GB/T 38216.3-2023 钢渣 游离氧化钙含量的测定 EDTA滴定和热重分析法

　　ICS 77. 140.99 CCS H 34

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38216.3—2023

　　钢渣 游离氧化钙含量的测定EDTA滴定和热重分析法

　　Steelslag—Determination off-CaO—

　　EDTA titration and thermogravimetricanalysis

　　2023-12-28发布 2024-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 38216.3—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 38216《钢渣》的第 3部分 。GB/T 38216已经发布了以下部分 :

　　—GB/T

　　38216. 1

　　钢渣

　　氧化铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法 ;

　　—GB/T

　　38216. 2

　　钢渣

　　氟和氯含量的测定 离子色谱法 ;

　　—GB/T

　　38216. 3

　　钢渣

　　游离氧化钙含量的测定 EDTA滴定和热重分析法 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国钢铁工业协会提出 。

　　本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中冶建筑研究总院有限公司 、中冶节能环保有限责任公司 、宁夏建龙特钢有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、首钢股份公司迁安钢铁公司 、中国国检测试控股集团股份有限公司 、湛江中冶环保运营管理有限公司 、成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 、山东省冶金科学研究院有限公司 、中冶检测认证有 限 公 司 、首 钢 集 团 有 限 公 司 、京 津 冀 钢 铁 联 盟(迁 安) 协 同 创 新 研 究 院 有 限公司 。

　　本文件主要起草人 :张亮亮、闾文、卢忠飞、夏春、仇金辉、彭犇、朱晓华、许丹、张方彬、王姜维、高海全、白洪娟、孙红敬、刘育松、吴朝昀、邢修君、张若鹏、刘正华、田晓琳、李建军、牛湖霞、王冠、闫雅坤、吴丽娟、陈剑 、吴跃东 、刘佳 、潘娜 、姚洁 、汪世峰 、吴朝晖 、王彬 、孟丽丽 、王利杰 、赵晶晶 、郭大龙 。

　　Ⅰ

　　GB/T 38216.3—2023

　　引 言

　　钢渣是炼钢生产过程中产生的副产品 ,含有全铁 、氧化钙 、氧化镁 、三氧化硫 、总碳 、二氧化硅 、三氧化二铝 、五氧化二磷 、氧化锌 、氧化铬等成分 ,还含有氟 、氯等阴离子 。钢渣处理加工后 ,部分钢渣可返回钢铁行业作为原材料 ;经稳定化处理后的钢渣是很好的绿色材料 ,可替代部分天然材料 。在冶金固废资源综合利用标准体系中 ,钢渣化学成分测定方法是非常重要的部分 ,在保证钢渣产品质量方面发挥着重要作用 。GB/T 38216《钢渣》服务于钢渣的处理 、加工 、贸易和应用 ,为钢铁工业高质量绿色发展提供技术支撑 ,拟由五个部分构成 。

　　—GB/T 38216. 1 钢渣 氧化铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法 。 目 的在于规范钢渣中氧化铬含量的测定 ,钢渣中铬含量的准确测定 ,对钢渣进行无害化处理和资源再利用 ,特别是绿色制造的需求具有重要意义 。

　　—GB/T 38216. 2 钢渣 氟和氯含量的测定 离子色谱法 。 目 的在于准确测定钢渣中氟含量 、氯含量 ,更好满足上下游行行业的应用 。

　　—GB/T 38216. 3 钢渣 游离氧化钙含量的测定 EDTA滴定和热重分析法 。 目 的在于规范钢渣中游离氧化钙含量的测定 。钢渣作为建材 、道路 、建筑等行业原料替代 ,对钢渣中的游离氧化钙含量做出了严格限量 ,准确测定游离氧化钙含量有利于钢渣的资源化利用 。

　　—GB/T 38216. 4 钢渣 全铁含量的测定 三氯化钛-重铬酸钾滴定法 。 目 的在于准确测定钢渣中全铁含量 ,确保钢渣的质量和稳定性 ,推动钢渣在钢铁 、建材 、道路等行业的应用 ,提高冶金渣的利用 ,促进二次资源的再利用 。

　　—GB/T 38216. 5 钢渣 氧化锰含量的测定 火焰原子吸收光谱法 。 目 的在于规范钢渣中氧化锰的测定 ,钢渣中的氧化锰含量为钢渣的性能评价和后期处理利用起重要作用 。

　　Ⅱ

　　GB/T 38216.3—2023

　　钢渣 游离氧化钙含量的测定

　　EDTA滴定和热重分析法

　　警示:使用本文件的人员应有正规实验室工作实践经验 。本文件未指出所有可能的安全问题 。 使用者有责任采取适当的安全和健康措施 ,并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本文件描述了钢渣中游离氧化钙含量测定的原理 、试剂和材料 、仪器设备 、取样和制样 、分析步骤 、精密度及试验报告 。

