XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐÁ VÔI, DOLOMITE

1. Nguyên tắc Phá mẫu bằng cách hòa tan đá vôi trong dung dịch HCl Xác định hàm lượng SiO2, MKN bằng phương pháp khối lượng Xác định Ca2+, Mg2+ bằng phương pháp chuẩn độ EDTA (xác định tổng Ca2+ và Mg2+ ở pH = 9 – 10 với chỉ thị ET00, xác định Ca2+ ở pH ≥ 12 với chỉ thị murexit)

Bài 1: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐÁ VÔI, DOLOMITE (Dựa theo tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXDVN 312-2004) Nguyên tắc - Phá mẫu cách hòa tan đá vơi dung dịch HCl - Xác định hàm lượng SiO2, MKN phương pháp khối lượng - Xác định Ca2+, Mg2+ phương pháp chuẩn độ EDTA (xác định tổng Ca2+ Mg2+ pH = – 10 với thị ET00, xác định Ca2+ pH ≥ 12 với thị murexit) Cách tiến hành 2.1 Chuẩn bị phá mẫu Mẫu đá vôi phơi khô, nghiền thành bột mịn qua rây 4900 lỗ/cm2 sau sấy đến khối lượng khơng đổi nhiệt độ 100 - 1050C Cân xác khối lượng a gam mẫu cân phân tích (độ xác 0,0001 gam), cho vào cốc chịu nhiệt dung tích 100 mL, thêm từ từ dung dịch HCl 1:2 vào để hòa tan mẫu CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H2O + CO2 Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O Al2O3 + HCl → AlCl3 + H2O Sau CO2 ngừng đun cách cát mẫu khoảng 15 - 20 phút để phản ứng xảy hoàn toàn đuổi hết CO2 Lấy mẫu ra, lọc rủa HCl 5% (khoảng 10 mL) rủa lại nước nóng (khoảng 15 mL) Định mức dịch lọc thành 250 mL Chú ý: Thêm từ từ dung dịch HCl vào mẫu để tránh CO2 thoát mạnh, kéo theo mẫu văng Đun mẫu bếp cách cát đến khơng khí ra, xuất hạt tinh thể màu trắng, q trình đun chưa hồn tồn tiếp tục thêm HCl 1:2 tránh cho mẫu bị khô, cháy Khi đun mẫu xuất chất rắn màu đen, SiO2 CKT 2.2 Xác định hàm lượng SiO2 Phần bã không tan giấy lọc cho hết vào chén sứ biết trước khối lượng m1 Nung chén sứ 9000C, gia nhiệt Để nguội chén sứ bình hút ẩm, cân lại khối lượng xác m2 Hàm lượng SiO2 mẫu tính theo cơng thức: % SiO  m  m1 x100 a 2.3 Xác định hàm lượng CaO, MgO Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác dung tích 100 mL, thêm mL dung dịch đệm amoni (pH = - 10) thị ET00 Chuẩn độ dung dịch EDTA dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh nước biển, thể tích EDTA tiêu tốn V1 mL để xác định tổng hàm lượng CaO MgO M2+ + H2Y2- → MY2- + 2H+ Hình 1.1 Chuẩn độ tổng Ca2+ Mg2+ Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác, thêm mL dung dịch NaOH để kết tủa Mg2+ ( pH ≥12), thêm thị murexit Chuẩn độ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ đỏ nho sang tím hoa cà Thể tích EDTA tiêu tốn V2 mL để xác định hàm lượng Ca2+ Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 Ca2+ + H2Y2- → CaY2- + 2H+ Ca2+ + NH4Ct → CaCt+ + NH4+ CaCt+ + H2Y2- = CaY2- + Ct- + 2H+ (đỏ nho) (tím hoa cà) Hình 1.2 Chuẩn độ Ca2+ Lưu ý: Lặp lại thí nghiệm lần - lần Khi xác định riêng Ca2+ cho NaOH vào xuất kết tủa trắng Mg Mục đích che