procedimiento de anÁlisis quÍmico por vÍa hÚmeda de...

PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS QUÍMICO POR VÍA HÚMEDA DE

CLINKER Y CEMENTOS

Página 1 / 21 S-CC-P-20 Versión 06

1. Objetivo y Alcance Determinar cuantitativamente el contenido de los principales óxidos y demás compuestos químicos de clinker y tipos de cemento. Asegurar la obtención de resultados confiables de las diferentes pruebas de ensayos químicos desde el punto de vista de la repetibilidad y reproducibilidad de cada uno los métodos a ser aplicados. Este procedimiento tiene coma alcance a nivel operativo al Analista Químico y Muestrero de Turno, del área de Control de Calidad de CSAA.

2. Riesgos

Peligro Riesgo Métodos de Control Mecánico

Objetos o superficies punzo cortantes Cortes por contacto con objetos o superficies punzo contantes

1. Estándar de Seguridad de "Herramientas Manuales". 2. Estándar de Seguridad de "Equipos de protección personal".

Químico

Sustancias asfixiantes (gases y vapores) Inhalación de sustancias asfixiantes

1. Estándar de Seguridad de "Equipos de protección personal".

Otras sustancias tóxicas

Contacto químico con sustancias tóxicas (por vía: cutánea, respiratoria, digestiva y ocular)


Derrame de materiales y químicos peligrosos

Contacto con materiales peligrosos


Eléctrico

Fallas Eléctricas de equipos Contacto con energía eléctrica/Incendio

1. Estándar de Seguridad de "Equipos de protección personal". 2. Estándar de Seguridad de "Trabajos con presencia de riesgo eléctrico".

Calor / radiación

Materiales/ objetos a elevadas temperaturas

Contacto con materiales/objetos a elevadas temperaturas

1. Estándar de Seguridad de "Equipos de protección personal". 2. Estándar de Seguridad de "Trabajos en caliente".

Ergonómico

Trabajos de pie Ergonómico por trabajos de pie con tiempo prolongados

-

3. Equipo de Protección Personal

Descripción Símbolo Señal de Seguridad

Botas de seguridad punta de acero.

Guantes de seguridad de nitrilo.

Protección ocular.

Mascará de gas.


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4. Herramientas y Equipos

Equipos: - Balanza Analítica, 0.1 mg - Plancha de calentamiento de 400°C - Cocinas Eléctricas de 1500 – 2000 Watts - Horno Mufla a 600 °C - Horno Mufla a 1000 °C - Desecador - Estufa a 106 °C - Equipo de reflujo - Campana extractora de gases - Destilador de agua 8 L/h.

Herramientas

- Frasco de plástico con tapa, 250 g, para guardar muestras. - Bolsas de polietileno de 4 x 8 pulgadas. - Barril polietileno de de 25 litros para agua destilada. - Trapo Industrial, franela. - Escobilla plástico para lavar material de vidrio. - Cuchara de plástico - Pisetas de 125, 500, 1000ml. - Cilindro Contenedor (envase de plástico con tapa de 150 litros para almacenar residuos líquidos de

ensayos). - Porta vasos de plástico. - Vaso de precipitado 400 ml. - Vaso de precipitado 250 ml. - Matraz erlenmeyer pirex 250 ml. - Matraz de boca esmerilada pirex 250 ml. B/ESM23/29. - Probetas de vidrio de 50, 100, 500, 1000 ml. - Probetas se plástico de 10, 25 ml. - Fiola 1000 ml. - Embudos 75/80 mm. - Buretas de llenado automáticas. - Buretas milimétricas. - Pipeta volumétrica de 10, 50 - Pipeteador. - Luna de reloj de vidrio de 90 y 125mm. - Policía (varilla de vidrio + jebe en la punta) - Balón volumétrico 1 L - Pinza de metal para retirar crisoles y navecilla de porcelana de mufla. - Pinza de metal para retirar pesa filtros de estufa. - Pinza de metal para retirar vasos de precipitados de plancha de calentamiento. - Pinza de metal para retirar matraces erlenmeyer de cocinas eléctricas y estufa. - Espátula de acero inoxidable. - Navecilla para pesaje de muestras. - Tijera. - Perol de bronce. - Brocha tipo barbero. - Porta embudos de madera. - Pinceles.

- Crisol de porcelana de 25ml.


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- Crisol de platino de 25ml. - Navecilla de porcelana - Arena Refractaria - Bombilla para pipetas - Manopla Hot Hand Protector. - Papel filtro cinta azul (Whatman N° 42 o equivalente) - Papel filtro cinta negra (Whatman N° 41 o equivalente) - Papel filtro cinta blanca (Whatman N° 40 o equivalente) - Papel PH. - Agua destilada. - NH4Cl (Cloruro de Amonio) - Carbonato de Sodio mínimo 98% - HCl cc (Ácido Clorhídrico concentrado) 37% - NH4OH (Hidróxido de Amonio) 25% - NH4NO3 (Nitrato de Amonio) 95% - Oxalato de Amonio. Mínimo 98% - Agua oxálica (1 g Oxalato de Amonio/litro) al 0.1% - CaCO3 (Carbonato de Calcio) Mínimo 98.0% - H3BO3 (Acido Bórico) 99.0% - C7H6O2 (Ácido Benzoico) mínimo 99.0% - H2SO4 (Acido sulfúrico) 95-97% - H3PO4 (Acido Fosfórico) mínimo 85% - Etanol mínimo 99.0% - Etilenglicol mínimo 99.0% - Fenolftaleína - Hidróxido de Sodio (NaOH) mínimo 99.0% - Aluminio en laminas - Ftalato Hidrógeno de Potasio - Solución de Fosfato de Amonio Dibásico (NH4)2 HPO4 al 10% - Solución HCl (1:1) al 50% - Solución NH4NO3 (Nitrato de Amonio) al 2% - Solución de Oxalato de Amonio: C2H8N2O4.H2O (50g/L) al 5% - Solución deBaCl2 (Cloruro de Bario) al 10% - Solución de SnCl2 (Cloruro de Estaño) al 5% - Solución saturada de HgCl2 (Cloruro de Mercurio) al 10% - Solución de K2Cr2O7 (Dicromato de Potasio) (f = 0.4) - Solución de H3PO4 1:1 (Acido Fosfórico). al 50% - Solución de Acido Fosfórico - Acido Sulfúrico al 15% - Solución de Difenilamina Sulfonato de Bario (indicador) al 0.3% - Solución de rojo de Metilo (indicador) al 0.2% - Solución Verde de Bromocresol (indicador) al 0.15%


