水泥氟元素测定仪的结构及使用

　　现在水泥工业中广泛采用氟化钙(萤石)作矿化剂，氟化钙的加入量对水泥的物理性能有很大影响。 F-5型氟元素测定仪采用蒸馏法原理，是分析水泥及原料中氟的专用辅助装置。

　　二：仪器外型图。(见附图一)

　　三：仪器结构图。(见附图二)

　　四：仪器电气原理图。(见附图三)

　　五：仪器操作。

　　1.仪器连接 将蒸馏瓶入口与转子流量计上口用硅胶管连接好，将蒸馏瓶出口与蒸馏管入口用硅胶管连接，蒸馏管出口与冷凝管上口用硅胶管连接，用水嘴接入冷却水泵出口将冷凝管下端硅胶管接在水嘴上，将冷凝管上端硅胶管接在出水的地方。取出蒸汽加热器，将加热器电源线连接好，先将毛细管温度传感器插入胶塞中，再将加热器放入蒸馏瓶中。取出长棒温控器传感器，将传感器与仪器传感器接口连接好并放入电炉保温罩内。至此仪器连接完毕。

　　2.仪器调试 在蒸馏瓶中加入900 mL水盖紧加热器胶塞， 将5mL蒸馏液放入石英蒸馏管中，连接好所有硅胶管连接接口。

　　3.开机 开机前首先检查外接是否有冷却水，将仪器电源插头插入插座中，打开电源开关，打开冷却水，观察冷凝管中有无冷凝水充满并应回流至水槽中。将温控仪控制温度设置为250℃，打开加热开关及气泵开关，顺时针调整温度旋钮使温度开关定在110℃，蒸馏瓶中水沸腾后，逆时针调整温度旋钮使水保持微沸既可，调节气体流量计，控制气体流速为100 ─ 150 mL/min，蒸馏2分

　　1钟后观察冷凝管中是否有蒸馏液滴出，如有则正常，如没有请检查管路是否连接好，加热器电源是否连接好。

　　4.关机 关机顺序为：关闭加热─关闭气泵─关闭冷却水泵─关闭电源─拔掉电源插头─结束。

　　六：氟的测定方法

　　1.方法提要

　　当各类试样与磷酸共热时，含氟矿物(CaF2)被酸分解，通入水蒸气将其蒸馏分离，氟以氢氟酸和氟硅酸的形态蒸出，可在15 ─ 18 分钟将50 mg 以内的氟蒸馏完全。

　　CaF2 + 2H + = 2HF↑ + Ca2+

　　4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O

　　SiF4 + 2HF = H2SiF6↑

　　蒸馏管的蒸馏物温度以210 ～ 220 ℃(温控仪指示温度250℃)比较适宜。温度过低，则蒸馏不完全，结果偏低;温度过高，则磷酸被蒸出，结果偏高。

　　蒸馏液中的氟采用镧─EDTA容量法测定，加入过量的镧使其与氟生成氟化镧沉淀。剩余的镧，以偶氮胂M为指示剂，用EDTA标准滴定溶液回滴定。反应式如下：

　　La3+ + 3F— = LaF3

　　La3+ (剩余) + H2Y2— = LaY— + 2H+

　　La — R—(蓝色) + H2Y2— + 2H+ = LaY— + H4R (紫红色)

　　为消除氟化镧沉淀对剩余镧离子的吸附，继续加入稍过量的EDTA标准滴定溶液，然后在用镧标准滴定溶液进行反滴定，反应式如下：

　　H2Y2— (过量) + La3+ = LaY— + 2H+2

　　H4R(偶氮胂M) (紫红色) + La3+ = La — R— (蓝色) + 4H+2.试剂

　　① 三乙醇胺—盐酸缓冲溶液(pH6.8): 将150mL三乙醇胺溶于600ml水中,加入170mL盐酸(1+1)，用水稀释至1L，摇匀。然后用盐酸(1+1)和三乙醇胺调节pH至6.8(用精密pH试纸或pH计检验)。

　　偶氮胂M指标剂溶液(1.5g / L)：称取0.15g偶氮胂M指示剂，溶于150mL水中。

　　硝酸镧标准滴定溶液【c(La(NO3)3=0.01moL/L)】: 称取4.33g硝酸镧

　　【La(NO3)3.6H2O】置于300mL烧杯中，加入100mL水及3滴硝酸(1+1)，搅拌溶解后，用水稀释至1L，摇匀。

　　EDTA标准滴定溶液【c(EDTA)=0.008moL/L】:称取3.0gEDTA置于300

　　mL烧杯中，加入150mL水，加热溶解，过滤，加水稀释至1L，摇匀。

　　3. 标准滴定溶液的标定

　　EDTA标准滴定溶液浓度的标定：称取0.3g已于105～110℃烘过2h的

　　碳酸钙(CaCO3) ，精确到0.0001g ，置于400mL烧杯中，加入约100mL水，盖上表面皿，沿杯口滴加盐酸(1+1)至碳酸钙全部溶解，加热煮沸数分钟。将溶液冷至室温，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