ảnh hưởng Mg2+ để chuẩn độ Ca2+ Tại thời điểm gần điểm đương lượng phép phân tích chuẩn độ Ca2+ EDTA thị murexit kết tủa Mg(OH)2 tan hết Hàm lượng CaO MgO xác định theo công thức: %CaO  V2 N 56 250 100 x x x 1000 10 a %MgO  (V1  V2 )N 40 250 100 x x x 1000 10 a 2.4 Xác định hàm lượng MKN Cho khoảng gam mẫu vào chén sứ biết trước xác khối lượng m0 Cân xác khối lượng chén mẫu m1 cân phân tích Nung chén chứa mẫu 10000C, gia nhiệt Làm nguội chén bình hút ẩm cân lại khối lượng chén mẫu sau nung m2 Hàm lượng MKN mẫu xác định theo công thức: %MKN  (m1  m ) x100 (m1  m ) Kết phân tích 3.1 Kết xác định lại nồng độ EDTA Lấy 10 mL dung dịch EDTA vào bình tam giác, thêm vào giọt thị PAN, chuẩn độ CuSO4 0,05N hết 10,2 mL (V) Nồng độ EDTA N= 3.2 Xác định hàm lượng SiO2 a m1 m2 %SiO2 Mẫu 1,3261 38,2260 38,1929 11,05 Mẫu 1,0222 52,1570 52,2711 11,16 Trung Bình 11,11 Sai số 0,001 3.3 Xác định hàm lượng Cao MgO Xác định hàm lượng CaO MgO mẫu Đá vôi a V1 V2 %CaO %MgO Mẫu 1,0261 16,10 14,55 49,63 3,90 Mẫu 1,0222 16,00 14,3 48,96 4,16 Trung Bình 49,30 4,03 Sai số 0,224 0,034 3.4 Xác định hàm lượng MKN m0 m1 m2 %MKN Mẫu 38,1113 39,1178 38,8333 28,27 Mẫu 52,1901 53,2674 52,9638 28,18 Trung Bình 28,23 Sai số 0,001 Thành phần hóa học đá vơi Thành phần SiO2 CaO MgO MKN Tổng Hàm lượng 11,11 ± 0,001 48,44 ± 0,224 4,03 ± 0,034 28,23 ± 0,001 91,81 Nhận xét: Kết phân tích thành phần hóa học cho thấy Trong mẫu hàm lượng CaO SiO2 chiếm lượng lớn Đáp ứng tiêu chuẩn làm nguyên liệu cho sản cuất xi măng Tuy nhiên lượng MgO lớn (>3%) Đây thành phần có hại sản xuất clinker Cần có biện pháp giảm hàm lượng MgO nguyên liệu xuống trước sản xuất Tổng hàm lượng đá vôi không đạt 100% Nguyên nhân sai số: - Phương pháp phân tích mắc nhiều sai số (sai số dụng cụ, hóa chất, thao tác thí nghiệm) - Trong mẫu chứa thành phần khác khơng nằm tiêu phân tích (Na2O, K2O, Fe2O3…) Biện pháp khắc phục: - Lặp lại thí nghiệm nhiều lần - Sử dụng hóa chất tinh khiết - Nâng cao kĩ thao tác, thực hành - Sử dụng dụng cụ có độ xác cao BÀI 2: XÁC ÐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA ÐẤT SÉT, TRUỜNG THẠCH, QUẶNG SẮT (Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7131-2002) Nguyên tắc - Sự phá hủy đất sét NaOH KOH nhiệt độ cao tạo thành muối aluminat, silicat kim loại kiềm Chẳng hạn: Al2O3.2SiO2.2H2O + 6NaOH → 2NaAlO2 + 2Na2SiO3 + 5H2O - Hòa tan mẫu sau nung dung dịch HCl, muối silicat chuyển thành H2SiO3 dạng kết tủa keo; Al3+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+… dung dịch - Hàm lượng SiO2, MKN đuợc xác định phương pháp phân tích trọng lượng - Xác định tổng Ca2+, Mg2+ phương pháp chuẩn độ complexon môi truờng pH = - 10, thị eriocrom T đen (ET00) - Xác định riêng Ca2+ phương pháp chuẩn độ complexon môi trường pH 12, thị murexit - Xác định riêng Fe3+ phương pháp chuẩn độ complexon môi trường pH = - 2, thị axit