陶瓷综合实验指导书Word文件下载.docx

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取出坩埚，冷却后，放入盛有100mL的热水烧杯中，盖上表面皿，适当加热，待熔融物完全浸出后取出坩埚，用热水和盐酸（1+5）洗净坩埚及盖，洗液并入烧杯中。

然后一次加入25mL盐酸，立即用玻璃棒搅拌，加入数滴硝酸，加热煮沸，将所得澄清溶液冷却至室温后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

二、二氧化硅（氟硅酸钾容量法）

1．测定基本原理

氟硅酸钾容量法测定二氧化硅是依据硅酸在有过量的氟离子和钾离子存在下的强酸性溶液中，能与氟离子作用形成氟硅酸离子[SiF6]2-，并进而与钾离子作用生成氟硅酸钾（K2SiF6）沉淀。

该沉淀在热水中水解并生成等当量的氢氟酸，因而可用氢氧化钠溶液进行滴定，借以求得样品中的二氧化硅含量。

其反应方程式如下：

SiO32-+6F-+6H+====SiF62-+3H2O

SiF62-+2K+====K2SiF6↓

K2SiF6+3H2O====2KF+H2SiO3+4HF

HF+NaOH====NaF+H2O

2.测定所用试剂

硝酸、氟化钾溶液（150g/L）、氯化钾、氯化钾溶液（50g/L）、氯化钾-乙醇溶液（50g/L）、酚酞指示剂溶液（10g/L）、氢氧化钠标准滴定溶液（0.15mol/L）。

3．测定步骤

吸取10mL上述制备好的试样溶液，放入300mL塑料杯中，加水20~30毫升，加入10mL硝酸，冷却片刻。

然后加入10mL的150g/L氟化钾溶液，搅拌，再加入氯化钾，搅拌并压碎不溶颗粒，直至饱和。

冷却，并静置15min以上。

用快速滤纸过滤，塑料杯与沉淀用50g/L氯化钾溶液洗涤2～3次（共约25~30mL）。

将滤纸连同沉淀置于原塑料杯中，沿杯壁加入10mL的50g/L氯化钾-乙醇溶液及1mL的10g/L酚酞指示剂溶液，用0.15mol/L氢氧化钠溶液中和未洗净的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至酚酞变红（不记读数）。

然后加入200mL沸水（沸水应预先用氢氧化钠溶液中和至酚酞呈微红色），以0.15mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色（记下读数）。

