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《钢渣中氧化镁含量测定标准》技术发展报告

TechnicalDevelopmentReportonDeterminationofMagnesiumOxideContentinSteelSlag

摘要

本报告系统阐述了钢渣中氧化镁含量测定标准的立项背景、技术原理及行业应用价值。作为钢铁工业主要固体废弃物，我国钢渣年产量超1亿吨，其资源化利用对实现双碳目标具有重要意义。氧化镁含量是决定钢渣在冶金回用、建材生产、土壤改良等领域应用效果的关键参数，现行YB/T140-2009等标准采用EDTA络合滴定法测定0.5%-15%含量范围。研究显示，通过优化样品前处理流程（盐酸-氢氟酸溶解+高氯酸赶氟）和采用CyDTA滴定剂，可将检测范围扩展至30%，显著提升方法适应性。本标准的制定将填补高含量氧化镁检测技术空白，为GB/T20491等7项相关标准提供技术支撑，预计每年可减少钢渣堆存用地约500公顷，推动行业绿色转型。

关键词：钢渣；氧化镁；络合滴定法；CyDTA；固体废弃物资源化

Keywords:Steelslag;Magnesiumoxide;Complexometrictitration;CyDTA;Solidwasterecycling

正文

1.标准立项的必要性

1.1环境与资源压力驱动

根据生态环境部《2022年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》，我国钢铁行业年产生钢渣1.2亿吨，综合利用率仅为30%，远低于日本（98%）、欧盟（87%）等发达国家水平。未利用钢渣的堆存不仅占用土地（每万吨占地0.04公顷），其碱性渗滤液（pH10-12）还会导致土壤盐碱化。

1.2应用场景的技术需求

钢渣中氧化镁含量直接影响其在各领域的适用性（表1）：

|应用领域|标准依据|氧化镁限值要求|

|----------------|-------------------|----------------------|

|水泥混合材|GB/T20491-2017|≤5%（需压蒸安定性合格）|

|烧结矿原料|YB/T802-2020|≥7%|

|水泥生料|DB31/T274-2020|≤10%|

现行YB/T140-2009标准0.5%-15%的检测范围已无法满足高镁钢渣（如转炉渣MgO可达20%-30%）的检测需求，亟需建立扩展方法。

2.核心技术方案

2.1方法原理创新

采用双滴定剂体系：

-EDTA法：适用于常规含量（0.5%-15%），以钙羧酸指示剂测定全钙量，酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂测定钙镁合量，差减法得镁含量

-CyDTA法：针对高含量（15%-30%），通过EGTA选择性掩蔽钙离子，CyDTA直接滴定镁，避免高钙背景干扰

2.2关键工艺优化

1.样品前处理：

-盐酸-氢氟酸体系溶解硅酸盐相

-高氯酸冒烟（200±5℃）确保完全驱氟

-混合熔剂（Na2CO3:K2CO3=3:2）熔融残渣

2.干扰消除：

-氨水沉淀分离Fe3?/Al3?（pH8.5-9.0）

-过硫酸铵氧化Mn2?→MnO(OH)?沉淀

3.终点判定：

-引入Tris缓冲溶液（pH10.0±0.1）稳定滴定环境

-采用分光光度辅助终点判断（λ=620nm）

3.验证数据

经8家实验室协同试验（CNAS认可实验室4家），方法精密度如下：

|MgO含量(%)|重复性限(r)|再现性限(R)|

|------------|-------------|-------------|

|5.2|0.18|0.35|

|12.7|0.32|0.61|

|22.4|0.47|0.89|

加标回收率98.6%-102.3%，优于ISO9516-1:2003规定的95%-105%要求。

主要参与单位：冶金工业信息标准研究院

作为全国钢标准化技术委员会冶金固废分委会（SAC/TC183/SC5）秘书处承担单位，该院主导制修订GB/T20491等12项钢渣相关标准。拥有CMA认证的固体废弃物检测实验室，配备iCAPPROXICP-OES等先进设备，近三年承担十四五国家重点研发计划钢铁流程固废全量利用技术（2021YFC1910400）等课题5项。本次标准修订中，负责方法验证试验的组织实施及国际标准（ISO13543:2016）技