第二章 煤和焦炭的分析

1、LOGO第二章 煤和焦炭的分析2.1 概述概述一、煤的組成和分類一、煤的組成和分類煤是由煤是由有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)礦物質(zhì)和和水水三部分組成。三部分組成。 有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)是可燃的，水和大部分礦有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)是可燃的，水和大部分礦物質(zhì)是不可燃的。物質(zhì)是不可燃的。 有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，碳和氫主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，碳和氫占有機(jī)質(zhì)的占有機(jī)質(zhì)的95%以上。硫在燃燒時(shí)也放熱，但燃燒的產(chǎn)物以上。硫在燃燒時(shí)也放熱，但燃燒的產(chǎn)物SO2不但腐蝕設(shè)備而且污染環(huán)境。不但腐蝕設(shè)備而且污染環(huán)境。 礦物質(zhì)礦物質(zhì)主要是堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁的碳酸鹽、硫主要是堿金屬、堿土金屬、

2、鐵、鋁的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質(zhì)不能燃燒，酸鹽、磷酸鹽及硫化物。除硫化物外，其它的礦物質(zhì)不能燃燒，正是由于礦物質(zhì)的存在，使煤的可燃比例減小，影響煤的發(fā)熱正是由于礦物質(zhì)的存在，使煤的可燃比例減小，影響煤的發(fā)熱量。量。1 1、煤的組成、煤的組成 碳是組成煤大分子碳是組成煤大分子的骨架，在各元素中最的骨架，在各元素中最高，一般大于高，一般大于70%。隨。隨著煤化程度的不斷增高，著煤化程度的不斷增高，煤中碳元素的含量也越煤中碳元素的含量也越高，如某些超無煙煤，高，如某些超無煙煤，碳含量可超過碳含量可超過97%。 碳碳?xì)涫敲褐械诙€(gè)重要?dú)涫敲褐械诙€(gè)重要的組成元素，它占煤

3、的組成元素，它占煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，越是年輕的煤，其含越是年輕的煤，其含量也越高。量也越高。 氫氫氧元素是組成煤有氧元素是組成煤有機(jī)質(zhì)的十分重要的機(jī)質(zhì)的十分重要的元素，越是年輕的元素，越是年輕的煤，氧元素的比例煤，氧元素的比例也越大，發(fā)熱量常也越大，發(fā)熱量常隨氧元素含量的增隨氧元素含量的增高而降低，其含量高而降低，其含量從從130%均有。均有。 氧氧 氮元素在氮元素在煤中的比例煤中的比例較少，一般較少，一般為為0.53%。 氮氮硫硫硫元素也是組硫元素也是組成煤的有機(jī)質(zhì)成煤的有機(jī)質(zhì)的一種常見元的一種常見元素，它在煤中素，它在煤中含量的多少，含量的多少，與煤化程度的與煤化程度的高低無

4、明顯關(guān)高低無明顯關(guān)系，其含量從系，其含量從最低的最低的0.1到最到最高的高的10%均有。均有。泥炭沉積后經(jīng)歷脫泥炭沉積后經(jīng)歷脫水、壓實(shí)之后形成水、壓實(shí)之后形成的初期產(chǎn)物就是褐的初期產(chǎn)物就是褐煤，褐煤其實(shí)是一煤，褐煤其實(shí)是一種年輕的煤種，它種年輕的煤種，它是不成熟的煤。是不成熟的煤。 褐煤長時(shí)間在壓力、褐煤長時(shí)間在壓力、熱量等一系列煤化作熱量等一系列煤化作用下，逐漸就有煙煤、用下，逐漸就有煙煤、無煙煤的形成。無煙無煙煤的形成。無煙煤是最老年的一種煤煤是最老年的一種煤種。種。(1)褐煤：褐煤：多為塊狀，呈黑褐色，光澤暗，質(zhì)地多為塊狀，呈黑褐色，光澤暗，質(zhì)地疏松；含揮發(fā)分疏松；含揮發(fā)分40%40%左

5、右，燃點(diǎn)低，容易著火，左右，燃點(diǎn)低，容易著火，燃燒時(shí)上火快，火焰大，冒黑煙；含碳量與發(fā)燃燒時(shí)上火快，火焰大，冒黑煙；含碳量與發(fā)熱量較低（因產(chǎn)地煤級(jí)不同，發(fā)熱量差異很熱量較低（因產(chǎn)地煤級(jí)不同，發(fā)熱量差異很大），燃燒時(shí)間短，需經(jīng)常加煤大），燃燒時(shí)間短，需經(jīng)常加煤。 (2)煙煤：煙煤：一般為粒狀、小塊狀，也有粉狀的，一般為粒狀、小塊狀，也有粉狀的，多呈黑色而有光澤，質(zhì)地細(xì)致，含揮發(fā)分多呈黑色而有光澤，質(zhì)地細(xì)致，含揮發(fā)分30%30%以上，燃點(diǎn)不太高，較易點(diǎn)燃；含碳量與發(fā)以上，燃點(diǎn)不太高，較易點(diǎn)燃；含碳量與發(fā)熱量較高，燃燒時(shí)上火快，火焰長，有大量熱量較高，燃燒時(shí)上火快，火焰長，有大量黑煙，燃燒時(shí)間較長；

6、大多數(shù)煙煤有粘性，黑煙，燃燒時(shí)間較長；大多數(shù)煙煤有粘性，燃燒時(shí)易結(jié)渣。燃燒時(shí)易結(jié)渣。(3)無煙煤：無煙煤：有粉狀和小塊狀兩種，呈黑色有金屬光有粉狀和小塊狀兩種，呈黑色有金屬光澤而發(fā)亮。雜質(zhì)少，質(zhì)地緊密，固定碳含量高，可澤而發(fā)亮。雜質(zhì)少，質(zhì)地緊密，固定碳含量高，可達(dá)達(dá)80%以上；揮發(fā)分含量低，在以上；揮發(fā)分含量低，在10%以下，燃點(diǎn)高，以下，燃點(diǎn)高，不易著火；但發(fā)熱量高，剛?cè)紵龝r(shí)上火慢，火上來不易著火；但發(fā)熱量高，剛?cè)紵龝r(shí)上火慢，火上來后比較大，火力強(qiáng)，火焰短，冒煙少，燃燒時(shí)間長，后比較大，火力強(qiáng)，火焰短，冒煙少，燃燒時(shí)間長，粘結(jié)性弱，燃燒時(shí)不易結(jié)渣。應(yīng)摻入適量煤土燒用，粘結(jié)性弱，燃燒時(shí)不易結(jié)渣

