褐煤全硫含量的確定

1、 煤種全硫含量的確定一、 實驗目的通過本實驗，掌握艾氏法、庫倫滴定法測定煤中全硫的基本方法、原理和步驟。在實驗操作的實踐中，進一步加深分析化學、儀器分析等基礎理論和操作技能。二、艾氏法測定煤中全硫測定原理艾氏卡試劑（由碳酸鈉和氧化鎂混合而成）與每樣混合，在850下灼燒，使煤中各種形態(tài)的硫全部轉(zhuǎn)化成可溶性碳硫鹽。加熱水溶解，并濾除殘渣。在一定酸度下向濾液中加入氧化鋇溶液，使可溶性硫酸鹽全部轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量即可算出煤中全硫含量。艾氏法測定全硫的主要反應如下：1 煤樣的氧化煤CO2+H2O+N2+SO2+SO3+(在加熱和通空氣的條件下)2 氧化硫的固定2NaCO3+2SO2+O2

2、2Na2SO4+2CO2 NaCO3+SO3+O2Na2SO4+CO22MgO+2SO2+O22MgSO43 難容硫酸鹽的轉(zhuǎn)化CaCO4+ Na2CO3Na2SO4+ CaCO34 MgSO4+ NaSO4+BaCl2BaSO4+2 NaCl+MgCl22.儀器設備和試劑（1）瓷坩堝：30mL(灼燒試樣用)；1020mL（灼燒硫酸鋇用）。（2） 箱型電爐：附有熱電偶，可升溫至900，可調(diào)節(jié)溫度，且通風良好。（3） 10%氯化鋇溶液：分析純氯化鋇10g加蒸餾水配成100mL溶液并濾去不溶物。（4）艾氏試劑：用兩份質(zhì)量的化學純輕質(zhì)氧化鎂和1份質(zhì)量的化學純無水碳酸鈉研細至小于0.2mm后混合均勻，保

3、存在密封容器中。（5）1%硝酸銀溶液：用分析純硝酸銀溶液配成1%水溶液，存于深色瓶中并加幾滴硝酸。（6）0.2%甲基橙指示劑。（7）鹽酸：密度為1.19g/cm3d的化學化學純鹽酸配成（1+1）水溶液。（8） 濾紙：中速定性濾紙和致密五灰定量濾紙。3.測定步驟（1）稱?。?.000.01）g（準至0.0002g）一般分析試驗煤樣，置于30mL的瓷坩堝中，加2g（準至0.1g）艾氏試劑，用玻璃棒仔細攪拌勻，再將1g（準至0.1g）艾氏試劑均勻覆蓋在混合物上。（2）將裝有試樣的坩堝移入通風良好的冷電爐中。為了避免揮發(fā)物很快逸出，必須在12h內(nèi)將電爐溫度升至800850。然后在此溫度下灼燒12h，取

4、出坩堝并冷卻。冷卻后，用玻璃棒攪碎坩堝中的灼燒物，若發(fā)現(xiàn)未燒盡的黑色顆粒，則應繼續(xù)灼燒0.5h。（3）將坩堝中灼燒物移入400mL的燒杯中，用熱蒸餾水仔細吹洗坩堝內(nèi)壁，并將洗液倒入燒杯。然后再加入剛煮沸的蒸餾水，100150mL，充分攪拌。若發(fā)現(xiàn)尚未燃燒完全的顆粒漂浮在液面上，則本次實驗作廢。（4）將燒杯中的混合物用傾瀉法以中速定性濾紙過濾。以熱蒸餾水仔細洗滌濾紙上的濾渣不少于10次，直至濾液體積為250300mL。（5）向濾液中加入23滴甲基橙試劑，然后加入（1+1）鹽酸使濾液呈中性后再過量2mL。將濾液移至電爐上加熱到沸騰，在不斷攪拌下慢慢滴加10mL 10%的氯化鋇熱熔液。保持近沸狀態(tài)2

