摘要：对采用干法消化工艺生产的氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行了分析，采用加热分解的方法，可以计算出氢氧化钙产品中的氧化钙含量，该分析方法可以更好的对氢氧化钙产品生产质量进行监控。
关键词：氢氧化钙；氧化钙；热失重；消化反应
氢氧化钙，俗称熟石灰或消石灰，化学分子式 Ca(OH)2，由生石灰（CaO）加水消化反应制得，是一种重要的非金属矿物加工产品，被广泛用于食品、医药、制糖和化学工业、造纸、石油添加剂、烟气处理、污水处理、燃煤电厂脱硫、漂白粉制造等方面。
工业氢氧化钙一般采用干法消化工艺进行生产，将破碎后的生石灰和水按照预先设定好的比例连续加入化灰机中进行消化反应，得到的产品再经过分级得到最终的产品。工业氢氧化钙按照氢氧化钙含量分为 95%，90%，85%和 80%等级，目前检测氢氧化钙含量的方法大多按照标准《HG/T 4120-2009 工业氢氧化钙》[1]中规定的方法进行检测，检测得到的结果是产品中以氢氧化钙计的有效钙含量。如果氢氧化钙产品中存在未消化完全的氧化钙，按照该方法进行检测，会造成检测的氢氧化钙含量偏高。从生产管理的角度，有必要对氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行分析。苏少龙[2]等以热失重方法对氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行了分析。在实践中发现，该方法存在数据波动较大、误差较高等问题，原因可能与热失重方法取样量较小，导致取样不均匀有关。另外许多氢氧化钙生产企业没有该方法所采用的热失重仪器，本文针对氢氧化钙产品中氧化钙含量的分析提出了一种简单方便，便于操作的分析方法。
1. 实验方法
首先测定氢氧化钙产品中的水分含量，然后按照标准《HG/T 4120-2009 工业氢氧化钙》中规定的方法进行滴定分析，得到有效钙含量（以氢氧化钙计）。另取10g氢氧化钙试样（精 确到0.0001g），置于干净的坩埚中，放于马弗炉中在580℃灼烧4h，取出后放入干燥器中冷 却后称重，得到580℃灼烧后的重量，由此可以得到580℃灼烧后氢氧化钙试样的失重率，根据失重率可以计算得到样品中的氢氧化钙含量和氧化钙含量，具体分析方法如下：
1.1 有效钙含量（以氢氧化钙计）的测定
工业氢氧化钙中有效钙的含量按照《HG/T 4120-2009 工业氢氧化钙》中规定的方法进行检测。实际操作步骤：取0.5g试样（精确到0.0001g），置于250mL锥形瓶中，加入50 mL水，振摇使之混匀，加入50mL蔗糖溶液（蔗糖溶液的质量浓度为300g/L），用电磁搅拌器搅拌15min后，再加入2~3滴酚酞溶液，溶液呈粉红色，之后用盐酸标准滴定溶液滴定至溶液无色，并保持30s。
同时做空白实验，除不加试样外，其他加入的试剂种类和量与试验溶液完全相同，并与试验同时同样处理。有效钙含量以氢氧化钙的质量分数w1计，数值以%表示，计算方法如下： �" = (� − �')/1000 × � × �/2 � × 100 （1）
式中：
c—盐酸标准滴定溶液浓度，mol/L V—试验溶液所消耗的盐酸标准滴定溶液的体积，mL
V0—空白试验溶液所消耗的盐酸标准滴定溶液的体积，mL
m—试样的质量，g M—氢氧化钙的摩尔质量（M=74.1），g/mol
1.2 氢氧化钙含水量的测定
取 2g 左右氢氧化钙试样（精确到 0.0001g），100~105℃干燥 1h，取出后放入干燥器中冷却后称重，得到氢氧化钙中的含水量，计算方法如下，以%表示： �2 = �" − �2 �" × 100 （2） m1—试样的质量，g m2—105℃干燥后试样的质量，g
1.3 氢氧化钙含量的测定和氧化钙含量的计算
取10g氢氧化钙试样（精确到0.0001g），置于干净的坩埚中，放于马弗炉中在580℃灼烧4h，取出后放入干燥器中冷却后称重，得到580℃灼烧后的重量，由此可以得到580℃灼烧后氢氧化钙试样的失重率，计算方法如下，以%表示： �3 = �3 − �4 �3 × 100 （3）
m3—试样的质量，g
m4—580℃灼烧后试样的质量，g