7、。應(yīng)摻入適量煤土燒用，以減輕火力強(qiáng)度。以減輕火力強(qiáng)度。 二、煤的分析項(xiàng)目二、煤的分析項(xiàng)目工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析和元素分析1、工業(yè)分析、工業(yè)分析 煤的工業(yè)分析包括煤的煤的工業(yè)分析包括煤的水分水分（moisture)、灰分灰分(ash)、揮發(fā)分揮發(fā)分(volatile)和和固定碳固定碳(fixed carbon)四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。 通常，水分、灰分、揮發(fā)分都直接測(cè)定，通常，水分、灰分、揮發(fā)分都直接測(cè)定，固定碳不直接測(cè)定，而是用差減法進(jìn)行計(jì)算。固定碳不直接測(cè)定，而是用差減法進(jìn)行計(jì)算。 煤的工業(yè)分析是了解煤的性質(zhì)和用途的重要指標(biāo)。煤的工業(yè)分析是了解煤的性質(zhì)和用途的重要指標(biāo)。 如水分和

8、灰分高的煤，它的有機(jī)質(zhì)含量就如水分和灰分高的煤，它的有機(jī)質(zhì)含量就少，發(fā)熱量低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就小。少，發(fā)熱量低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就小。 煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅置旱墓I(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?，是評(píng)價(jià)煤的基本依據(jù)。析，是評(píng)價(jià)煤的基本依據(jù)。2 2元素分析元素分析 煤中煤中主要含有主要含有碳、氫、氧、氮、硫碳、氫、氧、氮、硫等等元素，元素，此外，煤炭中還往往含有許多放射此外，煤炭中還往往含有許多放射性和稀有元素如性和稀有元素如鈾、鍺、鎵鈾、鍺、鎵等。等。元素分析元素分析的結(jié)果是對(duì)煤進(jìn)行科學(xué)分類的主要依據(jù)。的結(jié)果是對(duì)煤進(jìn)行科學(xué)分類的主要依據(jù)。在工業(yè)上，是計(jì)算發(fā)熱量、計(jì)算熱量平衡在工業(yè)上，是計(jì)算發(fā)熱量、計(jì)

9、算熱量平衡的依據(jù)。的依據(jù)。 煤中的稀散元素很多，但一般是指有煤中的稀散元素很多，但一般是指有提取價(jià)值的鍺、鎵、鈾、釩、鉭等元素。提取價(jià)值的鍺、鎵、鈾、釩、鉭等元素。 除硫外，煤中還含有一些有害元素，除硫外，煤中還含有一些有害元素，如磷、氯、砷、氟、汞等?？梢愿鶕?jù)需要如磷、氯、砷、氟、汞等?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)行檢測(cè)。元素分析儀第二節(jié) 煤試樣的采取和制備一、采樣工具末端開口采樣探子末端開口采樣探子窗口關(guān)閉式采樣鉆窗口關(guān)閉式采樣鉆三、采樣方法三、采樣方法四、試樣的制備四、試樣的制備1 1、破碎、破碎2 2、篩分、篩分3 3、混勻、混勻4 4、縮分、縮分2.2 2.2 煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析一

10、、水分的測(cè)定一、水分的測(cè)定 煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最基本的指標(biāo)。因煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最基本的指標(biāo)。因?yàn)槊褐兴趾吭蕉?，煤的無用成分也越多，同時(shí)有為煤中水分含量越多，煤的無用成分也越多，同時(shí)有大量水分存在，不僅煤的有用成分減少，而且它在煤大量水分存在，不僅煤的有用成分減少，而且它在煤燃燒時(shí)要吸收大量的熱成為水蒸汽蒸發(fā)掉。所以煤的燃燒時(shí)要吸收大量的熱成為水蒸汽蒸發(fā)掉。所以煤的水分越低越好。水分越低越好。 （一）煤中水分的存在形態(tài)（一）煤中水分的存在形態(tài) 1 1、游離水、游離水 以物理吸附或附著方式與煤結(jié)合的水分稱為游離水分，以物理吸附或附著方式與煤結(jié)合的水分稱為游離水分，又分為又

11、分為外在水外在水和和內(nèi)在水內(nèi)在水。 外在水又成為自由水或表面水分外在水又成為自由水或表面水分。用用M Mf f表示。表示。此類水分此類水分是在開采、貯存等過程中帶入的，覆蓋在煤粒表面上，其蒸汽是在開采、貯存等過程中帶入的，覆蓋在煤粒表面上，其蒸汽壓與純水的相同，在空氣中風(fēng)干壓與純水的相同，在空氣中風(fēng)干1 12 2天后，即可蒸發(fā)除去，又天后，即可蒸發(fā)除去，又稱風(fēng)干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)稱風(fēng)干水分，即在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)所失去的水分。除去外在水分的煤又稱風(fēng)干煤。所失去的水分。除去外在水分的煤又稱風(fēng)干煤。 內(nèi)在水是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部直徑小于內(nèi)在水是指

12、吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部直徑小于10-5cm的毛細(xì)孔中的水分，用的毛細(xì)孔中的水分，用Minh表示。由于毛細(xì)孔的吸附表示。由于毛細(xì)孔的吸附作用，這部分水分的蒸汽壓低于純水的，所以難以蒸作用，這部分水分的蒸汽壓低于純水的，所以難以蒸發(fā)除去，需要在水的正常沸點(diǎn)以上才能除掉。在一定發(fā)除去，需要在水的正常沸點(diǎn)以上才能除掉。在一定條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持的水分稱為條件下煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持的水分稱為空空氣干燥煤樣水分氣干燥煤樣水分。除去內(nèi)在水分的煤稱為。除去內(nèi)在水分的煤稱為干燥煤干燥煤。 外在水分和內(nèi)在水分的和稱為外在水分和內(nèi)在水分的和稱為全水分全水分（total moisture), 用用

13、Mt表示表示 。2 2、化合水、化合水 以化合的方式與煤中的礦物質(zhì)結(jié)合的水，即通常以化合的方式與煤中的礦物質(zhì)結(jié)合的水，即通常說的結(jié)晶水。如石膏中的水，說的結(jié)晶水。如石膏中的水，CaSO42H2O。游離水。游離水在在105 110110的溫度下，經(jīng)過的溫度下，經(jīng)過 h即可蒸發(fā)掉，即可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水要在而結(jié)晶水要在200以上才能除掉。以上才能除掉。 在煤的工業(yè)分析中常測(cè)定原煤樣的全在煤的工業(yè)分析中常測(cè)定原煤樣的全水分和空氣干燥煤樣水分，一般不測(cè)化合水分和空氣干燥煤樣水分，一般不測(cè)化合水。水。（二）煤中水分的測(cè)定（二）煤中水分的測(cè)定 國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T211-1996GB/T211-1996

14、中規(guī)定了煤中全水分測(cè)定的四中規(guī)定了煤中全水分測(cè)定的四種方法。種方法。 方法方法A：通氮干燥法，：通氮干燥法，適用于各種煤適用于各種煤稱取稱取1g1g空氣干燥煤樣，置于空氣干燥煤樣，置于105105110110干燥箱中，在干燥箱中，在干燥氮?dú)饬髦懈稍锏劫|(zhì)量恒定，然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量干燥氮?dú)饬髦懈稍锏劫|(zhì)量恒定，然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的百分含量：損失計(jì)算出水分的百分含量： 結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算 mmMad1 Mad空氣干燥煤樣水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；空氣干燥煤樣水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； m煤樣的質(zhì)量，煤樣的質(zhì)量，g； m1煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，g。 方法方法B B：甲苯蒸餾法，適用于各種煤：甲