试样中二氧化硅的质量百分数按下式计算：

式中TSiO2——每毫升氢氧化钠标准滴定溶液相当于二氧化硅的质量，mg/mL；

V——滴定时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；

5——全部试样溶液与所吸取试样溶液的体积比；

m——试料的质量，g。

4．二氧化硅测定过程中应注意的事项

①从上述反应方程可以看出，要使反应进行完全，首先应把不溶性二氧化硅转变为可溶性的硅酸，其次要保证溶液有足够的酸度，还必须有足够过量的氟和钾离子存在。

②分解试样所用酸的类型。

分解试样最好使用硝酸，因为用硝酸分解样品不易析出硅酸凝胶，同时还可以减少铝离子的干扰。

③溶液酸度的控制。

溶液的酸度应保持在3mol/L左右，过低易形成其他盐类的氟化物沉淀而干扰测定，但酸量过多会给沉淀的洗涤与中和残余酸的操作带来麻烦。

④溶液体积的控制。

氟硅酸钾沉淀与否，和溶液体积的关系不是太大，一般在80mL以内均可得到正确的结果。

但在实际操作中，保持在50mL左右比较适宜。

⑤氯化钾加入量的控制。

一般应至饱和或饱和。

特别是当夏天室温较高，溶液体积较大，以及在先加硝酸后加氯化钾的情况下，氯化钾的加入量一定要达到饱和。

否则，沉淀不易完全，易导致测定结果偏低。

⑥沉淀放置时间的控制。

氟硅酸钾属于立方晶系的晶体沉淀，因此在沉淀后应放置10min左右，以等晶体形成较大的颗粒，便于过滤和洗涤。

但洗涤后的沉淀在滤纸上放置的时间对测定结果无影响。

⑦对于滤纸和沉淀上未曾洗尽酸的处理。

通常是以５％的氯化钾-50％乙醇为介质，用氢氯化钠溶液中和至酚酞变红。

这一操作的关键在于快速，并在此时及以前控制温度在３０℃以下，温度高，氟硅酸钾易水解，使结果偏低。

⑧滴定所用的指示剂的品种。

通常用酚酞，但也可采用麝香酚蓝－酚红混合指示剂。

５．二氧化硅的其他测定方法

二氧化硅除了氟化酸钾溶时法以外，还有氯化铵凝聚重量法、动物胶凝聚重量法、盐酸蒸干重量法、硅钼蓝比色法。

三、三氧化二铁（EDTA-配位滴定法）

１．测定基本原理

用EDTA滴定Fe3+，一般以磺基水杨酸或其钠盐为指示剂，在溶液酸度为pＨ1.5～2，温度为60～70℃的条件下进行。

在上述条件下，磺基水杨酸与Fe3+络合成紫红色的配合物，能为EDTA所取代。

指示剂显色反应：

Fe3+＋HIn-===FeIn+＋Ｈ+

　　　　　　　　　　　　　　　　（无色）　（紫红色）

滴定主反应：

　　　　　　　　　　　　　　　Fe3+＋Ｈ2Ｙ2-===FeY-＋2Ｈ+

终点时指示剂的变色反应：

　　　　　　　　　　　　　　Ｈ2Y2-＋FeIn+===FeY-＋HIn-＋H+

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（紫红色）（黄色）（无色）

２．测定所用试剂

氨水（1＋1）、磺基水杨酸钠指示剂溶液（100g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

吸取25mL上述制备好的试样溶液，放入300mL烧杯中。

加水稀释至100mL，用氨水（1＋1）调整溶液的pＨ值至1.8～2.0（以精密pＨ试纸检验）。

将溶液加热至70℃左右，加10滴100g/L磺基水杨酸钠指示剂溶液，在不断搅拌下用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液缓慢滴定至呈亮黄色（终点时溶液温度应在60℃左右）。

试样中三氧化二铁的质量百分数按下式计算：

式中TFe2O3——每毫升EDTA标准滴定溶液相当于三氧化二铁的质量，mg/mL；

V——滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

A——试样浓度，mg/mL。

4．测定过程中应注意的事项

①测定铁时除应正确掌握溶液的酸度和温度外，还应注意使溶液中的Fe2+全部氧化成Fe3+，特别是用石墨作垫层的瓷坩埚熔融试样时，因在高度还原气氛下，样品中的铁绝大部分还原成铁，所以在测定之前应加硝酸将其完全氧化成高铁Fe3+，否则由于与EDTA的络合能力弱，将使测定结果偏低。

②滴定之前溶液pＨ值的调节，可采用一种简便的方法，即首先向溶液中加入磺基水杨酸钠指示剂，用氨水（1＋1）调节溶液出现橘红色（pＨ＞4），然后加盐酸（1＋1）至溶液刚刚变成紫红色，再继续滴加８～９滴，此时溶液的pＨ值一般都在1.6～1.8的范围内。