　　吸取25.00mL上述溶液于400mL烧杯中,加水稀释至约200mL，加入适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加入氢氧化钾溶液(200g/L)至出显绿色荧光后再

　　过量2-3mL，以EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并呈显红色。

　　EDTA标准滴定溶液的浓度按下式计算：

　　式中：c(EDTA)—EDTA标准滴定溶液的浓度，moL/L;

　　V—滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL;

　　m—碳酸钙的质量，g;

　　100.09—CaCO3的摩尔质量，g/moL;

　　(2)EDTA标准滴定溶液与硝酸镧标准滴定溶液体积的标定：从滴定管中缓慢放出10.00 mL 硝酸镧标准滴定溶液于300mL烧杯中，用水稀释至约100mL，加入10mL三乙醇胺—盐酸缓冲溶液(pH6.8)及2—3滴偶氮胂M指示剂(1.5g / L)，用EDTA标准滴定溶液(0.008mol/L)滴定至由蓝色变为红色后，过量2-3mLEDTA标准滴定溶液，并读取EDTA标准滴定溶液的总体积(V2)。然后用硝酸镧标准滴定溶液缓慢滴定至溶液由红色变为蓝色，计下硝酸镧标准滴定溶液的体积(V1)。

　　EDTA标准滴定溶液与硝酸镧标准滴定溶液体积比按下式计算：

　　式中 K—每毫升EDTA标准滴定溶液相当于硝酸镧标准滴定溶液的毫升数;

　　V1—返滴定时消耗硝酸镧标准滴定溶液的体积，mL;

　　V2—加入EDTA标准滴定溶液的总体积，mL。

　　硝酸镧标准滴定溶液对氟化钙滴定度及对氟的滴定度按下式计算：

　　式中 TCaF2 —每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于CaF2的毫克数，mg/mL;

　　K—每毫升EDTA标准滴定溶液相当于硝酸镧标准滴定溶液的毫升数;

　　C(EDTA)—EDTA标准滴定溶液的浓度，moL/L;

　　117.12—(3/2 CaF2)的摩尔质量，g/moL;

　　TF—每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于F的毫克数mg/mL;57.00—(3F)的摩尔质量，g/moL。

　　5.生料、水泥试样中氟(或氟化钙)的测定

　　(1)仪器准备工作：打开电源开关，设定温控仪温度250℃，打开温控仪开关和加热开关。将产生水蒸气的蒸馏瓶中的水预先加热至沸腾(沸腾过甚时可适当降低温度)，保持微沸状态(温度不要过高)，打开冷却水。

　　(2)测定：向300mL烧杯中加入5.00mL硝酸镧标准滴定溶液(0.01moL/L)，加入50mL水，放在冷凝管下端用以承接蒸馏液，使冷凝管下端恰好与液面相接。

　　准确称取0.15g试样，精确至0.0001g，置于干燥的蒸馏管中(注意：勿使试料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(应将粘附于管壁试料冲下)，塞上带有导管的磨口塞。将蒸馏管放入蒸馏炉内，迅速连接好蒸馏管的进出口部分(进气的平直接嘴接水蒸气瓶，出气的倾斜接嘴与冷凝管相连)，盖上炉盖，打开气泵开关，调节气体流量计，控制气体流速50mL/min。

　　蒸馏15min，关上气泵开关，取出蒸馏管，将其置于试管架中。用蒸馏水

　　冲洗冷凝管2—3次，由冷凝管下端取出接收蒸馏液的烧杯。

　　5、向蒸馏液中加入2滴酚酞指示剂溶液，滴加氢氧化钠溶液(60g/L)使液呈红色，加入1滴盐酸(1+5)使溶液呈无色，加入10mL缓冲(pH6.8)。

　　加入3滴偶氮胂M指示剂，用EDTA标准滴定溶液缓慢滴定至由蓝色变红色后，过量4—5mL，放置1min，边搅拌边用硝酸镧标准滴定溶液缓慢滴定至溶液呈稳定的纯蓝色。

　　氟或氟化钙的质量百分数按下式计算：

　　式中 TF —每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于氟的毫克数，mg/mL;

　　TCaF2 —每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于CaF2的毫克数，mg/mL;

　　V—加入硝酸镧标准滴定溶液的总体积，mL;

　　V1—滴定时消耗硝酸镧标准滴定溶液的体积，mL;

　　K—每毫升EDTA标准滴定溶液相当于硝酸镧标准滴定溶液的毫升数;

　　m—试料的质量，g。

　　6. 萤石中氟化钙的测定

　　(1)测定：测定萤石中氟化钙的含量时需先预测萤石中氟化钙的大约含量，确定硝酸镧标准滴定溶液的加入量。

　　(2)预测：向300ml 烧杯中加入35.00ml硝酸镧标准滴定溶液(0.01moL/L)，放在冷凝管下端用以承接蒸馏液，加水稀释至100ml，使冷凝管下端与液面恰好相接。