15、苯蒸餾法，適用于各種煤v 稱取稱取25g25g空氣干燥煤樣于圓底燒瓶中，空氣干燥煤樣于圓底燒瓶中，加入甲苯共同煮沸。分餾出的液體收集在水加入甲苯共同煮沸。分餾出的液體收集在水分測(cè)定管中并分層，量出水的體積分測(cè)定管中并分層，量出水的體積(mL)(mL)。以。以水的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)作為水分含量。水的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)作為水分含量。 mVMad Mad空氣干燥煤樣水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；空氣干燥煤樣水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； V 由回收曲線上查的水的體積，由回收曲線上查的水的體積，mL 水的密度，水的密度，20時(shí)為時(shí)為1.00g.mL-1； m煤樣的質(zhì)量，煤樣的質(zhì)量，g。 方法方法C：空氣干燥法，：空氣干燥法，適用

16、于煙煤和無煙煤適用于煙煤和無煙煤 將稱量瓶放入預(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到將稱量瓶放入預(yù)先通入鼓風(fēng)并已加熱到105 110的干燥的干燥箱中，在鼓風(fēng)條件下煙煤干燥箱中，在鼓風(fēng)條件下煙煤干燥2h, 無煙煤干燥無煙煤干燥3h。方法方法D：微波干燥法，：微波干燥法，適用于煙煤和褐煤適用于煙煤和褐煤 煤樣在微波爐內(nèi)，利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的交變電場(chǎng)作用，煤樣在微波爐內(nèi)，利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的交變電場(chǎng)作用，引起摩擦發(fā)熱，使水分迅速蒸發(fā)。引起摩擦發(fā)熱，使水分迅速蒸發(fā)。特點(diǎn)特點(diǎn) 受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導(dǎo)受熱均勻，水分蒸發(fā)快；不適用于無煙煤和焦炭等導(dǎo)電性較強(qiáng)的試樣。電性較強(qiáng)的試樣。mmMad1 Mad

17、煤樣的水分；煤樣的水分； m煤樣的質(zhì)量，煤樣的質(zhì)量，g； m1煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，煤樣干燥后減輕的質(zhì)量，g。 二、灰分的測(cè)定二、灰分的測(cè)定 煤的灰分是煤完全燃燒后剩下的殘?jiān)?，煤的灰分是煤完全燃燒后剩下的殘?jiān)敲褐械V物質(zhì)在煤燃燒過程中經(jīng)過分解、化是煤中礦物質(zhì)在煤燃燒過程中經(jīng)過分解、化合反應(yīng)后的產(chǎn)物，用符號(hào)合反應(yīng)后的產(chǎn)物，用符號(hào)A A表示。表示。 灰分全部來自礦物質(zhì)，但其組成和數(shù)量灰分全部來自礦物質(zhì)，但其組成和數(shù)量又不同于煤中原有礦物質(zhì)，因此煤的灰分又不同于煤中原有礦物質(zhì)，因此煤的灰分應(yīng)稱為應(yīng)稱為“灰分產(chǎn)率灰分產(chǎn)率” 。v 煤中礦物質(zhì)有不同來源：煤中礦物質(zhì)有不同來源：v一種是一種是原生礦物質(zhì)原

18、生礦物質(zhì)它是由成煤植物本身所含它是由成煤植物本身所含的礦物質(zhì)形成的，所占比例很小，一般不高于的礦物質(zhì)形成的，所占比例很小，一般不高于2323，分布均勻，與煤的有機(jī)質(zhì)緊密結(jié)合，分布均勻，與煤的有機(jī)質(zhì)緊密結(jié)合，很難分離。很難分離。v另一種是另一種是次生礦物質(zhì)次生礦物質(zhì)，它是在成煤過程中由外，它是在成煤過程中由外界混到煤層中的礦物質(zhì)形成的，所占比例也不界混到煤層中的礦物質(zhì)形成的，所占比例也不大大。v第三種是第三種是外采礦物質(zhì)外采礦物質(zhì)，它是在采煤過程中混入，它是在采煤過程中混入的，這種礦物質(zhì)在選、洗煤時(shí)容易除去。的，這種礦物質(zhì)在選、洗煤時(shí)容易除去。 v 煤的灰分是一種廢物，它不僅影響煤的熱煤的灰分是

19、一種廢物，它不僅影響煤的熱質(zhì)，并在煤炭加工利用的各種場(chǎng)合產(chǎn)生有害的質(zhì)，并在煤炭加工利用的各種場(chǎng)合產(chǎn)生有害的影響。因此，測(cè)定煤的灰分，在鑒定煤的質(zhì)量，影響。因此，測(cè)定煤的灰分，在鑒定煤的質(zhì)量，決定煤的使用價(jià)值等方面都很重要。決定煤的使用價(jià)值等方面都很重要。 灰分低于灰分低于10%10%的為低灰煤，在的為低灰煤，在10% 10% 15%15%之間之間的為中灰煤，在的為中灰煤，在25% 25% 40%40%之間的為高灰煤，大之間的為高灰煤，大于于40%40%的為富灰煤。的為富灰煤。煤灰分的測(cè)定包括：緩慢灰化法和快速灰化法煤灰分的測(cè)定包括：緩慢灰化法和快速灰化法1、緩慢灰化法、緩慢灰化法 灰皿（單位：

20、灰皿（單位：mm)測(cè)定過程測(cè)定過程 稱取空氣干燥煤樣稱取空氣干燥煤樣1.01.0 0.1g0.1g，于已經(jīng)在，于已經(jīng)在815815 1010灼灼燒恒量的灰皿中，均勻平攤，每燒恒量的灰皿中，均勻平攤，每cmcm2 2不超過不超過0.15g0.15g，置溫度，置溫度低于低于100100的高溫爐中。在爐門留有約的高溫爐中。在爐門留有約15mm15mm左右的縫隙供左右的縫隙供自然通風(fēng)，控制加熱速度，使?fàn)t溫在自然通風(fēng)，控制加熱速度，使?fàn)t溫在30min30min左右緩慢升高左右緩慢升高至至500500并保持此溫度并保持此溫度30min30min。然后，升高溫度至。然后，升高溫度至815815 1010，關(guān)

21、閉爐門，在此溫度下繼續(xù)灼燒，關(guān)閉爐門，在此溫度下繼續(xù)灼燒1h1h。取出灰皿。取出灰皿，于干燥器中冷至室溫（約，于干燥器中冷至室溫（約20min20min）稱量，然后進(jìn)行檢查）稱量，然后進(jìn)行檢查性灼燒，每次進(jìn)行性灼燒，每次進(jìn)行20min20min，直到煤樣的質(zhì)量變化小于，直到煤樣的質(zhì)量變化小于0.001g0.001g時(shí)為止，取最后一次質(zhì)量計(jì)算?；曳謺r(shí)為止，取最后一次質(zhì)量計(jì)算?；曳?5%15%的樣品，的樣品，可不必進(jìn)行檢查性灼燒?？刹槐剡M(jìn)行檢查性灼燒。計(jì)算mmA1ad式中式中 m m試料的質(zhì)量，試料的質(zhì)量，g g； m m1 1灼燒后殘?jiān)|(zhì)量，灼燒后殘?jiān)|(zhì)量，g g。 2 2、快速灰化法、快速灰化

