XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐÁ VÔI, DOLOMITE

Bài 1: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA ĐÁ VÔI, DOLOMITE
(Dựa theo tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXDVN 312-2004)
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).
2. Cách tiến hành
2.1. Chuẩn bị và phá mẫu
Mẫu đá vôi được phơi khô, nghiền thành bột mịn qua rây 4900 lỗ/cm2 sau
đó sấy đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 100 - 1050C.
Cân chính xác khối lượng a gam mẫu trên cân phân tích (độ chính 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 khi CO2 ngừng thoát ra thì đun cách cát mẫu khoảng 15 - 20 phút để
phản ứng xảy ra hoàn toàn và đuổi hết CO2. Lấy mẫu ra, lọc rủa bằng HCl 5%
(khoảng 10 mL) rồi rủa lại bằng 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 ra mạnh, kéo theo
mẫu văng ra ngoài.
Đun mẫu trên bếp cách cát đến khi không còn khí thoát ra, và xuất hiện
các hạt tinh thể màu trắng, nếu quá trình đun chưa hoàn toàn thì tiếp tục thêm
HCl 1:2 tránh cho mẫu bị khô, cháy.
1

Khi đun mẫu xuất hiện chất rắn màu đen, đó có thể là SiO2 và CKT.
2.2. Xác định hàm lượng SiO2
Phần bã không tan trên giấy lọc cho hết vào chén sứ đã biết trước khối
lượng m1. Nung chén sứ đó ở 9000C, gia nhiệt 1 giờ. Để nguội chén sứ trong
bình hút ẩm, cân lại khối lượng chính xác m2.
Hàm lượng SiO2 trong mẫu được tính theo công thức:
%

SiO 2 

m 2  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 5 mL
dung dịch đệm amoni (pH = 9 - 10) và một ít chỉ thị ET00. Chuẩn độ dung dịch
bằng EDTA cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh nước biển,
thể tích EDTA tiêu tốn là V1 mL để xác định tổng hàm lượng CaO và MgO
M2+ + H2Y2- → MY2- + 2H+

Hình 1.1. Chuẩn độ tổng Ca2+ và Mg2+

Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác, thêm 2 mL dung dịch NaOH
để kết tủa Mg2+ ( pH ≥12), thêm ít chỉ thị murexit. Chuẩn độ dung dịch bằng
EDTA đến khi dung dịch chuyển từ đỏ nho sang tím hoa cà. Thể tích EDTA tiêu
tốn V2 mL để xác định hàm lượng Ca2+.

2

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 mỗi lần 4 - 5 lần.
Khi xác định riêng Ca2+ khi cho NaOH vào thì xuất hiện kết tủa trắng của
Mg. Mục đích là che sự ảnh hưởng của Mg2+ để chuẩn độ Ca2+.
Tại thời điểm gần điểm đương lượng của phép phân tích chuẩn độ Ca2+ bằng
EDTA chỉ thị murexit thì kết tủa Mg(OH)2 tan hết.
Hàm lượng CaO và MgO xác định theo công thức:
%CaO 

V2 N 56 250 100
x x
x
1000 2 10
a

%MgO 

(V1  V2 )N 40 250 100
x x
x

1000
2 10
a

2.4. Xác định hàm lượng MKN
Cho khoảng 1 gam mẫu vào chén sứ đã biết trước chính xác khối lượng
m0. Cân chính xác khối lượng của chén và mẫu m1 trên cân phân tích. Nung chén

3


chứa mẫu ở 10000C, gia nhiệt 1 giờ. Làm nguội chén trong bình hút ẩm rồi cân
lại khối lượng của chén và mẫu sau khi nung m2.
Hàm lượng MKN của mẫu xác định theo công thức:
%MKN 

(m1  m 2 )
x100
(m1  m 0 )

3. Kết quả phân tích
3.1. Kết quả xác định lại nồng độ EDTA
Lấy 10 mL dung dịch EDTA vào bình tam giác, thêm vào 1 giọt chỉ thị
PAN, chuẩn độ bằng CuSO4 0,05N hết 10,2 mL (V).
Nồng độ của EDTA
N=
3.2. Xác định hàm lượng SiO2
a

m1

m2

%SiO2

Mẫu 1

1,3261

38,2260

38,1929

11,05

Mẫu 2

1,0222

52,1570

52,2711

11,16

Trung Bình

11,11

Sai số

0,001

3.3. Xác định hàm lượng Cao và MgO
Xác định hàm lượng CaO và MgO trong mẫu Đá vôi
a

V1

V2

%CaO

%MgO

Mẫu 1

1,0261

16,10

14,55

49,63

3,90

Mẫu 2

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 1

38,1113

39,1178

38,8333

28,27

Mẫu 2

52,1901

53,2674

52,9638

28,18

Trung Bình

28,23

Sai số

0,001

Thành phần hóa học của đá vôi
4

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 quả phân tích thành phần hóa học cho thấy. Trong mẫu
hàm lượng CaO và SiO2 chiếm lượng lớn. Đáp ứng tiêu chuẩn làm nguyên liệu
cho sản cuất xi măng. Tuy nhiên lượng MgO còn lớn (>3%). Đây là thành phần
có hại khi sản xuất clinker. Cần có biện pháp giảm hàm lượng MgO trong

nguyên liệu xuống trước khi sản xuất.
Tổng hàm lượng đá vôi không đạt 100%.
Nguyên nhân sai số:
- Phương pháp phân tích còn mắc nhiều sai số (sai số dụng cụ, hóa chất, thao tác
thí nghiệm)
- Trong mẫu còn chứa các thành phần khác không nằm trong chỉ 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 năng thao tác, thực hành
- Sử dụng dụng cụ có độ chính xác cao.

