بخش 7

در این روش سیلیسیم دی اکسید (SiO₂) به روش وزنی تعیین می گردد. سیلیکاتهای محلول توسط هیدروکلریک اسید و در حضور آمونیم کلرید ضمن حرارت دادن (بدون آنکه محلول خشک شود) تجزیه میشوند تا سیلیس ژلاتینی به صورت سیلیسیک اسید رسوب نماید. این روش برای سیمانهای هیدرولیکی میباشد که به طور کامل با هیدروکلریک اسید تجزیه می شوند. و نباید برای سیمانهای هیدرولیکی که دارای مقادیر زیادی باقی مانده نامحلول در اسید هستند و نیاز به یک ذوب اولیه با سدیم کربنات دارند، بکار رود. برای اینگونه سیمانها در صورتی که ویژگیهایی در استاندارد قید شده باشد باید از روش طولانی تر بند ۷–۳ استفاده نمود.

۷–۳–۱ نیم گرم نمونه را با دقت ۰/۱ میلی گرم توزین نموده، با حدود نیم گرم آمونیم کلرید در یک بشر ۵۰ میلی لیتری به طور کامل مخلوط کنید.

سپس یک شیشه ساعت روی آن قرار داده و با احتیاط پنج میلی لیتر هیدروکلریک اسید به آن اضافه نمائید و بگذارید تا بخار اسید از لبه بشر پوشیده شده پائین رود. بعد از کامل شدن واکنش شیمیایی درپوش را برداشته به آن یک تا دو قطره نیتریک اسید اضافه و به کمک یک میله شیشه ای آنرا هم زده مجددا درپوش را گذاشته و بشر را به مدت ۳۰ دقیقه روی یک حمام بخار قرار دهید. (رجوع شود به یادآوری ۱) ضمن انجام این کار محتویات بشر را گاهگاهی هم زده و کلوخه های باقی مانده را خرد کرده تا تجزیه کامل سیمان تسهیل شود.

کاغذ صافی بافت متوسط را در درون قیف گذاشته و توده سیلیسیک اسید ژلهای را در صورت امکان بدون رقیق کردن به داخل قیف منتقل نمائید. با یک همزن باقی مانده سیلیس را از بشر جدا نموده و میله شیشه ای و بشر را با هیدروکلریک اسید رقیق داغ (۱+۹۹) بشوئید.

رسوب را ابتدا دو تا سه مرتبه با هیدروکلریک اسید رقیق داغ (۱+۹۹) و سپس ۱۰ یا ۱۲ مرتبه با مقادیر کم آب داغ بشوئید. بگذارید محلول شستشو هر بار به طور کامل از قیف عبور نماید. محلول زیر صافی را برای تعیین گروه آمونیم هیدروکسید نگهدارید (رجوع شود به یادآوری ۲).

یادآوری ۱– در صورتی که حرارت به اندازه کافی نباشد می توان بجای حمام بخار از اجاق برقی استفاده نمود. و در مکانهایی که بالاتر از سطح دریا هستند چون آب در دمای پایین تری به جوش می آید ممکن است زمان ۳۰ دقیقه ای کافی نباشد. در چنین مواردی در صورت لزوم برای بازیافت کامل سیلیس میتوان این زمان را به ۶۰ دقیقه افزایش داد و در هیچ مواردی این زمان نباید بیش از ۶۰ دقیقه باشد.

یادآوری ۲– گروه آمونیم هیدروکسید را طبق روش بند ۸–۱ تا ۸–۳ تعیین کنید.

۷–۲–۳–۲ کاغذ صافی همراه با رسوب را به یک بوته پلاتینی وزن شده منتقل نمائید. پس از خشک کردن، آنرا به آرامی سوزانده تا کربن کاغذ بدون شعله ور شدن بسوزد. بوته را به مدت یک ساعت در دمای ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سلسیوس قرار دهید سپس آنرا در یک دسیکاتور، خنک و توزین کنید. مجددا آنرا در کوره گذاشته تا به وزن ثابت برسد. سیلیس حاصل را که دارای کمی ناخالصی میباشد، با یک یا دو میلی لیتر آب مخلوط و به آن دو قطره سولفوریک اسید (۱+۱) و حدود ۱۰ میلی لیتر هیدروفلوئوریک اسید اضافه کنید. آنرا تا خشک شدن تبخیر کرده سپس به مدت پنج دقیقه در دمای ۱۰۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سلسیوس قرار داده و در دسیکاتور خنک و توزین کنید تفاوت بین وزن بدست آمده و وزن قبلی نشان دهنده مقدار سیلیس میباشد. وزن ماده باقی مانده بعد از تبخیر سیلیس را به عنوان ترکیبی از اکسیدهای آهن (III) و آلومینیم در نظر بگیرید و به نتیجه بدست آمده در تعیین گروه آمونیم هیدروکسید اضافه نمائید.