sunfosalisilic - Xác định Al3+ phương pháp chuẩn độ ngược complexon dung dịch CuSO4 môi trường đệm pH = - 6, thị PAN Cách tiến hành 2.1 Chuẩn bị mẫu phá mẫu Mẫu phơi khô, nghiền sơ Sau đó, sấy khơ đến khối lượng khơng đổi nhiệt độ 100 – 105oC Mẫu nghiền mịn qua rây 4900 lỗ/cm2 Cân gam mẫu cân phân tích (độ xác: 0,0001 gam) Cho mẫu vào chén Niken (Ni) chứa sẵn gam chất chảy Ðối với mẫu cần xác định hàm lượng K2O dùng chất chảy NaOH ngược lại Trong trường hợp không cần xác định hàm lượng K2O Na2O, nên dùng chất chảy NaOH để trình tách mẫu khỏi chén nung sau thuận lợi Trộn thật mẫu chất chảy, sau phủ lên bề mặt mẫu lớp mỏng chất chảy Ðậy nắp chén nung mẫu lò điện 5500C thời gian 60 phút đến hỗn hợp chảy Sau làm nguội, cho chén Ni vào cốc thuỷ tinh 250 mL có chứa sẵn 25 mL nước cất Sau tách khối rắn khỏi chén, thêm 15 mL dung dịch HCl 1:1, khuấy đun hỗn hợp bếp cách thủy kiệt nước, thêm tiếp mL dung dịch HCl 1:2 tiếp tục đun khô, nhằm chuyển tất muối silicate dạng H2SiO3 kết tủa keo Thêm khoảng 30 mL nước cất, khuấy đều, lọc kết tủa giấy lọc băng xanh không tro, rửa kết tủa nhiều lần nước cất nóng (để tránh hấp phụ ion Al3+, Fe3+, Ca2+ , Mg2+… lên kết tủa) hết ion Cl- (thử dung dịch AgNO3) Dịch lọc định mức thành 250 mL (ký hiệu dung dịch A) 2.2 Xác định hàm lượng SiO2 Phần kết tủa giấy lọc cho vào chén sứ chịu nhiệt biết trước xác khối lượng (m1) Nung chén sứ chứa kết tủa 900oC để phân huỷ hoàn toàn H2SiO3 thành SiO2 H2O Ðể nguội chén sứ bình hút ẩm, cân lại khối lượng xác chén sứ (m2) Hàm lượng SiO2 mẫu tính theo cơng thức: %SiO2 = Trong đó: a khối lượng ban đầu mẫu phân tích 2.3 Xác định hàm lượng Fe2O3, Al2O3 Lấy 25 mL dung dịch A cho vào cốc 250 mL, thêm vào - giọt thị metyl đỏ, cho từ từ dung dịch NH3 5% vào đến dung dịch chuyển từ màu đỏ sang vàng, lúc môi trường dung dịch có pH = - 6, điều kiện tốt để kết tủa hoàn toàn Al3+ Fe3+ duới dạng Al(OH)3 Fe(OH)3 Lọc kết tủa giấy lọc băng xanh, rửa kết tủa nước cất Kết tủa giấy lọc dùng để xác định Al2O3 Fe2O3; phần dịch lọc định mức thành 100 mL (ký hiệu dung dịch B) dùng để xác định MgO CaO Hoà tan kết tủa Al(OH)3 Fe(OH)3 giấy lọc dung dịch HCl 1:2 định mức thành 100 mL (ký hiệu dung dịch C) Lấy 10 mL dung dịch C vào bình tam giác, thêm vài giọt thị axit sulfosalixilic, dùng dung dịch NH3 5% HCl 5% để điều chỉnh môi truờng dung dịch có pH = - Ðun nóng dung dịch đến khoảng 70 - 800C, chuẩn độ dung dịch Na2H2Y 0,01N dung dịch chuyển từ màu tím sang khơng màu, thể tích Na2H2Y 0,01N tiêu tốn hết V1 mL Hàm lượng Fe2O3 mẫu đuợc tính theo cơng thức: %Fe 2O3  V1N 160 250 100 100 x x x x 1000 25 10 a Thêm vào dung dịch sau xác định Fe3+ lượng dư Na2H2Y 0,05N, thêm tiếp khoảng 5mL dung dịch đệm CH3COONa – CH3COOH vài giọt thị PAN Chuẩn độ lượng Na2H2Y dư CuSO4 0,05N dung dịch chuyển từ màu vàng sang xanh tím Hàm lượng Al2O3 mẫu tính theo công thức: %Al2O3  (V1N  V2 N ) 102 250 100 100 x x x x 1000 25 10 a 2.4 Xác định hàm lượng CaO, MgO Lấy 10 mL dung dịch B vào bình tam giác dung tích 100 mL, thêm mL dung dịch đệm NH3-NH4Cl (pH = - 10) thị ET00 Chuẩn độ dung dịch Na2H2Y 0,05N dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh nước biển, thể tích Na2H2Y 0,05 N tiêu tốn hết V1 mL Lấy 10 mL dung dịch B vào bình tam giác, thêm khoảng mL dung dịch NaOH 10% (dung dịch có pH = 12), thị murexit Chuẩn độ dung dịch Na2H2Y 0,05N dung dịch chuyển từ đỏ sang màu tím hoa cà Thể tích Na2H2Y 0,05N tiêu tốn hết V2 mL Hàm lượng CaO MgO tính theo công thức sau: %CaO  V2 N 56 250 100 100 x x x x 1000 10 25 a %MgO  (V1  V2 )N 40 250 100 100 x x x x 1000 10 25 a 2.5 Xác định hàm lượng MKN Cho khoảng gam mẫu vào chén sứ biết trước xác khối lượng (mo), xác định xác khối lượng mẫu chén trước nung cân phân tích (m1) Nung chén chứa mẫu 9000C thời gian để mẫu sét phân huỷ hoàn toàn Làm nguội chén bình hút ẩm cân lại khối lượng chén mẫu sau nung (m2) Hàm lượng MKN mẫu xác định theo công thức: Kết phân tích quặng sắt 3.1 Xác định hàm lượng SiO2 m0 m1 m2 %SiO2 Mẫu 37,4195 38,4734 38,1794 27,89 Mẫu 52,1973 53,3224 53,0245 27,39 Trung Bình 27,64 Sai số 0,125 3.2 Xác định hàm lượng Fe2O3 Al2O3 (Thêm 10 mL EDTA) a V1 V2 %Fe2O3 %Al2O3 Mẫu 1,0662 1,80 9,2 33,76 9,56 Mẫu 1,0021 1,75 0,7 34,92 10,76 Trung Bình 34,34 10,16 Sai số 0,673 0,720 3.3 Xác định hàm lượng Cao MgO a V1 V2 %CaO %MgO Mẫu 1,0662 0,4 0,5 5,25 0,93 Mẫu 1,0032 0,4 0,45 5,58 0,50 Trung Bình 5,42 0,72 Sai số 0,054 0,092 3.4 Xác định Mất nung m0 m1 m2 %SiO2\ Mẫu 37,4195 38,4734 38,2794 18,41 Mẫu 52,1973 53,2224 53,0255 19,21 Trung Bình 18,81 Sai số 0,320 Thành phần hóa học Quặng sắt Thành phần Hàm lượng SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MKN 27,64 34,34 10,16 5,42 0,72 18,81 ± 0,125 ± 0,673 ± 0,720 ± 0,054 ± 0,092 ± 0,320 Tổng 97,09 Nhận xét: Hàm lượng trung bình mẫu đất sét 95,415%, tổng hàm lượng chưa đạt 100% Chứng tỏ mẫu chứa thành phần khác kết thí nghiệm sai số Nguyên nhân sai số: - Sai số hệ thống (Dụng cụ , hóa chất khơng tinh khiết, mẫu nhiễm bẩn), sai số kĩ thao tác, phân tích, tính tốn Biện pháp khắc phục: - Tăng số lần thí nghiệm - Sử dụng dụng cụ thiết bị có độ xác cao - Nâng cao kỹ thao tác thí nghiệm trình độ chun mơn - Sử dụng dụng cụ có độ xác cao 10 Xác định hàm lượng SiO2 cặn không tan Cân gam clinke xi măng cân phân tích cho vào cốc dung tích 100 mL Tẩm ướt clinke nước cất dầm tan hết cục Cho từ từ mL HCl 1:1 vào, dùng đũa thủy tinh dầm tan hết hạt đen, thêm vào 0,5 gam NH4Cl, khuấy cho thật Đun hỗn hợp bếp cách thủy khoảng 30 phút Trong thời gian khuấy nhiều lần, ý dầm tan cục bị vón Sau lấy ra, thêm vào khoảng 50 mL nước cất đun sôi, khuấy đều, lọc qua giấy lọc băng xanh Dùng HCl 5% rửa chất rắn giấy lọc vài lần, sau tiếp tục rửa nước cất đun sôi hết ion Cl- (thử dung dịch