5


BÀI 2: XÁC ÐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC
CỦA ÐẤT SÉT, TRUỜNG THẠCH, QUẶNG SẮT
(Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7131-2002)
1. Nguyên tắc
- Sự phá hủy đất sét bằng NaOH hoặc KOH ở nhiệt độ cao sẽ tạo thành các muối
aluminat, silicat của kim loại kiềm. Chẳng hạn:
Al2O3.2SiO2.2H2O + 6NaOH → 2NaAlO2 + 2Na2SiO3 + 5H2O
- Hòa tan mẫu sau khi nung bằng dung dịch HCl, các muối silicat chuyển thành
H2SiO3 ở dạng kết tủa keo; Al3+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+… trong dung dịch.
- Hàm lượng SiO2, MKN đuợc xác định bằng phương pháp phân tích trọng
lượng.
- Xác định tổng Ca2+, Mg2+ bằng phương pháp chuẩn độ complexon trong môi
truờng pH = 9 - 10, chỉ thị là eriocrom T đen (ET00).
- Xác định riêng Ca2+ bằng phương pháp chuẩn độ complexon trong môi trường

pH

12, chỉ thị là murexit.

- Xác định riêng Fe3+ bằng phương pháp chuẩn độ complexon trong môi trường
pH = 1 - 2, chỉ thị là axit sunfosalisilic.
- Xác định Al3+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược complexon bằng dung dịch
CuSO4 trong môi trường đệm pH = 4 - 6, chỉ thị PAN.
2. Cách tiến hành
2.1. Chuẩn bị mẫu và phá mẫu
Mẫu được phơi khô, nghiền sơ bộ. Sau đó, sấy khô đến khối lượng không
đổi ở nhiệt độ 100 – 105oC. Mẫu được nghiền mịn qua rây 4900 lỗ/cm2.
Cân 1 gam mẫu trên cân phân tích (độ chính xác: 0,0001 gam). Cho mẫu
vào chén Niken (Ni) chứa sẵn 5 gam chất chảy. Ðối với mẫu cần xác định hàm
lượng K2O thì dùng chất chảy là NaOH và ngược lại. Trong trường hợp không
cần xác định hàm lượng K2O và Na2O, nên dùng chất chảy là NaOH để quá trình
6


tách mẫu ra khỏi chén nung sau này thuận lợi hơn. Trộn thật đều mẫu và chất
chảy, sau đó phủ lên bề mặt mẫu 1 lớp mỏng chất chảy. Ðậy nắp chén và nung
mẫu trong lò điện ở 5500C trong thời gian 60 phút đến khi hỗn hợp chảy đều.
Sau khi làm nguội, cho chén Ni vào cốc thuỷ tinh 250 mL có chứa sẵn 25 mL
nước cất. Sau khi tách khối rắn ra khỏi chén, thêm 15 mL dung dịch HCl 1:1,
khuấy đều và đun hỗn hợp trên bếp cách thủy cho đến khi kiệt nước, rồi thêm
tiếp 5 mL dung dịch HCl 1:2 và tiếp tục đun cho đến khô, nhằm chuyển tất cả
các muối silicate về dạng H2SiO3 kết tủa keo. Thêm khoảng 30 mL nước cất,
khuấy đều, lọc kết tủa trên giấy lọc băng xanh không tro, rửa kết tủa nhiều lần
bằng nước cất nóng (để tránh sự hấp phụ của các ion Al3+, Fe3+, Ca2+ , Mg2+… lên
kết tủa) cho đến khi hết ion Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3). Dịch lọc được định

mức thành 250 mL (ký hiệu là dung dịch A).
2.2. Xác định hàm lượng SiO2
Phần kết tủa trên giấy lọc cho vào chén sứ chịu nhiệt đã biết trước chính
xác khối lượng (m1). Nung chén sứ chứa kết tủa ở 900oC trong 1 giờ để phân huỷ
hoàn toàn H2SiO3 thành SiO2 và H2O. Ðể nguội chén sứ trong bình hút ẩm, cân
lại khối lượng chính xác của chén sứ (m2).
Hàm lượng SiO2 trong mẫu được tính theo công thức:
%SiO2 =
Trong đó: a là khối lượng ban đầu của mẫu phân tích
2.3. Xác định hàm lượng Fe2O3, Al2O3
Lấy 25 mL dung dịch A cho vào cốc 250 mL, thêm vào 1 - 2 giọt chỉ thị
metyl đỏ, cho từ từ dung dịch NH3 5% vào đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ
sang vàng, lúc này môi trường của dung dịch có pH = 4 - 6, là điều kiện tốt nhất
để kết tủa hoàn toàn Al3+ và Fe3+ duới dạng Al(OH)3 và Fe(OH)3. Lọc kết tủa trên
giấy lọc băng xanh, rửa kết tủa bằng nước cất. Kết tủa trên giấy lọc dùng để xác
định Al2O3 và Fe2O3; phần dịch lọc được định mức thành 100 mL (ký hiệu là
dung dịch B) dùng để xác định MgO và CaO.
7


