氧化鈣中有效鈣和全鈣的生成機(jī)理和理化檢測方法
一、有效鈣和全鈣的生成機(jī)理概述
氧化鈣（calcium oxide），是一種無機(jī)化合物，它的化學(xué)式是CaO，俗名生石灰。物理性質(zhì)是表面白色粉末，不純者為灰白色，含有雜質(zhì)時(shí)呈淡黃色或灰色，具有吸濕性。
石灰的質(zhì)量指標(biāo)主要有氧化鈣、活性度、生過燒，而氧化鈣含量的高低是石灰質(zhì)量指標(biāo)中*重要的。氧化鈣是指石灰的總氧化鈣，既包含石灰生燒所含的氧化鈣也包括石灰過燒的氧化鈣。一般情況下實(shí)驗(yàn)室所出具的氧化鈣指標(biāo)為總氧化鈣，不論是國標(biāo)的化學(xué)分析方法還是熒光分析方法所測得均為總氧化鈣，也就是俗稱的“全鈣”�？傃趸}中只有一部分氧化鈣能與水發(fā)生消化反應(yīng)，而這部分氧化鈣稱之為有效氧化鈣或活性氧化鈣。所以，石灰的優(yōu)劣品質(zhì)依有效氧化鈣含量而定，工業(yè)用的至少達(dá)到85%，優(yōu)質(zhì)石灰氧化鈣含量可以達(dá)到95%以上，而低質(zhì)的僅為60%以下。
石灰中有效氧化鈣是指不包括石灰中的碳酸鈣、硅酸鈣及其他鈣鹽的氧化鈣，簡稱“有效鈣”�；蛘哒f是指能迅速水解形成氫氧化鈣的、具有活性的那部分氧化鈣。此外，石灰中一般還含有少量的硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵酸鈣等鈣的化合物，他們都屬于非活性的鈣鹽，因此都不屬于有效鈣。
石灰在實(shí)際生產(chǎn)中影響有效鈣含量的主要生成原因就是石灰“生過燒”的含量。 石灰的“生燒”簡單的說就是石灰石在窯內(nèi)沒有完全分解，就從窯內(nèi)卸了出來，因此，在石灰石粒度懸殊的情況下大塊石灰石中心來不及分解或者因?yàn)樯a(chǎn)操作的原因產(chǎn)生偏燒或爐況失常，就會(huì)含有大量的生燒石灰。如果石灰石在窯內(nèi)停留時(shí)間過長或溫度過高，那么，石灰石的結(jié)晶單元就逐漸排列得整齊起來，它的體積就縮小了。原來疏松多孔的石灰就變成堅(jiān)硬的石灰，體積比原來縮小40%左右，這樣的石灰就是過燒石灰。過燒石灰堅(jiān)硬致密，活性差，降低了反應(yīng)速度，不能生成有效鈣。
石灰生過燒率的高低決定了石灰的品質(zhì)，而且對(duì)下游用戶的生產(chǎn)也帶來諸多不利因素，如：在冶金行業(yè)，生燒石灰會(huì)對(duì)原料的配比帶來誤差，會(huì)對(duì)渣堿度的調(diào)整帶來不利因素，過燒石灰由于其氣孔率較低，并且密閉氣孔大量存在，對(duì)轉(zhuǎn)爐造渣產(chǎn)生了較大的影響，不利于鐵水內(nèi)渣化反應(yīng)的迅速完成，所以在冶金行業(yè)石灰的生過燒率指標(biāo)是一項(xiàng)重要的參考指標(biāo)。在電石行業(yè)，在電石爐內(nèi)生燒石灰需要進(jìn)一步分解成生石灰，消耗熱量，增加電耗，并且還會(huì)影響爐料的正常配比，打亂電石爐的正常操作。過燒石灰堅(jiān)硬致密，活性差，降低了反應(yīng)速度，并且體積縮小后，接觸面積減少，引起爐料電阻下降，電極上抬，對(duì)電石爐操作不利。
二、石灰生過燒率的檢驗(yàn)原理和檢測方法
石灰生過燒率的檢驗(yàn)原理是，生石灰遇水迅速反應(yīng)生成氫氧化鈣，脫離石灰塊體，并沉淀到溶液底部，沒有消化反應(yīng)的部分為生燒石灰和過燒石灰的部分，稱量其重量，通過殘余重量占原石灰總重的數(shù)值來衡量確定生過燒率的大小。
具體的石灰生過燒含量的測定方法一：
稱取制備好的石灰試樣1.00Kg，倒入裝有5Kg自來水的容器中,蓋上蓋子，靜置消化20 分鐘后連續(xù)攪拌2分鐘，靜置10分鐘后連續(xù)攪拌2 分鐘，再靜置10 分鐘連續(xù)攪拌2 分鐘后，全部通過3mm標(biāo)準(zhǔn)圓孔篩過濾、洗滌，直到水流不渾濁。把篩內(nèi)殘?jiān)D(zhuǎn)移到淺瓷盤內(nèi)，在100℃-105℃的電熱恒溫干燥箱中烘干1h。冷卻至室溫后用3mm標(biāo)圓孔篩篩分，篩分后稱量篩中殘?jiān)亓俊?/span>
石灰生過燒含量的計(jì)算：
生過燒總量（X%）按下式計(jì)算：
X= m1/m×100
式中：m1---殘?jiān)亓?/span>,g
m---試樣重量,g
三、有效氧化鈣的測定方法實(shí)例