22、法 用快速灰分測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。儀器由管式電爐、傳送用快速灰分測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。儀器由管式電爐、傳送帶和控制儀組成。帶和控制儀組成。 一般情況下，應(yīng)將快速灰化法的測(cè)定一般情況下，應(yīng)將快速灰化法的測(cè)定結(jié)果與緩慢灰化法進(jìn)行比較，在允許誤差內(nèi)才可使用。結(jié)果與緩慢灰化法進(jìn)行比較，在允許誤差內(nèi)才可使用。灰分測(cè)定的允許誤差灰分測(cè)定的允許誤差 (%)(%)灰分（灰分（%）同一實(shí)驗(yàn)室同一實(shí)驗(yàn)室不同實(shí)驗(yàn)室不同實(shí)驗(yàn)室30 0.2 0.3 0.50.3 0.5 0.7 灰分快速測(cè)定儀灰分快速測(cè)定儀三、揮發(fā)分的測(cè)定三、揮發(fā)分的測(cè)定 將煤放在與空氣隔絕的容器內(nèi)，在高溫下經(jīng)一定將煤放在與空氣隔絕的容器內(nèi)，在高溫下經(jīng)一定時(shí)間加

23、熱后，煤中的有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)分解為氣時(shí)間加熱后，煤中的有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)分解為氣體釋出，由減小的質(zhì)量再減去水的質(zhì)量即為煤的揮體釋出，由減小的質(zhì)量再減去水的質(zhì)量即為煤的揮發(fā)分。發(fā)分。 因?yàn)槊褐锌扇夹該]發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是因?yàn)槊褐锌扇夹該]發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是在特定條件下，煤受熱的分解產(chǎn)物，而且其測(cè)定值受在特定條件下，煤受熱的分解產(chǎn)物，而且其測(cè)定值受溫度、時(shí)間和所用坩堝的大小、形狀等不同而異，測(cè)溫度、時(shí)間和所用坩堝的大小、形狀等不同而異，測(cè)定方法為規(guī)范性試驗(yàn)方法，因此所測(cè)的結(jié)果應(yīng)稱為揮定方法為規(guī)范性試驗(yàn)方法，因此所測(cè)的結(jié)果應(yīng)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率，用符號(hào)發(fā)分產(chǎn)率，用符號(hào)V V表示。表示。 1

24、1、儀器、儀器 坩堝蓋外緣槽形，坩堝蓋外緣槽形，此槽正好蓋在坩堝口此槽正好蓋在坩堝口的外緣上，在蓋內(nèi)邊的外緣上，在蓋內(nèi)邊有凹處，以備揮發(fā)釋有凹處，以備揮發(fā)釋出。出。 磨口坩堝磨口坩堝 高溫爐高溫爐 坩堝架坩堝架 高溫爐高溫爐 帶熱電偶和調(diào)溫器，爐壁留有一個(gè)排氣孔。爐膛內(nèi)帶熱電偶和調(diào)溫器，爐壁留有一個(gè)排氣孔。爐膛內(nèi)必須有一個(gè)溫度穩(wěn)定的恒溫區(qū)，以保證爐內(nèi)溫度能恒定必須有一個(gè)溫度穩(wěn)定的恒溫區(qū)，以保證爐內(nèi)溫度能恒定在在900900 1010范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 坩堝架坩堝架 用鎳鉻絲制成，其規(guī)格用鎳鉻絲制成，其規(guī)格以能放置以能放置6 6個(gè)坩堝為好個(gè)坩堝為好， 大小應(yīng)與爐內(nèi)大小應(yīng)與爐內(nèi)900900 1010

25、穩(wěn)定溫度區(qū)相穩(wěn)定溫度區(qū)相適應(yīng)，放在架上的爐堂適應(yīng)，放在架上的爐堂底距離底距離2020坩堝底部應(yīng)與坩堝底部應(yīng)與30mm30mm。 2 2、測(cè)定過程、測(cè)定過程 稱取空氣干燥煤樣稱取空氣干燥煤樣1.01.0 0.01g0.01g，于已在，于已在900900 1010灼燒恒量的專用坩鍋內(nèi)，輕敲坩堝使試樣攤平，然灼燒恒量的專用坩鍋內(nèi)，輕敲坩堝使試樣攤平，然后蓋上坩堝蓋，置于坩堝架上，迅速將坩堝架推至后蓋上坩堝蓋，置于坩堝架上，迅速將坩堝架推至已預(yù)先加熱至已預(yù)先加熱至900900 1010的高溫爐的穩(wěn)定溫度區(qū)內(nèi)，的高溫爐的穩(wěn)定溫度區(qū)內(nèi)，并立即開動(dòng)秒表，關(guān)閉爐門。準(zhǔn)確灼燒恰好并立即開動(dòng)秒表，關(guān)閉爐門。準(zhǔn)確灼

26、燒恰好7min7min，迅速取出坩堝架，在空氣中放置迅速取出坩堝架，在空氣中放置5 56min6min，再將坩，再將坩鍋置于干燥器中冷卻至室溫，稱量。計(jì)算揮發(fā)分產(chǎn)鍋置于干燥器中冷卻至室溫，稱量。計(jì)算揮發(fā)分產(chǎn)率。率。ad1adMmmV式中式中 m m試料的質(zhì)量，試料的質(zhì)量，g g； m m11樣品加熱后減少樣品加熱后減少的質(zhì)量，的質(zhì)量，g g。 3 3、計(jì)算、計(jì)算 4 4、注意事項(xiàng)、注意事項(xiàng) （1）當(dāng)打開爐門，推入坩堝架時(shí)，爐溫可能下降，但是）當(dāng)打開爐門，推入坩堝架時(shí)，爐溫可能下降，但是在在3min內(nèi)必須使?fàn)t溫達(dá)到內(nèi)必須使?fàn)t溫達(dá)到900 10，否則試驗(yàn)作廢。，否則試驗(yàn)作廢。 （2）從加熱至稱量都

27、不能揭開坩堝蓋，以防焦渣被氧化）從加熱至稱量都不能揭開坩堝蓋，以防焦渣被氧化，造成測(cè)定誤差。，造成測(cè)定誤差。 （3）每次測(cè)定后，坩堝內(nèi)常附著一層黑色碳煙，應(yīng)灼燒）每次測(cè)定后，坩堝內(nèi)常附著一層黑色碳煙，應(yīng)灼燒除去后再使用。除去后再使用。 5 5、測(cè)定揮發(fā)分產(chǎn)率的允許誤差、測(cè)定揮發(fā)分產(chǎn)率的允許誤差 揮發(fā)分產(chǎn)率揮發(fā)分產(chǎn)率（% %） 平行測(cè)定結(jié)果的允平行測(cè)定結(jié)果的允許誤差（許誤差（% %） 不同化驗(yàn)室同一煤樣的測(cè)不同化驗(yàn)室同一煤樣的測(cè)定結(jié)果的允許誤差（定結(jié)果的允許誤差（% %） 45 0.3 0.5 1.0 0.5 1.0 1.5 四、固定碳含量的計(jì)算四、固定碳含量的計(jì)算 固定碳固定碳是指除去水分、灰

