T 0375—2024 鋼渣的游離氧化鈣含量試驗
1 目的與適用范圍
本方法適用于測定鋼渣集料中游離氧化鈣含量，以評價鋼渣的體積安定性。
2 儀具與材料
2.1 儀具
2.1.1 烘箱：鼓風干燥箱，恒溫105℃±5℃,并滿足T0302中2.4要求。
2.1.2 破碎機：可將鋼渣破碎至粒徑不大于4.75mm, 宜為小型顎式破碎機。破碎機在使用前應徹底清理干凈。
2.1.3 密閉式制樣機：一次制樣量不少于100g 的制樣機。
2.1.4 試驗篩：孔徑為19mm、4.75mm、1.18mm、0.15mm的方孔篩，帶篩底和篩蓋，并滿足T0302中2 .1要求。
2.1.5 天平：分析天平，稱量不小于100g, 感量不大于0.1mg; 稱量不小于1kg, 感量不大于0.1g; 稱量不小于10kg, 感量不大于1g。
2.1.6 熱重分析儀：能夠加熱并恒溫不小于800℃;熱天平稱量不小于50mg, 感量不大于0.1mg.
2.1.7 電動離心機：轉(zhuǎn)速可達4000r/min。
2.1.8 單標線吸量管：應符合CB/ T12808的要求。
2.1.9 分度吸量管；應符合GB/T12807 的要求 。
2.1.10 滴定管應符合GB/T12805的要求。
2.1.11 容量瓶：應符合 GB/T12806 的要求。
2.1.12 錐形瓶。
2.1.13 永久磁鐵塊：磁鐵塊中心磁感應強度約0.06T。
2.1.14 磁力攪拌器：帶有塑料外殼的攪拌子，具有調(diào)速、加熱和控溫功能。
2.1.15 鉑坩堝：內(nèi)部釉完整，表面光滑；帶蓋，容量30mL。
2.1.16 濾紙：滿足 GB/T1914的快速定量濾紙。
2.1.17 其他：杵、玻璃研缽、玻璃棒、干燥器(內(nèi)裝變色硅膠)、表面皿、磨口瓶、金屬盤、塑料瓶、塑料密封袋。
2.2 材料
2.2.1 硝酸鉀：分析純。
2.2.2 無水乙醇：分析純。
2.2.3 乙二醇：分析純，密度1.113g/cm3。
2.2.4 濃鹽酸：20℃密度為1.18～1.19g/cm3。
2.2.5 三乙醇胺：分析純。
2.2.6 氫氧化鉀：分析純。
2.2.7 碳酸鈣：分析純。
2.2.8 EDTA(乙二胺四乙酸二鈉鹽):分析純。
2.2.9 鈣指示劑：分析純。
2.2.10 氮氣；純度為99.99%的干燥氮氣。
2.2.11 試驗用水：蒸餾水或去離子水。
3 試驗準備
3.1 試劑配制
3.1.1 鹽酸溶液(1+1)的配制：濃鹽酸和水按體積1:1摻配。
3.1.2 三乙醇胺(1+2)的配制：三乙醇胺和水按體積1:2摻配。
3.1.3 氫氧化鉀溶液(200g/L): 將200g 氫氧化鉀溶于水中，加水稀釋至1L, 儲存于塑料瓶中。
3.1.4 碳酸鈣標準溶液(0.024mol/L) 的配制：碳酸鈣在105℃±5℃烘干2h 后在干燥器中冷卻至室溫；稱取0.6g 碳酸鈣，置于400mL 燒杯中，加入約100mL 水，蓋上表面皿，沿杯口加入5～10mL 鹽酸溶液(1+1)至碳酸鈣完全溶解，加熱煮沸1～2min 。 將溶液冷卻至室溫，移入250mL 容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。
3.1.5 EDTA標準滴定溶液(0.015mol/L) 的配制：稱取5 .6gEDTA(乙二胺四乙酸二鈉鹽)置于燒杯中，加200mL 水，加熱溶解、過濾，加水稀釋至1L。
3.1.6 鈣指示劑的配制：稱取1 .00g 鈣指示劑，及已經(jīng)105℃±5℃烘干、冷卻至室 溫的50g 硝酸鉀，放在研缽中混合研細，存于磨口瓶中。
