石膏和石膏浆液的化学分析

石膏和石膏浆液的化学分析

1 总则

1.1 本方法适用于石灰石法烟气脱硫系统(简称FGD)石膏浆液和石膏的化学分析。

1.2 称取试样时应准确至0.0002克。试剂用量与分析步骤须严格按照本方法的规定进行。

1.3 化学分析用的水系指去离子水或蒸馏水；所用试剂应为分析纯或优级纯的试剂；用于

标定的试剂除另有说明外应为基准试剂。

1.4 凡以百分浓度表示的试剂，均按100毫升溶剂中所加溶质的克数配制。所用之酸或氨

水凡未注浓度者均为浓酸或浓氨水。

1.5 所用分析天平不应低于四级。天平与砝码应定期进行检定。滴定管、容量瓶、移液管

应进行校正。

1.6 在进行化学分析时，各项测定应同时进行空白试验，并对所测结果加以校正。

1.7 分析结果按试样的百分数表示，各项测定均保留到小数点后第二位数字。

2 试样

2.1 样品的采集须按规定的时间、地点和要求进行。

2.2 考虑到样品的化学分析成分中有被氧化或吸收水分的可能，取样时宜使用密闭塑料容

器。取样后应尽可能在最短的时间内进行分析化验。

2.3 石膏浆液（吸收塔、旋流器、脱水机、浆液箱）等样品在用于本分析前需要进行试样

的制备。

2.4 浆液按本分析方法附录1的说明进行制样，制备后的滤液用于可溶性成分的分析化验；

固相物经烘干后供硫酸盐、亚硫酸盐、碳酸盐的分析化验。

2.5 分析剩余的固体石膏试样留做存样备查。将注明指标化验结果及化验时间的标签放入

样袋内封存，样品保存一月。

3 分析

3.1 密度ρ：

方法提要：

将取来的试样充分搅拌均匀，量取一定试样的质量和相应的体积，用公式ρ=m÷v既得试样密度（g/cm3）。

器材：

100mL的量筒②电子天平③搅拌棒④200mL烧杯

步骤：

电子天平称取干燥的100mL 量筒的质量m 1,把摇匀的试样倒入烧杯中充分搅拌均匀,量筒量取100mL 试样V ，电子天平称取带有试样的量筒质量m 2

计算：

求得试样密度ρ=（m 2－m 1）÷V

3.2 含固量：

3.2.1 将来自密度测量的浆液样品称重，用中速定性滤纸过滤后，将滤出物置于50℃烘箱中干燥至恒重并称量。

m

m 1%含固量=

×100 式中： 含固量%——石膏浆液浓度，%；

m ——过滤干燥前样品的质量，g ；

m 1——过滤干燥后样品的质量，g 。

3.2.2

将来自密度测量的浆液样品称重，移入经恒重并已称量的G4（或G3）砂芯坩埚，用丙酮清 洗约3次。然后放入50℃的干燥箱直至恒重。（对于Cl-含量大于20000mg/L 的样品，须先 用约20mL 的除盐水清洗，再用丙酮清洗）

计算： a

b c -=%含固量×100 a = 提取的浆液重量（g ）

b = 空玻璃坩埚的总量（g ）

c = 样品经清洗和40℃干燥后的玻璃坩埚重量（g ）

注：砂芯坩锅用毕即用1：1盐酸煮洗。酸洗后的坩埚一定要清洗干净后方可再次使用，避

免因酸残留在坩埚内与石灰、石膏内的CaCO3反应，影响后续试验的准确性。检验坩埚是否清洗干净的方法：在洗液中滴加2-3滴甲基橙指示剂，至洗液呈橙色即可，放入恒温箱在40℃下彻底干燥后待用。

3.3 附着水：

步骤 ：

准确称取固体石膏试样约5克(m)，精确至0.0001克，放入已烘干至恒重的带有磨口塞的称量瓶中，于45℃±3℃的烘箱内烘1小时(烘干过程中称量瓶应敞开盖)，取出，盖上磨口塞(但不应盖得太紧)，放入干燥中冷至室温。将磨口塞紧密盖好，称量。再将称量瓶敞开盖