28、分和揮發(fā)分后的殘留物是指除去水分、灰分和揮發(fā)分后的殘留物，用符號(hào)，用符號(hào)FCFCadad表示。表示。 固定碳的化學(xué)組分，主要是固定碳的化學(xué)組分，主要是C元素，另外還有一定元素，另外還有一定數(shù)量的數(shù)量的H、O、N、S等其它元素。等其它元素。 FCad = 100% - Mad - Aad VadFCd = 100% - Ad Vd FCdaf = 100% - Vdaf 五、不同基準(zhǔn)分析結(jié)果的換算五、不同基準(zhǔn)分析結(jié)果的換算 1 1、煤質(zhì)分析結(jié)果的有關(guān)術(shù)語和符號(hào)、煤質(zhì)分析結(jié)果的有關(guān)術(shù)語和符號(hào) 術(shù)語名稱術(shù)語名稱英文術(shù)語英文術(shù)語定義定義符號(hào)符號(hào)收到基收到基as received basis以收到狀態(tài)的

29、煤為基準(zhǔn)以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ar空氣干燥基空氣干燥基air dried basis以與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)以與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)ad干燥基干燥基dry basis 以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)d干燥無灰基干燥無灰基dry ash-free basis以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)daf干燥無礦物干燥無礦物質(zhì)基質(zhì)基dry mineral-free basis以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)dmmf恒濕無灰基恒濕無灰基mois ash-free basis以假想含最高內(nèi)在水分、無灰狀態(tài)的煤為

30、基準(zhǔn)以假想含最高內(nèi)在水分、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)v 干燥基干燥基 = 空氣干燥基空氣干燥基 - 空氣干燥基水分空氣干燥基水分 v 干燥無灰基干燥無灰基 = 空氣干燥基空氣干燥基 - 空氣干燥基水分空氣干燥基水分 - 空空氣干燥基灰分氣干燥基灰分 2 2、空氣干燥基與其它基準(zhǔn)的換算、空氣干燥基與其它基準(zhǔn)的換算 由空氣干燥基換算成干燥基由空氣干燥基換算成干燥基%100ad1ad%1001%100%100%100MXXd空氣干燥基水分含量空氣干燥基組分含量空氣干燥基樣品質(zhì)量空氣干燥基水分含量空氣干燥基樣品質(zhì)量空氣干燥基樣品質(zhì)量空氣干燥基組分含量空氣干燥基水分的質(zhì)量空氣干燥基組分的質(zhì)量干燥基樣品的質(zhì)量組分

31、的質(zhì)量由空氣干燥基換算成無灰基由空氣干燥基換算成無灰基%100Aadad11ad%100adad1%100daf）（）（空干基組分含量空干基灰分含量）水分含量空干樣品質(zhì)量（空干基空干樣品質(zhì)量空干組分含量空干樣品質(zhì)量無灰基樣品的質(zhì)量組分的質(zhì)量MXAMX由空氣干燥基換算成收到基由空氣干燥基換算成收到基%100ad1Mar-1ad%10011%1001%100MXXar收到基水分含量空氣干燥基水分含量空氣干燥基組分含量收到基水分含量空氣干燥基水分含量空氣干燥基樣品質(zhì)量空氣干燥基樣品質(zhì)量空氣干燥基組分含量空氣干燥基樣品質(zhì)量收到基樣品的質(zhì)量組分的質(zhì)量 1.1.空氣干燥基與干燥基之間的換算空氣干燥基與干燥

32、基之間的換算2.2.空氣干燥基與收到基之間的換算空氣干燥基與收到基之間的換算3.3.空氣干燥基與無灰基之間的換算空氣干燥基與無灰基之間的換算 例：煤的工業(yè)分析結(jié)果如下：例：煤的工業(yè)分析結(jié)果如下： 空氣干燥基的水分空氣干燥基的水分Mad=1.76%Mad=1.76%， 灰分灰分Aad=23.17%Aad=23.17%，揮發(fā)分，揮發(fā)分Vad=8.59% Vad=8.59% 計(jì)算：計(jì)算： （1 1）干基的灰分）干基的灰分A Ad=? d=? （2 2）干燥無灰基的揮發(fā)分）干燥無灰基的揮發(fā)分V Vdaf=daf=？adadd100100MAA%59.2376. 1100100%17.23)(10010

33、0adadaddafAMVV%44.11)17.2376. 1 (100100%59. 稱取空氣干燥基煤試祥稱取空氣干燥基煤試祥1.2000g1.2000g，測(cè)定揮發(fā)份時(shí)失去質(zhì)，測(cè)定揮發(fā)份時(shí)失去質(zhì)量量0.1420g0.1420g，測(cè)定灰份時(shí)殘?jiān)馁|(zhì)量，測(cè)定灰份時(shí)殘?jiān)馁|(zhì)量0.1125g0.1125g，如已知，如已知空氣干燥基水分為空氣干燥基水分為4 4，求煤樣的揮發(fā)份、灰份和固定，求煤樣的揮發(fā)份、灰份和固定碳的含量？碳的含量？ %7.83%4%1001.2000.1420揮發(fā)分%9.38%1001.2000.1125灰份%78.79%9.38%7.83-4%-100%固定碳含量第四節(jié)第四節(jié) 煤

34、的元素分析煤的元素分析v 煤的有機(jī)質(zhì)主要有碳、氫、氧、煤的有機(jī)質(zhì)主要有碳、氫、氧、氫和硫五個(gè)元素組成，一些數(shù)量很氫和硫五個(gè)元素組成，一些數(shù)量很少的元素如磷、氯和砷等一般不列少的元素如磷、氯和砷等一般不列入元素組成之內(nèi)。通常講的煤的元入元素組成之內(nèi)。通常講的煤的元素組成實(shí)際上僅指有機(jī)質(zhì)的元素，素組成實(shí)際上僅指有機(jī)質(zhì)的元素，它對(duì)研究煤的成因、類型、結(jié)構(gòu)、它對(duì)研究煤的成因、類型、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和利用等都有十分重要的意義。性質(zhì)和利用等都有十分重要的意義。一、碳和氫的分析一、碳和氫的分析 煤中碳和氫的含量有煤中碳和氫的含量有多種測(cè)定方法多種測(cè)定方法。其中。其中有國標(biāo)，有國標(biāo)，GB/T 476-2001GB/