5、h，并使溶液體積為200mL。（6）溶液冷卻后或靜置過夜后，用致密的無灰定量試紙過濾，并采用熱蒸餾水洗劑沉淀，直至沒有氯離子為止，（用1%硝酸銀溶液 檢驗，若無白色沉淀，則說明無氯離子。）（7）將沉淀物連同濾紙一并移入已知質(zhì)量的1020mL的瓷坩堝中，在箱型電爐內(nèi)，先用低溫（200250）灰化濾紙（切勿使之著火燃燒），然后將爐溫升至800850，灼燒2040min，取出坩堝，在空氣中稍微冷卻，放入干燥器，是指冷卻至室溫后稱量 。（8）空白值測定，取3g艾氏試劑（不加煤樣），其余操作同上。同時測定2個以上，硫酸鋇質(zhì)量極差不得大于0.0010g，取算術平均值為空白值。4.實驗記錄與結(jié)果計算（1）實

6、驗記錄表：煤中全硫含量測定煤樣名稱重復測定第一次第二次灼燒煤樣坩堝編號坩堝質(zhì)量/g煤樣+坩堝質(zhì)量/g煤樣質(zhì)量/g灼燒硫酸鋇坩堝編號坩堝質(zhì)量/g硫酸鋇+坩堝質(zhì)量/g硫酸鋇質(zhì)量m1/g空白實驗硫酸鋇質(zhì)量m2/g空氣干燥基全硫含量St,ad/%平均值St,ad/% 測定人： 審定人：(2 ) 結(jié)果計算：St,ad= (m1/m) 0.1374 m100%式中St,ad空氣干燥基全硫含量，%；m1空氣干燥煤樣的質(zhì)量，g；m2空白值硫酸鋇質(zhì)量，g；m煤樣的質(zhì)量，g。 5.精密度St,ad /%同一化驗室重復性限St,ad /%不同化驗室再現(xiàn)性臨界差St,ad /%1.500.050.101.504.00

7、0.100.204.000.200.30(6)注意事項（1）為避免硫酸鋇形成細晶，切勿將10mL氯化鋇溶液一次加入，應分多次邊攪拌邊加入。（2）洗硫酸鋇沉淀，宜采用少量水多次洗滌，不宜一次用水過多否則可能產(chǎn)生部分溶解。（3）再煮沸時，切勿使溶液濺出，以免造成誤差。（4）灼燒硫酸鋇沉淀時，濾紙不能著火。灼燒溫度不得超過850，以免硫酸鋇分解。 四、庫倫滴定法測煤中全硫1.測定原理在催化劑的作用下，煤樣置于1150凈化的空氣流中燃燒，使煤中各形態(tài)硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫和少量三氧化硫。反應如下：煤（有機硫）+O2SO2+H2O+CO2+Cl2 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO22MSO4+O22M

8、O+2SO2+2O2(M表示金屬元素Mg、Ca等) 2SO2+O22SO3二氧化硫和少量三氧化硫隨空氣進入電解池，與水化合成亞硫酸和少量硫酸：SO2+H2OH2SO3 SO3+H2OH2SO4電解液中的碘立即將亞硫酸氧化成硫酸，碘測則變成碘離子(I-）,從而使碘-碘化鉀碘電子對的電位平衡遭到破壞，儀器則自動電解，使碘離子（I-）生成碘，以恢復原來的平衡，直到亞硫酸全部氧化為硫酸（由雙鉑電極指示終點）。電極反應如下：陽極 2I2eI2 陽極 2H+2eH2 碘氧化亞硫酸的反應:I2+H2SO3+H2O2I-+H2SO4+2H+根據(jù)電解碘離子生成碘所消耗的電量，由法拉第電解定律計算出硫的質(zhì)量為：=

9、 電量（庫侖）161000f 96500（庫侖）式中煤樣中硫的質(zhì)量，mg； f校正系數(shù)，f=1.04根據(jù)煤樣的質(zhì)量即可計算出煤中全硫的百分含量。2.儀器設備和試劑（1）儀器設備：本實驗用ZCL自動定硫儀，它包括：空氣凈化和輸送系統(tǒng)該系統(tǒng)包括電磁泵、流量計、氣體干燥塔和凈化塔等。干燥塔內(nèi) 裝硅膠以除去空氣中的水蒸氣；凈化塔內(nèi)裝粒狀氫氧化鈉以除去空氣中的酸性氣體，電磁泵的進氣口和出氣口個裝有一膜片，分別使空氣進出，泵體內(nèi)裝有硅橡膠薄膜，在其背后黏有一電磁鐵，電磁鐵下有一線圈。通電后，硅橡膠薄膜振動使空氣從進氣口抽入，從出氣孔壓出。程控溫控儀系統(tǒng)：包括程序控制器和溫度控制器，以控制送樣、升溫和停留等