AgNO3 1%), dung dịch lọc định mức thành 250 mL (ký hiệu dung dịch A) Kết tủa giấy lọc cho vào chén sứ nung biết xác khối lượng Cho chén mẫu vào lò, nung 9000C khoảng Lấy để nguội đến nhiệt độ phòng bình hút ẩm, cân Cơng thức tính: %SiO  CKT  m  m1 x100 a Trong đó: - m1: khối lượng kết tủa chén sau nung; - m2: khối lượng chén không; - m: khối lượng mẫu; Xác định hàm lượng Fe2O3, Al2O3 Lấy 25 mL dung dịch A cho vào cốc 250 mL, thêm vào - giọt thị metyl đỏ, cho từ từ dung dịch NH3 5% vào đến pH = - 6, lúc dung dịch chuyển từ màu đỏ sang vàng, điều kiện tốt để kết tủa hoàn toàn Al3+ Fe3+ dạng Al(OH)3 Fe(OH)3 Lọc kết tủa giấy lọc băng xanh, rửa kết tủa nước cất nóng Kết tủa giấy lọc dùng để xác định Al2O3 Fe2O3 Phần dịch lọc định mức thành 100 mL (ký hiệu dung dịch B) dùng để xác định MgO CaO Hoà tan kết tủa Al(OH)3 Fe(OH)3 giấy lọc dung dịch HCl 1:2 định mức thành 100 mL (ký hiệu dung dịch C) Lấy 10 mL dung dịch C 12 vào bình tam giác, thêm vài giọt thị axit sulfosalixilic, dùng dung dịch NH3 5% HCl 5% để điều chỉnh mơi trường dung dịch có pH = - Đun nóng dung dịch đến khoảng 70 - 800C, chuẩn độ dung dịch Na2H2Y dung dịch chuyển từ màu tím sang khơng màu, thể tích Na2H2Y tiêu tốn hết V1 mL Hàm lượng Fe2O3 xác định theo công thức: %Fe 2O3  V1N 160 250 100 100 x x x x 1000 25 10 a Thêm vào dung dịch sau xác định Fe3+ lượng dư dung dịch Na2H2Y, thêm tiếp khoảng mL dung dịch đệm Acetat vài giọt thị PAN Chuẩn độ lượng Na2H2Y dư dung dịch CuSO4 dung dịch chuyển từ màu vàng sang xanh tím Hàm lượng Al2O3 mẫu tính theo cơng thức: %Al2O3  (V1N  V2 N ) 102 250 100 100 x x x x 1000 25 10 a Xác định hàm lượng CaO, MgO Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác dung tích 100 mL, thêm mL dung dịch đệm amoni (pH = - 10) thị ET00 Chuẩn độ dung dịch EDTA dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh nước biển, thể tích EDTA tiêu tốn V1 mL để xác định tổng hàm lượng CaO MgO M2+ + H2Y2- → MY2- + 2H+ Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác, thêm mL dung dịch NaOH để kết tủa Mg2+ (pH ≥ 12), thêm thị murexit Chuẩn độ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ đỏ nho sang tím hoa cà Thể tích EDTA tiêu tốn V2 mL để xác định hàm lượng Ca2+ Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 Ca2+ + H2Y2- → CaY2- + 2H+ 13 Ca2+ + NH4Ct → CaCt+ + NH4+ CaCt+ + H2Y2- = CaY2- + Ct- + 2H+ (đỏ nho) (tím hoa cà) Lưu ý: Lặp lại thí nghiệm lần - lần Khi xác định riêng Ca2+ cho NaOH vào xuất kết tủa trắng Mg2+ Mục đích che ảnh hưởng Mg2+ để chuẩn độ Ca2+ Tại thời điểm gần điểm đương lượng phép phân tích chuẩn độ Ca2+ EDTA thị murexit kết tủa Mg(OH)2 tan hết Hàm lượng CaO MgO xác định theo công thức %CaO  V2 N 56 250 100 x x x 1000 10 a %MgO  (V1  V2 )N 40 250 100 x x x 1000 10 a Kết phân tích 6.1 Xác định độ ẩm a m1 m2 W(%) Mẫu 5,0507 62,2948 62,2928 0,04 Mẫu 5,0612 62,2856 62,2834 