用这种方法调节溶液的这pＨ值，不仅操作简单，而且相当准确。

③由于Fe3+与EDTA的络合反应较慢，故在近终点时要充分搅拌，缓慢滴定，并使终点前溶液的温度以不低于60℃为宜。

④滴定终点的颜色一般视铁含量的高低而不同，若铁的含量较低，终点时的颜色应以紫红色消失为准；

若铁的含量较高，终点时溶液可能出现亮黄色，但还应以紫红色消失为准。

５．其他测定方法介绍

用氯化亚锡还原，高锰酸钾滴定法；

用氯化亚锡还原，重铬酸钾滴定法；

用金属铝片还原，高锰酸钾滴定法；

碘量法；

磺基水杨酸比色法。

四、三氧化二铝、二氧化钛（EDTA络合滴定-苦杏仁酸置换-铜盐回滴定法）

1．测定原理（EDTA络合滴定法）

在测定完铁后的溶液中，加入对Al3+过量的EDTA标准溶液（一般过量10～15mL），加热至70～80℃，调整溶液的pＨ值至3.8～4.0，将溶液煮沸1～2min。

然后以PAN为指示剂，用铜盐标准溶液返滴剩余的EDTA。

在此条件下，溶液中的少量钛也能与EDTA定量地络合。

因而所测结果为铝、钛的合量。

其络合反应式如下：

Al3+＋H2Y2-====AlY-＋2H+

TiO2+＋H2Y2-====TiOY2-＋2H+

用铜盐返滴过剩ETDA的反应为：

Cu2+＋H2Y2====2H+＋CuY2-（绿色）

（过量）

Cu2＋PAN====Cu-PAN（红色）

2．测定所用试剂

EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）、乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pＨ4.3）、PAN指示剂溶液（2g/L）、硫酸铜标准滴定溶液（0.015mol/L）、苦杏仁酸溶液（50g/L）。

在上述滴定铁后的溶液中，加入0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液至过量10～15mL（对铝、钛合量而言），加水稀释至约200mL。

将溶液加热至70～80℃后，加15mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pＨ4.3），煮沸1～2min。

取下，稍冷，加5～6滴2g/L的PAN指示剂溶液，以0.015mol/L硫酸铜标准滴定溶液滴定至亮紫色（此时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积记为V1）。

然后向溶液中加入15mL的50g/L苦杏仁酸溶液，并加热煮沸1～2min。

取下冷至50℃左右，加入5mL的95％乙醇，2滴2g/L的PAN指示剂溶液，再以硫酸铜标准滴定溶液滴定至亮紫色（此时所消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积记为V2）。

试样中三氧化二铝、二氧化钛的质量百分数按下式计算：

式中TAl2O2——每毫升EDTA标准滴定溶液相当于三氧化二铝的质量，mg/mL；

TTiO2——每毫升EDTA标准滴定溶液相当于二氧化钛的质量，mg/mL；

V——加入EDTA标准滴定溶液的体积，mL

V1——第一次滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，mL；

V2——第二次滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的体积，mL；

K——每毫升硫酸铜标准滴定溶液相当于EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

m——试样的质量，g。

①滴定终点的颜色，与过剩EDTA和所加PAN指示剂的量有关。

如溶液中剩余ED-TA的量较大或PAN指示剂的量较少，则绿色CuY2-络合物的色调较深，终点为蓝紫色或蓝色；

如EDTA过量较少或PAN指示剂的量较大，相对之下Cu-PAN红色络合物的色调就比较明显，则终点基本上是红色。

但终点时颜色的变化，均有明显的突跃，对测定结果都无影响。

②EDTA对Al3+的过量范围，如EDTA和Cu2+的浓度为0.015～0.02mol/L时，以过量10～15mLEDTA为适宜。

③在用EDTA滴定守Fe3+的溶液中加入过量的EDTA之后，应将溶液加热到70～80℃再调整溶液的pＨ值至3.8～4.0，这样可以使溶液中的少量TiO2+和大部分Al3+与EDTA络合，防止TiO2+及Al3+的水解。

