石灰石中有效成分的测定及相关问题研究

陈聪

摘 要：该文主要对石灰石中的有效化学成分钙、镁的测定方法进行研究分析。采用定性分析法与EDTA滴定法对石灰石中的钙、镁等有效金属离子的含量进行检测，要求检测结果的相对偏差应当低于3%。检测结果显示，采用定性分析法能够有效检测出石灰石中钙、镁的存在；采用EDTA滴定法能够有效检测出钙、镁的含量，且准确度较高，试验造成的污染较小。

关键词：石灰石 溶液 EDTA滴定法

中图分类号：TQ172.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0092-02

石灰石是一种在工业生产中较为常见的生产原料，被广泛应用于石灰、钢铁等的生产当中，另外石灰石在化学生产当中也有着重要的作用。石灰石的主要成分是碳酸钙，其中包含一些金属离子以及其他氧化杂质。在应用石灰石进行工业生产和化学生产过程中有时需要对石灰石中的有效成分进行测定，一般对钙、镁的测定方法有很多种，例如常见的EDTA滴定法、荧光光谱法、酸碱滴定法，以及分光光度法等。该文主要采用定性分析法与EDTA滴定法对石灰石中的钙、镁成分进行测定，选取的试验样品为内蒙古锡林郭勒盟多伦县兴阳矿业的石灰石。

1 试验仪器与试剂

1.1 仪器选择

该次试验选取的主要仪器包括：电子分析天平、滴定管、1 L容量瓶、250 mL容量瓶、电热板、25 mL移液管、电动离心机、锥形瓶等。

1.2 试剂选择

该次试验选取的试剂主要包括：200 g/L的氢氧化钾溶液（GB 2306）、盐酸（GB 622）、萘酚绿B指示剂、酸性铬蓝K指示剂、50 g/L的盐酸羟胺溶液、40 g/L的糊精溶液、钙羧酸指示剂等。

1.3 样品溶液制备

该试验方法中滴定分析用标准滴定溶液，杂质测定用标准溶液和所用制剂及制品按GB 601、GB 602、GB 603之规定制备；试验用水应符合GB 6682中三级水规格。先用电子天平称取约0.2 g的石灰石样品，将其放入100 mL的烧杯中，滴加少量水将石灰石样品润湿，然后加盖表面皿，使用滴定管在烧杯中滴加过量盐酸，过量约1 mL，此时盐酸与样品发生剧烈反应，待其反应完毕后冲洗烧杯与表面皿，将烧杯放置到电热板上加热直至溶液沸腾，保持温度使其沸腾约15 min，再取下烧杯，将其冷却至室温，过滤于250 mL容量瓶中，并洗涤滤纸至中性，加水稀释至刻度，摇匀放置。

1.4 EDTA标准溶液浓度的标定

取适量的工作基准试剂氧化锌，将其置于高温炉中（800±50）℃的温度进行灼烧，获得恒重的灼烧后产物，采用电子天平称取0.42 g的灼烧产物，使用滴定管吸取少量水将其润湿，在其中加入20%的盐酸溶液3 mL，待产物完全溶解后将溶液倒入250 mL的容量瓶中，加水稀释至刻度，摇晃均匀。取35 mL的溶液，在其中加入70 mL水，再加入10%的氨水，检测溶液的pH值，将其pH值调整至7～8，在其中加入10 mL的氨-氯化铵缓冲溶液，摇匀，再滴加5滴铬黑T指示液，然后使用乙二胺四乙酸二钠溶液滴定直到溶液由紫色变为纯蓝色为止。

2 石灰石中有效成分的鉴定与测定

2.1 石灰石中有效成分的鉴定

钙的鉴定：在试管中加入适量的样品溶液，摇晃均匀，然后使用滴定管滴加适量的（NH4）2C2O4溶液，轻轻摇晃，产生白色的沉淀物，为碳酸钙化合物。用玻璃棒蘸取适量的白色溶液与浓盐酸，将其放置在酒精灯上进行灼烧，火焰颜色变为砖红色，说明溶液中包含钙。

镁的鉴定：吸取适量的样品溶液，将其滴在玻璃板上，再吸取适量的氢氧化钠溶液，将氢氧化钠溶液滴加在试样溶液上，使其基本融合，再在其上滴加1滴镁试剂，如果溶液变为蓝色，即说明样品中有镁离子的存在。

