E. Bunduchi. Controlul calităţii produselor...

E. Bunduchi. Controlul calităţii produselor industriale

1

ANALIZE ŞI CONTROL ÎN INDUSTRIA LIANŢILOR ŞI A STICLEI

În industria lianţilor, pentru analizele de laborator, proba de materii prime şi

produs se obţine astfel.

Se colectează din 5 puncte, probe unitare de material mărunţit, fiecare cu masa de

circa 0,5 kg. Proba generală obţinută se omogenizează, după care se distribuie pe o

suprafaţă plană sub formă de cerc, cu grosimea stratului de 2-3 mm şi se supune

operaţiei de reducere. Cu ajutorul unei rigle metalice se trasează două linii

perpendiculare, divizând astfel materialul în 4 părţi egale. Două din părţile opuse se

elimină, iar celelalte două se adună, omogenizează după care se aplică din nou

reducerea. Operaţiile se repetă până se obţine o probă cu masa de 20-25g. Din această

cantitate, prin metoda reducerilor, se colectează o probă cu masa de 5g, care este supusă

mărunţirii până la o granulaţie ce-i asigură trecerea prin sita cu Nr. 0,063 (10000

ochiuri/cm2) sau până se atinge granulaţie caracteristică pudrei. Pentru a preveni

impurificarea probei cu compuşi din compoziţia mojarului de porţelan (mullit, cuarţ

etc.), mărunțirea se face în mojar de agat.

1. DETERMINĂRI CHIMICE PENTRU VAR

Varul pentru construcţii este produsul de ardere rezultat la descompunerea

materiilor ce conţin carbonat de calciu (calcar, cretă, dolomită) la temperatura de

11000C-12000C:

CaCO3 → CaO + CO2

Produsul de ardere pe lângă CaO mai conţine MgO, impurităţi argiloase şi nisip,

provenite din materiile însoţitoare CaCO3 în materiile prime utilizate pentru obţinerea

varului.


2

Calitatea varului ca liant este determinată în primul rând de conţinutul de oxizi

CaO şi MgO.

1.1. Determinarea oxizilor activi CaO şi MgO

Preliminar se determină conţinutul de MgO, apoi în funcţie de valoarea obţinută

se deduce despre metoda de determinare a conţinutului CaO.

După conţinutul de MgO varul se clasifică în:

- var calcic (MgO < 5 %);

- var magnezian (MgO = 5-20 %);

- var dolomitic (MgO = 20-40 %).

Dacă conţintul MgO 5%, atunci se determină direct suma oxizilor activi CaO +

MgO.

Dacă conţintul MgO 5%, atunci se determină separat conţinutul de CaO prin

metoda cu zahăr, apoi prin însumare se determină conţinutul de oxizi activi.

1.1.1 Determinarea MgO activ din var

Principiul analizei. Indicatorul formează cu ionii metalici complecşi coloraţi în

roşu puţin stabili. EDTA interacţionează cu complexul metalic al indicatorului, punând

în libertate indicatorul, care este colorat în albastru.

Reactivi şi veselă. Var; soluţie de acid clorhidric, 1N HCl; soluţie de

etilendiamintetraacetat de sodiu, 0,1N EDTA; soluţie tampon amoniacală, pH 10;

soluţie de hidroxid de potasiu, 20% KOH; indicatori: negru eriocrom T şi murexid;

balon cotat, V=250 ml, baloane conice, V=250 ml, 500 ml; pipetă, V=25 ml; cântar

analitic.

Modul de lucru. Se cântăresc la cântarul analitic 0,5 g probă fin mojarată. Proba

se trece într-un pahar cu volumul de 250 ml, la ea se adaugă 10 ml apă distilată şi 30 ml

sol. de acid clorhidric de 1N. Paharul se acoperă cu sticlă de ceas şi conţinutul lui se


3

încălzeşte timp de 8-10 min. După expirarea timpului sticla de ceas se clăteşte cu apă

distilată, iar conţinutul paharului se trece într-un balon conic cu volumul de 250 ml şi se

aduce la cotă cu apă distilată. După omogenizare şi decantare se pipetează 25 ml soluţie,

care se trece într-un balon conic de 250 ml. La soluţie se adaugă 50 ml apă distilată, 5 ml

de tampon amoniacal şi câteva cristale de indicator negru eriocrom, după care se titrează

cu soluţie de 0,1 N EDTA până la virajul de culoare de la roşu spre albastru. Se citeşte

pe biuretă volumul consumat de EDTA (V1, ml). Din balonul cotat se mai pipetează încă

25 ml soluţie care este trecută într-un balon conic cu volumul de 500 ml. La soluţie se

adaugă 150 ml apă distilată, 5-7 ml soluţie de 20% KOH, câteva cristale de murexid şi

se titrează cu soluţie de 0,1N EDTA până la virajul de culoare de la roz spre violet,

notându-se volumul de titrant (V2, ml).