④由于PAN指示剂本身以及Cu-PAN红色络合物在水中的溶解度都很小，因此，为增大其溶解度以获得敏锐的终点，最简便的办法是在热的溶液中进行滴定。

如果溶液的温度低于60℃，则滴定终点颜色的变化就不明显。

加入酒精或甲醇可提高PAN和Cu-PAN络合物的溶解度，但这样在日常的例行生产控制中是很不经济的。

5．其他测定方法介绍

以二甲酚橙为指示剂，用铅（或锌）盐标准溶液返滴法；

氯化铵置换-EDTA络合滴定法；

铜铁试剂-三氯甲烷萃取分离，EDTA络合滴定法；

直接滴定法；

铬天青S-溴化十四烷基吡啶比色法。

五、氧化钙（EDTA-配位滴定法）

1．试剂

氟化钾溶液（20g/L）、三乙醇胺（1＋2）、CMP混合指示剂、氧化钾溶液（200g/L）、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

2．分析步骤

吸取25mL试样溶液，放入400mL烧杯中。

加15mL的20g/L氟化钾溶液，搅拌并放置2min以上。

用水稀释至约150mL，加入5mL三乙醇胺（1＋2）及适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加入200g/L氧化钾溶液至出现绿色荧光后再过量6～7mL（此时溶液的pＨ值应在13以上）。

用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并转变为粉红色（耗量为V1）。

试样中氧化钙的质量百分数按下式计算：

式中TCaO——每毫升标准EDTA滴定溶液相当于氧化钙的质量，mg/mL；

V——滴定时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

A——试样溶液的浓度，mg/mL。

六、氧化镁（EDTA-配位滴定法）

氟化钾溶液（20g/L）、酒石酸钾钠溶液（100g/L）、三乙醇胺（1＋2）、氨-氯化铵缓冲溶液（pＨ10）、酸性铬蓝Ｋ-萘酚绿B（1＋2.5）混合指示剂、EDTA标准滴定溶液（0.015mol/L）。

用水稀释至200mL，加入1mL的100g/L酒石酸钾钠溶液及5mL三乙醇胺（1＋2），搅拌，然后加入25mL氨-氯化铵缓冲溶液（pＨ10）及适量的酸性铬蓝Ｋ-萘酚绿B混合指示剂，用0.015mol/L的EDTA标准滴定溶液滴定（近终点时应缓慢滴定）至溶液呈纯蓝色（耗量为V2）。

此为滴定钙、镁合量。

试样中氧化镁的质量分数按下式计算：

式中TMgO——每毫升标准EDTA滴定溶液相当于氧化镁的质量，mg/mL；

V1——滴定钙时消耗EDTA标准滴定溶液的体积

V2——滴定钙、镁合量时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

10——全部试样溶液与所分取试样溶液的体积比；

m——试样的质量，g。

七、附着水分

准确称取1～2g试样，放入预先已烘干至恒量瓶中，置于105～110℃的烘箱中（称量瓶在烘箱中应敞开盖）烘2h。

取出，加盖（但不应盖得太紧），放在干燥中冷至室温。

将称量瓶紧密盖紧，称量。

如此再入烘箱中烘1h。

用同样方法冷却、称量，至达恒重为止。

试样中附着水分的质量分数按下式计算：

式中W——附着水分，％；

m——烘干前试样的质量，g；

m1——烘干后试样的质量，g。

八、烧失量

准确称取约1g已在105～110℃烘干过的试样，放入已灼烧至恒量的瓷坩埚中。

置于高温炉中，从低温升起，在950～1000℃的高温下灼烧30min。

取出，置于干燥器中冷却，称量。

如此反复灼烧，直至恒重。

试样中烧失量的质量百分数按下式计算：

式中XL——烧失量，％；

m——灼烧前试样的质量，g；

m1——灼烧后试样的质量，g。

注意：

①黏土因吸水性强，称样应采取差减法，即在称量盘上称取试样后，立即倒入银坩埚内，可轻轻敲击称量盘，但不要用毛刷刷称量盘，然后再称量空盘，两次质量之差即为试样的质量。

