Способ определения оксида магния в магнезиальных и доломитовых известняках

 

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: способ заключается в измерении электропроводности водного раствора исследуемой навески, дающей значение активной концентрации CaO и электропроводности этого же раствора после добавления 1,1 - 1,5-кратного избытка уксусной кислоты, отражающей совместное содержание CaO и MgO. Концентрацию MgO определяют с учетом различий величин удельных электропроводностей химически чистых MgO и CaO в уксусно-кислых растворах по расчетной формуле.

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа, а именно к способам определения оксидов магния и кальция в магнезиальных и доломитовых известняках, а также извести, и может быть использовано для непрерывного или периодического контроля за качественным составом.

Известен химический способ определения качественного состава извести, заключающийся в определении содержания активного оксида кальция сахаратным способом и активного оксида магния трилонометрическим способом [1] Сахаратный способ определения активного оксида кальция заключается в титровании соляной кислотой в присутствии сахарозы и фенолфталеина до первого исчезновения розовой окраски. Методика определения содержания активного оксида магния включает смачивание навески извести водой, добавление соляной кислоты, нагревание, добавление дистиллированной воды и титрование раствором трилона Б в присутствии аммиачного буферного раствора до перехода красной окраски раствора в сине-зеленую или синюю. Количество оксидов магния и кальция определяют по соответствующим формулам.

Известный химический способ имеет следующие недостатки: продолжительность времени анализа, а также трудность определения четкой фиксации окраски индикаторов в точке эквивалентности при возрастании в образцах массовых долей оксида магния, пережога извести и др.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ определения состава извести [2] заключающийся в измерении электропроводности ее водного раствора для определения концентрации активных оксидов кальция и магния и дополнительном измерении электропроводности после добавления 1,1-1,5-кратного избытка уксусной кислоты для определения суммарной концентрации MgO, CaO и СаСО₃.

Известный способ указывает на возможность определения содержания оксидов магния в водном растворе извести. Однако, как известно, растворимость оксида кальция в воде при температуре 20^оС составляет 0,130 г/100г Н₂О, а растворимость оксида магния 0,00062 г/100 г Н₂О, а в известково-водном растворе Ca(OH)₂ оксид магния практически не растворим, что получено авторами из экспериментальных данных. Следовательно, при измерении электропроводности водного раствора не учитывается содержание оксида магния, а после добавления уксусной кислоты присутствие в извести карбоната кальция (СаСО₃) вносит дополнительную электропроводность в исследуемый раствор. Поэтому состав извести, определяемый по указанной формуле, не отражает действительный состав исследуемой извести. Невозможность определения содержания оксидов кальция и магния затрудняет выбор технологических параметров гашения извести и создает трудности контроля в производстве силикатных материалов.

Достигнутый в изобретении технический результат раздельное определение концентраций оксидов магния и кальция при их совместном присутствии в магнезиальных и доломитовых известняках и извести в отсутствии СаСО₃.

Этот технический результат достигается тем, что в способе определения оксида магния в магнезиальных и доломитовых известняках, заключающемся в измерении электропроводности из водного раствора и дополнительным измерении электропроводности после добавления 1,1-1,5-кратного избытка уксусной кислоты, известняк предварительно обжигают при температуре от 990 до 1000^оС не менее 3 ч, определяют концентрацию оксида кальция в водном растворе кондуктометрическим методом с предварительной калибровкой по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция, равным по весу навеске исследуемой пробы при температуре полного растворения, равной температуре калибровки, а концентрацию оксида магния рассчитывают по формуле: A_MgO 100 где А_MgO концентрация активного оксида магния, σ_общ. электропроводность водного раствора исследуемой навески после добавления уксусной кислоты, измеренная при температуре калибровки, в условных единицах электропроводности (усл.ед.эл.); А_CaO концентрация активного оксида кальция после обжига в водном растворе, эквивалентная электропроводности, измеренная кондуктометрическим методом, К коэффициент, учитывающий изменение величины удельной электропроводности водного раствора фиксированной навески химически чистого оксида кальция после взаимодействия с уксусной кислотой, равный 0,515; σ_MgO удельная электропроводность водного раствора фиксированной навески химически чистого оксида магния после взаимодействия с уксусной кислотой, равная 63,5 усл.ед.эл.