Hoà tan kết tủa Al(OH)3 và Fe(OH)3 trên giấy lọc bằng dung dịch HCl 1:2
và định mức thành 100 mL (ký hiệu là dung dịch C).
Lấy 10 mL dung dịch C vào bình tam giác, thêm vài giọt chỉ thị axit
sulfosalixilic, dùng dung dịch NH3 5% hoặc HCl 5% để điều chỉnh môi truờng
dung dịch có pH = 1 - 2. Ðun nóng dung dịch đến khoảng 70 - 800C, chuẩn độ
bằng dung dịch Na2H2Y 0,01N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím sang
không màu, thể tích Na2H2Y 0,01N tiêu tốn hết V1 mL.
Hàm lượng Fe2O3 trong mẫu đuợc tính theo công thức:
%Fe 2O3 

V1N 160 250 100 100
x
x
x
x
1000 4
25 10
a

Thêm vào dung dịch sau khi xác định Fe3+ một lượng dư Na2H2Y 0,05N,
thêm tiếp khoảng 5mL dung dịch đệm CH3COONa – CH3COOH và vài giọt chỉ
thị PAN. Chuẩn độ lượng Na2H2Y dư bằng CuSO4 0,05N cho đến khi dung dịch
chuyển từ màu vàng sang xanh tím.
Hàm lượng Al2O3 trong mẫu được tính theo công thức:
%Al2O3 

(V1N  V2 N 2 ) 102 250 100 100
x
x
x
x
1000
4
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 5 mL
dung dịch đệm NH3-NH4Cl (pH = 9 - 10) và một ít chỉ thị ET00. Chuẩn độ bằng
dung dịch Na2H2Y 0,05N cho đến khi 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 2 mL dung dịch
NaOH 10% (dung dịch có pH = 12), một ít chỉ thị murexit. Chuẩn độ bằng dung
dịch Na2H2Y 0,05N cho đến khi dung dịch chuyển từ đỏ sang màu tím hoa cà.
Thể tích Na2H2Y 0,05N tiêu tốn hết V2 mL.
Hàm lượng CaO và MgO được tính theo các công thức sau:
%CaO 

V2 N 56 250 100 100
x x
x
x
1000 2 10 25
a
8


%MgO 

(V1  V2 )N 40 250 100 100
x x
x
x
1000
2 10 25
a

2.5. Xác định hàm lượng MKN
Cho khoảng 1 gam mẫu vào chén sứ đã biết trước chính xác khối lượng
(mo), xác định chính xác khối lượng của mẫu và chén trước khi nung trên cân

phân tích (m1). Nung chén chứa mẫu ở 9000C trong thời gian 1 giờ để mẫu sét
phân huỷ hoàn toàn. Làm nguội chén trong bình hút ẩm và cân lại khối lượng
của chén và mẫu sau khi nung (m2). Hàm lượng MKN của mẫu được xác định
theo công thức:

3. Kết quả phân tích quặng sắt
3.1. Xác định hàm lượng SiO2
m0

m1

m2

%SiO2

Mẫu 1

37,4195

38,4734

38,1794

27,89

Mẫu 2

52,1973

53,3224

53,0245

27,39

Trung Bình

27,64

Sai số

0,125

3.2. Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 (Thêm 10 mL EDTA)
a

V1

V2

%Fe2O3

%Al2O3

Mẫu 1

1,0662

1,80

9,2

33,76

9,56

Mẫu 2

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 và MgO
a

V1

V2

%CaO

%MgO

Mẫu 1

1,0662

0,4

0,5

5,25

0,93

Mẫu 2

1,0032

0,4

0,45

5,58

0,50

Trung Bình

5,42

0,72

Sai số

0,054

0,092

9


3.4. Xác định Mất khi nung
m0

m1

m2

%SiO2\

Mẫu 1

37,4195

38,4734

38,2794

18,41

Mẫu 2

52,1973

53,2224

53,0255

19,21

Trung Bình

18,81

Sai số

0,320

Thành phần hóa học của 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 của mẫu đất sét là 95,415%, tổng hàm lượng
chưa đạt được 100%. Chứng tỏ trong mẫu còn chứa các thành phần khác và kết
quả thí nghiệm còn sai số.
Nguyên nhân sai số:
- Sai số hệ thống (Dụng cụ , hóa chất không tinh khiết, mẫu nhiễm bẩn), sai số
do kĩ năng thao tác, phân tích, tính toán
Biện pháp khắc phục:
- Tăng số lần thí nghiệm
- Sử dụng dụng cụ thiết bị có độ chính xác cao
- Nâng cao kỹ năng thao tác thí nghiệm và trình độ chuyên môn
- Sử dụng dụng cụ có độ chính xác cao.