3.2 EDTA 標準滴定溶液濃度的標定
3.2.1 吸取25mL 碳酸鈣標準溶液(0.024mol/1) 于400mL 燒杯中，加水稀釋至100mL, 邊攪拌邊加入氫氧化鉀溶液(200g/L)10mL,加入適量鈣指示劑，用EDTA 標準滴定溶液滴定至溶液顏色由紅色變?yōu)樗{色。記錄消耗 EDTA 標準滴定溶液的體積(V)。
3.2.2 按式(T0375-1) 計算EDTA標準滴定溶液的濃度，準確至0.001mol/L:
(T 0375-1)
式中：CEDTA——EDTA 標準滴定溶液的濃度，mol/L;
m?——碳酸鈣的質(zhì)量，g;
V——滴定時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，mL;
100.09——碳酸鈣的摩爾質(zhì)量，g/mol;
V?——碳酸鈣標準溶液總體積，250mL;
V?——滴定時分取的碳酸鈣標準溶液的體積，25mL;
1000 — — 單位換算系數(shù)。
3.2.3 按式(T0375-2)計算EDTA 標準滴定溶液對氧化鈣滴定度，準確至0.001mg/mL:
Tcao=CEDTA×56.08 (T0375-2)
式中：Tcao—— 每毫升EDTA 標準滴定溶液相當于氧化鈣的質(zhì)量，mg/mL;
56.08——CaO的摩爾質(zhì)量，g/mol。
3.3 試樣制備
3.3.1 將樣品中大塊及無法破碎的渣鋼人工剔除，縮分至表T0375-1要求質(zhì)量的子樣 一份。
表T 0375-1 鋼渣中游離氧化鈣含量試驗所需的子樣質(zhì)量
公稱最大粒徑(mm) | ≤4.75 | 9.5 | 13.2 | 16 | 19 | 26.5 | 31.5 | 37.5 | 53 | 63 |
一份子樣的最小質(zhì)量(kg) | 0.2 | 0.5 | 0.8 | 1.0 | 1.5 | 2.5 | 5 | 8 | 15 | 25 |
3.3.2 先用19mm 試驗篩過篩，取篩上顆粒破碎至全部小于19mm; 將原19mm 篩下顆粒和新破碎19mm 以下顆粒混合，用磁鐵磁選出磁性物后攪拌均勻。再用4.75mm試驗篩過篩，取篩上顆粒破碎至全部小于4.75mm; 將原4.75mm篩下顆粒和新破碎4.75mm以下顆?；旌希么盆F磁選出磁性物后攪拌均勻，縮分一份100g±1g 顆粒。再用制樣機 粉碎至全部小于0.15mm, 充分攪拌，105℃±5℃烘干至恒重、干燥器中冷卻至室溫，然后放入塑料密封袋中保存。
3.3.3 現(xiàn)場取回的樣品應盡快進行試驗。
4 總氧化鈣試驗步驟
4.1 稱取一份0.2～0.5g試樣(m?); 置于干燥的錐形瓶中，加30mL 乙二醇。加熱 80～90℃并磁力攪拌20min, 將溶液移入100mL干燥離心管中，用15mL無水乙醇沖洗錐形瓶5～6次，沖洗液倒入離心管中。
4.2 在離心機上以2500r/min速度離心15min,將上清液倒入錐形瓶中，加水至100mL,加2滴鹽酸溶液、5mL三乙醇胺溶液和10mL氫氧化鉀溶液和適量鈣指示劑，用EDTA 標準滴定溶液滴定至溶液顏色由紅色變?yōu)樗{色，記錄消耗 EDTA 的體積(V?)。
4.3 不加入試樣，按照4.1～4.2步驟進行空白試驗，記錄消耗 EDTA的體積(V?)。
5 氫氧化鈣含量試驗步驟
5.1 打開熱重分析儀，平穩(wěn)基線；
5.2 稱取一份10～25mg 試樣(m?) 移入坩堝中。
5.3 將坩堝放入熱重分析儀的試樣盤中，讓加熱爐返回工作位置，通入氮氣保護，將試樣質(zhì)量輸入熱重分析儀。設定升溫速率為10℃/min, 終止溫度為800℃,啟動升溫程序. 記錄熱重曲線。