Conţinutul de oxid de magneziu activ (% MgO) se determină după relaţia:

10010002016,0

% 21.

m

VVMgOact

în care: V1 – volumul soluţiei 0,1N EDTA consumat la titrarea soluţiei de var în prezenţa

indicatorului Negru eriocrom (ΣCaO+MgO), ml; V2 – volumul soluţiei 0,1 N EDTA

consumat la titrarea soluţiei de var în prezenţa indicatorului murexid (CaO), ml;

0,002016 – echivalentul de MgO al unui mililitru soluţie 0,1N EDTA, g; 10 – diluţia

soluţiei; m – masa probei, g.

1.1.2. Determinarea CaO activ din var

Principiul analizei. HCl interacţionează cu complexul de zaharat de calciu,

punând în libertate zahărul.

Reactivi şi veselă. Var; soluţie de zahăr, 10%; soluţie de acid clorhidric, 1N HCl;

indicator fenolftaleină, sol. 0,1% în alcool etilic de 60%; balon conic, V=250 ml; cântar

analitic.


4

Modul de lucru. Se cântăresc la cântarul analitic 0,2 g probă fin mojarată. La

proba transvazată într-un balon conic cu volumul de 250 ml se adaugă 50 ml soluţie de

zahăr de 10% şi se agită energic timp de 15 minute. După care la soluţie se adaugă 2-3

pic. de fenolftaleină şi se titrează cu soluţie de acid clorhidric de 1N. Titrarea se

efectuează până la dispariţia coloraţiei roz.

Cantitatea de oxid de calciu activ se determină din relaţia:

10002804,0

% .

m

VCaOact

în care: V – volumul soluţiei de aici clorhidric, 1N HCl consumat la titrarea soluţiei de

var; 0,02804 – echivalentul de CaO al unui mililitru de acid clorhidric 1N, g; m – masa

probei, g.

1.2. Determinarea gravimetrică a conţinutului de CO2

Principiul analizei. Se calcinează o probă de var până la masă constantă.

Reactivi şi veselă. Var; creuzet; cuptor cu mufă; cântar analitic.

Modul de lucru. Proba de var cu masa de 1 g se pune într-un creuzet de porţelan,

calcinat şi adus în prealabil la masă constantă. Creuzetul cu probă se plasează în

cuptorul cu mufă la temperatura de 975±250C pentru 2 h. După expirarea timpului

creuzetul este scos din cuptor, răcit şi cântărit. Operaţia de calcinare, răcire şi cântărire

se repetă până la masă constantă.

Conţinutul de CO2 se calculează cu formula:

100% 12

m

mmCO

în care: m – proba de var luată în lucru, g; m1 – masa probei după calcinare, g.


5

2. ANALIZE CHIMICE ASUPRA CIMENTULUI

Generalităţi. Calitatea clincherului depinde de constituenţii mineralogici formaţi

în timpul procesului de ardere (3CaOSiO2; 2CaOSiO2; 3CaOAl2O3;

4CaOAl2O3Fe2O3). Formarea acestor specii depinde de cantităţile şi raportul în

materiile prime a oxidului CaO (oxidul bazic) şi a oxizilor SiO2, Al2O3, Fe2O3 (oxizi

acizi).

La stabilirea dozajului materiilor prime, se urmăreşte ca oxidul bazic (CaO) să fie

în cantitate suficientă pentru a putea lega toţi oxizii acizi (SiO2, Al2O3, Fe2O3), şi invers

conţinutul de oxizi acizi să fie în cantităţi optime pentru a lega oxidul CaO.

Dacă oxidul CaO este în cantitate mai mare decît este necesar pentru legarea

oxizilor acizi, atunci clincherul va conţine CaO liber, component dăunător cimentului

(chiar şi în cantităţi foarte mici de circa 1,5%), deoarece la hidratare el va provoca

fenomenul de expansiune în betoane, numit inconstanţa de volum.

Dacă conţinutul de oxidului de CaO este mai mic decît cel necesar saturării

oxizilor acizi, atunci clincherul nu va conţine în cantitate suficientă constituentul

principal - 3CaOSiO2.

2.1. Determinarea conţinutului de oxid de calciu liber

Principiul analizei. Metoda se bazează pe solubilizarea varului liber cu soluţie

alcoolică de zahăr şi titrarea ionilor de calciu cu soluţie de acid.

C12H22O11 + Ca(OH)2 +H2O → C12H22O11·CaO·2H2O

Reactivi şi veselă. Ciment; soluţie de zahăr, 40%; alcool etilic, 96%; soluţie de

acid clorhidric, 0,1 N; indicator roşu de metil; pîlnia Büchner; baloane conice; agitator

magnetic.