10

Bài 3: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CLINKE XI MĂNG
(Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 141- 1998)
1. Xác định độ ẩm
Cân khoảng 5 gam clinke vào chén sứ, cân khối lượng của mẫu và chén
trên cân phân tích. Sấy chén sứ chứa mẫu ở 100 – 1050C đến khối lượng không
đổi (khoảng 2 – 3 giờ). Lấy ra cho vào bình hút ẩm, để nguội đến nhiệt độ phòng
sau đố đem cân. Tiếp tục sấy mẫu ở nhiệt độ trên trong 30 phút và cân lại khối
lượng, thí nghiệm được tiến hành cho đến khi khối lượng không đổi.
Độ ẩm (%) của Clinke xi măng tính bằng công thức:
W

(G1  G 2 )
x100
m

Trong đó:
- G1: khối lượng mẫu của mẫu và chén sứ trước khi sấy (g)
- G2: là khối lượng của mẫu và chén sứ sau khi sấy (g)
- m: khối lượng mẫu (g)
2. Xác định lượng mất khi nung (MKN)
Cho khoảng 5 gam mẫu vào chén sứ đã biết trước chính xác khối lượng
(m0), xác định chính xác khối lượng của mẫu và chén trước khi nung trên cân
phân tích (m1). Nung chén chứa mẫu ở 9500C trong thời gian 30 phút. Làm
nguội chén trong bình hút ẩm và cân lại khối lượng của chén và mẫu sau khi
nung (m2).
Hàm lượng MKN của mẫu được xác định theo công thức:

11

3. Xác định hàm lượng SiO2 và cặn không tan
Cân 1 gam clinke xi măng trên cân phân tích và cho vào cốc dung tích
100 mL. Tẩm ướt clinke bằng nước cất và dầm tan hết cục. Cho từ từ 5 mL HCl
1:1 vào, dùng đũa thủy tinh dầm tan hết những hạt đen, thêm vào 0,5 gam
NH4Cl, khuấy cho thật đều. Đun hỗn hợp trên bếp cách thủy khoảng 30 phút.
Trong thời gian đó khuấy nhiều lần, chú ý dầm tan những cục bị vón. Sau đó 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 trên giấy lọc vài lần, sau đó tiếp tục rửa bằng
nước cất đun sôi cho đến hết ion Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3 1%), dung dịch
lọc được định mức thành 250 mL (ký hiệu là dung dịch A). Kết tủa và giấy lọc
cho vào chén sứ đã nung và biết chính xác khối lượng. Cho chén và mẫu vào lò,
nung ở 9000C trong khoảng 1 giờ. Lấy ra để nguội đến nhiệt độ phòng trong
bình hút ẩm, cân.
Công thức tính:

%SiO 2  CKT 

m 2  m1
x100
a

Trong đó:
- m1: khối lượng kết tủa và chén sau nung;
- m2: khối lượng chén không;
- m: khối lượng mẫu;
4. Xác định hàm lượng Fe2O3, Al2O3
Lấy 25 mL dung dịch A cho vào cốc 250 mL, thêm vào 1 - 2 giọt chỉ thị
metyl đỏ, cho từ từ dung dịch NH3 5% vào đến pH = 4 - 6, lúc này dung dịch
chuyển từ màu đỏ sang vàng, là điều kiện tốt nhất để kết tủa hoàn toàn Al3+ và

Fe3+ dưới dạng Al(OH)3 và Fe(OH)3. Lọc kết tủa trên giấy lọc băng xanh, rửa kết
tủa bằng nước cất nóng. Kết tủa trên giấy lọc dùng để xác định Al2O3 và Fe2O3.
Phần dịch lọc được định mức thành 100 mL (ký hiệu là dung dịch B)
dùng để xác định MgO và CaO.
Hoà tan kết tủa Al(OH)3 và Fe(OH)3 trên giấy lọc bằng dung dịch HCl 1:2
và định mức thành 100 mL (ký hiệu là dung dịch C). Lấy 10 mL dung dịch C
12


vào bình tam giác, thêm vài giọt chỉ thị axit sulfosalixilic, dùng dung dịch NH3
5% hoặc HCl 5% để điều chỉnh môi trường dung dịch có pH = 1 - 2. Đun nóng
dung dịch đến khoảng 70 - 800C, chuẩn độ bằng dung dịch Na2H2Y cho đến khi
dung dịch chuyển từ màu tím sang không màu, thì thể tích Na2H2Y tiêu tốn hết
V1 mL.
Hàm lượng Fe2O3 được xác định theo công thức:
%Fe 2O3 

V1N 160 250 100 100
x
x
x
x
1000 4
25 10
a

Thêm vào dung dịch sau khi xác định Fe3+ một lượng dư dung dịch
Na2H2Y, thêm tiếp khoảng 5 mL dung dịch đệm Acetat và vài giọt chỉ thị PAN.
Chuẩn độ lượng Na2H2Y dư bằng dung dịch CuSO4 cho đến khi dung dịch
chuyển từ màu vàng sang xanh tím.

Hàm lượng Al2O3 trong mẫu được tính theo công thức:
%Al2O3 

(V1N  V2 N 2 ) 102 250 100 100
x
x
x
x
1000
4
25 10
a

5. Xác định hàm lượng CaO, MgO
Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác dung tích 100 mL, thêm 5 mL
dung dịch đệm amoni (pH = 9 - 10) và một ít chỉ thị ET00. Chuẩn độ dung dịch
bằng EDTA cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh nước biển,
thể tích EDTA tiêu tốn là V1 mL để xác định tổng hàm lượng CaO và MgO
M2+ + H2Y2- → MY2- + 2H+
Lấy 10 mL dung dịch A vào bình tam giác, thêm 2 mL dung dịch NaOH
để kết tủa Mg2+ (pH ≥ 12), thêm ít chỉ thị murexit. Chuẩn độ dung dịch bằng
EDTA đến khi 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 mỗi lần 4 - 5 lần.
Khi xác định riêng Ca2+ khi cho NaOH vào thì xuất hiện kết tủa trắng của
Mg2+. Mục đích là che sự ảnh hưởng của Mg2+ để chuẩn độ Ca2+.
Tại thời điểm gần điểm đương lượng của phép phân tích chuẩn độ Ca2+ bằng
EDTA chỉ thị murexit thì kết tủa Mg(OH)2 tan hết.
Hàm lượng CaO và MgO xác định theo công thức
%CaO 