②此时溶液的酸度一般在pＨ3.8～4。

③在用苦杏仁酸置换的回滴法测定黏土中的钛时，若滴定时溶液温度较高（如＞80℃），则终点时褪色较快，往往导致钛的测定结果偏高，而在50℃左右时进行滴定，褪色速度大为减慢。

但当溶液温度降低后，由于PAN指示剂以及PAN-Cu配合物在水中的溶解度亦随之降低，使滴定得不到鲜明的终点。

加入乙醇可增大二者的溶解度，从而使滴定终点得以改善。

④在干燥器中的冷却时间，前后要一致。

冷却时间一般为20～30min，但可以依室温的高低酌量增减。

塑性泥料的制备

在无压滤机和练泥机的情况下可采用以下两种方法制备塑性泥料。

1.泥浆脱水法

（1）将配料置于球磨罐中，加入适量的球石和水分，研磨一定时间，得到坯料泥浆。

（2）将泥浆倒入石膏模中脱水至可塑状态，然后将其在干净的桌面上反复揉和，直到泥料断面色调均一，无气泡、含正常工作含水量为止。

2.加水润湿揉和法

（1）将研磨好的泥浆置于烘箱中烘干至恒重，并分散为粉状。

（2）将粉料散于盆内平坦一层，在表面垂直穿孔若干（便于加水后尽快使料全部润湿）。

（3）按料量20%~30%的水量分三次喷洒在粉料表面，每次间隔15min。

经过10~12h的闷料后，在桌面上拌合、捏练、揉和，使之成为含正常工作含水量的塑泥。

3.正常工作含水量的判定

（1）触感法

将视为合格的泥料切下50g，置于玻璃板上，向内注入5mL的水，并仔细搅匀，观察泥团是否粘手背。

依次判定最终的泥料含水量达到标准否。

（2）维卡仪法

在维卡仪下端安装一个ф1.1mm的细针，其总重量为320g。

当团好的泥料表面与针尖接触后，任其自由下沉，若自沉时间t=5min，下沉深度h=3.5~4cm时，视泥料达到正常工作含水量。

可塑性指标的测定

1.方法要点

塑性指标测定是采用一定直径的泥球，在外力作用下发生变形并开始产生裂纹。

以应力（变形力）与应变（变形的程度）的乘积来表示其可塑性程度。

2.所需设备

（1）塑性指标仪（附弹丸）；

（2）天平；

（3）烘箱（200℃、可恒温）；

（4）干燥器；

（5）直径4.5cm、高4.5cm的空心金属筒。

3.测定步骤

（1）将制备好的泥料充分捏练，使其达到标准工作状态之水分（一般以不粘手为准）。

（2）用金属空心筒将泥料切成直径4.5cm、高4.5cm的圆柱体。

切割好的试样用湿布盖好，这样就可防止水分蒸发。

然后将试样用手心搓成圆球体（在未搓球前需用水打湿手心），搓球应力求迅速，以免失去水分。

一般圆球的直径为4.5cm±

0.1cm。

搓好后应即用湿布盖好，并且尽快进行测定。

若是搓几个试样，应注意要由同一个人搓，球的表面要力求光滑无气孔、无皱纹和任何微小的夹杂物，以免影响测定结果

（3）将试样放在机座平盘中央。

（4）将金属杆降下，使其下端的平盘与试样表面稍有接触，并用螺钉固定。

（5）从镜面上检查试样的外表，记录杆在标尺上的位置。

（6）在金属杆上端的圆盘上放置一个容器，然后松开夹紧螺钉，开始把弹丸逐渐加入到容器中，随着弹丸荷重的增加，在某一瞬间可以从镜面上看出泥球上有裂纹出现，此时，应立即停止向容器内加入弹丸，并借助于螺钉固定位置。