6

Modul de lucru. O probă de ciment cu masa de 1,0 g se trece într-un balon conic

cu volumul de 250 ml. La probă se adaugă 40 ml soluţie de zahăr de 40%. Balonul se

închide cu dop, iar conţinutul balonului se agită timp de 10 minute. Apoi se adaugă 60

ml alcool etilic 96% şi se continuă agitarea încă 10 minute. Se filtrează conţinutul

balonului cu ajutorul pîlniei Büchner. Din filtratul obţinut se captează un volum alicotă

de probă care se titrează cu soluţie 0,1 N HCl în prezenţa indicatorului roşu de metil

pînă la virajul de culoare de la verde-gălbui la roz-oranj sau roz.

Conţinutul de CaO liber se calculează după formula:

10002804,0

%

m

NVCaO

în care: V – volumul soluţiei de HCl consumat la titrare, ml; N – concentraţia soluţiei de

acid clorhidric, 0,1 N; 0,02804 – echivalentul de CaO al unui mililitru de acid clorhidric

1N, g; m – masa probei de ciment luată în analiză, g.

2.2. Determinarea conţinutului de reziduu insolubil (SiO2)

Principiul analizei. Metoda se bazează pe proprietatea componenţilor cimentului

de a se solubiliza în soluţie de acid, cu excepţia SiO2.

Reactivi şi veselă. Ciment; soluţie acid clorhidric, HCl (1:5); soluţie de sodă, 5%

Na2CO3; pîlnia Büchner; baloane conice; agitator magnetic.

Modul de lucru. O probă de ciment cu masa de 1 g se prelucrează cu 30 ml

soluţie HCl (1:5). Se amestecă conţinutul paharului pînă la dizolvarea completă a

cimentului. Soluţia rezultată se diluează cu 20 ml apă distilată, iar paharul se acoperă cu

sticlă de ceas şi se pune la baia de apă pentru 15 minute. După expirarea timpului

conţinutul paharului se filtrează şi se spală de cîteva ori (5-6 ori) cu apă rece. Filtrul cu

precipitatul este trecut în paharul unde anterior s-a efectuat descompunerea probei de

ciment, adăugînd şi 20 ml soluţie de sodă cu 5% Na2CO3. Paharul se acoperă cu sticla de


7

ceas şi se pune pe reşou unde se ţine timp de 15 minute la temperatura apropiată de cea

fierbere. Se cronometrează timpul de la adăugarea soluţiei de sodă. Precipitatul se separă

prin filtrare, se spală de 10-12 ori cu apă distilată, se trece într-un creuzet adus la masă

constantă şi se calcinează pînă la masă constantă.

Conţinutul de reziduu insolubil se determină după formula:

100% 2 m

aSiO

în care: a – masa reziduului, g; m – masa probei de ciment luată în analiză, g.

Aplicaţii de calcul

1. Ce volum de soluţie de 9,5 % HCl (ρ = 1,045 g/cm3) se va consuma pentru

solubilizarea a 0,5 g de calcar cu 90% CaCO3? (R.: ~ 3,3 ml)

2. Ce volum de soluţie de acid clorhidric (ρ = 1,1 g/cm3, ω = 20,4%) se va consuma la

solubilizarea a 1 g de calcar ce conţine 10% impurităţi? (R.: ~ 3 ml)

3. Stabiliţi masa probei de calcar ce conţine 90% CaCO3 care trebuie luată în analiză,

astfel ca la descompunerea ei masa de CO2 eliminat să fie egală cu aproximativ cu 0,15

g. (R.: ~ 0,4 g)

4. Ce masă de calcar cu 10% impurităţi trebuie luată în analiza prin metoda volumetrică,

astfel ca la descompunere ei cu acid să se elimine cel mult 100 cm3 CO2 (c.n.). (R.: ~ 0,5

g)

5. În calcimetru a fost introdusă o probă de calcar cu masa de 0,5528 g. După

descompunerea cu acid masa probei s-a micşorat cu 0,2337 g. Determinaţi conţinutul de

CaCO3 în probă. (R.: 96,07%)

6. La analiza unei probe de calcar au fost obţinute următoarele rezultate:

- masa calcimetrului cu acid, g …………………………………. 95,7824

- masa calcimetrului cu proba analizată, g ……………………… 96,2944


8

- masa calcimetrului după reacţie şi eliminarea CO2, g …………..96,0753

Calculaţi conţinutul procentual de CaCO3 în probă. (R.: 97,23%)

7a (şi b). La analiza unei probe de calcar cu masa de 0,5245 g (0,3860 g) prin metoda

volumetrică au rezultat 120 cm3 (88 cm3) CO2. Volumul gazului a fost măsurat la 180C

(220C)şi 101,858 kPa (99,725 kPa). Stabiliţi conţinutul procentual de CaCO3 în probă.

(R.: 96,28% (92,7%)).