　　本文件适用于钢渣中 游 离 氧 化 钙 含 量 的 测 定 。 游 离 氧 化 钙 含 量(质 量 分 数) 测 定 范 围 : 0. 01% ~ 20. 00% 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2007. 1 散装矿产品取样 、制样通则 手工取样方法

　　GB/T 2007. 2 散装矿产品取样 、制样通则 手工制样方法

　　GB/T 6379. 1 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 1部分 :总则与定义

　　GB/T 6379. 2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 2 部分 :确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 12805 实验室玻璃仪器 滴定管

　　GB/T 12806 实验室玻璃仪器 单标线容量瓶

　　GB/T 12807 实验室玻璃仪器 分度吸量管

　　GB/T 12808 实验室玻璃仪器 单标线吸量管

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 原理

　　钢渣中游离氧化钙和氢氧化钙合量采用化学分析测定 ,其中的氢氧化钙含量用热重法测定 ,二者之差即为钢渣中游离氧化钙的含量 。化学分析法采用乙二醇-EDTA化学滴定法 ,采用热重分析法测出氢

　　1

　　GB/T 38216.3—2023

　　氧化钙在 400 ℃ ~ 550 ℃温度区间脱水的质量 , 由此计算出钢渣中氢氧化钙的含量 。

　　5 试剂和材料

　　如无特殊说明 ,所用试剂不低于分析纯试剂 ;试验用水符合 GB/T 6682中三级及三级以上 。

　　5. 1 硝酸钾 。

　　5.2 无水乙醇 。

　　5.4 盐酸(1+1) 。

　　5.3 乙二醇 ,ρ= 1. 113g/mL。

　　5.5 三乙醇胺 (1+2) 。

　　5.6 氢氧化钾溶液(200g/L) :将 200 g氢氧化钾溶于水中 ,加水稀至 1 L,贮存于塑料瓶中 。

　　5.7 碳酸钙标准溶液[c(CaCO3 ) =0. 02400 mol/L] :称取已于 105 ℃ ~ 110 ℃烘过 2 h并冷却至室温

　　的 0. 600 5 g±0. 000 2 g碳酸钙(CaCO3 ,基准试剂) 。置于 400 mL烧杯中 ,加入约 100 mL水 ,盖上表

　　面皿 ,沿杯口加入 5 mL~ 10mL盐酸(5. 4)至碳酸钙全部溶解 ,加热煮沸 1 min~ 2 min。将溶液冷却至

　　室温 ,移入 250 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,摇匀 。

　　5. 8 EDTA标准滴定溶液[c(EDTA)=0. 015 mol/L] 。

　　a) EDTA标准滴定溶液的配制 :称取 5. 6 gEDTA 置于 500 mL烧杯中 ,加约 200 mL水 ,加热溶解 ,必要时过滤 ,用水稀释至 1 L。

　　b) EDTA标准滴定溶液浓度的标定 : 吸取 25. 00 mL碳酸钙标准溶液(5. 7)于 400 mL烧杯中 ,加水稀释至约 100 mL,边搅拌边加入氢氧化钾溶液(5. 6)10 mL,加入适量的钙指示剂(5. 9) , 以EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由红色变为蓝色 。记下消耗 EDTA 的体积 。

　　EDTA标准滴定溶液的浓度按式(1)计算 :

　　c

　　式中 :

　　c(EDTA) —EDTA标准滴定溶液的浓度 ,单位为摩尔每升(mol/L) ;

　　m — 碳酸钙的质量 ,单位为克(g) ;

　　V2 — 滴定时分取的碳酸钙标准溶液的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　1 000 — 单位换算系数 ;

　　V1 — 碳酸钙标准溶液总体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　V — 滴定时消耗 EDTA标准滴定溶液的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　100. 09 — 碳酸钙的摩尔质量 ,单位为克每摩尔(g/mol) 。

　　c) EDTA标准滴定溶 液 对 氧 化 钙 滴 定 度 的 计 算 : EDTA 标 准 滴 定 溶 液 对 氧 化 钙 的 滴 定 度 按 式

　　(2)计算 :

　　TCaO =c(EDTA) × 56. 08 …………………………( 2 )

　　式中 :

　　TCaO — 每毫升 EDTA 标准滴定溶液相当于氧化钙的质量 ,单位为毫克每毫升(mg/mL) ;

　　c(EDTA)—EDTA标准滴定溶液的浓度 ,单位为摩尔每升(mol/L) ;

　　56. 08 —CaO 的摩尔质量 ,单位为克每摩尔(g/mol) 。

　　5.9 钙指示剂 :称取 1. 00 g钙指示剂及已在 105 ℃ ~ 110 ℃烘干并冷却至室温的 50g硝酸钾(5. 1) ,放在研钵中混合研细 ,贮于磨口瓶中 。