由于氢氧化钙的分解温度为580℃[3]，在580℃时氢氧化钙分解失去1分子水变成氧化钙。因此580℃灼烧时的失重率来自于氢氧化钙产品中含有的水以及氢氧化钙分解释放出来的水。由此可以得到氢氧化钙含量的计算方法：�4 = (�3 − �2) ×74/18 （4） w4—试样中氢氧化钙含量，% w3—580℃灼烧失重率，% w2—试样中含水率，%如果氢氧化钙产品中含水率极低，则上式可以简化为�4 = �3 ×74/18 （5） 当测定完氢氧化钙样品中的有效钙含量、氢氧化钙含量之后，可以利用该结果计算氧化钙的含量。氢氧化钙样品的有效钙包含实际存在的氢氧化钙和以氢氧化钙折算的氧化钙两部分，因此用有效钙含量减去样品中实际存在的氢氧化钙含量，可以得到氧化钙折算成氢氧化钙部分的含量，根据这部分含量可以计算得到样品中实际存在的氧化钙含量。具体计算方法如式（6）所示： �: = (�" − �4) ×56/74 （6） w5—试样中氧化钙含量，% w1—试样中有效钙含量（以氢氧化钙计），% w4—试样中氢氧化钙含量，%
1.4 氧化钙含量的测定
氢氧化钙产品580℃灼烧后样品中氧化钙的含量按照《HG/T 4205-2011 工业氧化钙》[4]中规定的方法进行检测。实际操作步骤：称取约0.5g试样，精确至0.0002g，置于250mL具塞锥形瓶中，加人50mL无二氧化碳水，振摇使之混匀。加入50mL蔗糖溶液（蔗糖溶液的质量浓度为300g/L），用磁力搅拌器搅拌15min后，加入2~3滴酚酞指示液，用盐酸标准滴定溶液滴定至无色，并保持30s不返色。同时做空白实验，除不加试样外，其他加入的试剂种类和量与试验溶液完全相同，并与试验同时同样处理。
氧化钙含量以氧化钙的质量分数w6计，数值以%表示，计算方法如下： �< = (� − �')/1000 × � × �/2 � × 100 （7）
式中：
c—盐酸标准滴定溶液浓度，mol/L V—试验溶液所消耗的盐酸标准滴定溶液的体积，mL
V0—空白试验溶液所消耗的盐酸标准滴定溶液的体积，mL
m—试样的质量，g M—氧化钙的摩尔质量（M=56.08），g/mol
2. 结果与讨论
选取两个氢氧化钙样品，分别进行有效钙含量、含水率测定和580℃灼烧试验，所得实验结果如下表所示。 表 1 氢氧化钙产品中氧化钙含量测定实验结果实验编号 YJ20240326A YJ20240326B有效钙含量/% 95.06 95.06 95.49 95.49试样质量/g 10.0030 10.0119 10.0013 10.0091580℃灼烧后质量/g 7.9142 7.8608 7.7032 7.7216580℃灼烧后失重率/% 20.88 21.49 22.98 22.85试样含水率/% 0.19 0.19 0.32 0.32氢氧化钙含量/% 85.07 87.55 93.15 92.64氧化钙含量/% 7.56 5.68 1.77 2.16
由以上实验可以看出，采用马弗炉 580℃灼烧的实验，可以比较准确的得到氢氧化钙产品中实际存在的氢氧化钙和氧化钙的含量。为了进一步验证该方法的可靠性，对 580℃灼烧后样品的氧化钙含量进行测定。根据前述分析可以得知，580℃灼烧后样品的氧化钙一部分来自于氢氧化钙的分解，一部分来自样品中原来存在的氧化钙，可以据此计算得到 580℃灼烧后样品中氧化钙的理论含量，与分析测定的氧化钙含量进行比较，可进一步验证该方法的可靠性，具体计算方法如下： �= = �3 × >�4 ×56/74� + �:@ 4 × 100 (8)
式中：
w7—580℃灼烧后氧化钙含量（计算），% m3—试样的质量，g m4—580℃灼烧后试样的质量，g w4—试样中氢氧化钙含量，% w5—试样中氧化钙含量，% 表 2 氢氧化钙 580℃灼烧后氧化钙含量测定实验结果
实验编号 YJ20240326A YJ20240326B 试样质量/g 10.0030 10.0119 10.0013 10.0091580℃灼烧后质量/g 7.9142 7.8608 7.7032 7.7216氢氧化钙含量/% 85.07 87.55 93.15 92.64氧化钙含量/% 7.56 5.68 1.77 2.16580℃灼烧后氧化钙含量（滴定）/% 89.84 90.75 92.92 92.72580℃灼烧后氧化钙含量（计算）/% 90.92 91.62 93.82 93.67
3. 结论
采用马弗炉中 580℃灼烧实验的方法可以较为准确地得到氢氧化钙产品中实际存在的氢氧化钙和氧化钙含量。该方法操作相对简单、无需复杂精密的仪器设备，可在大多数氢氧化钙工厂中进行，满足生产过程中对产品质量监督的要求。
参考文献:
[1]. 工业氢氧化钙, in HG/T 4120-2009，2009.
[2]. 苏少龙等, 工业氢氧化钙中氧化钙、氢氧化钙及碳酸钙测定方法的研究. 无机盐工业,2020. 52(5): 第75-77页.
[3]. Dean, J.A., Lange's Handbook of Chemistry. 15th ed. 1999, New York: McGraw-Hill.
[4]. 工业氧化钙, in HG/T 4205-2011，2011.