8. O probă de argilă ce conţine 2,36% umiditate, după uscare, a fost supusă calcinării.

Ca rezultat masa ei s-a micşorat cu 8,27%. Calculaţi pierderea totală de masă care va

avea loc la calcinarea probei iniţiale de argilă. (R.: 10,63%)

9. După uscare, masa iniţială (1,0536 g) a unei probe de argilă s-a micşorat cu 0,0218 g.

O altă probă de aceeaşi argilă cu masa de 0,817 g în rezultatul calcinării şi-a micşorat

masa cu 0,0428 g. Calculaţi: a) conţinutul procentual de umiditate higroscopică în argilă;

2) pierderile la calcinare a argilei uscate. (R.: Wa = 2,07%; PC = 3,24%)

10. La prelucrarea unei probe de argilă cu masa de 0,9215 g au rezultat 0,2671 g de

R2O3 şi 0,4596 g de SiO2. Calculaţi conţinutul procentual de R2O3 şi SiO2 în proba

uscată, dacă umiditatea constituie 2,45%. (R.: 29,72 % R2O3; 51,13% SiO2)

11. Pentru determinarea conţinutului de SiO2 este luată în analiză o probă de argilă cu

masa de 0,8793 g şi umiditatea de 2,36%. După tratările corespunzătoare oxidul de SiO2

din probă este precipitat sub formă de acid silicic. În rezultatul calcinării precipitatului

masa creuzetului cu produsul de calcinare devine egală cu 7,7820g. La produsul de

calcinare se adaugă acid fluorhidric, după care creuzetul este supus din nou calcinării.

Ca rezultat masa creuzetului cu reziduu se micşorează pînă la 7,0930 g. Calculaţi

conţinutul de SiO2 în proba de argilă uscată. (R.: 80,26 %)

12. Pentru determinarea fierului o probă de argilă cu masa de 0,8644 g după prelucrările

corespunzătoare este solubilizată într-un balon cu volumul de 250 ml. Din conţinutul

balonului se prelevează 100 ml soluţie în care ionii de Fe3+ sînt reduşi la ionii Fe2+, după


9

care titraţi cu soluţie de 0,01 N KMnO4 (KKMnO4 = 1,1140), consumul constituind 9,5 ml.

Calculaţi conţinutul de Fe2O3 în proba uscată, dacă umiditatea constituie 1,85%. (R.:

2,49 %)

13. O probă de silicat cu masa de 0,7582 g după prelucrări este solubilizată într-un balon

cu volumul de 500 ml. Din această soluţie sînt captate două probe: 1) în 100 ml de

soluţie ionii Fe3+ sînt reduşi pînă la ionii Fe2+, iar la titrarea soluţiei rezultate s-au

consumat 4,48 ml soluţie KMnO4 (TKMnO4 = 0,0003161 g/ml); 2) în 200 ml de soluţie

oxizii R2O3 sînt precipitaţi, după care precipitatul este separat şi solubilizat într-un balon

cu volumul de 100 ml. Pentru determinarea fotocolorimetrică a titanului este luat în

analiză un volum de 50 ml soluţie. După curba de calibrare conţinutul titanului în soluţie

corespunde la 2,20 mg TiO2. Determinaţi conţinutul de Fe2O3 şi TiO2 în probă. (R.: 2,36

% Fe2O3; 1,45 % TiO2)

14. Se consideră că pentru obţinerea clincherului de ciment Portland se folosesc drept

materii prime un calcar şi o argilă, caracterizate prin următoarele compoziţii:

MP CaO, % SiO2, % Al2O3, % Fe2O3, % Alţi oxizi, % PC, %

Calcar 52,1 2,2 0,2 0,4 2,1 43,0

Argilă 3,2 56,1 22,8 5,1 2,2 10,6

Se cere să se determine compoziţia procentuală în calcar şi argilă a amestecului

brut, din care să se obţină un clincher, avînd gradul de saturare în calce 1,2.

15. Se consideră două materii prime, calcar şi marnă, din care se obţine un clincher de

ciment Portland caracterizat printr-un grad de saturare în calce 0,98. Cunoscînd că

materiile prima au compoziţia chimică dată în tabelul de mai jos, se cere să se

determine: 1) compoziţia oxidică a amestecului brut; 2) compoziţia oxidică a

clincherului rezultat.

MP CaO, % SiO2, % Al2O3, % Fe2O3, % Alţi oxizi, % PC, %

Calcar 50,57 5,72 1,73 0,70 0,71 40,57


10

Marnă 25,93 33,86 9,54 3,47 3,86 23,35

16. Se dispune de calcar şi argilă cu următoarele compoziţii chimice:

MP CaO, % SiO2, % Al2O3, % Fe2O3, % Alţi oxizi + PC, %

Calcar 54,5 0,55 0,25 0,1 44,60

Argilă 4,5 55,20 18,59 6,8 14,91

17. Se cere de obţinut un clincher de ciment care să corespundă modulilor: Cst = 0,9; MAl

= 2. Compoziţia chimică a unei cenuşi de pirită: %SiO2 = 6,5; %Al2O3 = 1,25%; %Fe2O3

= 79,5; %CaO = 0,5.