Предлагаемый способ определения оксидов магния и кальция в магнезиальных и доломитовых известняках реализован с использованием кондуктометрического прибора с термостатированной ячейкой для обеспечения интенсивного перемешивания и растворения компонентов. Шкала прибора предварительно откалибрована по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция в усл.ед.эл.

Например, калибровка прибора была произведена с использованием фиксированной навески, равной 140 мг, которая соответствует 100%-ному содержанию СаО в водном растворе и 100 делениям на шкале прибора.

Измельченную среднюю пробу известняка предварительно обжигают при температуре 1000±10^оС не менее 3 ч для полного разложения СаСО₃, входящего в состав известняков, на СаО и СО₂.Затем навеску 140 мг и 350 мл дистиллированной воды помещают в термостатированную измерительную ячейку прибора, обеспечивающую полное растворение в воде СаО при температуре 96^оС. Измеряют электропроводность полученного водного раствора, которая обусловлена содержанием только активного СаО, поскольку MgO плохо растворим в воде в присутствии Ca(OH)₂, т. е. существует прямая зависимость электропроводности от концентрации Ca(OH)₂ в растворе при температуре от нуля до 100^оС. Прибор показал величину электропроводности 55,8 усл.ед.эл. Следовательно, содержание активного CaO в водном растворе исследуемой навески составляет 55,8% А_CaO 55,8% Затем в исследуемый водный раствор добавляют 1,1-1,5-кратный избыток уксусной кислоты и вновь измеряют электропроводность σ_общ., отражающую суммарное содержание CaO и MgO после реакции водного раствора навески с уксусной кислотой, равную 53,0 усл.ед.эл. Однако фиксированные навески химически чистых CaO и MgO, равные 140 мг, после добавления уксусной кислоты в 1,1-1,5-кратном избытке вносят различные значения удельной электропроводности.

σ_СаО 51,5 усл.ед.эл.

σ_MgO 63,5 усл.ед.эл. Зная общую электропроводность раствора, измеренную прибором, равную 53,0 усл. ед.эл. содержание активного MgO определяют по формуле: A_MgO 100 100=38,3% σ_общ. электропроводность водного раствора исследуемой навески после добавления уксусной кислоты, усл.ед.эл.

A_CaO концентрация активного CаO в водном растворе исследуемой навески, равная 53.0 усл.ед.эл.

К коэффициент, равный 0,515, учитывающий изменение величины удельной электропроводности водного раствора фиксированной навески химически чистого CaO после взаимодействия с уксусной кислотой; σ_MgO удельная электропроводность фиксированной навески химически чистого MgO после взаимодействия с уксусной кислотой, равная 63,5 усл.ед.эл.

При анализе извести ее среднюю пробу подвергают повторному обжигу при тех же условиях, что и известняк, до полного разложения CaCO₃, а определение содержания оксидов магния и кальция проводят аналогично анализу навески известняка.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДА МАГНИЯ В МАГНЕЗИАЛЬНЫХ И ДОЛОМИТОВЫХ ИЗВЕСТНЯКАХ, заключающийся в измерении электропроводности их водного раствора и дополнительном измерении электропроводности после добавления 1,1 - 1,5-кратного избытка уксусной кислоты, отличающийся тем, что известняк предварительно обжигают при 990 1010^oС не менее 3 ч, определяют концентрацию оксида кальция в водном растворе кондуктометрическим методом с предварительной калибровкй по фиксированным навескам химически чистого оксида кальция, равным по массе навеске исследуемой пробы при температуре полного растворения, равной температуре калибровки, а концентрацию A_MgO оксида магния рассчитывают по формуле

где A_MgO концентрация активного оксида магния,
σ_общ электропроводность водного раствора исследуемой навески после добавления уксусной кислоты, измеренная при температуре калибровки, усл. ед.

A_CaO концентрация активного оксида кальция после обжига в водном растворе, эквивалентная электропроводности, измеренной кондуктометрическим методом,
K= 0,515 коэффициент, учитывающий изменение величины удельной электропроводности водного раствора фиксированной навески химически чистого оксида кальция после взаимодействия с уксусной кислотой;
σ_MgO=63,5 усл.ед. удельная электропроводность водного раствора фиксированной навески химически чистого оксида магния после взаимодействия с уксусной кислотой.