35、T 476-2001所規(guī)定的元素爐法，所規(guī)定的元素爐法，即利比西法：有電力標(biāo)準(zhǔn)碳?xì)錅y(cè)定法；還有紅即利比西法：有電力標(biāo)準(zhǔn)碳?xì)錅y(cè)定法；還有紅外吸收法等，每種方法各具特點(diǎn)。其中外吸收法等，每種方法各具特點(diǎn)。其中元素爐元素爐法法為經(jīng)典方法，可用作仲裁分析，也是國內(nèi)多為經(jīng)典方法，可用作仲裁分析，也是國內(nèi)多數(shù)單位實(shí)際使用的方法；高溫碳?xì)錅y(cè)定法，較數(shù)單位實(shí)際使用的方法；高溫碳?xì)錅y(cè)定法，較元素爐法快速，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較簡單，測(cè)定結(jié)果元素爐法快速，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較簡單，測(cè)定結(jié)果與國際法同樣可靠；紅外吸收法具有技術(shù)先進(jìn)，與國際法同樣可靠；紅外吸收法具有技術(shù)先進(jìn)，測(cè)定效率高，結(jié)果可靠的特點(diǎn)。測(cè)定效率高，結(jié)果可靠的特點(diǎn)。 元

36、素爐法測(cè)定煤中碳?xì)溆址譃樵貭t法測(cè)定煤中碳?xì)溆址譃槿?jié)爐法三節(jié)爐法和和二節(jié)爐法二節(jié)爐法，其中三節(jié)爐法應(yīng)用最為普遍。，其中三節(jié)爐法應(yīng)用最為普遍。煤中碳、氫測(cè)定裝置相當(dāng)復(fù)雜，且多要實(shí)驗(yàn)煤中碳、氫測(cè)定裝置相當(dāng)復(fù)雜，且多要實(shí)驗(yàn)人員自己裝配，操作要求高。碳和氫的測(cè)定人員自己裝配，操作要求高。碳和氫的測(cè)定被認(rèn)為是煤質(zhì)特性檢測(cè)中難度最大的項(xiàng)目。被認(rèn)為是煤質(zhì)特性檢測(cè)中難度最大的項(xiàng)目。1、反應(yīng)原理、反應(yīng)原理v燃燒法是目前測(cè)定煤中碳和氫的最通用的方燃燒法是目前測(cè)定煤中碳和氫的最通用的方法。法。v原理：將盛有分析煤樣的瓷舟放入燃燒管中，原理：將盛有分析煤樣的瓷舟放入燃燒管中，通入氧氣，在通入氧氣，在800800溫度

37、下使煤樣充分燃燒，溫度下使煤樣充分燃燒，煤中的氫和碳分別生成煤中的氫和碳分別生成水和二氧化碳水和二氧化碳，用裝有，用裝有無水氯化鈣或過氯酸鎂的吸收管先吸收水，再無水氯化鈣或過氯酸鎂的吸收管先吸收水，再以裝有堿石棉的吸收管吸收二氧化碳。根據(jù)吸以裝有堿石棉的吸收管吸收二氧化碳。根據(jù)吸收管的增重即可計(jì)算出煤中碳和氫的含量。收管的增重即可計(jì)算出煤中碳和氫的含量。1 1）煤在氧中燃燒，碳轉(zhuǎn)化為）煤在氧中燃燒，碳轉(zhuǎn)化為COCO2 2 ，氫氫轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為H H2 2O O，只要測(cè)定反應(yīng)生成的只要測(cè)定反應(yīng)生成的COCO2 2和和 H H2 2O O，就可算出就可算出 2 2） 為保證燃燒產(chǎn)物中只有純凈的二氧化

38、碳和為保證燃燒產(chǎn)物中只有純凈的二氧化碳和水進(jìn)入吸收裝置，并排除燃燒過程中的干擾測(cè)定水進(jìn)入吸收裝置，并排除燃燒過程中的干擾測(cè)定的有害物質(zhì)，采用的有害物質(zhì)，采用高錳酸銀法高錳酸銀法和和利比西法利比西法3) 3) 為了排除燃燒過程中會(huì)生成干擾測(cè)定的有害為了排除燃燒過程中會(huì)生成干擾測(cè)定的有害物質(zhì)，可采用高錳酸銀熱解產(chǎn)物作氧化劑和吸收物質(zhì)，可采用高錳酸銀熱解產(chǎn)物作氧化劑和吸收劑劑（高錳酸銀（高錳酸銀- -二節(jié)爐法）二節(jié)爐法）4 4） 也可以氧化銅作催化劑，用鉻酸鉛和銀卷也可以氧化銅作催化劑，用鉻酸鉛和銀卷除去除去硫、氯硫、氯的干擾的干擾 ( (利比西利比西- -三節(jié)爐法）三節(jié)爐法） 煤中的煤中的氮氮有一

39、部分可能生成有一部分可能生成NONO2 2，會(huì)干擾的，會(huì)干擾的測(cè)定，故應(yīng)在水分吸收管和二氧化碳吸收管之測(cè)定，故應(yīng)在水分吸收管和二氧化碳吸收管之間裝一個(gè)充填粒狀間裝一個(gè)充填粒狀MnOMnO2 2的吸收管，以除去的吸收管，以除去NONO2 2。2 2、試劑與材料、試劑與材料1 1）、堿石棉）、堿石棉：化學(xué)純，粒度：化學(xué)純，粒度1mm-2mm1mm-2mm；或堿；或堿石灰：化學(xué)純，粒度石灰：化學(xué)純，粒度0.5mm-2mm0.5mm-2mm2 2）、無水氯化鈣）、無水氯化鈣：粒度：粒度2mm-5mm2mm-5mm3 3）、無水高氯酸鎂）、無水高氯酸鎂：粒度：粒度1mm-3mm1mm-3mm4 4）、氧

40、化銅）、氧化銅：線狀（長約：線狀（長約5mm5mm）5 5）、鉻酸鉛）、鉻酸鉛：分析純，粒度：分析純，粒度1-4mm1-4mm6 6）、銀絲卷）、銀絲卷7 7）、銅絲卷）、銅絲卷8)8)、氧氣、氧氣9)9)、粒狀二氧化錳、粒狀二氧化錳10)10)、氧化氮指示膠、氧化氮指示膠11)11)、高錳酸銀熱解產(chǎn)物、高錳酸銀熱解產(chǎn)物3、儀器和設(shè)備、儀器和設(shè)備1 1）碳?xì)錅y(cè)定儀）碳?xì)錅y(cè)定儀包括凈化系統(tǒng)、燃燒裝置、吸收系統(tǒng)包括凈化系統(tǒng)、燃燒裝置、吸收系統(tǒng)2 2）分析天平）分析天平3 3）貯氣筒）貯氣筒4 4）下口瓶）下口瓶5 5）帶磨口塞得玻璃管或小型干燥器）帶磨口塞得玻璃管或小型干燥器4、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的