18. Trebuie să se fabrice un clincher cu constituenţii mineralogici în următoarele

proporţii: C3S = 59%; C2S = 18%; C3A = 7%; C4AF = 16%. Se dispune de materiile

prime prezentate în problema precedentă.

19. Pentru determinarea conţinutului de MnO, CaO, MgO se prelucrează o probă de

ciment cu masa de 0,4260 g. În urma operaţiilor de pregătire au rezultat 0,01025 g

Mn3O4. În filtrat după separarea MnO2 au fost precipitaţi ionii de Ca2+ sub formă de

CaC2O4. Precipitatul se solubilizează în acid sulfuric, iar la titrarea acidului oxalic

obţinut s-au consumat 38,5 ml 0,2 N KMnO4 (KKMnO = 1,2240). În filtrat după separarea

oxalatului de calciu ionii de Mg2+ au fost precipitaţi sub formă de MgNH4PO4·6H2O.

După calcinare masa precipitatului Mg2P2O7 a constituit 0,02940 g. Calculaţi concţinutul

procentual de MnO, CaO, MgO în probă. (R.: 2,24 % MnO; 62,04 % CaO; 2,5 %

MgO)

20. Pentru determinarea conţinutului de Fe2O3 a fost trecută în soluţie o probă de ciment

cu masa de 0,4080 g. După separarea acidului salicilic ionii de Fe3+ au fost reduşi pînă la

ioni Fe2+, la titrarea cărora s-au consumat 12,75 ml soluţie de K2Cr2O7 (TK2Cr2O7/Fe

0,0005585 g/ml). Calculaţi conţinutul de Fe2O3 în proba analizată. (R.: 2,5 %)


11

21. Pentru determinarea fierului o probă de argilă cu masa 0,7985 g a fost trecută în

balonul conic cu volumul de 500 ml. La titrarea a 100 ml soluţie după reducerea Fe3+ la

Fe2+ s-au consumat 5 ml soluţie de 0,0100 N K2Cr2O7. Calculaţi conţinutul de Fe2O3 în

proba, recalculat pentru proba uscată, daca umiditatea analitică constituie 1,5%. (2,54%)

22. Ce masă de probă de ciment este raţional de a lua în analiză, astfel ca la titrarea a 50

ml soluţie solubilizarea ei într-un balon cu vlmul de 250 ml lucru pentru a determina

conţinutul de Fe2O3 (0,7985 g)

3. DETERMINAREA REZISTENŢEI HIDROLITICE A STICLEI

Scopul lucrării: evaluarea stabilităţii chimice (rezistenţa hidrolitică) a sticlei.

Generalităţi. Distrugerea suprafeţei sticlei la acţiunea apei, umidităţii

atmosferice, soluţiilor de acizi, soluţiilor neutre şi acide de săruri are loc ca rezultat al

solubilizării silicaţilor din compoziţia sticlelor.

Apa solubilizează de pe suprafaţa sticlei silicaţii solubili de caliu, natriu şi bariu.

Silicaţii metalelor grele (zinc şi cadmiu) hidrolizează în apă, şi, fiind insolubili se depun

pe suprafeţele unde s-au format. Solubilizarea silicei se produce la temperaturi mai mari

de 600C.

Acţiunea soluţiilor de acizi asupra sticlei se manifestă prin substituţia acidului

silicic din compoziţia silicaţilor. În rezultatul reacţiilor chimice pe suprafaţa sticlei se

depune gel de acid silicic.

Influenţa soluţiilor de săruri asupra sticlei este analoagă acţiunii apei. Dacă la

hidroliză sărurile dau reacţie acidă, atunci mecanismul lor de acţiune asupra sticlei este

acelaşi ca şi pentru acizi.


12

După impactul asupra sticlei hidroxizii alcalini şi alcalino-pământoşi se plasează

în următoarea ordine: NaOH > KOH > LiOH > NH4OH; Ba(OH)2 > Sr(OH)2 >

Ca(OH)2.

Stabilitatea chimică, respectiv hidrolitică, a sticlelor depinde în mare măsură de

compoziţia lor chimică. De exemplu silicea, oxizii de zirconiu, bor măresc stabilitatea

hidrolitică a sticlei, pe cînd oxizii alcalini, invers, o micşorează.

Conform stabilităţii la acţiunea apei sunt 5 clase de rezistenţă hidrolitică a sticlei.

Clasa

hidrolitică

I II III IV V

ml HCl/g

µg Na2O/g

< 0,1

< 31

0,1 – 0,2

31 – 62

0,2 – 0,85

62 – 263,5

0,85 – 2,00

263,5 – 620

2,00 – 3,5

620 – 1085

Rezistenţa hidrolitică se măsoară în ml HCl/g sticlă sau µg Na2O/g (t 980 C, ISO 719).