V2 N 56 250 100
x x
x
1000 2 10
a

%MgO 

(V1  V2 )N 40 250 100
x x
x
1000
2 10
a

6. Kết quả phân tích
6.1. Xác định độ ẩm

a

m1

m2

W(%)

Mẫu 1

5,0507

62,2948

62,2928

0,04

Mẫu 2

5,0612

62,2856

62,2834

0,04

Trung Bình

0,04

Sai số

0,000

6.2. Xác định lượng mất khi nung
m0

m1

m2

%MKN

Mẫu 1

52,1919

57,1922

57,1757

0,33

Mẫu 2

38,1073

43,1145

43,1000

0,29

Trung Bình

0,31

Sai số

0,000

6.3. Xác định hàm lượng SiO2 và CKT
Mẫu 1

a

m1

m2

%SiO2+CKT

1,0081

38,1112

38,2973

18,61

14


Mẫu 2

1,0121

57,1920

57,3722

17,80

Trung Bình

18,21

Sai số

0,328

6.4. Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3
a

V1

V2

%Fe2O3

%Al2O3

Mẫu 1

1,0081

0,20

0,6

4,17

5,06

Mẫu 2

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 và MgO
Xác định hàm lượng CaO và MgO trong mẫu Đá vôi
a

V1

V2

%CaO

%MgO

Mẫu 1

1,0386

5,2

4,95

66,70

2,40

Mẫu 2

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 của 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 quả phân tích thành phần hóa học của Clinker cho kết quả
thành phần các oxit nằm trong khoảng quy định chuẩn.
Tuy nhiên tổng hàm lượng không đạt 100%.
Nguyên nhân sai số:

15


- Kết quả phân tích còn mắc nhiều sai số (Lấy hóa chất, chuẩn độ, thao tác thí
nghiệm, sai số dụng cụ, Hóa chất không tinh khiết)
- Lượng MKN là 0,31% (Theo lí thuyết phải bằng 0)
- Trong mẫu phân tích có lẫn tạp chất
- Trong mẫu còn có các thành phần hóa học khác không nằm trong danh mục

phân tích.
Biện pháp khắc phục:
- Tăng số lần thí nghiệm
- Sử dụng hóa chất tinh khiết
- Tăng kĩ năng và thao tác thực hành
- Sử dụng dụng cụ có độ chính xác cao.

BÀI 4: XÁC ÐỊNH HÀM LƯỢNG CaO TỰ DO TRONG CLINKE
16


(Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 141 - 1998)
1. Mục đích
Khi nung thiêu kết clinker ở nhiệt độ cao (1450oC), những hạt CaO không
tham gia phản ứng tạo khoáng xi măng (gọi là CaO tự do) sẽ bị “già” hóa. Loại
CaO này hydrat hóa rất chậm. Khi xi măng đã ninh kết và đóng rắn thì nó vẫn
chưa tạo thành Ca(OH)2 mà phải sau thời gian 2 - 3 tháng nó mới tạo thành
Ca(OH)2 với thể tích lớn hơn so với hạt CaO ban đầu. Sự tăng thể tích trong quá
trình hydrat của CaO tự do gây nên ứng suất nội trong cấu trúc xi măng và phá
hủy cấu trúc đó. Vì vậy, độ ổn định thể tích của xi măng portland phụ thuộc vào
hàm lượng CaO tự do có trong clinker. Theo TCVN 7024 : 2002, hàm lượng
CaO tự do trong xi măng portland không vượt quá 1,5%.
2. Nguyên tắc
Dựa vào khả năng phản ứng của canxi oxit tự do trong clinke với glyxerin
khi đun nóng tạo thành hợp chất canxi glyxerat màu hồng.
Ðây là phản ứng chuẩn độ không dùng chỉ thị vì bản thân canxi glyxerat
là chất chỉ thị vì nó có màu hồng. Khi đun nóng axit benzoic sẽ phản ứng với
canxi glyxerat đến lúc nào phản ứng xảy ra hoàn toàn tức là canxi glyxerat hết
thì dung dịch sẽ chuyển từ màu hồng sang không màu. Tại đây, ta dừng quá
trình chuẩn độ lại. Ghi thể tích axit benzoic đã dùng.