10、動作。高溫爐：使用硅碳管作加熱元件高溫爐須有不少于90mm長的高溫帶（11505）。燃燒管要求耐溫1300以上，由石英或制成，直接置于硅碳管內(nèi)。電解池及攪拌器：電解池是由有機玻璃制成，在上蓋中固定一對電解電極和一對鉑指示電極。電解陰電極位于電解池的中心，電解陽電解極位于電解池的邊緣。 在電解池內(nèi)放置一塑料封裝的鐵芯棒，作為攪拌器使用。在磁力攪拌器的磁場作用下即作旋轉(zhuǎn)運動，從而起到了攪拌的作用。庫侖積分儀：庫侖積分儀設有“自動”、“零”、“手動”三檔。“零”檔供放出電解液及蒸餾水沖洗電解池之用，防止攪拌通氣停止后，清洗在電極上電解沉積的碘；“自動”檔是儀器按預定程序自動測定；“手動”檔，根據(jù)需要

11、，人為控制送樣、燃燒和電解等動作.3.實驗準備（1）接上電源 ，使高溫爐達到1050（本儀器為了減小體積，控溫熱電偶裝在加熱管外，因而此點溫度低于內(nèi)部溫度 。一般情況下毫伏機指針在1060時爐溫已達到1050）,另取一組已校正的鉑銠-鉑熱電偶高溫計,測定燃燒管中高溫帶的位置、長度及600預分解的位置。（2）調(diào)節(jié)程控溫控器是預分解和高溫分解的位置分別位于高溫爐的600以及1050出。（3）在燃燒管高溫帶后端填充厚度為3mm的硅酸鋁棉，在燃燒管出口處填充經(jīng)洗凈、干燥的玻璃纖維棉。（4）將程控溫控器、燃燒爐（內(nèi)裝燃燒管）、庫侖積分器、攪拌器和電解池及空氣凈化系統(tǒng)連接奏裝好（燃燒管、旋塞及電解池之間用

12、硅橡膠管連接）。（5）開動凈化系統(tǒng)的電磁泵進行抽氣、送氣、調(diào)節(jié)抽風量為1000mL/min，關閉電解池與燃燒管間的旋塞，如抽速可降至500mL/min以下表明電解池、干燥管等部件均氣密；否則，應查明原因并進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)不漏氣，方可進行實驗。4、實驗步驟（1）將爐溫控制在（11505），抽氣棒的氣量調(diào)節(jié)在1000mL/min，電解選擇鈕置于零位。（2）在抽氣和供氣條件下，將已配好的250mL電解液注入電解池，使漏斗中留有少量電解液。開動攪拌器，將旋鈕轉(zhuǎn)至自動電解檔。（3）在瓷舟中 稱取粒度小于0.2mm的一般分析試驗煤樣0.05g左右 （準至0.0002g），并在煤樣上撒一薄層三氧化鎢并將試樣

13、舟置于石英托盤上，開啟程序控制器，適應托盤即自動進爐，庫倫滴定隨即開始（一般在正式測定前，應先送入幾個不稱量的試樣進行電解，電解達終點后在進行正式測定）。庫侖滴定到達終點時積分儀顯示出硫的毫克數(shù)或打印機打印出硫的百分含量。（4）實驗結(jié)束，首先關閉燃燒管與電解池之間的旋塞，然后打開電解池上的漏斗活塞，放出電解液，并用蒸餾水清洗電解池，然后關閉漏斗活塞。開啟燃燒管與電解池間旋塞，抽出進入燒結(jié)玻璃熔板的水珠。關閉電源開關。5、結(jié)果計算 S t,ad=（積分儀上顯示數(shù)mg/煤樣質(zhì)量mg）100%6、精密度：同高溫燃燒中和法的規(guī)定。7、注意事項（1）實驗結(jié)束前，應先關閉電解池與燃燒管間的旋塞，以防電解液流入燃燒管而使燃燒管炸裂。（2）加電解液必須在抽氣泵開啟，并且燃燒管和電解池間的旋塞關閉時，方可將電極液加入電解池。 （3）試樣稱量前，應盡可能將試樣混合均勻。（4）電解液可以重復使用 ，重復使用的次數(shù)視電解液PH值而定，PH1時需要更換 。（5）試樣最好連續(xù)分析，如中間間隔時間較長，在測定前應加燒一個廢樣（50mg左右，不稱量，不計值），使電解液