　　2

　　GB/T 38216.3—2023

　　5. 10 氮气 :纯度为 99. 99%的干燥氮气 。

　　6 仪器设备

　　6. 1 烘箱 :控温精度在 2 ℃以内 。

　　6.2 天平 :分度值不大于 0. 000 1 g。

　　6.3 热重分析仪 :高温炉最高温度不低于 800 ℃;热天平量程不低于 30 mg,最小分度值不大于 0. 1 mg。

　　6.4 容量玻璃器皿 :单标线吸量管应符合 GB/T 12808 的要求 , 分度吸量管应符合 GB/T 12807 的要求 ,滴定管应符合 GB/T 12805的要求 ,单标线容量瓶应符合 GB/T 12806的要求 。

　　6.5 电动离心机 :转速不小于 2 500 r/min。

　　6.6 磁力搅拌器 :带有塑料外壳的搅拌子 ,具有调速 、加热和控温功能 。

　　7 取样和制样

　　按 GB/T 2007. 1 和 GB/T 2007. 2 的 规 定 进 行 取 样 和 制 样 , 缩 分 至 不 少 于 100 g, 粒 度 不 大 于0. 125 mm。将试样置于 105 ℃ ~ 110 ℃的烘箱(6. 1)中烘干 2 h后 ,取出置于干燥器中冷却至室温 。

　　8 分析步骤

　　8. 1 测定方法

　　对同一试样 ,化学分析和热重分析各至少独立测定 2 次 。

　　8.2 空白试验

　　随同试料做空白试验 。

　　8.3 游离氧化钙和氢氧化钙合量的测定

　　8.3. 1 称取 0. 2 g~ 0. 5 g 试 料 , 精 确 至 0. 000 1 g。 置 于 干 燥 的 250 mL 锥 形 瓶 中 , 加 30 mL 乙 二 醇(5. 3) ,加热至 80 ℃ ~ 90 ℃并通过磁力搅拌器(6. 6)搅拌 20 min,将试液移入 100mL干燥离心管中 ,用15mL无水乙醇(5. 2)分 5次 ~6次清洗锥形瓶 ,洗液倒入离心管中 。在电动离心机(6. 5)上以 2500 r/min速度离心 15 min,将上清液倒入 250 mL锥形瓶中 ,加水至 100 mL,加 2滴盐酸(5. 4) 、5 mL三乙醇胺(5. 5) 、10 mL氢氧化钾溶液(5. 6) 、适量钙指示剂(5. 9) ,用 EDTA标准滴定溶液(5. 8) 滴定至溶液由红色变为蓝色 。

　　8.3.2 游离氧化钙和氢氧化钙合量按式(3)计算 :

　　w …………………………( 3 )

　　式中 :

　　w1 — 游离氧化钙和氢氧化钙合量的质量分数 , % ;

　　TCaO — 每毫升 EDTA标准滴定溶液相当于氧化钙的质量 ,单位为毫克每毫升(mg/mL) ;

　　V — 滴定时消耗 EDTA标准滴定溶液的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　m — 样品的质量 ,单位为克(g) ;

　　1 000— 单位换算系数 。

　　3

　　GB/T 38216.3—2023

　　8.4 氢氧化钙的测定

　　8.4. 1 先通入氮气(5. 10)保护 ,再打开热重分析仪(6. 3) ,平稳基线 ,消除误差 。将 10 mg~ 25 mg试料装入热重分析用坩埚 ,记为 m0 。将坩埚放入热重分析仪的样品盘中 ,让加热炉返回工作位置 ,将 m0 输入热重分析仪 ,设定升温速率为 10 ℃/min,终止温度为 800 ℃ ,启动升温程序 ,记录热重曲线 。氮气保护至降温结束 。 由热重分析仪软件分析出热重曲线 400 ℃ ~ 550 ℃区间失重台阶所代表的质量损失百分比 ,记为 w2 。

　　8.4.2 钢渣中的氢氧化钙含量 w3 (以氧化钙计)可按式(4)计算 :

　　w3 = 4. 111 1 × 0. 756 7 × w2 …………………………( 4 )

　　式中 :

　　w3 — 氢氧化钙(以氧化钙计)的质量分数 , % ;

　　4. 111 1—Ca(OH) 2 和 H2 O分子量的比值 ;

　　0. 756 7—CaO 和 Ca(OH) 2 分子量的比值 ;

　　w2 —Ca(OH) 2 分解出的 H2 O 的质量分数 , % 。

　　8.5 钢渣中游离氧化钙含量计算

　　钢渣中游离氧化钙的含量按照式(5)计算 :

　　w =w1 - w3 …………………………( 5 )