2.2 石灰石中有效成分的测定方法

2.2.1 钙的含量测定方法

使用移液管吸取50 mL的样品溶液，将其置入到250 mL的锥形瓶中，在溶液中加入100 mL水和10 mL的糊精溶液，轻轻摇晃均匀，再加入15 mL的氢氧化钾溶液与5 mL的三乙醇胺溶液，将溶液摇晃均匀，测定溶液的pH值，要使溶液的pH值超过12.5，然后再使用滴定管在其中加入少量钙羧酸指示剂，搅拌均匀，最后采用EDTA标准滴定溶液将溶液进行滴定，直至溶液的颜色由酒红色完全变为纯蓝色。

2.2.2 镁的含量测定方法

先用移液管吸取50 mL的样品溶液，将其置入到250 mL的烧杯当中，在溶液中加入100 mL水与5 mL的盐酸羟胺溶液，再加入5 mL三乙醇胺溶液和10 mL pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液，将溶液搅拌均匀，再采用滴定管在其中加入6滴萘酚绿B指示液和2滴酸性铬蓝K指示液，将溶液轻轻搅拌均匀，静置1 min，然后采用EDTA标准滴定溶液将溶液进行滴定，直至溶液的颜色由暗红色完全变为亮绿色为止。

2.2.3 钙含量与镁含量的计算

对于石灰石中的氧化钙的含量与氧化镁的含量主要是通过质量百分数表示，计算公式如下：

钙含量=c（V2-V1）×0.056 08/m×（VA/V）×100

镁含量=c[（V4-V3）-（V2-V1）]×0.040 30/m×（VB/V）×100

式中：V为石灰石试样溶液的总体积，mL；V1为EDTA标准滴定溶液滴定氧化钙空白试液的体积，mL；V2为EDTA标准滴定溶液滴定氧化钙的体积，mL；V3为EDTA标准滴定溶液滴定钙镁合量空白试液的体积，mL；V4为EDTA标准滴定溶液滴定钙镁合量的体积，mL；VA为吸取试样溶液的体积，mL；VB为吸取试样溶液的体积，mL；c为EDTA标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；m为样品试剂的质量，g。

3 试验要点分析

3.1 吸附作用的消除

采用EDTA滴定法对石灰石中的钙成分含量进程检测时，加入氢氧化钠溶液能够使溶液的pH值升高到12以上，从而使镁离子与EDTA溶液发生反应，生成Mg（OH）2发生沉淀，再采用EDTA溶液进行滴定。然而经过试验发现，Mg（OH）2会对钙产生较强的吸附作用，从而降低对钙含量的测定准确度。该研究为了消除Mg（OH）2对钙的吸附作用，在溶液中加入糊精作为保护剂，消除Mg（OH）2对钙的吸附作用。

3.2 干扰离子的消除

在对石灰石中的有效成分进行检测时，由于石灰石中除了钙、镁离子外还包含其他金属离子成分，进行EDTA标准溶液滴定时会与这些金属离子产生化学反应生成一定的络合物，这就会对检测结果的准确度造成影响。对于干扰离子的消除方法较多，例如工业上采用酒石酸钠消除石灰石中的铝离子干扰，采用三乙醇胺消除石灰石中的铁离子干扰。但是这2种方法存在一定的缺陷，如果铁离子与铝离子的含量较高时，就不能将干扰完全消除。该研究中采用三乙醇胺与四乙烯五胺的混合溶液作为消除剂，去除干扰离子的干扰。

4 结语

石灰石是一种在工业生产中较为常见的生产原料，经常需要对其中所包含的钙、镁含量进行测定。对于石灰石中有效成分的测定方法有很多，例如原子吸收光谱法、分光光度法等，但是在实际的应用中都具有一定的缺陷。该文采用EDTA滴定法对传统的EDTA标准检测法进行了一定的改良，并对具体的检测方法进行了阐述，该方法对石灰石中的钙、镁含量进行测定相比于传统的标准检测法准确度更高，检测中造成的污染较小。因此在实际的检测工作当中，为了保证检测结果的准确性、降低工业生产污染，EDTA滴定法是非常值得应用和推广的。

参考文献

[1] 曲月華，王翠艳，王一凌，等.熔融制样-X射线荧光光谱法测定石灰石中5种组分[J].冶金分析，2013（12）：29-33.

[2] 李春雨，董越，齐勇，等.石灰石-石膏湿法脱硫系统结垢及飞灰影响特性研究[J].环境工程，2014（S1）：513-518.