Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 15. 14 april 1951 - Hur kan kalkens effektivitet bedömas kemiskt, av Allan Backman
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
1U april 1951
295
Hur kan kalkens effektivitet
bedömas kemiskt
Diplomingenjör Allan Backman, Stockholm
666.91
För olikartade industriella ändamål är kalken en viktig
produktionsfaktor, i cellulosaindustrin, byggnadsindustrin,
sockerindustrin, m.fl. industrier, där den förbrukas i släckt
form. Då kalk fås ur naturlig kalksten av varierande
beskaffenhet, är den ej likartad utan uppvisar stora
variationer i såväl kemiska som fysikaliska egenskaper. Det är
därför för teknikern ett starkt önskemål att äga
tillförlitliga och enkla undersökningsmetoder för bestämning av
kalks effektivitet för olika ändamål. De skall ge mot de
praktiska förhållanden svarande värden för alla
användningsområden, där kalken släckes före användandet. För
industriella processer, där den reagerar i fast fas, såsom
inom stålindustrin, karbidindustrin m.fl., är
kvalitetsfordringarna delvis andra och skall icke diskuteras här.
Översikt av äldre analysmetoder
För att bättre förstå de olika analysmetoderna och deras
eventuella svagheter må först omnämnas, att kommersiell
kalk innehåller primära, av bränningen föga påverkade
beståndsdelar: obränt, grovdisperst kalciumkarbonat och
mineralföroreningar; vid bränningar erhållna produkter:
kalcium-, och magnesiumoxid (bränd kalk),
kalciumföreningar, som uppkommit vid bränningen genom reaktion
mellan kalciumoxid och stenens föroreningar och som
antingen hydrolyseras eller icke hydrolyseras av vatten*;
sekundära, efter bränningen uppkomna produkter:
kalciumkarbonat, återbildat av restkolsyran i kalkens porer
(fin-disperst), gips bildad av bränslets svavel, kalciumhydroxid
iluftsläckt kalk).
Ett av de äldsta sätten att bestämma kalkens effektivitet
är att bestämma kolsyrahalten samt total i saltsyra löslig
CaO, härifrån dra karbonatbunden CaO och räkna
återstoden, dvs. beräknad CaO, som verksam. Emellertid
bindes såsom ovan sagts en del CaO vid kiselsyra,
seskvioxi-der, mangandioxid osv. Denna del är till största delen löslig
i saltsyra, men i praktiken är den delvis fullkomligt
overksam, medan den del, som hydrolyseras, uppvisar
sekundära, ofta mindre fördelaktiga egenskaper.
Jämfört härmed är ammoniumkloridmetoden ett stort
framsteg. Provet får reagera med en lösning innehållande
ammoniumklorid i överskott, varpå erhållen ammoniak
bestämmes titrimetriskt med fenolftalein som indikator.
Härvid reagerar ammoniumkloriden som en svag syra och
omsätter blott en något större kalkmängd, än som
hydrolyseras av vatten. Även det findispersa karbonatet titreras
som CaO, då fenolftalein rödfärgas av kalciumkarbonat.
En metod för bestämning av sodareagerande CaO, som är
verksam vid sodakausticering, har utarbetats vid Mead
Pulp and Paper Co., USA1. Härvid bestämmes den mängd
natriumhydroxid, som bildas vid kalkens omsättning med
soda i en lösning med sodaöverskott. En något modifierad
form av denna metod användes inom den finska
cellulosaindustrin som standard vid bedömning av den för
kausti-ceringsändamål avsedda kalkens kvalitet". Jämfört med
motsvarande industriella förhållanden ger metoden för de
flesta kalksorter något för höga värden. Genom
sodaöverskottet bestämmes nämligen kalciumjonkoncentrationen av
* De senare kallas dödbränd kalk. I dödbränningsfenomenet ingår
även en sintring av CaO och MgO, som kan åstadkomma, att kalkens
reaktionshastighet sjunker mot noll. En dylik sintring fordrar dock
rätt höga temperaturer, varför man ej behöver räkna med att en
normal kalk häller mycket av denna komponent.
kalciumkarbonatets löslighet, varför silikat och
seskvioxid-bunden kalk hydrolyseras långt kraftigare än vid en
normal släckning för att sedan reagera med sodan. T.o.m. rent
monosilikat ger en viss kausticitet.