　　式中 :

　　w — 游离氧化钙的质量分数 , % ;

　　w1— 游离氧化钙和氢氧化钙合量的质量分数 , % ;

　　w3— 氢氧化钙(以氧化钙计)的质量分数 , % 。

　　9 精密度

　　本文件在 2022年由 8个实验室 ,对 6个不同水平的样品进行精密度共同试验 ,每个实验室对每个水平独立测试 3 次 ,按 GB/T 6379. 1 和 GB/T 6379. 2 统计方法确定的精密度 ,见表 1。

　　当两次独立分析结果差值的绝对值不大于 r 时 ,则取其算术平均值 μ 作为分析结果 。如果两次独立分析 结 果 差 值 的 绝 对 值 大 于 r 时 , 按 附 录 A 的 规 定 追 加 测 定 次 数 并 确 定 分 析 结 果 。 分 析 结 果 按GB/T 8170的规定修约 。原始数据见附录 B。

　　表 1 精密度

　　成分

　　测定范围(质量分数) %

　　重复性限 r

　　再现性限 R

　　f-CaO

　　0. 01~ 20. 00

　　r= 0. 141448+0. 041 974 8w

　　R= 0. 112 277+0. 084 112w

　　注 : 式中 w 为两个分析结果的平均值(质量分数) 。

　　10 试验报告

　　试验报告应包括下列信息 :

　　a) 测试实验室名称和地址 ;

　　4

　　GB/T 38216.3—2023

　　b) 试验报告发布日期 ;

　　c) 本文件的编号 ;

　　d) 遵守本文件的程度 ;

　　e) 试样本身必要的详细说明 ;

　　f) 分析结果及其表示 ;

　　g) 测定过程中存在的任何异常现象和本文件中没有规定的可能对试样的分析结果产生影响的任何操作 。

　　5

　　GB/T 38216.3—2023

　　附 录 A

　　(规范性)

　　实验样分析值接受程序流程图

　　实验样分析值接受程序流程图见图 A. 1。

　　图 A. 1 实验样分析值接受程序流程图

　　6

　　GB/T 38216.3—2023

　　附 录 B

　　(资料性)

　　精密度试验资料

　　采用 EDTA滴定和热重分析法测定钢渣中游离氧化钙含量方法的精密度试验原始数据如表 B. 1所示 。

　　表 B. 1 精密度试验原始数据

　　水平(编号)

　　实验室名称

　　1 次

　　2 次

　　3 次

　　水平 1

　　A

　　0. 27

　　0. 21

　　0. 28

　　B

　　0. 24

　　0. 22

　　0. 30

　　C

　　0. 21

　　0. 25

　　0. 35

　　D

　　0. 22

　　0. 24

　　0. 37

　　E

　　0. 21

　　0. 38

　　0. 23

　　F

　　0. 29

　　0. 31

　　0. 25

　　G

　　0. 25

　　0. 38

　　0. 24

　　H

　　0. 24

　　0. 33

　　0. 29

　　水平 2

　　A

　　2. 17

　　2. 19

　　2. 11

　　B

　　2. 56

　　2. 47

　　2. 49

　　C

　　2. 20

　　2. 14

　　2. 08

　　D

　　2. 75

　　2. 81

　　2. 63

　　E

　　2. 42

　　2. 37

　　2. 28

　　F

　　2. 03

　　2. 14

　　2. 28

　　G

　　2. 88

　　2. 67

　　2. 48

　　H

　　2. 39

　　2. 52

　　2. 48

　　水平 3

　　A

　　5. 58

　　5. 64

　　5. 28

　　B

　　5. 65

　　5. 27

　　5. 34

　　C

　　5. 62

　　5. 24

　　5. 87

　　D

　　5. 25

　　5. 31

　　5. 40

　　E

　　5. 74

　　5. 28

　　5. 40

　　F

　　5. 67

　　5. 30

　　5. 61

　　G

　　5. 39

　　5. 36

　　5. 34

　　H

　　5. 62

　　5. 70

　　5. 21

　　7

　　GB/T 38216.3—2023

　　表 B. 1 精密度试验原始数据 (续)

　　水平(编号)

　　实验室名称

　　1 次

　　2 次

　　3 次

　　水平 4

　　A

　　9. 94

　　9. 78

　　9. 50

　　B

　　9. 64

　　9. 83

　　9. 65

　　C

　　9. 08

　　9. 52

　　9. 40

　　D

　　9. 32

　　9. 60

　　10. 12

　　E

　　9. 80

　　9. 45

　　10. 07

　　F

　　9. 24

　　9. 31

　　9. 14

　　G

　　9. 10

　　9. 97

　　9. 31

　　H

　　9. 85

　　9. 84

　　9. 71

　　水平 5

　　A

　　14. 21