Reactivi şi veselă. Baie de apă; soluţie de acid clorhidric 0,01N HCl; indicator

roşu de metil; ambalaje din sticlă de diferită culoare.

Modul de lucru. Ambalajele din sticlă se spală de cîteva ori cu apă distilată, după

care se umplu în proporţie de ¾ din volum cu apă proaspăt distilată şi se pun la baia de

apă. Baia de apă se încălzeşte astfel ca fierberea să înceapă după 15 min de la

introducerea ambalajelor.

Tabelul 1. Rezistenţa la apă a sticlelor pentru lichide alimentare

Culoarea sticlei

(ambalajului)

ml de HCl 0,01 N pentru

sticlele cu volumul, în ml

g Na2O pentru sticlele

cu volumul, în ml

≤ 200 250-1000 ≤ 200 250-1000

Sticlă incoloră 0,45 0,35 139,5 108

Sticlă colorată 0,3 0,25 93 77


13

După expirarea a 1 oră de la începerea fierberii un volum alicotă din conţinutul

sticlelor se trece într-un pahar de cuarţ, se lasă să se răcească, după care se titrează cu

soluţie de acid clorhidric de 0,01N HCl în prezenţă de roşu de metil (virajul de culoare

este de la galben spre roşu).

Indicele de rezistenţă la apă se determină după volumul de soluţie 0,01 N HCl

consumat la neutralizarea a 50 ml extras apos.

O altă metodă de determinarea a stabilităţii faţă de apă este metoda pulberilor.

Se pregăteşte o probă comună cu masa nu mai mică de 100 g din 5 probe unitare.

De la fiecare model (5 unit.) se iau câteva bucăţi de sticlă care se curăţă, se mărunţesc în

mojar şi se trec prin sita cu Nr. 05. Mărunţirea şi sitarea se face pînă atunci, pînă cînd

toată proba este trecută prin sită. Se înlătură fracţiunea fină prin spălare cu apă distilată,

după care proba se usucă. În trei baloane (100 ml) se trec a cîte 2 g de granule, se umplu

cu apă distilată pînă la cotă şi se pun la baia de apă, unde se ţin timp de 60 min. După

răcire, din conţinutul baloanelor se prelevează 25 ml soluţie, se adaugă cîte 2 picături

indicator roşu de metil şi se titrează cu soluţie de HCl 0,01N.


1. S-au făcut topituri experimentale pentru a găsi o compoziţie de sticlă care să satisfacă

anumite proprietăţi impuse. Prin reacţii între CaO şi SiO2, ambii puri, se pot forma

silicaţi de calciu de forma CaO·SiO2 şi 2CaO·SiO2. Să se determine cantitatea de CaCO3

necesară pentru a forma 1 kg de silicat monocalcic (CaO·SiO2) şi 1 kg de silicat bicalcic

(2CaO·SiO2).

2. Compoziţia de masă a unei sticle este următoarea: SiO2 = 74%; CaO = 14%; Na2O =

12%. Materiile prime sunt nisipul, calcarul şi soda calcinată, a căror analiză chimică este

indicată în tabelul de mai jos. Se cere cantităţile de de materii prime care vor forma

şarja.


14

% SiO2 CaO Na2O Fe2O3 Al2O3 Alţi oxizi PC

Nisip 98,95 0,51 - 0,13 0,3 - 0,11

Calcar 1,47 53,9 - 0,1 - 0,63 43,9

Sodă - 52,7 - - 0,3 42,5

3. Se cer cantităţile de materii prime pentru obţinerea unei sticle cu compoziţia de masă:

SiO2 = 72%; CaO = 10%; Na2O = 18%, ţinînd cont de faptul că 3,2% din Na2O se

volatilizează în timpul procesului. Indicaţi compoziţia completă a sticlei. Compoziţi

chimică a materiilor prime este indicată în tabelul de mai jos.

% SiO2 CaO Na2O Fe2O3 Al2O3 Alţi oxizi PC

Nisip 98,92 0,25 0,23 0,03 0,23 0,08 0,26

Sodă 0,05 0,08 52,54 - 0,05 - 46,31

Calcar 2,16 54,26 - 0,05 0,21 0,19 43,13

3. ANALIZE ŞI CONTROL ÎN INDUSTRIA CARBO- ŞI PETROCHIMICĂ

3.1. DETERMINAREA ACTIVITĂŢII COROSIVE A CARBURANŢILOR

Scopul lucrării: stabilirea activităţii corosive a benzinelor prin metode calitative

şi cantitative (aciditatea).

Generalităţi. Carburanţii pot provoca coroziunea pieselor motorului şi a

sistemului de alimentare ca rezultat a prezenţii în compoziţia lui a 3 grupe de substanţe

chimice:

- acizi şi baze minerale solubile în apă;

- acizi organici;

- sulful şi compuşii sulfului.