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5. Diagrama de Flujo

Analista Químico Muestrero de Turno

6. Reporta los resultados en su registro respectivo

Fin

Inicio

1. Inspecciona y verifica el buen estado de las herramientas y equipos a utilizar. Se coloca los EPP requeridos.

2. Recepciona las muestras de clinker y/o cemento (Tipo I y/o ICo).

3. Realiza el análisis químico: - SiO2 -Al2O3 - R2O3 -Fe2O3 -MgO -CaO - SO3 - RI (residuo insoluble, cemento Tipo I)

5. Realiza el análisis químico: - Pérdida al fuego. - F-CaO (cal libre)

4. Inspecciona y verifica el buen estado de las herramientas y equipos a utilizar. Se coloca los EPP requeridos.


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6. Descripción de Actividades

1. El Analista Químico deben verificar que las materiales, herramientas y equipos se encuentren en buenas condiciones. Posteriormente deben colocarse los EPP necesarios antes de realizar algún ensayo.

2. El Analista químico recepciona las muestras tanto de clinker como cemento.

3. El Analista químico realiza los análisis químicos a las muestras de clinker, cemento tipo I y cemento tipo ICo El analista químico debe realizar las siguientes actividades:

3.1 DETERMINACIÓN DE DIÓXIDO DE SILICIO PARA MUESTRAS D E CLINKER Y CEMENTO TIPO I.

- Pesar 0.5000 g de muestra pulverizada (para caso de clinker, pulverizar la muestra según el

procedimiento S-CC-P-01 VE08 Muestreo y Preparación de Muestras CSSA) en el molino vibratorio, utilizando una balanza analítica (con una exactitud de 0.0001), y transferir a un vaso de precipitado de 250ml.

- Mezclar la muestra con aproximadamente 0.5 g de NH4Cl (Cloruro de Amonio) con ayuda de una varilla de vidrio.

- Cubrir el vaso con una luna de reloj, para proteger el ensayo. Llevar el vaso a la campana extractora de gases y encender la campana, a partir de este momento todo el ensayo se realizará en el interior de la campana.

- Añadir, dentro del vaso de precipitado 5 ml de HCl concentrado y disolver hasta eliminar los grumos. Cuando cese la reacción (toda la solución deberá tener una tonalidad color amarillo) levantar la luna de reloj.

- Llevar a sequedad en baño de arena refractaria que se encuentra a 100°C aprox., colocado sobre una plancha de calentamiento, la arena refractaria se encuentra sobre un perol de bronce.

- Con la ayuda de una pinza, bajar el vaso de la plancha y dejar enfriar 10 min aprox. - Agregar 10 ml de solución HCl 1:1, y apróx. 5 ml agua destilada caliente por las paredes del vaso

para lavarlas, calentar hasta disolver, por 3 minutos aproximadamente, en baño de arena refractaria que se encuentra colocado sobre la plancha de calentamiento.

- Colocar el porta embudos de madera en la campana para proceder a filtrar la solución, con la ayuda de un embudo que contendrá el papel filtro.

- Filtrar en papel filtro cinta negra (Whatman N° 41 o equivalente) y recibir el filtrado en una vaso de 250ml para análisis de R2O3.

- Lavar paredes del vaso con agua caliente y policía. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana

previamente pesado en una balanza analítica de cuatro cifras decimales de aproximación (W1). - Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta secar

lo más posible. - Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando

lentes oscuros y utilizando una pinza, para esta actividad la mano que abre la puerta deberá portar guantes de badana y la mano que sostiene la pinza no tendrá guantes.

- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol de porcelana al horno de 600 °C, hasta que el papel filtro se carbonice (aproximadamente 30 minutos), luego de este tiempo, retirar y llevar al horno de 1000 °C (aproximadamente 30 minutos) luego de este tiempo, retirar de la mufla y dejar enfriar aprox. 1 minutos, sobre una placa de porcelana que se encuentra ubicado al lado derecho de la mufla de 1000°C, y luego con una pinza llevar a un desecador.

- Enfriar el crisol en el desecador por 30 minutos hasta que se encuentre a temperatura ambiente. - Con la ayuda de una pinza llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica de cuatro cifras

decimales de aproximación (W2) y anotar el peso.