放入烘箱中，在同样温度下烘干30分钟，如此反复烘干、冷却、称量，直至恒重。

计算：

附着水的质量百分数(X1)按式(1)计算：

m3－m4

X1＝──── ×100 (1)

m3

式中：

X1──附着水的质量百分数，%

m3──烘干前试样质量，克；

m4──烘干后试样质量，克。

3.4 结晶水：

步骤：

准确称取固体石膏试样约1克，精确至0.0001克，放入已烘干、恒重的带磨口塞的称量瓶中，在250±10℃的烘箱中加热1小时，用坩埚钳将称量瓶取出，盖上磨口塞，放入干燥器中冷至室温，称量。再放烘箱中于同样温度下加热30分钟，如此反复加热、冷却、称量，直至恒重。

计算：

结晶水的质量百分数(X2)按式(2)计算：

m5－m6

X2＝──── × 100－X1 (2)

m5

式中：

X2──结晶水的质量百分数，%

m5──加热前试样质量，克；

m6──加热后试样质量，克；

X1──按本标准3.3测得附着水的质量百分数，%。

注：可以根据结晶水快速估算石膏含量（参考值），其关系是:

CaSO4·2H2O（g）= 4.7825 ×结晶水（g）

3.5 酸不溶物：

试剂：

盐酸(1+5)：将1体积的盐酸与5体积的水混合。

1％硝酸银溶液：将1克硝酸银溶于90毫升水中，加10毫升硝酸混匀。

步骤：

准确称取试样约0.5克干燥的石膏样（m7），精确至0.0001克，置于250毫升烧杯中，用水润湿后盖上表皿。从杯口慢慢加入40 毫升盐酸(1+5)，待反应停止后，用水冲洗表皿及杯壁并稀释至约75毫升。加热煮沸3—4 分钟，用慢速滤纸过滤，以热水洗至无氯根为止(用硝酸银溶液检验)。滤液盛接于250毫升容量瓶中，放冷，用水稀释至标线，摇匀，以供其他项目测定用。将沉淀和滤纸一并移入已灼烧、恒重的瓷坩埚中，灰化，在950—1000℃的温度下灼烧20分钟，取出，放入干燥器中，冷却至室温，称量。如此反复灼烧、冷却、称量，直至恒重。

计算：

酸不溶物的质量百分数(X3)按式(3)计算：

m8

X3＝── ×100 (3)

m7

式中：

m8──灼烧后残渣质量，克；

m7 ──干燥的石膏试样质量，克。

3.6 亚硫酸钙（CaSO3·1/2H2O）的测定：

原理：

本法测定范围是大于2mgSO32-/L. 根据在酸性溶液中亚硫酸盐与碘进行氧化还原反应，过量的碘以硫代硫酸钠标准溶液滴定。其反应式为：

CaSO3+I2+H2O=CaSO4+2HI

2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

试剂：

盐酸（1+1）、重铬酸钾（固体GR级）、0.1mol/L碘溶液、碘化钾、1% 淀粉溶液、0.1mol/LNa2S2O3标准溶液

仪器：碘量瓶、移液管、棕色碱式滴定管、烘干箱

3.6.1 液相中亚硫酸根含量:

步骤：

吸取10mL的试样加入碘量瓶中，用移液管吸取0.1 mol/L碘溶液10mL（必须显示出碘溶液的颜色，如果亚硫酸盐含量较高可适当增加碘溶液用量或减少试样用量)，加入盐酸溶液(1+1)10 mL，摇匀，于暗处静置5 min。用0.1 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定过量的碘，滴定至溶液呈淡黄色，加1mL淀粉溶液继续滴定至蓝色刚刚褪去，记录所消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积。同法作空白滴定。

计算:

亚硫酸盐（SO 32-

）含量按公式（4）计算 C SO32-()100010

03.4010???-=

C V V ………………………(4) 式中： C SO32-──液相中亚硫酸根含量，mg/L

V 0 ──空白实验消耗的Na 2S 2O 3标准溶液体积 ,mL

V 1──滴定液相亚硫酸盐消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL ；

C ──Na 2S 2O 3浓度，mol/L

40．03──1 mol 1/2 SO 32-

的质量, g

3.6.2 固相中亚硫酸根含量:

步骤：

a ．取40℃下干燥后的石膏1～2克, 精确至0.0001克，放入碘量瓶中，加入约150mL 的除盐水溶解，用移液管移取10mL 的0.05mol/L 碘溶液（必须显示出碘溶液的颜色，如果亚硫酸盐含量较高可适当增加碘溶液用量或减少石膏试样用量)，加入约10mL 的盐酸（1+1）,摇匀，于暗处静置5 min 。

b ．用0.02mol/L Na 2S 2O 3标准溶液滴定过量的碘，滴定至溶液呈淡黄色，加1mL 淀粉溶液继续滴定到蓝色刚刚褪去。记录所消耗的Na 2S 2O 3标准溶液体积V

c ．按测定步骤同时做空白实验，空白试验除不加石膏样之外，其余步骤均同上，记录空白试验消耗的体积V 0 。

计算：

3.6.2.1 固相中亚硫酸盐浓度以SO 2计（％）按公式（5）计算 SO 2浓度（％）()1001000320????-=

m C V V (5)

式中： V 0 ──空白实验消耗的Na 2S 2O 3标准溶液体积 ,mL

V ──滴定样品消耗的Na 2S 2O 3标准溶液体积 ,mL

C ──Na 2S 2O 3浓度，mol/L

m ──试样的质量 ，g

32──1 mol 1/2 SO 2的质量, g

3.6.2.2 固相中半水亚硫酸钙（CaSO 3?1/2H 2O ）质量百分含量按公式（6）计算： 01594.2(%)2/123=?O H CaSO ? SO 2 (6)

式中：2.01594为CaSO 3?1/2H 2O 与SO 2 的摩尔质量之比。

3.7 碳酸盐的测定：

原理：

在石膏试样中加入过量的已知浓度的盐酸标准溶液，加热微沸，使碳酸盐完全分解（在加入盐酸之前，加入氧化剂过氧化氢，用以氧化样品中的亚硫酸盐，避免亚硫酸分解而增加盐酸的耗量。）剩余的盐酸标准溶液，以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准溶液反滴定，根据氢氧化钠标准溶液的消耗量，计算碳酸盐的含量，以T CaCO3表示,化学反应式如下：CaCO3 +2HCl △CaCl2+H2O+CO2↑

MgCO3+2HCl △MgCl2+H2O+CO2↑

NaOH+HCl =NaCl+H2O

试剂：

30%过氧化氢H2O2、0.3mol／L盐酸、0.15mol／L氢氧化钠、 0.1%甲基橙指示剂、

仪器：

烘干箱、电子天平、250mL锥形瓶、25mL移液管、吸耳球、电热板、碱式滴定管

步骤：

称重：用表面皿准确称取烘干好的石膏试样0.3000克，置于250ml锥形瓶中，用少量水冲洗表面皿和瓶壁，

氧化：加入0.5-1ml 30%的过氧化氢放置约5分钟。

反应：用移液管准确加入15 ml 0.3mol/l的HCl标准滴定溶液（加入量以氢氧化钠溶液消耗量以10ml为宜），摇荡使试样分散。置于电热板上加热至沸后，继续微沸

2分钟（同时摇荡锥形瓶）。

滴定：取下，用约30ml除盐水冲洗瓶壁，从而对溶液进行稀释。加3-4滴甲基橙指示剂，用0.15mol/l氢氧化钠标准溶液滴定至微红色溶液由红色变成黄色，但是由于

橙色与黄色的变化不明显，用PH计测得的PH值在4.3。

计算：

3.7.1 以CO2含量计算的碳酸盐质量百分含量按公式（7）计算：

CO2％=()

%

100

1000

22

2

2

1

1?

?

?