41、準(zhǔn)備1 1）凈化系統(tǒng)各容器的充填和連接）凈化系統(tǒng)各容器的充填和連接2 2）吸收系統(tǒng)各容器的充填和連接）吸收系統(tǒng)各容器的充填和連接3 3）燃燒管的填充）燃燒管的填充4 4）爐溫的校正）爐溫的校正5 5）空白實(shí)驗(yàn)）空白實(shí)驗(yàn)5 5、測(cè)定步驟、測(cè)定步驟6 6、結(jié)果計(jì)算、結(jié)果計(jì)算vCad=(0.2729m1/m)100 Had=0.1119(m2m3)/m1000.1119Mad 式中：式中：m空氣干燥煤樣的質(zhì)量，空氣干燥煤樣的質(zhì)量，g； m1二氧化碳吸收管的增重，二氧化碳吸收管的增重，g； m2水分吸收管的增重，水分吸收管的增重，g； m3水分測(cè)定中的空白值，水分測(cè)定中的空白值，g； Mad空氣干燥煤

42、樣的水分，空氣干燥煤樣的水分，%； 0.2729由二氧化碳折算碳的因數(shù)；由二氧化碳折算碳的因數(shù)； 0.1119由水折算氫的因數(shù)。由水折算氫的因數(shù)。 我國主要采用我國主要采用凱氏法凱氏法中的半微量法中的半微量法基本原理基本原理v用濃硫酸分解煤樣，有機(jī)質(zhì)氧化為二氧化碳用濃硫酸分解煤樣，有機(jī)質(zhì)氧化為二氧化碳和水和水v煤中氮化物大部分轉(zhuǎn)化為氨，而與硫酸化合煤中氮化物大部分轉(zhuǎn)化為氨，而與硫酸化合生成硫酸氫銨生成硫酸氫銨v加入氫氧化鈉溶液中和多余的酸加入氫氧化鈉溶液中和多余的酸v加熱使氨蒸餾出，并用硼酸或硫酸吸收加熱使氨蒸餾出，并用硼酸或硫酸吸收v用滴定法，計(jì)算出煤中氮含量用滴定法，計(jì)算出煤中氮含量二、二

43、、 煤中氮的煤中氮的測(cè)測(cè)定定1 1、主要反應(yīng)、主要反應(yīng)2 2、試劑、試劑3 3、儀器與設(shè)備、儀器與設(shè)備 煤中氮的凱氏法測(cè)定裝置示意圖煤中氮的凱氏法測(cè)定裝置示意圖v國標(biāo)非蛋白氮含量測(cè)定方法中為什么用蔗糖做國標(biāo)非蛋白氮含量測(cè)定方法中為什么用蔗糖做空白樣？空白樣？ 采用凱氏定氮法測(cè)定蛋白時(shí)，有一個(gè)不可避采用凱氏定氮法測(cè)定蛋白時(shí)，有一個(gè)不可避免的問題就是那些難以消化的物質(zhì)，如硝酸鹽、免的問題就是那些難以消化的物質(zhì)，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、生物堿、吡啶、喹啉化合物、氨基比亞硝酸鹽、生物堿、吡啶、喹啉化合物、氨基比林等，這個(gè)問題在測(cè)定非蛋白氮的時(shí)候更為突出，林等，這個(gè)問題在測(cè)定非蛋白氮的時(shí)候更為突出，而蔗糖具

44、有還原性，能夠把這些難以消化的氮轉(zhuǎn)而蔗糖具有還原性，能夠把這些難以消化的氮轉(zhuǎn)換成可以滴定的銨。具有還原性的物質(zhì)很多，而換成可以滴定的銨。具有還原性的物質(zhì)很多，而之所以選擇蔗糖，一是因?yàn)槠浞€(wěn)定的性質(zhì)，不受之所以選擇蔗糖，一是因?yàn)槠浞€(wěn)定的性質(zhì)，不受鹽濃度和酸濃度的影響，二是蔗糖是植物提取物，鹽濃度和酸濃度的影響，二是蔗糖是植物提取物，含氮較低，不易造成空白值偏高的問題。除蔗糖含氮較低，不易造成空白值偏高的問題。除蔗糖外，還可以選擇水楊酸、鉻、鋅、硫酸鐵等具有外，還可以選擇水楊酸、鉻、鋅、硫酸鐵等具有還原性而又不影響滴定的物質(zhì)。還原性而又不影響滴定的物質(zhì)。5 5、結(jié)果計(jì)算、結(jié)果計(jì)算計(jì)算公式計(jì)算公式A

45、. 直接測(cè)定直接測(cè)定原理原理v在氮?dú)饬骱驮诘獨(dú)饬骱?05-110C下干燥煤樣下干燥煤樣v使之在高溫下分解，有機(jī)物揮發(fā)，留下不含氧使之在高溫下分解，有機(jī)物揮發(fā)，留下不含氧 的焦渣的焦渣v揮發(fā)物中含有以有機(jī)質(zhì)結(jié)合的氧揮發(fā)物中含有以有機(jī)質(zhì)結(jié)合的氧v用純碳將揮發(fā)物中的氧轉(zhuǎn)化為一氧化碳，并進(jìn)用純碳將揮發(fā)物中的氧轉(zhuǎn)化為一氧化碳，并進(jìn) 一步氧化為二氧化碳一步氧化為二氧化碳v再用滴定法或重量法測(cè)定再用滴定法或重量法測(cè)定三三. . 煤中氧的煤中氧的測(cè)測(cè)定定計(jì)算公式計(jì)算公式直接測(cè)定法因儀器設(shè)備和操作步驟復(fù)雜，采用較少直接測(cè)定法因儀器設(shè)備和操作步驟復(fù)雜，采用較少B、間接計(jì)算法間接計(jì)算法（此法誤差較大）（此法誤差較大

46、）第五節(jié)第五節(jié) 煤中全硫的測(cè)定煤中全硫的測(cè)定 煤中的硫以煤中的硫以存在形式存在形式分為分為無機(jī)硫無機(jī)硫、有機(jī)硫有機(jī)硫、單質(zhì)硫單質(zhì)硫三種。三種。 無機(jī)硫以硫化物和硫酸鹽形式存無機(jī)硫以硫化物和硫酸鹽形式存在。硫化物主要存在于黃鐵礦中。硫在。硫化物主要存在于黃鐵礦中。硫酸鹽中主要是硫酸鈣。酸鹽中主要是硫酸鈣。 有機(jī)硫組成很復(fù)雜，主要是硫醚有機(jī)硫組成很復(fù)雜，主要是硫醚、硫醇、二硫化物、噻吩類雜環(huán)硫化、硫醇、二硫化物、噻吩類雜環(huán)硫化物等。物等。v根據(jù)根據(jù)燃燒性燃燒性分類：分類：可燃硫可燃硫 （有機(jī)硫、（有機(jī)硫、硫鐵礦硫和單質(zhì)硫）和硫鐵礦硫和單質(zhì)硫）和不可燃硫不可燃硫（固定硫，硫酸鹽硫）（固定硫，硫酸鹽硫