۷–۲–۳–۳ در صورتی که باقی مانده هیدروفلوئوریک اسید (HF) بیش از ۰/۰۰۲۰ گرم باشد. تعیین مقدار سیلیس باید تکرار شود. مراحلی برای اطمینان از تجزیه کامل نمونه قبل از جداسازی سیلیس باید انجام شود. و توالی تجزیه (گروه آمونیم هیدروکسید، کلسیم اکسید و منیزیم اکسید) روی محلول زیر صافی جدید سیلیس انجام می شود به شرطی که تعیین جدید سیلیس، باقی مانده هیدروفلوئوریک اسید آن ۰/۰۰۲ گرم یا کمتر باشد. به جز در مواردی که در بند ۷–۲–۳–۴ و ۷–۲–۳–۵ بیان شده است.

۷–۲–۳–۴ اگر پس از دو یا سه بار تکرار تعیین مقدار باقی مانده هیدروفلوئوریک اسید، وزن باقی مانده بیش از ۰/۰۰۲۰ گرم در یک نمونه سیمان پرتلند باشد. این امر نشانگر آلودگی در ضمن نمونه برداری، یا پخت ناقص سیمان میباشد. در چنین مواردی باقیمانده حاصل از اثر هیدروفلوئوریک اسید را نباید با پیروسولفات برای افزودن به محلول زیر صافی سیلیس ذوب نمود. بلکه آنرا به عنوان مقدار باقی مانده حاصل از اثر هیدروفلوئوریک اسید گزارش نمود. و گروه آمونیم هیدروکسید را نباید در بوته حاوی باقی مانده نامحلول زیاد غیر عادی، سوزاند.

۷–۲–۳–۵ در تجزیه سیمانهای غیر از سیمان پرتلند، همیشه ممکن نیست باقی مانده حاصل از اثر هیدروفلوئوریک اسید کمتر از ۰/۰۰۲۰ گرم بدست آورد. در چنین مواردی به بوته نیم گرم سدیم یا پتاسیم پیرو سولفات (Na₂S₂O₇ یا K₂S₂O₇) اضافه و آنرا تا زیرنقطه قرمز حرارت دهید تا مقادیر کم ناخالصیها در ماده مذاب حل شوند. (رجوع شود به یادآوری) پس از خنک کردن و حل ماده مذاب در آب آنرا به محلول زیر صافی و محلول شستشوی نگهداری شده برای تعیین گروه آمونیم هیدروکسید اضافه کنید.

یادآوری– در صورتی که پیرو سولفات کلوخه ای باشد بهتر است آنرا در بوته پلاتینی تا زیر گرمای قرمز حرارت دهید پس از اتمام کف کردن و از هم پاشیدن آنرا خنک و خرد کنید.

نمونه شاهد را با استفاده از همه مواد و به همان مقدار که به نمونه اصلی اضافه می شود و به همان روش بدون اضافه کردن نمونه اصلی تهیه و آزمایش کنید. سپس نتایج بدست آمده را بر اساس آن تصحیح کنید.

وزن سیلیس را برحسب گرم در ۲۰۰ ضرب و تا یکدهم درصد محاسبه کنید (که ۲۰۰ از تقسیم صد به جرم معادل نمونه ۰/۵ گرمی استفاده شده بدست آمده است).

این روش براساس ذوب با سدیم کربنات و تبخیر دو مرحله ای محلول هیدروکلریک اسید حاصل از محصول ذوب تا تبدیل سیلیس به شکل نامحلول می باشد. پس از صاف کردن محلول و سوزاندن باقی مانده سیلیس نامحلول آنرا وزن کرده و نهایتا سیلیس را به وسیله هیدروفلوئوریک اسید تبخیر نموده و افت وزنی را به عنوان مقدار درصد وزنی سیلیس گزارش نمائید.