-

m

V

C

V

C

(7)

C1—HCl标准滴定溶液的浓度（mol/l）

V1—加入HCl标准溶液的体积mL

C2—NaOH标准滴定溶液的浓度（mol/l）

V2—加入NaOH标准溶液的体积mL

m—试样质量g

22－1/2 CO2的摩尔质量g/mol

3.7.2 以CaCO3含量计算的碳酸盐质量百分含量按公式（8）计算：CaCO3%= CO2%×2.2727 (8)

2.2727—CaCO3与 CO2摩尔质量之比

3.8 硫酸钙（CaSO4·2H2O）的测定：

3.8.1：离子交换法

原理：

在石膏样品的溶解过程中加入氧化剂过氧化氢将其中亚硫酸盐氧化为硫酸盐，同时加入氢型阳离子交换树脂，对石膏试样中的硫酸钙进行一次静态交换，从而使树脂中的氢离子被交换到溶液中，以溴甲酚绿－甲基红作为指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定。

CaSO3+H2O2=CaSO4+H2O

CaSO4+2R-SO3H=Ca(R-SO3) 2+ H2 SO4

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+H2O

试剂：

30%过氧化氢、阳离子交换树脂、溴甲酚绿－甲基红指示剂、0.06mol/l的氢氧化钠、除盐水

仪器：

电子天平、200ml烧杯、500ml锥形瓶、磁力搅拌棒、搅拌器、漏斗、碱式滴定管、定量滤纸、烘干箱、镊子

步骤:

称重：用表面皿称取烘干的0.2000g样品倒入200ml烧杯内，用少量水冲洗干净表面皿，氧化：加入5ml 30%过氧化氢和100ml煮沸的除盐水，放入磁力搅拌棒在搅拌器上搅拌10分钟。

置换：加入用热水洗过3遍的5.0000g阳离子交换树脂，再继续搅拌10分钟。

过滤：将样品连同树脂倒入漏斗中，用定量快速滤纸过滤，滤入干燥的500ml锥形瓶中，再用煮沸的除盐水冲洗小烧杯3次，树脂7-8次。

滴定：在滤液中加入溴甲酚绿－甲基红指示剂，用0.06mol/l的氢氧化钠滴定至亮绿色，30秒钟不退色为止。

注：1.不适应于含氟、氯、磷及可被交换的其它盐类。

例如：CaF2+2R-SO3H=Ca(R-SO3) 2+ 2 HF

HF消耗NaOH使测定结果偏高。

2.所用强酸性树脂必须全部为氢型，不能含有其他的盐型树脂（如钠型、铁型等）

CaSO4+2R-SO3N a=Ca(R-SO3) 2+ Na2 SO4

Na2 SO4为中性，滴定时不与氢氧化钠反应，使测定结果偏低。

3.树脂中游离酸的影响，树脂久置后往往会析出游离酸，为消除影响，将树脂贮存

于塑料瓶中，用之前用热水冲洗几遍，将游离酸洗去。

4.测定应同时进行空白试验，对测定结果进行校正。

计算：

第一步：SO 3%=

%1001000)(03.400??-??m

V V C NaOH ………………(9) SO 3’%= SO 3%―SO 2%×1.2498

第二步：CaSO 42H 2O = SO 3’%×2.1505 (10)

40.03—1/2 SO 3的摩尔质量g/mol

m —石膏试样重量（g ）

V —消耗NaOH 体积（ml ）

V 0—树脂空白值（一般可忽略）

C NaOH 浓度为0. 06mol/l

2.1505—CaSO 42H 2O 与SO 3摩尔质量之比

3.8.2 液相中硫酸根含量的测定：

步骤：

用移液管量取10mL 澄清试样，置于250 mL 烧杯中，加水30 mL ～40 mL ，加10 mL 盐酸(1+1)，将溶液加热煮沸。在搅拌下滴加20mL 10%氯化钡溶液。继续煮沸数分钟，然后移至60℃水浴中静置4 h 或过夜。用慢速定量滤纸过滤，用温水洗涤，直至用硝酸银检验无氯离子为止。将沉淀及滤纸一并移入已灼烧恒量的瓷坩埚中，灰化后在马弗炉内850℃灼烧1h ，取出坩埚置于干燥器中冷却至室温，称量。

计算： X 1000104116

.0100011???=m = m 11×0.4116 (11)