3. Cách tiến hành
3.1. Chuẩn bị hoá chất
Chuẩn bị dung môi glyxerin
Do CaO dễ dàng phản ứng với nước gây ra sai số cho phép xác định, nên
phải tiến hành trong dung môi glyxerin khan. Ðể khử nước glyxerin, cho khoảng
300 mL glyxerin vào cốc thuỷ tinh dung tích 500 mL và đun trên bếp điện trong
3 giờ ở nhiệt độ 160 - 170oC. Trong quá trình đun, glyxerin có thể trở thành màu
vàng nhạt nhưng không trở ngại gì. Cho glyxerin đã khử nước vào bình thuỷ
tinh 500 mL có nút mài đã sấy khô.
17


Cho 200 mL glyxerin đã khử nước vào cốc 1000 mL, rồi đun nóng đến
100 – 1200C, thêm 15 g BaCl2 (đã sấy khô ở 1300C) và hòa tan trong glyxerin.
Ðể nguội dung dịch, thêm etanol tuyệt đối đến 1 lít và khoảng 0,1 g
phenolphtalein. Dùng dung dịch NaOH 0,01N trong rượu để điều chỉnh đến khi
phản ứng kiềm yếu (dung dịch màu vàng nhạt). Nếu dung dịch là kiềm (màu
hồng sáng) thì chuẩn bằng dung dịch axit benzoic 0,1N trong rượu, cho đến khi
phản ứng là kiềm yếu. Cho dung môi glyxerin vào chai thủy tinh có dung tích
1000 mL có nút mài.
Axit benzoic 0.1N trong etanol
Hòa tan 12,3 g axit benzoic rắn đã sấy khô trong 1000 mL etanol tuyệt đối.
Xác định độ chuẩn axit benzoic tuyệt đối
Nghiền mịn CaO rồi cho vào chén nung 30 phút ở nhiệt độ 950 – 10000C.
Cho vào bình tam giác khô dung tích 150 mL khoảng 30 mL dung môi glyxerin.
Cân nhanh 0,03 – 0,04 g CaO mới nung cho vào bình tam giác, thêm vào vài
mảnh gạch men, lắc đều và nối bình tam giác với ống làm lạnh hồi lưu. Ðun sôi
trên bếp điện cho đến khi dung dịch có màu hồng đậm. Sau đó tháo bình tam
giác ra chuẩn độ nóng dung dịch trong bình tam giác bằng dung dịch axit
benzoic trong rượu đến khi mất màu hồng. Tiếp tục chuẩn độ cho đến khi màu

hồng không xuất hiện lại (khoảng 20 phút).
Ðộ chuẩn của dung dịch axit benzoic (T) tính bằng lượng CaO tương ứng
với 1 mL dung dịch axit benzoic 0,1N trong rượu, g/mL, theo công thức:

Trong đó:
g là khối lượng CaO (g)
V là lượng dung dịch axit benzoic 0,1N dùng để chuẩn độ (mL)
3.2. Lấy mẫu và 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 về phòng thí nghiệm được đổ trên tờ giấy láng, trải thành một
lớp mỏng. Dùng nam châm hút sắt, kim loại lẫn trong xi măng. Sau đó dùng
phương pháp chia tư lấy khoảng 25 g đem nghiền trên cối mã não thành bột mịn
(cỡ hạt 0,063 mm) để làm mẫu phân tích hoá học, phần mẫu còn lại được bảo
quản trong lọ thuỷ tinh đậy kín. Sấy mẫu ở nhiệt độ 105oC ± 5oC đến khối lượng
không đổi và trộn đều khi cân để tiến hành phân tích.
3.3. Tiến hành phân tích CaO tự do trong xi măng
- Cân khoảng 1 g mẫu xi măng cho vào bình tam giác 250 mL đã được sấy khô.
- Thêm vào 30 mL dung dịch glyxerin lắc đều.
- Nối bình với ống làm lạnh và hồi lưu, đun sôi lăn tăn trên bếp điện có lưới
amiăng cho đến khi xuất hiện màu hồng.
- Tháo bình ra và chuẩn độ ngay dung dịch nóng bằng axit benzoic 0,1N trong
rượu cho đến khi mất màu hồng.
- Lắp lại vào ống làm lạnh hồi lưu, đun sôi và sau đó chuẩn đến khi màu hồng
không xuất hiện lại sau từ 15 phút đến 20 phút đun sôi.
4. Tính toán kết quả

Hàm lượng canxi tự do trong xi măng được tính bằng công thức:

Trong đó:
V là thể tích axit benzoic 0,1N đã dùng
T là độ chuẩn của dung dịch axit benzoic
a là khối lượng mẫu chính xác đã dùng để phân tích.

19


4.1. Xác định độ chuẩn của dung dịch acid Benzoic
a

V1

T

Mẫu 1

0,0412

15

2,75.10-3

Mẫu 2

0,0433

15,2

2,85.10-3

Trung Bình

2,8.10-3

4.2. Xác định hàm lượng Canxi oxit tự do
a

V1

%CaO

Mẫu 1

1,0032

8,2

2,29

Mẫu 2

1,0112

8,1

2,24

Trung Bình

2,23

Nhận xét: Hàm lượng CaO tự do trong clinker còn cao. Vượt quá quy
định tiêu chuẩn Việt Nam 7024 : 2002 (<1,5%).
Nguyên nhân sai số:
- Kết quả phân tích còn mắc nhiều sai số (Lấy hóa chất, chuẩn độ, thao tác thí
nghiệm, sai số dụng cụ, Hóa chất không tinh khiết)
- Lượng MKN là 0,31% (Theo lí thuyết phải bằng 0). Chứng tỏ mẫu phân tích
có lẫn tạp chất
- Trong mẫu còn có các thành phần hóa học khác không nằm trong danh mục
phân tích.
Biện pháp khắc phục:
- Tăng số lần thí nghiệm
- Sử dụng hóa chất tinh khiết
- Tăng kĩ năng và thao tác thực hành
- Sử dụng dụng cụ có độ chính xác cao.