- Cálculos y Resultados:


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Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

1005.0

)((%) 12

2 ×−

=WW

SiO

3.2 DETERMINACIÓN DE DIÓXIDO DE SILICIO PARA MUESTRAS D E CEMENTO ADICIONADOS.

- Pesar 0.5000 g de muestra utilizando una balanza analítica (con una exactitud de 0.0001) y

depositar en el papel filtro cinta blanca (Whatman N° 40 o equivalente) - Agregar 0.15 gramos de carbonato de sodio y con la ayuda de una espátula de acero inoxidable

mezclar completamente, luego la muestra con el papel de filtro depositarlo en el crisol de platino.

- Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando lentes oscuros y utilizando la pinza, para esta actividad la mano que abre la puerta deberá portar guantes de badana y la mano que sostiene la pinza no tendrá guantes.

- Con la ayuda de una pinza llevar al horno de 600°C por 10 minutos, luego retirar y llevar al horno de 1000°C por 30 minutos.

- Sacar del horno, enfriar a temperatura ambiente y traspasar la muestra a un vaso de 250 ml, limpiar con una brocha limpia y luego despedazar completamente la muestra con el extremo de la varilla de vidrio.

- Agregar aproximadamente 0.5 g de cloruro de amonio y con la ayuda de una bagueta mezclar completamente.

- Llevar el crisol de platino con los residuos de la muestra a la campana extractora de gases, poner operativo la campana y llenar el crisol de platino con aproximadamente 2 ml de HCl concentrado, hervir en la plancha de calentamiento para el desprendimiento total de la muestra, transferir al vaso de 250ml y con otros 3 ml de HCL concentrado lavar el crisol de platino y agregar al vaso con la muestra.

- La muestra contenida en el vaso de 250 ml, disgregar totalmente los grumos y llevar al baño de arena refractaria que se encuentra en un perol de bronce sobre una plancha de calentamiento en el interior de la campana, hasta sequedad;

- Con la ayuda de una pinza, bajar del baño de arena y dejar enfriar aproximadamente 10 min. - Agregar 10 ml de solución HCl 1:1, y apróx 5 ml agua destilada caliente por las paredes del

vaso para lavarlas, calentar para la digestión de la SiO2, dejar que se disuelva en su totalidad, por 3 minutos aproximadamente, en baño de arena refractaria que se encuentra colocado sobre la plancha de calentamiento.

- Colocar el porta embudos de madera en la campana para proceder a filtrar la solución, con la ayuda de un embudo que contendrá el papel filtro.

- Filtrar en filtro cinta negra (Whatman N° 41 o equivalente) y lavar el SiO2 con agua caliente. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana

previamente pesado en una balanza analítica de cuatro cifras decimales de aproximación (W1). - Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta

secar lo más posible. - Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando

lentes oscuros y utilizando la pinza, para esta actividad la mano que abre la puerta deberá portar guantes de badana y la mano que sostiene la pinza no tendrá guantes.



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- Enfriar el crisol en el desecador por 30 minutos hasta que se encuentre a temperatura ambiente. - Con la ayuda de una pinza llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica de cuatro

cifras decimales de aproximación (W2) y anotar el peso. Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

1005.0

)((%) 12

2 ×−

=WW

SiO

3.3 DETERMINACIÓN DEL GRUPO DEL HIDRÓXIDO DE AMONIO (R 2O3)

- Al filtrado anterior (punto 3.2) del análisis de Sílice, que se encuentra en un vaso de 250 ml, colocar un trozo de papel de filtro Whatman N° 41 o equivalente. 1 cm2 sujetado con la varilla de vidrio en la base del vaso de precipitado y colocar una luna de reloj, para dirigir la ebullición. Llevar a la plancha de calentamiento hasta ebullición, que se encuentra en el interior de la campana extractora de gases que deberá encontrarse funcionando.

- Agregar gota a gota solución de NH4OH hasta conseguir el viraje de color (viraje amarillo a naranja).

- Agregar gota a gota HCl cc hasta viraje (naranja a amarillo), luego con la ayuda de una pinza bajar de la plancha.

- Añadir 2 a 3 gotas de indicador rojo de metilo - Agregar gota a gota NH4OH agitando con la varilla de vidrio hasta viraje (amarillo a naranja) mas

2 gotas en exceso. - Con la ayuda de una pinza llevar a la plancha de calentamiento y hervir por 1 minuto aprox. - Bajar de la plancha y dejar reposar hasta que sedimente el precipitado no más de 5 minutos. - Colocar el porta embudos de madera en la campana para proceder a filtrar la solución, con la

ayuda de un embudo que contendrá el papel filtro. - Filtrar en papel filtro cinta negra (o Whatman N° 41) y recibir el filtrado en un vaso de

precipitado de 400 ml para análisis de CaO. - Lavar paredes del vaso de 250 ml con solución de nitrato de amonio 20g/l caliente utilizando una

bagueta y un policía. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana

previamente pesado en una balanza analítica con aproximación de cuatro cifras decimales (W1) - Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta secar

lo más posible. - Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando



- Enfriar el crisol de porcelana en el desecador por 30 minutos hasta que se encuentre a temperatura ambiente.

- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica con aproximación de cuatro cifras decimales (W2).

- Cálculos y Resultados: - Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:


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1005.0

)((%) 12

32 ×−

=WW

OR

3.4 DETERMINACIÓN DE ÓXIDO DE CALCIO - Acidificar los filtrados obtenidos (en punto 3.3), que se encuentran en un vaso de 400 ml con 15

ml de solución HCl 1:1, este procedimiento se inicia en la campana extractora de gases. - Calentar la solución en el baño de arena refractaria entre 70 u 80°C, por 10 a 15 minutos y añadir

30 ml de oxalato de amonio (50g/L) - Agregar NH4OH hasta el cambio de color (viraje de rojo a amarillo), retirar del baño de arena

refractaria y llevar a la mesa fuera de la campana, dejar reposar aprox. por una hora, hasta que se observe el precipitado en el fondo del vaso.