式中：

X ——液相中硫酸根的浓度，mg/L ；

m 11——灼烧后沉淀的质量，g ；

0.4116——硫酸钡对硫酸根的换算系数；

3.9 液相中氯含量的测定 （硝酸银容量法）：

原理：

在PH 为7左右的中性溶液中，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小于铬酸银的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸盐以铬酸银的形式被沉淀，产生砖红色，指示滴定终点到达。

Ag + + Cl -

→ AgCl ↓(白色)

2Ag + + CrO 42- → Ag 2CrO 4 ↓(砖红色)

试剂：

硝酸银标准溶液（1mg/1ml ）、10%铬酸钾指示剂、0.1%氢氧化钠溶液、0.1mol/l 硫酸溶液、1%酚酞指示剂

锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管

步骤：

吸取水样1ml 定容与250ml 容量瓶中。然后转移250ml 锥形瓶中，加1.0ml 铬酸钾指示剂，用1mg/ml 硝酸银标准溶液滴定至所出现的铬酸银红色不再消失（即溶液呈黄中带红）为终点。 计算：

水中氯离子含量= V*C*1000/V 1 (mg/L) (12)

式中：V-----滴定时消耗硝酸银标准溶液的体积，ml ；

C-----硝酸银标准溶液的浓度，mol/l ；

V 1-----水样体积，ml ；

3.10 液相中钙含量的测定 (EDTA 滴定法)

原理：

在pH13以上强碱性溶液中，使镁离子生成氢氧化镁沉淀后，用乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA ）单独与钙离子生产稳定的无色络合物，以三乙醇胺为掩蔽剂，用钙指示剂指示滴定终点，以EDTA 标准溶液滴定至酒红变为蓝色。

试剂：

0.015 mol/L EDTA 溶液、10%的三乙醇胺、 20%氢氧化钾溶液、钙指示剂

仪器：

锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管

步骤：

石膏浆液静置后， 用移液管准确吸取5mL 的试样加入锥形瓶中用（如果液相的Ca 含量过高可以适当减少试样的量），用除盐水稀释至50mL 。加入5mL 10%的三乙醇胺，加20mL 20%的氢氧化钾溶液和少量的钙指示剂，摇匀，立即用0.015mol/L 的EDTA 滴定至颜色从紫红变成蓝色。 记录消耗EDTA 标准溶液的用量V 1 。

计算：

C Ca =100008.402

11??=?V V T ………………(13) C Ca ——液相中的钙含量，mg/L ；

T 1——EDTA 标准溶液对钙的滴定度，mmol/mL ；

0.015mol/L 的EDTA 溶液对钙的滴定度为0.15mmol/mL ；

V 1——滴定液相钙消耗EDTA 标准溶液的体积，mL ；

V 2——量取的试样体积，mL ；

40.08—— Ca 的摩尔质量。

3.11 液相中镁含量的测定

在pH为10.0±0.1的缓冲溶液中，以三乙醇胺为掩蔽剂，用铬黑T（EBT）做指示剂，以乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA）标准溶液滴定至纯蓝色为终点，根据消耗EDTA的体积，即可算出溶液中钙镁总量，然后减去钙的量得出镁含量。

试剂：

pH为10.0的氨-氯化铵缓冲溶液、 0.5%铬黑T指示剂、10%三乙醇胺、0.015mol/LEDTA标准溶液

仪器：锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管

步骤：

石膏浆液静置后，用移液管准确吸取5mL的试样加入锥形瓶中（如果液相的Mg含量过高可以适当减少试样的量），用除盐水稀释至50mL。加入5mL 10%的三乙醇胺，加20mL pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液，加2～3滴0.5%的铬黑T指示剂，用0.015mol/L的EDTA滴定至颜色从紫红色变成纯蓝色。

式中：

C Mg

1000

31

.

24

)

(

2

1

3

2?

?

?

=-

V

V

V

T

(14)

C

Mg

——液相中镁的含量，mg/L；

T

2

——EDTA标准溶液对镁的滴定度，mmol/mL；

0.015mol/L的EDTA溶液对镁的滴定度为0.15mmol/mL；

V

1

——滴定液相钙消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

V

3

——滴定液相钙、镁总量时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

V

2

——量取的试样体积，mL；

24.31——Mg的摩尔质量。