Acizii şi bazele minerale au cea mai înaltă acţiune corosivă şi, de aceea, conform

normelor aceste substanţe nu trebuie să fie prezente în compozţia combustibilului.

Depistarea lor conduce la rebutarea carburantului.


15

Din cea de a doua grupă fac parte acizii naftenici, carbonici şi oxi-carbonici,

fenolii şi alţi compuşi cu reacţie acidă. Din substanţele enumerate mai sus acizii

naftenici sînt dominanţi în compoziţia chimică a carburanţilor şi, totodată, dintre

compuşii organici manifestă cea mai înaltă acţiune corosivă. Acizii naftenici provoacă

coroziunea Pb şi Zn, mai puţin a Cu şi Sn, şi practic nu acţionează asupra Al şi Fe. Deşi,

acizii graşi, fenolii şi alte substanţe cu reacţie acidă se conţin în cantităţi mici în

compoziţia carburanţilor, totuşi şi aceste substanţe îşi aduc contribuţia în formarea

acidităţii totale.

Aciditatea petrolului şi a produselor petroliere se exprimă nu prin conţinutul unor

sau a altor substanţe cu proprietăţi acide, dar prin cantitatea de bază consumată la

neutralizarea tuturor compuşilor organici acizi raportată la unitatea de masă sau volum

de petrol/produs petrolier analizat.

Notînd convenţional acizii naftenici şi alţi acizi organici cu formula RCOOH,

reacţia de neutralizare poate fi descrisă de următoarea ecuaţie:

RCOOH + KOH RCOOK + H2O

Cei mai periculoşi (activi) compuşi din grupa sulfului sînt sulfura de hidrogen,

mercaptanii inferiori, precum şi sulful liber, care supun coroziunii metalele, în special

cele colorate. Însă şi compuşii neutri ai sulfului aşa ca sulfurile, disulfurile, tiofanul

(C4H8S), tiofenul (C4H4S) la fel pot, în anumite condiţii, să genereze coroziunea

deoarece la ardere toţi compuşii sulfului formează oxizii SO2 şi SO3.

3.1. Stabilirea prezenţei acizilor şi bazelor minerale

Reactivi şi veselă. Cilindre cu volumul de 50, 100 ml; pîlnie de decantare cu V =

250 ml; pîlnie din sticlă pentru filtrare; balon conic; indicatori fenolftaleină şi

metiloranj; benzine.


16

Modul de lucru. Într-o pîlnie de decantare se trec a cîte 50 ml carburant şi apă.

Conţinutul pîlniei se agită timp de 5 min, evitînd formarea emulsiei. După decantare,

stratul de apă se filtrează printr-un filtru de hîrtie. Din extractul apos rezultat se

pipetează 2 probe a cîte 1-2 ml care se trec în 2 eprubete. La conţinutul unei eprubete se

adaugă indicatorul fenolftaleină, în cea de a doua eprubetă – metiloranj. Se compară

coloraţia indicatorilor în extractele apoase cu cele ale indicatorilor în apă distilată.

La carburanţii de calitate nu se înregistrează virajul de culoare al indicatorilor,

ceea ce demonstrează lipsa acizilor şi bazelor minerale (solubile în apă) în compoziţia

carburanţilor.

3.2. Determinarea indicelui de aciditate

Reactivi şi veselă. Baloane conice cu volumul de 250 ml; refrigerent cu reflux;

reşou electric de tip închis (sau baie de apă); alcool etilic, 85%; soluţie de hidroxid de

caliu, 0,05N; indicatori galben de nitrozil sau fenolftaleină; benzine.

Modul de lucru. Într-un balon conic cu volumul de 250 ml se trec 50 ml soluţie

alcool etilic de 85%. Se racordează balonul la refrigerentul cu reflux şi se pune pe reşoul

electric sau la baia cu apă, timp de 5 minute, pentru eliminarea bioxidului de carbon din

alcool. Apoi soluţia fierbinte de alcool se neutralizează cu soluţie de hidroxid de caliu de

0,05 N în prezenţă de fenolftaleină pînă la apariţia unei coloraţii slab roze, persistente

(dacă este utilizat indicatorul galben de nitrozil, atunci se neutralizează cu soluţie de

0,05 N KOH se realizează pînă la virajul de culoare de la galben la verde).

La soluţia de alcool neutralizată se adaugă 50 ml de produs petrolier.

Refrigerentul se fixează la balon, după care conţinutul se fierbe timp de 5 minute. La

soluţia fierbinte se adaugă cîteva picături de fenolftaleină. Dacă la adăugarea

indicatorului amestecul se colorează în roz (pentru indicatorul galben de nitrozil virajul

va fi la albastru sau albastru-verzui) rezultă că în compoziţia carburantului lipsesc acizii


17

organici, dar sînt prezente baze libere. În acest caz titrarea se va face cu soluţie de acid

clorhidric de 0,05 N pînă de la decolorarea soluţiei.