- Con la ayuda del porta embudos de madera y un embudo de vidrio, proceder con el filtrado. - Filtrar con papel filtro cinta azul (o Whatman N° 42) y recibir el filtrado en un vaso de 400 ml

para el análisis de MgO. - Lavar las paredes del vaso con Agua Oxálica (1 g/L) utilizando para ello una varilla de vidrio y

policía, el líquido de lavado también debe filtrarse. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmedo posible) a un crisol de platino

previamente pesado (W1). - Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando


- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol de porcelana al horno de 600 °C, hasta que el papel filtro se carbonice (aproximadamente 45 minutos), luego de este tiempo, retirar y llevar al horno de 1000 °C (aproximadamente 45 minutos) luego de este tiempo, retirar de la mufla y dejar enfriar aprox. 10 segundos manteniendo el crisol con la pinza, luego llevar a un desecador.

- Enfriar el crisol de platino en el desecador por 15 minutos hasta que el crisol con el residuo se encuentre a temperatura ambiente.

- Pesar el crisol con el residuo (W2). Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula.

1005.0

)((%) 12 ×

−=

WWCaO

3.5 DETERMINACIÓN DE ÓXIDO DE MAGNESIO - Acidificar los filtrados del CaO, obtenidos en el punto 3.4, que se encuentra en un vaso de 400

ml, con apróx. 1 ml HCl cc y añadir 10 ml de (NH4)2 HPO4 (100 g/L) y 30 ml de NH4OH (agitar por 10 minutos en el agitador magnético), todo este paso se realiza en el interior de la campana extractora de gases.

- Dejar reposar la solución, mínimo 8 horas. - En la campana extractora de gases, utilizando un matraz de 500 ml para recibir el filtrado y un

embudo de vidrio, Filtrar en papel filtro cinta azul (o Whatman N° 42). - Lavar las paredes del vaso así como el papel filtro con solución NH4OH (relación 1:20) a

temperatura ambiente. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana

previamente pesado (W1).


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- Llevar el filtrado al envase de 150 L, destinado para este tipo de residuos para su posterior tratamiento.

- Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta secar lo más posible.




- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica con aproximación de cuatro cifras decimales (W2). Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

4.72)((%) 12 ×−= WWMgO

3.6 DETERMINACIÓN VOLUMETRICA DE ÓXIDO DE FIERRO - Pesar 1.0000 g de muestra (Cemento ó Clinker) en una balanza analítica con una exactitud de

0.0001g. y transferirla a un vaso de 250 ml. - En la campana extractora que deberá de estar encendido, añadir 40 ml de agua destilada y 10 ml

de HCl concentrado, disolver la muestra con ayuda de una varilla de vidrio hasta que esté totalmente descompuesta.

- Llevar la solución a la plancha de calentamiento hasta ebullición y tratar ésta con la solución de cloruro de estaño al 5%, añadir gota a gota con agitación hasta decolorar

- Enfriar la solución a temperatura ambiente en un vaso de 1000 ml con agua fría. - Retirar el vaso de 250 ml del baño de agua fría, y agregar 10 ml de la solución saturada de

cloruro de mercurio al 10% y agitar con la bagueta por un minuto, luego añadir 10 ml de solución ácido fosfórico 1:1.

- Añadir suficiente cantidad de agua por las paredes del vaso de precipitado tal que el volumen después de la titulación debe estar entre 75ml y 100ml, retirar de la campana y llevar a la mesa para proceder con la titulación.

- Agregar 3 gotas de Difenilamina Sulfonato de Bario (indicador) al 0.3%. - Titular con la solución estándar de Dicromato de potasio (K2Cr2O7) (f = 0.4) (viraje transparente

a violeta), usando lentes luna clara y guantes de látex. - Los residuos de la titulación llevar al envase de 150 L, destinado para este tipo de residuos para

su posterior tratamiento. Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

40.0(%)32 ×= VgOFe


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Dónde: • Vg: ml de Dicromato de Potasio gastado en la titulación. • 0.4: factor 1mL = 0.004 g de Fe2O3 multiplicado por 100% dividido entre 1 g

de muestra.

3.7 DETERMINACIÓN VOLUMETRICA DE ÓXIDO DE FIERRO MÉTODO ALTERNATIVO

- Pesar 0,3000 g de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. - Agregar 5 mL de ácido fosfórico concentrado, llevar a la campana extractora de gases y lavar

las paredes del matraz con agua destilada (usar una mínima cantidad de agua). Calentar hasta una temperatura de 250 a 300°C por 5 minutos, aproximadamente, sobre una plancha de calentamiento, verificar que la muestra se disuelva completamente.

- Con la ayuda de una pinza retirar de la plancha y dejar enfriar apróx. 1 minuto la muestra y añadir 20 mL de solución HCl (1:1).

- Llevar nuevamente a la plancha de calentamiento hasta inicio de ebullición, bajar de la plancha, añadir una lámina de aluminio (peso aproximado 0,2 g) y agitar hasta su disolución completa.

- Luego de la disolución del aluminio añadir 10 mL de la solución de mezcla de ácido orto fosfórico-ácido sulfúrico y lavar las paredes del matraz con agua destilada usando una pizeta de 125 ml.

