯化钡溶液生成沉淀以及灼烧硫酸钡沉淀至恒重等操作步骤，操作复杂，试验流程长，人力和能源消耗量大，产生废酸溶液。高频红外碳硫分析仪具有分析速度快、准确度高、稳定性强、易于操作的特点，能够快速的测定水泥中硫的含量，然后通过计算得到三氧化硫含量。

1 试验过程

1.1 主要仪器与试剂

红外碳硫分析仪,重庆研瑞仪器有限公司生产。

瓷坩埚，醴陵市金利坩埚瓷厂生产。

纯铁、锡粒、钨粒，重庆研瑞仪器有限公司生产。

菱铁矿标准物质,GBW07222a S含量为1.46%。

1.2 试验方法

打开高频红外碳硫分析仪,预热30 min，用菱铁矿标准物质对设备进行校准。称取1.5 g钨粒放入氧化铝坩埚中，加入0.1 g水泥样品，准确称量，覆盖0.3 g锡粒和0.5 g纯铁，把坩埚放入仪器燃烧室中燃烧，测定硫含量，计算出三氧化硫的含量。

表1 红外碳硫分析法与硫酸钡重量法测定矿渣硅酸盐水泥中三氧化硫含量

表2 矿渣硅酸盐水泥和灼烧之后三氧化硫测定结果

2 结果与讨论

2.1 硫酸钡重量法与红外碳硫分析法对比

在委托的水泥样品中抽取12份矿渣硅酸盐水泥，应用硫酸钡重量法和红外碳硫分析法，分别测定水泥样品中三氧化硫的含量，结果见表1。

由表1可以看出,两种测试方法所测得12份矿渣硅酸盐水泥三氧化硫的差值范围为0.18%～0.45%,且红外碳硫分析法测试结果高于硫酸钡重量法。2、3、8号水泥样品两种试验方法的差值不大于0.20%，其他水泥样品两种试验方法的差值均大于0.20%。《水泥化学分析方法》标准[2]规定，硫酸钡重量法测定结果的重复性限和再现性限分别为0.15%和0.20%。可知，两种方法对同一水泥样品的测试结果的差值不能满足重复性限和再现性限的要求。

根据两种测试方法的原理，红外碳硫分析法测定了水泥中所有存在形式的硫，最终以硫含量进行表示，然后经过计算得到三氧化硫的含量。硫酸钡重量法测定的为水泥经盐酸处理后能完全溶解到滤液中的离子，通过与Ba2+离子的结合生成硫酸钡，再经过计算得到三氧化硫含量。即矿渣硅酸盐水泥样品中部分硫存在于非离子结合物质或硫存在于离子结合的物质中，不能被盐酸溶解，这对两种测试方法造成差别。粒化高炉矿渣作为冶炼生铁时的副产品，是生产矿渣硅酸盐水泥的重要组成原料。其化学组成主要为氧化钙、氧化硅和氧化铝，还有少量氧化镁、氧化亚铁和硫化物的存在[3]。为了验证是否为矿渣硅酸盐水泥中硫化物的存在对两种测试方法的结果所产生的影响，对矿渣硅酸盐水泥进行灼烧,然后进行三氧化硫的测定。

2.2 硫酸钡重量法测定矿渣硅酸盐水泥和灼烧之后三氧化硫的含量

分别称取0.5 g 1～12份水泥样品于铂金坩埚中，放在高温炉内，从低温开始逐渐升高温度至950℃，在此温度下灼烧20 min，取出放入干燥器中冷却。将铂金坩埚中的水泥样品全部转移到150 ml的烧杯中，硫酸钡重量法测定三氧化硫含量。

由表2可知,矿渣硅酸盐水泥经灼烧之后，三氧化硫含量变大。其中12份水泥样品灼烧之后与未灼烧所测结果之差的范围为0.13%～0.44%。水泥样品未经灼烧，硫酸钡重量法测定的三氧化硫仅为矿渣硅酸盐水泥样品中能溶于盐酸溶液的硫酸盐，不包括样品中的硫化物。水泥样品经灼烧之后，其中的硫化物经过氧化变为可以溶解于盐酸的硫酸盐，测定的三氧化硫包括了硫化物中的硫，使得灼烧之后三氧化硫含量增高。由此可知，矿渣硅酸盐水泥中硫化物的存在是影响两种测试方法结果不同的一个主要因素。