20


BÀI 5: XÁC ÐỊNH ÐỘ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA PUZOLAN
(Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3735-1982)
1. Mục đích
Khi nung thiêu kết clinker ở nhiệt độ cao (1450oC), những hạt CaO không
tham gia phản ứng tạo khoáng xi măng (gọi là CaO tự do) sẽ bị “già” hóa. Loại
CaO này hydrat hóa rất chậm. Khi xi măng đã ninh kết và đóng rắn thì nó vẫn
chưa tạo thành Ca(OH)2 mà phải sau thời gian 2 - 3 tháng nó mới tạo thành
Ca(OH)2 với thể tích lớn hơn so với hạt CaO ban đầu. Sự tăng thể tích trong quá

trình hydrat của CaO tự do gây nên ứng suất nội trong cấu trúc xi măng và phá
hủy cấu trúc đó.
Vì vậy, độ ổn định thể tích của xi măng portland phụ thuộc vào hàm
lượng CaO tự do có trong clinker. Theo TCVN 7024 : 2002, hàm lượng CaO tự
do trong xi măng portland không vượt quá 1,5%.
Ðể làm giảm hàm lượng CaO tự do, nguời ta thường đưa vào một lượng
puzolan có chứa các oxit SiO2 hoạt tính và Al2O3 hoạt tính. Chúng sẽ tương tác
với CaO tự do ngay ở điều kiện thường tạo thành các khoáng canxisilicat,
canxialuminat có cường độ khi đóng rắn.
Ðể đánh giá mức độ hoạt tính của puzolan, nguời ta sử dụng phương pháp đánh
giá thông qua độ hút vôi của nó.
2. Cách tiến hành
Ðộ hoạt tính của puzolan là lượng CaO (mg) bị hút từ dung dịch vôi bão hòa sau
30 ngày đêm ứng với 1g puzolan và sấy khô ở 105oC
Cách tiến hành: Mẫu puzolan được nghiền mịn qua rây 4900 lỗ/cm đến khối
lượng không đổi. Cân 2 g mẫu trên cân phân tích cho vào bình tam giác dung
tích 250mL có nút nhám đã được rửa sạch, sấy khô. Dùng pipet hút 100mL dung
dịch vôi bão hòa cho vào ống thủy tinh có mẫu đậy nút lại và lắc mạnh trong

21


một phút để toàn bộ mẫu được thấm uớt bằng dung dịch vôi. Ðể yên sau 24 giờ
lắc lại một lần nữa trong khoảng một phút.
Lần chuẩn dung dịch vôi đầu tiên được tiến hành sau 48 giờ. Trước tiên
dùng pipet hút ra 50 mL dung dịch (không được làm vẩn đục dung dịch trong
bình tam giác) cho vào bình tam giác dung tích 250 mL, thêm vào đó 1 – 2 giọt
chỉ thị phenolphtalein rồi chuẩn bằng dung dịch H2SO4 0,1N đến khi dung dịch
bắt đầu chuyển từ màu hồng sang không màu. Tiếp tục cho 50 mL dung dịch
nước vôi trong bão hòa bổ sung vào bình tam giác có mẫu ban đầu, lắc khoảng

một phút, để yên 24 giờ lắc lại. Sau 48 giờ kể từ lúc thêm dung dịch nước vôi
trong bão hòa, lấy ra 50 mL dung dịch và chuẩn bằng dung dịch H2SO4 0,1 N
như lần thứ nhất. Thí nghiệm được lặp lại như vậy cho đến khi có tổng số lần thí
nghiệm là 15 lần (30 ngày thí nghiệm).
a) Pha dung dịch Ca(OH)2 bão hòa:
Lấy bột CaO cho vào chén sứ, nung lại trong lò điện ở 950oC trong 1 giờ.
Cho khoảng 20 gam bột CaO sau khi nung vào bình nhựa PE dung tích 5 lít, đổ
đầy nước cất vào bình. Dùng máy khuấy đũa khuấy đều hỗn hợp trong 60 phút.
Ðậy kín, không cho dung dịch tiếp xúc với không khí. Ðể yên dung dịch sau
khoảng 3 ngày, lấy phần dung dịch trong suốt phía trên cho vào bình chứa có nút
nhám. Nếu dung dịch không trong suốt, có thể lọc qua giấy lọc. Dùng pipet lấy
25mL dung dịch nước vôi trong bão hòa cho vào bình nón và chuẩn bằng dung
dịch H2SO4 0,1N. Nếu kết quả cho thấy dung dịch chứa từ 1,05 ÷ 1,15 gam
CaO/lít thì đạt yêu cầu, nếu chưa đạt thì phải tiếp tục bão hòa.
Ðánh giá kết quả chuẩn bị dung dịch:
Thể tích H2SO4 0,1N cần dùng để chuẩn độ 25 mL nước vôi là 21,5 mL.
Do đó theo định luật đương lượng ta có:

Vậy hàm lượng CaO trong dung dịch là:
CaO = 0.42*56/2 = 1.76 (g/L) ( Đạt điều kiện )
22


b) Chuẩn bị phụ gia:
Nghiền mịn phụ gia sao cho lọt qua sàng No 0.08. Nung mẫu ở các nhiệt
độ 500oC, 600oC, 700oC, 800oC và lưu trong khoảng thời gian 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ
và một mẫu sấy ở 100oC và lưu trong 1 giờ.
3. Phương pháp tính toán kết quả:
- Gọi V1 là số mL H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2
bão hòa ở lần thí nghiệm thứ 1.