0,04 Trung Bình 0,04 Sai số 0,000 6.2 Xác định lượng nung m0 m1 m2 %MKN Mẫu 52,1919 57,1922 57,1757 0,33 Mẫu 38,1073 43,1145 43,1000 0,29 Trung Bình 0,31 Sai số 0,000 6.3 Xác định hàm lượng SiO2 CKT Mẫu a m1 m2 %SiO2+CKT 1,0081 38,1112 38,2973 18,61 14 Mẫu 1,0121 57,1920 57,3722 17,80 Trung Bình 18,21 Sai số 0,328 6.4 Xác định hàm lượng Fe2O3 Al2O3 a V1 V2 %Fe2O3 %Al2O3 Mẫu 1,0081 0,20 0,6 4,17 5,06 Mẫu 1,0076 0,25 0,7 4,96 5,69 Trung Bình 4,57 5,38 Sai số 0,312 0,198 6.5 Xác định hàm lượng Cao MgO Xác định hàm lượng CaO MgO mẫu Đá vôi a V1 V2 %CaO %MgO Mẫu 1,0386 5,2 4,95 66,70 2,40 Mẫu 1,0300 5,15 4,9 66,60 2,40 Trung Bình 66,65 2,40 Sai số 0,000 0,000 Thành phần hóa học Clinke Thành phần Hàm lượng SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MKN 18,21 4,57 5,38 66,65 2,40 0,31 ± 0,328 ± 0,312 ± 0,198 ± 0,000 ± 0,000 ± 0,000 Tổng 97,52 Nhận xét: Kết phân tích thành phần hóa học Clinker cho kết thành phần oxit nằm khoảng quy định chuẩn Tuy nhiên tổng hàm lượng không đạt 100% Nguyên nhân sai số: 15 - Kết phân tích mắc nhiều sai số (Lấy hóa chất, chuẩn độ, thao tác thí nghiệm, sai số dụng cụ, Hóa chất khơng tinh khiết) - Lượng MKN 0,31% (Theo lí thuyết phải 0) - Trong mẫu phân tích có lẫn tạp chất - Trong mẫu có thành phần hóa học khác khơng nằm danh mục phân tích Biện pháp khắc phục: - Tăng số lần thí nghiệm - Sử dụng hóa chất tinh khiết - Tăng kĩ thao tác thực hành - Sử dụng dụng cụ có độ xác cao BÀI 4: XÁC ÐỊNH HÀM LƯỢNG CaO TỰ DO TRONG CLINKE 16 (Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 141 - 1998) Mục đích Khi nung thiêu kết clinker nhiệt độ cao (1450oC), hạt CaO không tham gia phản ứng tạo khoáng xi măng (gọi CaO tự do) bị “già” hóa Loại CaO hydrat hóa chậm Khi xi măng ninh kết đóng rắn chưa tạo thành Ca(OH)2 mà phải sau thời gian - tháng tạo thành Ca(OH)2 với thể tích lớn so với hạt CaO ban đầu Sự tăng thể tích trình hydrat CaO tự gây nên ứng suất nội cấu trúc xi măng phá hủy cấu trúc Vì vậy, độ ổn định thể tích xi măng portland phụ thuộc vào hàm lượng CaO tự có clinker Theo TCVN 7024 : 2002, hàm lượng CaO tự xi măng portland không vượt 1,5% Nguyên tắc Dựa vào khả phản ứng canxi oxit tự clinke với glyxerin đun nóng tạo thành hợp chất canxi glyxerat màu hồng Ðây phản ứng chuẩn độ không dùng thị thân canxi glyxerat chất thị có màu hồng Khi đun nóng axit benzoic phản ứng với canxi glyxerat đến lúc phản ứng xảy hoàn toàn tức canxi glyxerat hết dung dịch chuyển từ màu hồng sang khơng màu Tại đây, ta dừng q trình chuẩn độ lại Ghi thể tích axit benzoic dùng Cách tiến hành 3.1 Chuẩn bị hoá chất Chuẩn bị dung môi glyxerin Do CaO dễ dàng phản ứng với nước gây sai số cho phép xác định, nên phải tiến hành dung môi glyxerin khan Ðể khử nước glyxerin, cho khoảng 300 mL glyxerin vào cốc thuỷ tinh dung tích 500 mL đun bếp điện nhiệt độ 160 - 170oC Trong trình đun, glyxerin trở