- Retirar de la campana, llevar a la mesa de titulación y añadir 5 gotas del indicador sulfonato difenilamina de bario al 0.3% y titular con solución estándar de dicromato de potasio 0,05 M hasta observar viraje de la solución al color violeta.

- Realizar una determinación en blanco siguiendo el mismo procedimiento y utilizando la misma cantidad de reactivos. Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % de acuerdo con la siguiente fórmula:

1001000

)((%)32 ×

×××−=

W

FMBVgOFe

1001003.0

84.7905.0)((%)32 ×

×××−= BVg

OFe

Dónde: Vg = ml de dicromato de potasio (K2Cr2O7) requeridos en la titulación. B = ml de dicromato de potasio (K2Cr2O7) requeridos en el ensayo en blanco. M = Concentración molar de la solución estándar de K2Cr2O7 (0,05 M) F = Equivalente de Fe2O3 = 79,84 g/mol. W = Peso de muestra (g).

NOTA: El procedimiento de Fe2O3 señalado en la sección 3.6 se utiliza para todos los análisis de compósitos de clinker y cementos; y el procedimiento de Fe2O3 basado en la Norma ASTM señalado en la sección 3.7 se utiliza para comparar resultados a solicitud de la jefatura de Control de Calidad y/o Superintendencia de Producción.


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3.8 DETERMINACIÓN DE OXIDO DE ALUMINIO:

- El porcentaje de Óxido de Aluminio (Al2O3) se determina por la diferencia entre los óxidos combinados (R2O3) y el trióxido férrico (Fe2O3).

- Con los datos obtenidos en las determinaciones anteriores de R2O3 y Fe2O3, realizar el siguiente calculo:

(%)(%)(%) 323232 OFeOROAl −=

3.9 DETERMINACIÓN RESIDUO INSOLUBLE

El contenido de residuo insoluble de una muestra de cemento constituye la cantidad de material que es insoluble en ácido y es llevada a cabo por digestión con HCl cc.

- Pesar 1.000 g de muestra (Cemento ó Clinker) en una balanza analítica (exactitud 0.1 mg). y

transferir a un vaso de precipitado de 250 ml, - Llevar a la campana extractora de gases que deberá estar funcionando y agregar 25 ml de agua

destilada y 5 ml de HCl cc, calentar la solución en una plancha de calentamiento y disolver la muestra con el extremo de la bagueta hasta la descomposición total de la muestra y diluir a 50 ml con agua caliente.

- Digerir la muestra por 15 minutos en el baño de arena refractaria, que se encuentra sobre un perol de bronce en una plancha de calentamiento.

- Con la ayuda de una pinza, retirar del baño de arena y llevar a la mesa de filtrado. - Colocar el porta embudos de madera en mesa de filtrado para proceder a filtrar la solución,

con la ayuda de un embudo que contendrá el papel filtro. - Filtrar en papel filtro textura media (Whatman N° 40 o equivalente) y con la ayuda de una

pizeta lavar con agua caliente, el filtrado se recibe en un vaso de precipitado de 250 ml para análisis de SO3.

- Transferir el papel filtro al vaso de precipitado original y agregar 100 ml de solución de NaOH, (10 g/l), colocar una bagueta, llevar al baño de arena refractaria que se encuentra colocado sobre la plancha de calentamiento, y digerir por espacio de 15 minutos (temperatura justo debajo del punto de ebullición).

- Macerar el papel filtro dentro del vaso hasta hacerlo picadillo con ayuda de una varilla de vidrio.

- Con ayuda de una pinza, bajar de la plancha y agregar 3 gotas de Rojo de Metilo (indicador) 0.2%.

- Agregar gota a gota HCl cc hasta el viraje (viraje amarillo - grosella) más 4 ó 5 gotas en exceso.

- Colocar el porta embudos de madera en mesa de filtrado para proceder a filtrar la solución, con la ayuda de un embudo que contendrá el papel filtro.

- Filtrar en papel filtro textura media (Whatman N° 40 o equivalente), lavando por lo menos 14 veces las paredes del vaso con solución de Nitrato de Amonio 20g/l.

- Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana pesado (peso W1).

- Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta secar lo más posible.



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- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica con aproximación de cuatro cifras decimales (W2). Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

100)(lub_Re 12 ×−= WWleInsosiduo

3.10 DETERMINACIÓN DE TRIÓXIDO DE AZUFRE

- Al filtrado del análisis de residuo insoluble (punto 6.1.10), que se encuentra en un vaso de 250 ml, se coloca un trozo de papel filtro Whatman N° 41 o equivalente, de aproximadamente 1 cm² sujetado con el extremo de la varilla de vidrio, colocar luna de reloj y se lleva a ebullición por 3 minutos apróx., en una plancha de calentamiento que se encuentra en el interior de la campana.

- Agregar gota a gota 10 ml de solución de BaCl2 al 10%. Hervir por 10 minutos, retirar de la plancha con ayuda de una pinza, llevar a la mesa de filtrado y luego dejar reposar hasta que el sulfato precipite.

- Filtrar en papel filtro cinta azul (Whatman N° 42 o equivalente) - Lavar paredes del vaso con agua caliente de pizeta utilizando una bagueta y un policía para

ello y recibir el filtrado en un vaso de 400 ml. - Transferir el papel filtro y el residuo (lo menos húmeda posible) a un crisol de porcelana

pesado (peso W1). - Llevar el crisol y el papel filtro conteniendo el residuo a una plancha de calentamiento hasta

secar lo más posible. - Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla,

portando lentes oscuros y utilizando la pinza, para esta actividad la mano que abre la puerta deberá portar guantes de badana y la mano que sostiene la pinza no tendrá guantes.