（7）记录下降后标尺的位置，以及试样在该荷重下的变形大小（cm）。

（8）称出容器连同弹丸重量（杆、平盘的重量在测试前预先称过）。

将测定结果记录好，并加以整理。

（9）将作完测定的开裂球在1/10天平上称重，记录后，在105℃～110℃烘仃中烘干至恒重。

计算其可塑水份。

4.可塑性指标计算：

S＝（a-b）·

p

式中：

S－可塑性指标；

a－泥球测定前直径（厘米）；

b－泥球测定后直径（厘米）（受压力方向的直径）；

P-泥球出现裂纹时的总负荷（弹丸、筒、杯子和平盘的重量）（公斤）。

取五次平行测定之平均值为测定结果，误差范围为±

0.5。

强塑性粘土：

指标大于3.6；

中塑性粘土：

指标为2.5～3.6；

弱塑性粘土：

指标为小于2.4

5.注意事项

（1）试样加水调和应均匀一致，含水量必须是操作水分，搓球前必须经过充分捏练。

（2）弹丸和杆子下降速度应很缓慢，不应有冲击力；

掌握开裂标准应一致。

（3）不能在筒内加砝码来增加负荷。

（4）为了保证结果正确，泥料必须经过充分捏练处理，以获得组织均匀，结构致密，内部无气孔残存的试样。

（5）作好的试样应尽快进行测定或盛放在封闭器内。

6.思考

（1）什么是粘土的可塑性？

（2）测定粘土可塑性指标的原理是什么？

（3）测定粘土可塑性有哪几种方法？

在生产中有何指导作用？

（4）影响粘土可塑性的主要因素有哪些？

可塑性指数的测定

1．实验原理：

塑性指数测定包括液限与塑限二个指定内容。

液限是粘土呈可塑状态时的上限含水量，当粘土中含水量超过液限，即进入流动状态。

塑限是粘土呈可塑状态时的下限含水量，当粘土中含水量低于塑限时，即进入半固体状态。

液限与塑限之差，即为塑性指数值。

2．液限测定

a．取制备好的粘土原料或坯料200～300克左右，在105℃下烘干。

b．将烘干好的试样加适量水（一般加水量30～50%之间），仔细拌和均匀，制成适当大小的圆柱泥团，置于掌心，即用平衡锥检验其稠度大致情况（以平衡锥下降深度为准），如下落深度超过刻度线，则需进一步捏练，减少其水分含量，反之，需加水。

c．将泥料用调泥刀分层装入试样杯中，在装料过程中，注意勿使泥料内聚集空气，并不停地予以轻敲，以除去杯内气泡，然后，用调泥刀将多余的泥料刮去。

至于杯口齐平为止，将试样杯放在底座上。

d．将平衡锥用布擦净，并用极少量的凡士林涂于锥身及尖端。

e．借电磁装置将洁净的平衡锥吸在泥坯上面，尖端刚好与泥坯接触，断去电流，平衡锥即垂直落下。

f．若锥体经15秒自由落入试样之深度小于10毫米（在锥体上刻度处），则表示试样中含水量低于液限，此时，应加入少量的水于试样中，重新拌和，然后，重复测定其落入深度。

如果锥体落入深度大于10毫米，则表示试样中水分过多，此时，可用较干的布捏练之，以减去水分，再重复测定几次。

g．当锥体落入试样之深度恰为10毫米时，即表示达到液限。

h．同一杯中的试样应测定几点，检测其结果是否一致。

当锥体下沉深度均为10毫米时，从杯中取出10～30克试样料，测定其含水量，即可得液限值（W1）

液限含水量计算（干基）

W1＝

式中：

W1－液限（%）

A1－皿与湿试样重（克）；

A2－皿与干试样重（克）；

A0－皿重（克）。

3．塑限测定

测定塑限的方法有两种。

一种搓条法，此法系人工操作，所得结果很不稳定，必须具有一定的经验才可掌握。

另一种方法是最大分子吸水量测定法。

此法是由于粘土颗粒的吸引而稳固地保持在粘土中，它与塑限很接近可以来代替塑限。

本法比搓条法人为误差较小。

下面分别介绍：

（1）搓条法

A