蔗糖法测定石灰石中活性氧化钙含量的试验研究

车巨龙

（中国冶金地质总局第三地质中心实验室，山西 太原 030027）

引言

冶金石灰是钢铁冶炼生产的重要造渣剂和重要原料，具有缩短冶炼时间、提高钢铁质量、提高钢水纯净度的优点[1-2]。冶金石灰的作用主要表现在两方面：第一，在铁水预处理时，投入冶金石灰等辅助原料可以对铁水进行脱硫处理，同时利用氧化反应进行脱硅和脱磷处理，满足精炼铁水需求；第二，预处理后的铁水倒入转炉中可进一步进行脱磷处理，使钢中磷质量份数小于0.001%，在整个转炉冶炼过程中，可获得平均脱磷率达90%以上。

依据钢铁冶炼生产实际数据表明：冶金石灰的质量关系到冶金石灰的数量以及炼钢的质量指标，冶金石灰具有较高的活性度和较低的含硫量是最好的选择[3-6]。生产高活性石灰需要有高品质的石灰石，因此必须对其活性氧化钙含量进行准确的分析检测。X 射线荧光光谱法和EDTA 络合滴定法都不太适用于日常的快速检验，本文建立了蔗糖水溶液快速测试冶金石灰石中活性氧化钙的方法，并确定最佳实验条件。

1 实验部分

1.1 实验试剂和仪器

试剂：蔗糖（分析纯）、碳酸钠(基准试剂)、盐酸（分析纯）和酚酞指示剂，均由国药集团化学试剂有限公司提供。

仪器：分析天平，梅特勒电子分析天平MS205DU，北京欧信胜科技有限公司；滴定装置、搅拌工具，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 实验方法

采用减量法称取约0.500 0 g 冶金石灰石试样；量取30 mL 一定浓度的蔗糖溶液置于具塞三角瓶中；将冶金石灰石试样加入到具塞三角瓶中；放入磁转子后，立即加塞搅拌一定时间；搅拌结束后，用漏斗进行过滤，对杂质进行一定次数的冲洗；加入2滴～3 滴酚酞指示剂于滤液中，用0.5 mol/L 盐酸标准溶液慢速滴定，至溶液粉红色显著消失保持30 s时间；记录盐酸用量，并计算氧化钙含量。

2 结果与讨论

2.1 反应温度对实验结果的影响

为分析温度因素对实验结果的影响，在其他实验条件不变的情况下，分别进行了反应温度为（10、20、30、40、50、60、70 ℃）时的反应产物蔗糖钙的溶解度情况，结果如图1 所示。

图1 反应温度对蔗精钙的溶解度影响结果

从图1 可知，当反应温度从10 ℃增大到70 ℃的过程中，蔗精钙的溶解度表现为先增大后降低趋势，在反应温度为20 ℃时蔗精钙的溶解度达到最大值91.8%。这说明，20 ℃时蔗精钙的溶解度最大，在此时可测得的氧化钙含量数值最高。因此，确定本次实验的最佳反应温度为20 ℃。

2.2 搅拌时间对实验结果的影响

为分析搅拌时间因素对实验结果的影响，在其他实验条件不变的情况下，分别进行了搅拌时间为（10、15、20、25、30、35 min）时实验检测到的氧化钙情况数据，分别为45.67%、63.27%、87.34、91.6%、91.7%、91.6%。

从实验结果可知：当搅拌时间从10 min 增大到35 min 的过程中，检测到的氧化钙数值表现为先增大后趋于平衡的趋势，在搅拌时间为25 min 时基本达到最大值，约91.6%。这说明，在搅拌时间到25 min时蔗糖与氧化钙已完全反应，此时无固体物质全溶解。因此，确定本次实验的最佳搅拌时间为25 min。

2.3 蔗糖溶液浓度对实验结果的影响

为分析蔗糖溶液浓度因素对实验结果的影响，在其他实验条件不变的情况下，分别进行了蔗糖溶液浓度（质量分数）为（1%、3%、5%、7%、10%、15%、20%）时实验检测到的氧化钙情况数据，实验结果如图2所示。

图2 蔗糖溶液浓度对氧化钙含量的影晌

从图2 可知，当蔗糖溶液质量分数从1%增大到20%的过程中，检测到的氧化钙数值表现为先增大后趋于平衡的趋势，在蔗糖溶液质量分数为10%时基本达到最大值约92.1%，此时石灰石中的活性氧化钙与蔗糖能完全反应。因此，确定本次实验的蔗糖溶液质量分数为10%。

2.4 洗涤次数的确定

冶金石灰中存在的碳酸钙、硫酸钙等物质会对检测结果有一定的影响，必须对杂质的影响进行消除。多次实验表明，当对实验杂质用蒸馏水进行过滤和洗涤次数达5 次～6 次后，蔗糖钙可与杂质完全分离，可保障了氧化钙检测的准确性。因此，确定本次实验对杂质的洗涤次数为5 次～6 次。

2.5 回收率实验

称取0.300 0 g 的氧化钙试样9 份，分别加入0.100 0、0.200 0、0.300 0 g 的氧化钙标样，采用平均值计算铁含量的回收率分别为98.7%、98.6%、97.9%。该检测结果表明，采用该实验测定的石灰石中氧化钙的含量，其回收率在97.9%～98.7%，检测的准确度较好，可应用于石灰石中氧化钙含量的日常快速检测。

2.6 精密度实验

按上述实验方法对4 种石灰石样品分别测定5次，其检测精密度结果如表1 所示。

表1 石灰石样品检测精密度实验结果表

从实验结果表明，本方法的相对标准偏差RSD为0.09%～0.12%，实验结果的精密度较好。

3 结论

本文对蔗糖水溶液法测定石灰石中活性氧化钙含量进行了改进，通过实验确定了最佳实验条件为：实验反应温度20 ℃，搅拌时间25 min，蔗糖溶液浓度10%，杂质洗涤次数为5 次～6 次。该方法回收率在97.9%～98.7%，标准偏差为0.09%～0.12%。该分析方法检测效率高、准确度和精密度较好。可应用于石灰石中氧化钙含量的日常快速检测。