- Con la ayuda de una pinza, llevar el crisol con el residuo en una balanza analítica con aproximación de cuatro cifras decimales (W2).

Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

3.34)( 123 ×−= WWSO


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Dónde:

34.3, es la proporción en peso molecular entre el SO3 y el BaSO4 multiplicado por 100.

3.11 DETERMINACIÓN VOLUMETRICA DE TRIÓXIDO DE AZUFRE

- En un vaso de precipitado de 250 ml, agregar 50 ml de solución de ácido bórico (20 g/l) - Pesar 0.5000 g de muestra, transferirla a un vaso de 250 ml que contiene los 50 ml de

solución de ácido bórico (20 g/l), de ser necesario dispersar la muestra con la ayuda de una varilla de vidrio y colocar una luna de reloj.

- Llevar a la plancha de calentamiento (interior de campana extractora de gases) hasta ebullición por 5 minutos.

- Con ayuda de una pinza retirar de la plancha y llevar a la mesa de titulaciones, para realizar el filtrado.

- Antes de iniciar el filtrado lavar la resina catiónica con 250 ml de agua caliente, este líquido de lavado recibir en vaso de 1000 ml, el agua de lavado depositarlo en el envase de 150 L, destinado para este tipo de residuos para su posterior tratamiento. El vaso de 1000 ml colocarlo bajo la resina para proceder a filtrar la muestra.

- Filtrar en papel filtro cinta negra (Whatman N° 41 o equivalente). El filtrado tiene que pasar por una resina catiónica en forma lenta, lavar el vaso con agua caliente hasta un volumen aproximado de 200 ml.

- Retirar el papel filtro del embudo de vidrio y continuar agregando agua caliente hasta completar un volumen de 500 ml.

- Añadir 10 gotas de indicador de SO3 y titular con hidróxido de sodio 0.05 Normal hasta el viraje de color (rojo a verde caña).

- Los residuos de la titulación llevar al envase de 150 L, destinado para este tipo de residuos para su posterior tratamiento. Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

1000

100(%) 3

3 ×××

=G

TSOVgSO

Dónde:

• Vg = Volumen gastado en la titulación. • TSO3 = Título • G = Peso de la muestra.

NOTA: El procedimiento de SO3 señalado en la sección 3.11 se utiliza para todos los análisis de turno y compósitos; y el procedimiento de SO3 basado en la Norma ASTM señalado en la sección 3.12 se utiliza para comparar resultados a solicitud de la jefatura de Control de Calidad y/o Superintendencia de Producción.


CLINKER Y CEMENTOS


4. El muestrero de turno deben verificar que las materiales, herramientas y equipos se encuentren en buenas condiciones. Posteriormente deben colocarse los EPP necesarios antes de realizar algún ensayo.

5. ANALISIS QUIMICOS A LAS MUESTRAS DE CLINKER, CEMENT O TIPO I Y CEMENTO

TIPO ICo REALIZADO POR EL MUESTRERO DE TURNO

5.1 DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA AL FUEGO

El análisis de pérdida al fuego representa el contenido de humedad total y la cantidad de CO2 desprendida de las muestras de clinker y cementos sometidas a una temperatura de 950 ± 50 °C. Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando lentes oscuros y utilizando la pinza, para esta actividad la mano que abre la puerta deberá portar guantes de badana y la mano que sostiene la pinza no tendrá guantes.

- Pesar en una balanza analítica de 4 decimales, un crisol de porcelana vacío y limpio. - Pesar sobre una navecilla 1.0000 g de muestra (Cemento ó Clinker) en una balanza analítica,

con una precisión de 0.0001, y depositar dentro de un crisol de porcelana y sumar ambos pesos (W1).

- Con ayuda de una pinza colocar el crisol dentro del horno a 950 ± 50 °C durante 45 minutos, luego de este tiempo, retirar de la mufla y dejar enfriar aprox. 1 minutos, sobre una placa de porcelana que se encuentra ubicado al lado derecho de la mufla de 1000°C, y luego con una pinza llevar a un desecador

- Enfriar el crisol en el desecador apróx. 30 minutos hasta que se encuentre a temperatura ambiente.

- Con la ayuda de una pinza, retirar el crisol de desecador y pesar en una balanza analítica de 4 decimales y anotar el peso (W2). Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

100)((%). 21 ×−= WWFP

5.2 DETERMINACIÓN VOLUMETRICA DE CAL LIBRE (Muestras de Turno y Compósitos):

- Retirar matraz de boca esmerilada de 250 ml de la estufa, que se encuentra secando, usar manoplas Hot Hand Protector o una pinza para matraces.

- Pesar 0.4000 g de muestra, en una balanza analítica (exactitud 0.1 mg) y transferir al matraz de 250 ml.

- Agregar 15 ml de solución de etanol-etilenglicol 1:2 al matraz y poner en el equipo de reflujo que se encuentra en el soporte de la plancha de calentamiento con agitador.

- Calentar la muestra con agitación hasta ebullición, entre 300°C – 350°C. - Cuando aparezca la primera gota del condensado, bajar la temperatura de la plancha a 0°C, y

continuar con agitación por espacio de 3 minutos, utilizando un cronómetro. - Con ayuda de un retazo de franela, coger el matraz del cuello y bajar del equipo, enfriar por

espacio apróx. 1 minuto - Titular hasta decolorar, con solución de ácido benzoico 12.4 g/l, que se encuentra al costado

del equipo de reflujo, utilizar guantes de nitrilo, lentes de seguridad luna clara y respirador para gases.

