水泥中三氧化硫含量的测定.docx

水泥中三氧化硫含量的测定

水泥中的三氧化硫是由石膏、熟料（特别是以石膏作矿化剂煅烧的熟料）或混合材料引入，在水泥制造时加入适量石膏可以调节凝结时间，还具有增强、减缩等作用。制造膨胀水泥时，石膏还是一种膨胀组分，赋予水泥以膨胀等性能，但水泥中的三氧化硫含量过多，却会引起水泥体积安定性不良等问题，因此，在水泥生产过程中必须严格控制水泥中的三氧化硫含量。

测定水泥中三氧化硫含量的方法多种，如硫酸钡质量法、磷酸溶样-氯化亚锡还原-碘量法以及离子交换法等。

一、测定原理

硫酸钡质量法的测定原理

用盐酸分解试样，时试样中不同形态的硫酸全部转变成可溶性的硫酸盐，以氯化钡沉淀剂，使之生成硫酸钡沉淀。该沉淀的溶解度极小，化学性质非常稳定，经灼烧后称重，再换算得出三氧化硫的含量，反应式如下：

B三-—SL）二二B三U“（白色）

碘量法的测定原理

水泥中的硫主要以硫酸盐硫（石膏）存在，部分硫存在于硫化钙、硫化亚锰、硫化亚铁等硫化物中。用磷酸溶解水泥试样时，水泥中的硫化物与磷酸发生下列反应，生成磷酸盐和硫化氢气体，其反应式如下：

3CaS+2HP0\二C[PD—+3HLST

3MnS+2jP0rTl*：PD￥：+3jST

3FeS+2jp”二F项P:.：+3净T

在有还原剂并加热的条件下，用浓磷酸溶解试样时，不仅硫化物与磷酸发生上述反应,硫酸盐也将与磷酸反应,生成的硫酸与还原剂氯化亚锡发生氧化还原反应，放出硫化氢气体。

3CaSO+2HPO=Ca(PO)+3HPO

4 3 4 3 42 2 4

3HSO+12SnCl=6SnCl+6SnO+3HS个

24 2 4 2 2

根据碘酸钾溶液(加有碘化钾)在酸性溶液中析出碘的性质，在H2S的吸收液中加入过量的碘酸钾标准溶液，使在溶液酸化时析出碘，并与硫化氢作用，剩余的碘则用硫代硫酸钠回滴，其反应式如下：

IO-+5I-+6H+=3I+3HO

HS+I=2HI+S

2NaSO+I=2NaI+NaSO

223 2 246

利用上述反应，先用磷酸处理试样，使水泥中的硫化物生成硫化氢溢出，然后用氯化亚锡-磷酸溶液处理试样，测定试样中的硫酸盐。

离子交换法的测定原理

水泥中的三氧化硫主要来自石膏，在强酸性阳离子交换树脂R-SO3-H的作用下，石膏

在水中迅速溶解，离解成Ca坤口SO2-,Ca2+迅速与树脂酸性基团的H+进行交换，析出H+,它4

与石膏离解所得SO2-生成硫酸，直至石膏全部溶解，其离子交换反应式为：4

TOC\o1-5\h\zCaSO(固体) Ca2++SO42-+2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca+2H ⑴

或CaSO4+2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca+H2SO^ ? ⑵

在石膏与树脂发生离孙换的同时，水泥中的C3S等矿物将发生水解，生成氢氧化钙与硅酸：

3CaOSiO2+nH*TCa(OH)2+SiO2mH2O ⑶

所得Ca(OH)2，—部分与树脂发生离子交换；另一部分与H2SO4作用，生成CaSO4再与树

??

脂交换，反应式为：

Ca(OH)2+2(R-SO3H) (R-SO3)2Ca+2H2O ⑷

Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O ⑸

CaSO4+2(R-SO3H)^R-SO3)2Ca+H2SO4 ⑹

熟料矿物水解，当水解产物参与离子交换达到平衡时，并不影响石膏与树脂进行交换生成的h2SO4量，但使树脂消耗量增加，同时，溶液中硅酸含量的增加，使溶液PH值减少，用

NaOH滴定滤液时，所用指示剂必须与进入溶液的硅酸量相适应。

当石膏全部溶解后，将树脂与残骸滤除，所得的滤液，由于CaS等矿物水解的影响，使其中尚含Ca（OH）2和CaSO4。为使存在于滤液中的Ca（OH）2中和，并使滤液中尚未转化的CaSO4全部转化成等量的H2SO4，必须在滤除树脂和残渣后的滤液中再加入树脂进行第二次交换，其反应按式⑷和式（6）进行，然后滤除树脂，用已知浓度的氢氧化钠标准溶液滴定生成的硫酸，根据消耗氢氧化钠标准溶液的体积（mL），计算试样中三氧化硫的百分含量：

2NaOH+qSO4 叫$。4+2气0

在强酸性阳离子交换树脂中，若为含钠型树脂时，它提供交换的阳离子为Na+，与石膏交换的结果将生成Na2SO4,使交换产物H2SO4的量减少，由NaOH溶液滴定酸的SO3含量偏低，强酸性阳离子交换树脂出厂时一般为钠型，所以在使用时需先用酸处理成氢型。用过的树脂（主要是钙型），可用酸进行再生，使其重新转变成氢型以继续使用。

二、测试方法

1.硫酸钡质量法

⑴试剂及配制盐酸（1+1）、氯化钡溶