thành màu vàng nhạt khơng trở ngại Cho glyxerin khử nước vào bình thuỷ tinh 500 mL có nút mài sấy khô 17 Cho 200 mL glyxerin khử nước vào cốc 1000 mL, đun nóng đến 100 – 1200C, thêm 15 g BaCl2 (đã sấy khô 1300C) hòa tan glyxerin Ðể nguội dung dịch, thêm etanol tuyệt đối đến lít khoảng 0,1 g phenolphtalein Dùng dung dịch NaOH 0,01N rượu để điều chỉnh đến phản ứng kiềm yếu (dung dịch màu vàng nhạt) Nếu dung dịch kiềm (màu hồng sáng) chuẩn dung dịch axit benzoic 0,1N rượu, phản ứng kiềm yếu Cho dung mơi glyxerin vào chai thủy tinh có dung tích 1000 mL có nút mài Axit benzoic 0.1N etanol Hòa tan 12,3 g axit benzoic rắn sấy khô 1000 mL etanol tuyệt đối Xác định độ chuẩn axit benzoic tuyệt đối Nghiền mịn CaO cho vào chén nung 30 phút nhiệt độ 950 – 10000C Cho vào bình tam giác khơ dung tích 150 mL khoảng 30 mL dung môi glyxerin Cân nhanh 0,03 – 0,04 g CaO nung cho vào bình tam giác, thêm vào vài mảnh gạch men, lắc nối bình tam giác với ống làm lạnh hồi lưu Ðun sôi bếp điện dung dịch có màu hồng đậm Sau tháo bình tam giác chuẩn độ nóng dung dịch bình tam giác dung dịch axit benzoic rượu đến màu hồng Tiếp tục chuẩn độ màu hồng không xuất lại (khoảng 20 phút) Ðộ chuẩn dung dịch axit benzoic (T) tính lượng CaO tương ứng với mL dung dịch axit benzoic 0,1N rượu, g/mL, theo cơng thức: Trong đó: g khối lượng CaO (g) V lượng dung dịch axit benzoic 0,1N dùng để chuẩn độ (mL) 3.2 Lấy mẫu chuẩn bị mẫu clinke 18 Lấy mẫu xi măng theo TCVN 4787 – 89 Dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 150 g đến 250 g, cho vào lọ thuỷ tinh đậy kín Mẫu đưa phòng thí nghiệm đổ tờ giấy láng, trải thành lớp mỏng Dùng nam châm hút sắt, kim loại lẫn xi măng Sau dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 25 g đem nghiền cối mã não thành bột mịn (cỡ hạt 0,063 mm) để làm mẫu phân tích hố học, phần mẫu lại bảo quản lọ thuỷ tinh đậy kín Sấy mẫu nhiệt độ 105oC ± 5oC đến khối lượng không đổi trộn cân để tiến hành phân tích 3.3 Tiến hành phân tích CaO tự xi măng - Cân khoảng g mẫu xi măng cho vào bình tam giác 250 mL sấy khô - Thêm vào 30 mL dung dịch glyxerin lắc - Nối bình với ống làm lạnh hồi lưu, đun sôi lăn tăn bếp điện có lưới amiăng xuất màu hồng - Tháo bình chuẩn độ dung dịch nóng axit benzoic 0,1N rượu màu hồng - Lắp lại vào ống làm lạnh hồi lưu, đun sôi sau chuẩn đến màu hồng khơng xuất lại sau từ 15 phút đến 20 phút đun sôi Tính tốn kết Hàm lượng canxi tự xi măng tính cơng thức: Trong đó: V thể tích axit benzoic 0,1N dùng T độ chuẩn dung dịch axit benzoic a khối lượng mẫu xác dùng để phân tích 19 4.1 Xác định độ chuẩn dung dịch acid Benzoic a V1 T Mẫu 0,0412 15 2,75.10-3 Mẫu 0,0433 15,2 2,85.10-3 Trung Bình 2,8.10-3 4.2 Xác định hàm lượng Canxi oxit tự a V1 %CaO Mẫu 1,0032 8,2 2,29 Mẫu 1,0112 8,1 2,24 Trung Bình 2,23 Nhận xét: Hàm lượng CaO tự clinker cao Vượt quy định tiêu chuẩn Việt Nam 7024 : 2002 (