I praktiken utföres emellertid kausticeringen så, att
kalken först släckes med en del av råluten till ett kalkslam,
icke reagerande partiklar avsepareras, och kalkslammet
överföres till bassänger för kausticering. Vid släckningen
finns då intet sodaöverskott, varjämte
kalciumjonkoncentrationen är hög. Silikat m.m. hydrolyseras därför ej.
Analysmetoden har dessutom en nackdel däri, att titreringen
fordrar betydande rutin. Olika personer kan få något olika
värden på samma prov.
En annan metod, som även antagits som norm i USA. är
bestämning av sockerreagerande CaO3. Kalken överförs till
kalciumsackarat och titreras med fenolftalein som
indikator. Även denna metod ger något högre värden, än man
kan erhålla i praktiken, dels beroende på att
kalciumsackaratet förskjuter den bundna kalkens
hydrolvsjäm-vikt, dels beroende på att det findispersa karbonatet, som
kan uppgå till 0,5—3 °/o, titreras som CaO med fenolftalein
som indikator.
En mycket tillförlitlig metod för bestämning av fri CaO
är "C.R.L."-metoden*. Provet kokas med en blandning av
etylenglykol och metanol. Det lösliga kalciumglykolatet
va-kuumfiltreras och titreras med bromtymolblått som
indikator. Bunden kalciumoxid och fri magnesiumoxid
reagerar ej med vattenfri glykol. Man har utarbetat ett
flertal metoder, som utnyttjar denna reaktion.
Slutligen må nämnas Engelhardts5 metod för bestämning
av vattenreagerande, släckbar CaO. Provet kokas
försiktigt med en bestämd mängd vatten, så stor, att all
kalciumhydroxid går i lösning. Efter avkylning och klarning
avpipetteras en bestämd mängd och titreras med
fenolftalein som indikator. Magnesiumhvdroxiden går endast till
en liten del i lösning. Förutom felmöjligheter genom
avdunstning, kolsyrainverkan m.m. finnes här en felkälla i
det findispersa restkarbonatet, vilket sjunker mycket
långsamt och därför lätt titreras som CaO.
Bestämning av fri och liydr olyser ande kalciumoxid
Den nya metod, som jag utarbetat, är ett enkelt sätt att
bestämma halten vattenreagerande, släckbar kalk och
samtidigt uppdela denna i två komponenter, fri CaO (och
MgO) och bunden, hydrolvserande CaO, utan störningar
från karbonatbunden eller på annat sätt bunden, icke
hydrolvserande CaO. Arbetssättet är följande.
Ett prov på 1 g (kornstorlek mindre än 0,4 mm) införes
i en 1,5 1 erlenmeyerkolv, innehållande 700—800 ml
destillerat, urkokt vatten. Detta får koka med provet 10—20
min, så att släckningen blir fullständig. Den tid. som
behövs härtill, beror på kalkens snabbsläckningsgrad. Kolven
får svalna till 30—40°C tillsluten med gummipropp
(kolsyrafelet). Nu tillsättes några droppar tymolftaleinlösning,
varpå titrering sker med 1-n eller 0,5-n saltsyra med eni
titreringshastighet på ca 0,2 ml/s. Vid första omslaget från
blått till färglöst avläses syraåtgången och det häremot
svarande CaO-värdet räknas som fri CaO. Magnesiumoxid
och eventuellt en liten del lätthydrolvserande bunden CaO
ingår.
Kolven tillslutes omedelbart efter avfärgningen och
omskakas då och då under 15—20 min. Genom hydrolys
frigörs då den vid kiselsyran, seskvioxiderna m.fl. oxider
bundna kalken utom den hårt bundna, t.ex. som
monosilikat. (Hydrolys har tidigare hindrats av den lösta
kal-ciumhydroxiden.) Den frigjorda hydroxiden titreras,
kolven tillslutes igen och får stå 15—20 min. varigenom
vanligen ännu en blåfärgning inträder. Den sista frigjorda
oxidmängden är dock liten. Syraåtgången vid de två senare
titreringarna antas motsvara bunden hydrolyserande CaO
och den totala syraförbrukningen total vattenreagerande
CaO. Gränsen mellan fri och hydrolyserande CaO är ej
alldeles skarp, men förfarandet ger likväl en god bild av
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