5.4 通過溫度曲線、熱重曲線相對應，由軟件可分析出400～550℃間失重臺階所代表的質(zhì)量損失百分比，即為Ca(OH)?分解出的H2O 占試樣的質(zhì)量百分比，記為CH2O。
6 結(jié)果整理
6.1 試樣總氧化鈣含量按式(T0375-3) 計算，準確至0.001%:
(T0375-3)
式中：Ccao——試樣總氧化鈣含量，%;
1000-——單位換算系數(shù)：
m?—— 總氧化鈣含量試驗時的試樣質(zhì)量，g;
V?—— 試樣溶液滴定時消耗 EDTA 的體積，mL;
V?——空白試驗時消耗 EDTA 的體積，mL。
6.2 取兩份試樣總氧化鈣含量的算術平均值作為試驗結(jié)果，準確至0.001%,記為 
。
6.3 試樣氫氧化鈣(以氧化鈣質(zhì)量計)含量按式(TO375-4) 計算，準確至0.001%:
CCa(OH)?=3.1129 ×CH2O (T0375-4)
式中：CCa(OH)?——試樣氫氧化鈣(以氧化鈣質(zhì)量計)含量，%
CH2O—Ca(OH)?分解出的CH2O占試樣的質(zhì)量百分比，%;
3.1129——CaO 和 H?O分子量的比值。
6.4 取兩份試樣氫氧化鈣(以氧化鈣質(zhì)量計)含量測定值的算術平均值，作為試驗結(jié)果，準確至0.001%,記為
.
6.5 游離氧化鈣含量按式(T0375-5) 計算，準確至0.001%:
(T 0375-5)
式中：CfCaO——樣品中游離氧化鈣含量，%。
7 報告
7.1 試驗項目名稱和執(zhí)行標準。
7.2 樣品的編號、名稱、產(chǎn)地和規(guī)格。
7.3 接樣日期、樣品描述。
7.4 試驗日期、樣品縮分方法。
7.5 主要儀器設備的名稱、型號及編號。
7.6 游離氧化鈣含量、總氧化鈣含量試驗結(jié)果。
7.7 要說明的其他內(nèi)容。
條文說明
1 鋼渣中游離氧化鈣f-CaO 是影響鋼渣穩(wěn)定性的主要因素，其遇水會發(fā)生反應生成 氫氧化鈣，體積膨脹98%,從而導致應用鋼渣的材料開裂，因此準確測量鋼渣中游離氧化 鈣非常重要。
氧化鈣含量的測定方法很多，如熱乙二醇滴定法、電導測定法、鹽酸滴定法、熱重法、 X射線衍射。熱乙二醇滴定法、電導測定法、鹽酸滴定法等化學分析方法，實際上測定的 是包括游離 CaO 和 Ca(OH)2 中CaO總含量。鋼渣在陳渣和穩(wěn)定化處理過程中，其中自由氧化鈣部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸}，而氫氧化鈣是穩(wěn)定的，因此測定總 CaO 含量會導致結(jié)果偏高。因此，自由氧化鈣需要將熱乙二醇滴定法、電導測定法、鹽酸滴定法為代表化學方法與熱重法、X射線衍射法結(jié)合起來用。
本方法采用熱乙二醇滴定法和熱重法結(jié)合起來測定鋼渣中游離氧化鈣含量。因此在 熱乙二醇 EDTA 滴定法測定總氧化鈣含量基礎上，再根據(jù)氫氧化鈣在400～550℃受熱易 分解成氧化鈣和水原理，采用熱重分析法測量蒸發(fā)水的質(zhì)量計算出鋼渣中以氫氧化鈣方 式存在的氧化鈣含量，二者之差即為鋼流中游離氧化鈣的含量。
鋼渣中還有一定的金屬鐵，其含量分布不穩(wěn)定，從而影響鋼渣中自由氧化鈣含量測定影響；同時金屬鐵會影響鋼渣研磨成細粉，因此樣品破碎之前需要采用磁選，人工挑出大 塊的鐵，鐵磁選出粒徑不大于4.75mm小鐵粒，降低金屬鐵含量。