- Los residuos de la titulación llevar al envase de 150 L, destinado para este tipo de residuos para su posterior tratamiento.


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Cálculos y Resultados: Los resultados son expresados como % en peso de acuerdo con la siguiente fórmula:

1000

100(%)

×××=−

G

VgTCaOCaOf

Dónde:

• TCaO = Titulo • Vg = Volumen gastado de ácido benzoico en la titulación • G = Peso de la muestra

Nota: Los análisis de pérdida al fuego y Cal libre, si así se requiere también pueden ser realizados por el analista químico.

6. Los resultados obtenidos son reportados por el analista químico en sus respectivos registros.


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7. Consideraciones de Seguridad, Salud y Restricciones

Señales de prohibición Descripción Símbolo Señal de Seguridad

Prohibido el ingreso

Señales de Advertencia


Peligro Riesgo Eléctrico

Cuidado superficie caliente

Sustancias o materias inflamables o peligro inflamable

Sustancia o materias tóxicas o peligro

de muerte

Peligro ácido corrosivo

Señales de Obligación


Uso obligatorio de máscara de gas

Uso obligatorio de protección ocular y

auditiva

Es obligatorio lavarse la manos

• Durante la etapa de análisis por vía clásica de las muestras, se deberá utilizar en todo momento los EPP (Equipos de Protección Personal).

• Para manipular material de vidrio, en todo momento usar guantes látex. • Para retirar material de vidrio seco de la estufa a 100°C, usar manoplas Hot Hand Protector o pinza

para material de vidrio según sea el caso. • Durante el ataque químico de las muestras (digestión) estas deberán de ser realizadas dentro de la

cabina extractora para gases. • La Manipulación de insumos químicos fumantes (ácidos o bases) deberá de ser realizada dentro de la

cabina extractora de gases y utilizar guantes de jebe de 9”, mascarilla para gases y lentes de seguridad

• Leer las hojas MSDS (Material Safety Data Sheet – Hojas de Datos de Seguridad del Material) aplicable a los insumos químicos utilizados a cada metodología.

• Para manipular soluciones diluidas de ácidos utilizar guantes de nitrilo y lentes de seguridad.


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• Para manipular las muflas a 600°C y 1000°C, se deberá de abrir la puerta de la mufla, portando lentes oscuros y utilizar pinza para cargar y retirar las muestras de la mufla, la mano con la que se abre la puerta de la mufla deberá portar guantes de cuero.

• Después de culminado el ensayo dejar en perfecto estado de orden y limpieza la(s) zona(s) de trabajo empleadas así como también los equipos empleados.

8. Consideraciones Ambientales

Los residuos sólidos y líquidos generados de en la ejecución de las rutinas analíticas descritas en este procedimiento serán clasificados y dispuestos según el Plan de Manejo de Residuos de CSSA y considerando los siguientes detalles:

- Los contenedores o frascos vacíos de los insumos químicos serán clasificados según el tipo de

material (vidrio o plástico) y depositados en los cilindros dispuestos para este fin conforme a lo indicado en el Plan de Manejo de Residuos Sólidos de CSSA. En caso se requiera reutilizar algún frasco este será previamente lavado solo por el personal del Laboratorio y el agua de lavado utilizado será depositado en el cilindro contenedor del Laboratorio Químico para su posterior neutralización.

- Todo las soluciones resultantes producto del proceso de análisis y/o agua de lavado de los materiales utilizados serán acopiados en un cilindro dentro del Laboratorio para su posterior neutralización.

- Todo consumo de papel producto de su utilización dentro de las rutinas analíticas será dispuesto según lo indicado en el Plan de Manejo de Residuos Sólidos de CSSA.

- Tener como referencia las indicaciones en el procedimiento S-CC-P-03 VE00 Manejo de materiales peligrosos en Laboratorio.

Código de colores Descripción Reaprovechable No Reaprovechable

Papel y cartón

Plástico

Peligroso

9. Control de Cambios:

Versión Ítems Modificados Propósito/Razones de la Modificación

06 3.9 Este acorde a la norma ASTM C114-11b: Se cambió por Papel Whatman N°40 y 4 ó 5 gotas en exceso (Ensayo de Residuo Insoluble)

Elaborado por: Revisado por: Aprobado por: Fecha de emisión:

Fecha de próxima revisión:

Eduardo Agurto M. Analista Químico

Ing. Edward Diaz S. Jefe de Control de

Calidad

Ing. Germán Tejada P. Superintendente General -

CSSA 02/10/2015 02/10/2017


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ANEXO 1: PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

Para la preparación de todas las soluciones se debe tener en cuenta lo siguiente: Para pesaje usar balanza analítica con 4 decimales y para diluir al volumen requerido, deberá de usar una fiola. A continuación se detalla la preparación por tipo de reactivo químico:

• HCl 1:1 1. Para 1000 ml de solución: 2. Medir y verter 450 ml de H2O destilada una Fiola de 1000 ml. 3. Medir y verter 500 ml de HCl concentrado a la Fiola de 1000 ml enrasar la Fiola con agua

destilada.

• NH4OH 1:1 (Hidróxido de Amonio) 1. Para 1000 ml de solución: 2. Medir y verter 450 ml de H2O destilada a una Fiola de 1000 ml 3. Medir y verter 500 ml de NH4OH concentrado a la Fiola de 1000 ml y enrasar con agua

destilada.