۷–۳–۲–۱ مقداری از نمونه سوزانده شده که معادل نیم گرم از نمونه دریافتی باشد به روش زیر محاسبه و توزین نمائید.

که در آن:
W = وزن، نمونه سوزانده شده بر حسب گرم
I = مقدار درصد وزنی افت وزن، در اثر افروزش

می توان از ماده سوزانده شده در تعیین افت وزنی در اثر حرارت استفاده نمود. نمونه را با ۴ تا ۶ گرم سدیم کربنات خوب مخلوط و آسیاب نموده، سپس یک لایه از سدیم کربنات در ته بوته پلاتینی ۲۰ تا ۳۰ میلی لیتری ریخته، به آن مخلوط سیمان و سدیم کربنات اضافه نمائید. آنرا با یک لایه نازک سدیم کربنات بپوشانید. بوته را همراه با درپوش روی شعله با حرارت کم قرار داده آنگاه به آرامی حرارت را (بیشینه تا ۱۱۰۰ درجه سلسیوس) بالا برده و در این دما حدود ۴۵ دقیقه نگهدارید تا توده ساکن شود. آنگاه نمونه را از شعله دور نموده، درپوش را برداشته و بوته را به کمک یک گیره به آرامی بچرخانید تا اینکه محتویات بوته روی بدنه به صورت یک لایه نازک جامد پخش گردد. بعد از خنک کردن بوته و شستشوی دیواره خارجی بوته آنرا در یک ظرف ۳۰۰ میلی لیتری که حدود یک سوم آن آب است، قرار دهید ظرف را گرم نموده آنرا بهم بزنید تا مواد به آسانی از بوته جدا شوند. به کمک یک همزن شیشه ای بوته را خارج و با آب بشوئید سپس درپوش را با هیدروکلریک اسید (۱+۳) شستشو داده و آب شستشو را به داخل ظرف بریزید. به آرامی و با احتیاط ۲۰ میلی لیتر هیدروکلریک اسید با وزن مخصوص ۱/۱۹ به ظرف سرپوشیده اضافه نمائید. سپس درپوش را برداشته و با آب بشوئید. در صورتی که ذرات ریزی وجود داشته باشد ذوب ناقص است و آزمون با یک نمونه جدید باید تکرار شود.

یادآوری– مراحل بعدی آزمون باید به دقت دنبال شود تا نتایج صحیحی بدست آید.

۷–۳–۲–۲ محلول را تا خشک شدن بر روی یک حمام بخار بگذارید سپس بدون آنکه حرارت بیشتری ببیند به آن ۵ تا ۱۰ میلی لیتر هیدروکلریک اسید غلیظ اضافه و حداقل پس از دو دقیقه به آن همان مقدار آب اضافه نمائید. درپوش ظرف را گذاشته و به مدت ده دقیقه بر روی حمام بخار یا یک اجاق برقی حل کنید. آنگاه آنرا با مقدار مساوی آب داغ رقیق و بلافاصله با کاغذ صافی بافت متوسط صاف نمائید رسوب سیلیس را با هیدروکلریک اسید (۱+۹۹) داغ و سپس با آب داغ شستشو دهید و محلول زیر صافی را نگهدارید.

۷–۳–۲–۳ دوباره محلول زیر صافی را تا خشک شدن، تبخیر نمائید و باقی مانده را به مدت یک ساعت در دمای ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سلسیوس در یک گرمخانه (آون)¹ بگذارید سپس آنرا خنک کرده به آن ۱۰ تا ۱۵ میلی لیتر هیدروکلریک اسید (۱+۱) اضافه و به مدت ۱۰ دقیقه روی یک اجاق برقی یا حمام بخار بگذارید. آنرا با حجم معادل از آب رقیق و روی یک کاغذ صافی جدید صاف نمائید. رسوب حاصل را مطابق آنچه در بند ۷–۳–۲–۲ گفته شد، بشوئید. محلول زیر صافی و آب شستشو را هم زده برای تعیین گروه آمونیوم هیدروکسید مطابق بند ۶–۱ تا ۶–۳ نگهدارید.

1- Oven

۷–۳–۲–۴ تعیین مقدار سیلیسیم دی اکسید را بر اساس بند ۷–۲–۳–۲ ادامه دهید.