- Gọi V’1 là số mL H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2 sau
khi hấp phụ ở lần thí nghiệm thứ 1.
- Ðộ hút vôi (mgCaO/g) sau lần thí nghiệm thứ 1 là:

Với:
- N là nồng độ dung dịch H2SO4.
- m là khối lượng phụ gia puzolan
- Gọi V2 là số ml H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2 bão
hòa ở lần thí nghiệm thứ 2.
- Gọi V’2 là số mL H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2 sau
khi hấp phụ ở lần thí nghiệm thứ 2.
- Ðộ hút vôi (mgCaO/g) sau lần thí nghiệm thứ 2 là:

- Gọi Vn là số ml H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2 bão
hòa ở lần thí nghiệm thứ n.
- Gọi V’n là số ml H2SO4 0,1N tiêu tốn khi chuẩn 50 mL dung dịch Ca(OH)2 sau
khi hấp phụ ở lần thí nghiệm thứ n.
- Ðộ hút vôi (mgCaO/g) sau lần thí nghiệm thứ n là:

23


4. Kết quả tính toán
Bảng 5.1. Bảng tính độ hút vôi mẫu 1
Lần thí
nghiệm
thứ i

Ngày TN

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

2
4
6
9
11
13
15
18
21
23
25
27
29
30

V (mL) H2SO4 chuẩn V (mL) H2SO4 chuẩn độ
độ 50mL dung dịch
50mL dung dịch
Ca(OH)2 bão hòa ở lần Ca(OH)2 sau hấp phụ ở
thí nghiệm thứ i
lần thí nghiệm thứ i
20
15,5
20
16,6
19,9
17
20
16,85
20
16,7
20,4
16,55
20,1
16,35
19,5
14,6
19,6
13,85
20,1
14,75
19,6
15
20
15,2

19,9
15,4
20
15,55

Độ hút vôi Gi
(mgCaO/g) sau
lần thí nghiệm
thứ i
12,59
15,81
19,31
23,93
28,75
34,34
39,86
49,16
58,25
64,47
70,55
76,98
82,99
89,00

ĐỘ HÚT VÔI CỦA MẪU PUZOLAND
100
90
80
70
60

50
40
30
20
10
0
0

5

10

15

20

25

30

35

Hình 5.1.Độ hút vôi của puzoland

Nhận xét: Dựa vào kết quả ở bảng 5.1 và đồ thị hình 5.1 ta thấy hoạt tính
của puzoland ở mức trung bình (độ hút vôi sau 30 ngày đêm là 89). Độ hút vôi
của puzolan tăng tuyến tính theo thời gian.

24

BÀI 7: TÁCH TiO2 TỪ QUẶNG ILMENITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP
AXIT SUNFURIC
1. Nguyên tắc
Tinh quặng Ilmenite có thành phần khoáng chủ yếu là FeTiO3, Fe2O3,
SiO2... Khi đun nóng quặng Ilmenite trong axit H2SO4 đậm đặc, xảy ra các phản
ứng:
2FeTiO3 + 6H2SO4 → 2TiOSO4 + Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
Ðể tách sắt ra khỏi dung dịch, trước hết cần chuyển hoá Fe3+ thành Fe2+
bằng bột Fe kim loại. Sau đó, kết tinh Fe2+ dưới dạng muối FeSO4.7H2O. Quá
trình hoàn nguyên sắt xảy ra các phản ứng:
Fe2(SO4)3 + Fe → 3FeSO4
Fe + 2TiOSO4 + 2H2SO4 → Ti2(SO4)3 + FeSO4 + 2H2O
Thuỷ phân chuyển TiOSO4 tan về dạng kết tủa trắng H2TiO3
TiOSO4 + 2H2O → H2TiO3↓ + 2H2SO4
Nung H2TiO3 trong khí quyển không khí, ta thu được TiO2
H2TiO3 → TiO2 + H2O
+ Ở nhiệt độ khoảng 4500C thu được TiO2 ở dạng anatase.
+ Ở nhiệt độ khoảng 10000C thu được TiO2 ở dạng rutil.
2. Cách tiến hành
Cân 5 gam quặng Ilmenite cho vào cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, thêm vào đó
2 mL nước cất và 6 mL H2SO4 đậm đặc (95 - 98%), đậy cốc bằng phễu thuỷ để
tránh mẫu bắn ra ngoài. Ðun nóng trên bếp cách cát khoảng 20 phút. Trong quá
trình đun, dùng đũa thuỷ tinh liên tục khuấy đều hỗn hợp, tránh để hỗn hợp bị
vón cục.
Ðể nguội hỗn hợp xuống duới 850C, thêm vào khoảng 8 mL nước để hoà
tan, lọc loại bỏ phần chất rắn không tan.
Cho từ từ bột sắt vào phần dung dịch lọc, vừa thêm vừa khuấy đều cho
đến khi dung dịch bắt đầu có màu tím (hay màu nâu đen) thì dừng lại.

25