石灰中有效氧化鈣大于等于氧化鈣含量，氧化鈣含量是生石灰的綜合分析，里面包括雜質(zhì)和生燒，把雜質(zhì)和生燒去掉就是有效氧化鈣含量。氧化鈣含量值是生石灰混合物中氧化鈣的含量；有效鈣含量則是其中鈣元素的含量。有效氧化鈣所占石灰百分率越高其質(zhì)量越優(yōu)，那么它的含量該怎檢測？
目前，有效氧化鈣的測定方法一般采用檢測石灰中活性的游離氧化鈣占石灰試樣的質(zhì)量百分率的方法，具體方法如下：
方法一：
1、試劑：試劑蔗糖：化學(xué)純。酸：0.5mol/l標(biāo)準(zhǔn)溶液。酚酞指示劑。
2、儀器：具有磨口玻塞的錐形瓶，天平，酸式滴定管。
3、操作步驟：操作迅速精確稱取0.4～0.5g研成細(xì)粉的試樣，置于250ml具有磨口玻塞的錐形瓶中，加入4g化學(xué)純蔗糖及小玻球12～20粒，再加入新煮沸而已冷卻的蒸餾水40ml。塞緊瓶塞。搖動(dòng)15min，以酚酞為指示劑，用0.5mol/l酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色恰好消失，并在30s內(nèi)不再現(xiàn)紅色為止。
4、數(shù)據(jù)處理與記錄 ：CaO（%）=2.8NV/W ，式中：N──酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；V──滴定時(shí)所耗用的酸標(biāo)準(zhǔn)液的量（ml）；W──試樣量（g）。
5、注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)測定時(shí)，不應(yīng)使氧化鈣生成碳酸鈣，所以要用新煮沸過而盡量除去二氧化碳的蒸餾水，以免氧化鈣溶于水后生成的氫氧化鈣進(jìn)一步與二氧化碳作用生成碳酸鈣，使消耗的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液量偏低。再者，因蔗糖只與氧化鈣作用，而不與碳酸鈣作用，所以稱量試樣要迅束，否則氧化鈣會(huì)吸收空氣中的二氧化碳變成碳酸鈣，導(dǎo)致結(jié)果偏低。
方法二：
1、試劑：酚酞，酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1mol/L
2、儀器：量筒100ml,酸式滴定管
3、操作步驟：測定方法準(zhǔn)確稱取研磨細(xì)的試樣1g左右，置于燒杯內(nèi)，加入剛煮沸過的蒸餾水約300ml，攪勻后全部轉(zhuǎn)移至1000ml的容量瓶中，將瓶加塞不時(shí)搖動(dòng)，約20min后冷卻，再加入新煮沸已冷蒸餾水至刻度�；靹�，過濾（過濾要迅速）。棄去*初100ml濾液，吸取50ml入錐形瓶中，以酚酞為指示劑，用0.1mol/l酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色消失且30秒不再出現(xiàn)即為終點(diǎn)。
4、注意事項(xiàng)：試中各項(xiàng)意義同蔗糖法。所使用的蒸餾水必須重新煮沸過。過濾要迅速，以免氫氧化鈣吸收空氣中的二氧化碳變?yōu)樘妓徕}，而使結(jié)果偏低。
資料編輯：中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會(huì)
一種智能全自動(dòng)石灰生過燒率的檢測裝置
提供一種智能、精確、快速、方便的檢測裝置，可實(shí)現(xiàn)石灰生過燒率的自動(dòng)檢測。廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電石、氯堿、建筑、火力電廠脫硫等行業(yè)。
具有如下優(yōu)勢(shì)：
1、實(shí)現(xiàn)了石灰生過燒率檢測的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)一鍵操作；
2、避免了人為誤差和錯(cuò)誤，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；
3、試驗(yàn)所用水可以多次使用，無需排放到下水道中，避免了堿性污水對(duì)環(huán)境的污染；
4、檢測精度與以往相比大幅度提高。
5、可以對(duì)多個(gè)式樣同時(shí)檢測，大大縮短檢測時(shí)間。
6、單次檢驗(yàn)時(shí)間可以縮短至5-10分鐘范圍。
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