　　6准确称取60~70mg试样,精确至0.0001g,置于干燥的蒸馏管中(注意:勿使试料粘附于管壁)。加入5ml磷酸(应将粘附于管壁试料冲下)，立即塞上带有导管的磨口塞。将蒸馏管放入蒸馏炉内，迅速连接好蒸馏管的进出口部分(进气的平直接嘴接水蒸气瓶，出气的倾斜接嘴与冷凝管相连)，打开气泵开关，调节气体流量计，控制气体流量50ml/min.蒸馏18min,关上气泵开关。取出蒸馏管，将其置于试管架中。用蒸馏水冲洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸馏液的烧杯。

　　向蒸馏液中加入2滴酚酞指示剂溶液，滴加氢氧化钠溶液(60g/L)使溶液呈红色,加入1滴盐酸(1+5)使溶液呈无色，加入10mL缓冲溶液(pH6.8).加入3滴偶氮胂M指示剂溶液，用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由蓝色转呈红色后，过量4~5mL,放置2min，放置中应搅拌数次，然后边搅拌边用硝酸镧标准滴定溶液缓慢滴定至溶液呈稳定的纯蓝色。预测萤石中氟化钙的质量百分数按下式计算：

　　式中：

　　TCaF2 --------- 每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于氟化钙的毫克数,mg/mL

　　V1 --------- 加入硝酸镧标准滴定溶液的总体积, mL;

　　V2 -------- 滴定消耗EDTA标准滴定溶液总体积, mL;

　　K -------- 每毫升EDTA标准滴定溶液相当于硝酸镧标准滴定溶液的毫升数;

　　m -------- 试料质量, g。

　　实测： 根据预测时得到的氟化钙质量百分数计算出实测萤石试样

　　7所需的硝酸镧标准滴定溶液的总体积VA(mL)。

　　硝酸镧标准滴定溶液的总体积按下式计算：

　　式中：

　　X"------ 预测时得到氟化钙质量百分数;

　　TCaF2------ 每毫升硝酸镧标准滴定溶液相当于氟化钙的毫克数, mg/mL;

　　m -------- 试料质量, mg 。

　　向300ml烧杯中加入VAmL硝酸镧标准滴定溶液(0.01moL/L)，放在冷

　　凝管下端用以承接蒸馏液，加水稀释至100mL，使冷凝管下端与液面恰好相接。

　　准确称取与预测质量相近的试样(m)精确至0.0001g，置于干燥的蒸馏管中(注意：勿使试料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(应将粘附于管壁的试料冲下)，立即塞上带有导管的磨口塞。将蒸馏管放入蒸馏瓶内，迅速连接好蒸馏管的进出口部分(进气的平直接嘴接水蒸气瓶，出口的倾斜接嘴与冷凝管相连)，盖上炉盖。打开气泵开关，调节气体流量计，控制气体流速50mL/min。

　　蒸馏18min，关上气泵开关。取出蒸馏管，将其置于试管架中。用蒸馏水冲洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸馏液的烧杯。

　　向蒸馏液中加入2滴酚酞指示剂溶液，滴加氢氧化钠溶液(60g/L)使溶

　　液呈红色，加入1滴盐酸(1+5)使溶液呈无色，加入10mL缓冲溶液(pH6.8).

　　加入3滴偶氮胂M指标剂溶液，用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由

　　蓝色转呈红色后，过量4~5mL，放置2min，放置中应搅拌数次，然后边搅拌

　　边用硝酸镧标准滴定溶液缓慢滴定至溶液呈稳定的纯蓝色。

　　萤石中氟化钙的质量百分数按下式计算：

　　式中：

　　TCaF2 ------- 每豪升硝酸镧标准滴定溶液相当于氟化钙的毫克数 mg/mL;

　　V1 ------ 加入硝酸镧标准滴定溶液的总体积 mL;

　　V2 ------ 滴定消耗EDTA标准滴定溶液总体积 mL;

　　K ------ 每毫升EDTA标准滴定溶液相当于硝酸镧标准滴定溶液的毫升数;

　　M ------ 试料质量， g。

　　(4)注意：当萤石中氟化钙含量很高时，在预测时加入35mL硝酸镧标

　　准滴定溶液的量将不够。如果分析步骤进行到预测时，当加入偶氮酸M

　　指示剂后溶液不会呈纯蓝色而呈蓝紫色，此时应滴加入硝酸镧标准滴定溶液直至溶液呈蓝色(由于沉淀吸附指示剂，应补加指示剂以便于观察)，在不断搅拌下在过量5mL，并放置5min，在放置期间应不断搅拌。补加2滴指示剂溶液，用EDTA标准滴定溶液逐滴进行滴定，以下步骤与实测步骤相同。遇到这种情况可以不需要再进行预测。

　　F-5型氟测定仪装箱单

　　1 仪器主机 1台

　　2 蒸馏瓶 1000mL 1个

　　3 石英蒸馏管 2支

　　4 加热器 8001个

　　5 硅胶管

　　6 冷凝管 1个

　　7 保险管 6A 2个