Aciditatea produsului petrolier (în mg KOH/100 ml produs) se calculează după

formula:

100000561,01

V

VA

unde: V1 – volumul de soluţie de 0,05 N KOH consumat la titrarea probei, ml;

0,0002805 – titrul soluţiei KOH de 0,05 N, mg/ml; 1000 – coeficientul de recalculare din

g în mg; V – volumul probei luat în analiză, ml.


1. A fost supusă analizelor tehnice o probă de cărbune cu masa 2,026 g. După calcinarea

probei pînă la masă constantă a rezultat cenuşă cu masa de 0,3084 g. Determinaţi

conţinutul în cenuşă a probei. (R: Aa = 15,79 %)

2. Pierderea totală de masă la calcinarea unei probe de cărbune în absenţă de aer a

constituit 12,00%. Calculaţi conţinutul de materii volatile, dacă umiditatea probei este de

3,75%. (R.: V a = 8,25 %)

3. Pentru determinarea materiilor volatile a fost luată în analiză o probă de cărbune cu

masa 1,1500 g. După calcinarea în absenţă de aer a rezultat un reziduu cu masa de

0,9660 g. Determinaţi conţinutul materiilor volatile în probă. (R.: V a= 16 %)

4. O probă de cărbune cu masa 1,0250 g, umiditatea 5,8 % şi conţinutul de cenuşă 16,75

% a fost calcinată în absenţă de aer. Masa reziduului de după calcinare a constituit 0,754

g. Calculaţi conţinutul procentual de materii volatile în proba uscată şi în partea

combustibilă a cărbunilor. (R.: V a = 21,91%;

V c = 26,65%)


18

5. În urma analizelor s-a stabilit că proba de cărbune conţine 3,74 % umiditate şi 20,38%

materii volatile. Calculaţi conţinutul procentual de materii volatile în partea

combustibilă a cărbunilor şi conţinutul cocsului în proba uscată, dacă cenuşa raportată la

proba uscată constituie 11,85%. (R.: V c = 24,02 %; K = 66,97%)

6. La determinarea sulfului prin metoda Eschka, din proba de cărbune cu masa 0,9850 g

a rezultat 0,1906 g precipitat BaSO4. Calculaţi conţinutul procentual de sulf în cărbunele

analizat. (R: S = 2,66 %)

7. O probă de cărbune cu masa 0,1980 g a fost arsă într-un curent de oxigen, iar gazele

sulfuroase rezultate au fost barbotate în soluţia de H2O2 cu concentraţia 1,5 %. La

titrarea acidului format s-au consumat 22,5 ml soluţie 0,01 N KOH (kKOH = 1,240).

Determinaţi conţinutul de sulf în proba uscată, dacă umiditatea probei constituie 3,2 %.

(R: S = 2,33 %)

8. Densitatea unei substanţe la 150C constituie 0,9648 g/cm3. Calculaţi ce volum va

ocupa 1 kg de astfel de substanţă la 200C. (R.: V = 1039,5 ml)

9. Într-un rezervor cu diametrul 0,9 m este turnat ulei pînă la înălţimea de 2 m.

Temperatura uleiului în rezervor este 160C. Determinaţi masa uleiului din rezervor, dacă

se ştie că densitatea produsului la 200C este egală cu 0,9256 g/cm3. (R.: m = 1,18 t)

10. Ce masă de produs petrolier cu 0,3% sulf trebuie luată în analiză pentru a determina

conţinutul de sulf, astfel că în reacţia de neutralizare consumul de soluţie de sodă (0,06

N Na2CO3) să constituie 5 ml. (R.: m = 1,6 g)

11. Pentru determinarea sulfului a fost luată în analiză o probă de produs petrolier cu

masa de 4,123 g. Pentru titrarea probei martor (soluţie 0,3% Na2CO3) s-au consumat

8,25 ml soluţie 0,0482 N HCl, iar pentru proba de analizat consumul a constituit 4,05 ml

soluţie 0,0482 N HCl. Calculaţi conţinutul de sulf în produsul petrolier. (R.: S =

0,078%)


19

12. A fost supusă analizelor în scopul determinării conţinutului de sulf o probă de petrol

cu masa 1,512 g. Bioxidul de sulf eliminat a fost absorbit în 10 ml soluţie 0,3 %

Na2CO3. La titrarea excesului de Na2CO3 s-au cheltuit 4,85 ml 0,05 N HCl, iar la titrarea

probei martor consumul de soluţie 0,05 N HCl a constituit 11,25 ml. Calculaţi conţinutul

de sulf în produsul petrolier. (R.: S = 0,34%)

E. Bunduchi. Controlul calităţii produselor...

Documents

Transcript of E. Bunduchi. Controlul calităţii produselor...