• Rojo de Metilo (solución indicadora) 1. Pesar 0.2 g de rojo de metilo 2. Mezclar con 100 ml de Alcohol etílico al 95%.

• Oxalato de Amonio: 1. Pesar 50 g de oxalato de Amonio (C2H8N2O4.H2O). 2. Mezclar y diluir en un vaso de precipitado de 500 ml con H2O destilada 3. Verter y enrasar en una Fiola de 1 L con H2O destilada.

• Agua Oxálica: 1. Pesar 1 g de oxalato de Amonio. 2. Mezclar y diluir en una Fiola de 1 L con H2O destilada. 3. Enrasar con H2O destilada. • Fosfato de Amonio Dibásico 1. Pesar 100 g de (NH4)2 HPO4. 2. Mezclar y diluir en una Fiola de 1 L con H2O destilada. 3. Enrasar con H2O destilada. • NH4OH 1:20 (Hidróxido de Amonio)

4.2 Para 500 ml de solución 4.3 Medir y verter 25ml de NH4OH en una Fiola de 500 ml. 4.4 Enrasar la Fiola de con H2O destilada

• NaOH (10 g/l) 1. Pesar 10g de NaOH. 2. Mezclar con H2O destilada en un vaso. 3. Verter cuidadosamente dentro de una Fiola de 1 L y enrasar.

• Solución de cloruro de Bario BaCl2 (100 g/l) 1. Pesar 100 g de BaCl2. 2. Mezclar y diluir en una Fiola de 1 litro con H2O destilada. 3. Enrasar con H2O destilada.


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• Difenilamina Sulfonato de Bario(Indicador) 1. Pesar 0.3 g de Difenilamina Sulfonato de Bario. 2. Diluir en 100ml de H2O. • Dicromato de Potasio (1ml = 0.004 g Fe2O3) 1. Pulverizar y secar el reactivo entre 180°C y 200°C a peso constante. 2. Pesar 2.45700 g de reactivo seco por cada litro que se requiera preparar.

• Solución Cloruro de Estaño SnCl2 1. Disolver 5 g de SnCl2.2H2O en 10ml de HCl y diluirla en 100 ml. 2. Añadir una porción pequeña de Estaño granulado libre de fierro y hervir hasta que la solución

esté clara. 3. Guardar en un gotero conteniendo Estaño metálico.

• Solución saturada de Cloruro de Mercurio 1. Disolver 100 g de HgCl2 en 1000 ml de H2O.

• Fenolftaleina Pesar 5 g de fenolftaleina y diluir a 500 ml de etanol absoluto

• Solución fosfórico - sulfúrico Medir 30 ml de ácido fosfórico + 30mL de ácido sulfúrico y adicionar 200 ml de H2O

• Solución de ácido benzóico.

Pesar 12.4 g de ácido benzóico y diluir en 1Litro de etanol absoluto.

• Solución de etanol – etilenglicol (1:2). 1 L de etanol +2 L de etilenglicol +1 g de fenoltaleina. Agregar NaOH 0.1N hasta color

rosado claro.

• Solución de NaOH 0.1N. 1 g de NaOH. Diluir a 250 ml de etanol absoluto.

• Indicador de SO3. 0.1 g de rojo de metilo + 0.15 g de verde de bromocresol diluir a 100 mL de

etanol absoluto.

• Solución NaOH 0.05N. Pesar 5 g de NaOH y diluir a 2.5 Litros de H2O.


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ANEXO 2: VALORACION DE SOLUCIONES

• VALORACION DEL ACIDO BENZOICO Y ETANOL-ETILENGLICOL (1:2) PARA f – CaO

1. Empleando una mufla Calcinar una cantidad de CaCO3 A 1000 0C en un crisol de platino,

mínimo 2 horas. luego de este tiempo, retirar de la mufla y dejar enfriar aprox. 1 minutos, sobre una placa de porcelana que se encuentra ubicado al lado derecho de la mufla y luego con una pinza llevar a un desecador.

2. Pesar 0.04 g. aprox. de CaO más 30 mL de etanol-etilenglicol (1:2), luego proceder como si fuera F-CaO (cal libre).

3. Titular con el ácido benzoico hasta decolorar. Volver a agitar en el equipo las veces que sea necesario hasta que desaparezca el color rojo.

4. CÁLCULOS.

V

GTCaO

1000×=

Dónde: • G = Peso del CaO. • V = Volumen gastado del ácido benzóico.

1000

100

×××=

G

VgTCaOFCaO

• VALORACION DEL NaOH 0.05 N PARA SO3.

1. Pesar 0.1g aprox. De ftalato hidrógeno de potasio y transferir a un vaso de 400 ml, agregar 200 a 250 mL de H2O, calentar hasta ebullición.

2. Agregar 10 gotas de indicador fenolftaleína y titular con el NaOH 0. 05 N hasta el viraje de color rosado claro (primer cambio).

3. CALCULOS

2.204

03.4010003 ×

××=Vg

aTSO

Dónde:

• a: peso del Ftalato hidrógeno de potasio • 40,03: La cantidad de trióxido de azufre. • Vg: Volumen gastado en la titulación. • 204,2: La cantidad de Ftalato hidrógeno de potasio.

1001000

33 ×

××

=G

TSOVgSO


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ANEXO 3: Uso de EPPs durante la manipulación de la Mufla

procedimiento de anÁlisis quÍmico por vÍa hÚmeda de...

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