47、） v 煤中的硫?qū)θ紵?、煉焦等是有煤中的硫?qū)θ紵?、煉焦等是有害的，因此硫含量的高低是評(píng)價(jià)煤害的，因此硫含量的高低是評(píng)價(jià)煤質(zhì)量的重要指標(biāo)。質(zhì)量的重要指標(biāo)。v 煤中總硫是各種硫的總合，一煤中總硫是各種硫的總合，一般不要求分別測(cè)定無機(jī)硫和有機(jī)硫。般不要求分別測(cè)定無機(jī)硫和有機(jī)硫。1 1、原理、原理 將煤樣與艾氏卡試劑（簡稱艾氏劑）混合灼將煤樣與艾氏卡試劑（簡稱艾氏劑）混合灼燒，煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，然后以燒，煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，然后以BaClBaCl2 2為沉淀劑使硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀。根為沉淀劑使硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀。根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算煤樣中硫的含量。艾氏劑據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算

48、煤樣中硫的含量。艾氏劑是質(zhì)量比為是質(zhì)量比為2:12:1的輕質(zhì)的輕質(zhì)MgOMgO與無水與無水NaNa2 2COCO3 3的混合物。的混合物。 方法包括煤樣的方法包括煤樣的半熔反應(yīng)半熔反應(yīng)、用水浸取用水浸取、硫酸鋇的硫酸鋇的沉淀沉淀、過濾過濾、洗滌洗滌、干燥干燥、灰化灰化和和灼燒灼燒等過程。等過程。 一、艾氏卡法一、艾氏卡法 將煤樣與將煤樣與艾氏卡試劑（艾氏卡試劑（2份質(zhì)量的份質(zhì)量的MgO+1份質(zhì)份質(zhì)量的量的Na2CO3）混合于混合于850下下進(jìn)行進(jìn)行半熔反應(yīng)半熔反應(yīng)，使各，使各種形態(tài)的硫都轉(zhuǎn)化成可溶于水的硫酸鹽。種形態(tài)的硫都轉(zhuǎn)化成可溶于水的硫酸鹽。發(fā)生的反發(fā)生的反應(yīng)如下：應(yīng)如下：2Na2CO3+

49、2SO2+O2=2Na2SO4+2CO2Na2CO3+SO3=Na2SO4+CO2煤煤 + 空氣空氣 = CO2 + H2O + SO2 + SO3 + N2 艾氏卡試劑中的艾氏卡試劑中的MgO能疏松反應(yīng)物，使空氣能進(jìn)能疏松反應(yīng)物，使空氣能進(jìn)入煤樣，同時(shí)也能與入煤樣，同時(shí)也能與SO2和和SO3發(fā)生反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)。 2MgO+2SO2MgO+2SO2 2+O+O2 2=2MgSO=2MgSO4 4 不可燃燒又難溶于水的不可燃燒又難溶于水的CaSOCaSO4 4，也能同時(shí)能和，也能同時(shí)能和艾士卡試劑作用。艾士卡試劑作用。Na2CO3+CaSO4=Na2SO4+CaCO3Na2CO3+CaSO4=N

50、a2SO4+CaCO 經(jīng)半熔反應(yīng)后的熔塊，經(jīng)半熔反應(yīng)后的熔塊，用水浸取用水浸取，Na2SO4都溶入都溶入水中。未作用完的水中。未作用完的Na2CO3也進(jìn)入水中，并部分水解，也進(jìn)入水中，并部分水解，因此水溶液呈堿性因此水溶液呈堿性。濾渣經(jīng)過洗滌，把洗液和濾液合并。濾渣經(jīng)過洗滌，把洗液和濾液合并，調(diào)節(jié)溶液酸度，使其呈酸性（，調(diào)節(jié)溶液酸度，使其呈酸性（pHpH約約1 12 2），其目的），其目的是消除是消除COCO3 32-2-的影響，因其也會(huì)和的影響，因其也會(huì)和BaBa2+2+在中性溶液中形成在中性溶液中形成碳酸鋇沉淀。碳酸鋇沉淀。 加入加入BaBa2+2+后，生成硫酸鋇沉淀：后，生成硫酸鋇沉淀：

51、MgSO4+Na2SO4+2BaCl2=2BaSO4+2NaCl+MgCl2 濾出濾出BaSOBaSO4 4沉淀，經(jīng)洗滌、烘干、灰化、灼燒，即可稱量。沉淀，經(jīng)洗滌、烘干、灰化、灼燒，即可稱量。 根據(jù)生成的硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算煤中硫的含量。根據(jù)生成的硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算煤中硫的含量。2 2、試劑、試劑艾氏卡試劑艾氏卡試劑(MgONa2CO3質(zhì)量比質(zhì)量比2+1)； 鹽酸溶液（鹽酸溶液（1+1）；）； 氯化鋇溶液（氯化鋇溶液（100 g/L）；）； 甲基橙指示劑（甲基橙指示劑（2 g/L）；）； 硝酸銀溶液（硝酸銀溶液（10 g/L）。）。 3 3、測(cè)定步驟、測(cè)定步驟（1 1）熔樣）熔樣 在在30ml 30

52、ml 坩堝內(nèi)稱取粒度小于坩堝內(nèi)稱取粒度小于0.2mm 0.2mm 的空氣干燥的空氣干燥煤樣煤樣1g1g（精確至（精確至0.0002g),0.0002g),與與2g2g艾氏卡試劑混勻，再艾氏卡試劑混勻，再用用1g 1g 艾氏卡試劑覆蓋。將坩堝移入馬弗爐中，在艾氏卡試劑覆蓋。將坩堝移入馬弗爐中，在1 12h2h內(nèi)從室溫逐漸加熱到內(nèi)從室溫逐漸加熱到800800850850，在該溫度下，在該溫度下保持保持2h2h，取出坩堝，冷卻到室溫。用玻璃棒把熔塊，取出坩堝，冷卻到室溫。用玻璃棒把熔塊攪碎，熔塊中應(yīng)無殘?zhí)款w粒（如果有，則再送入爐攪碎，熔塊中應(yīng)無殘?zhí)款w粒（如果有，則再送入爐中加熱中加熱30min30m

53、in）。）。 （2 2）熔塊）熔塊浸取浸取 將熔塊連同坩堝一并放入將熔塊連同坩堝一并放入400mL400mL燒杯中，用熱蒸燒杯中，用熱蒸餾水洗出坩堝。加入餾水洗出坩堝。加入100100150mL150mL熱蒸溜水，充分?jǐn)嚐嵴袅锼浞謹(jǐn)嚢枋谷蹓K散碎，煮沸約拌使熔塊散碎，煮沸約5min5min（此時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有未燃（此時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有未燃燒完全的黑色顆粒漂浮在溶液表面，則此次試驗(yàn)報(bào)燒完全的黑色顆粒漂浮在溶液表面，則此次試驗(yàn)報(bào)廢）。廢）。 用定性濾紙濾出不溶物，收集濾液在燒杯中，再用定性濾紙濾出不溶物，收集濾液在燒杯中，再用熱蒸餾水吹洗不溶物，吹洗時(shí)應(yīng)注意每次加水要少用熱蒸餾水吹洗不溶物，吹洗時(shí)應(yīng)注意每

54、次加水要少些，多吹洗幾次（約些，多吹洗幾次（約1212次，最后溶液體積不超次，最后溶液體積不超300mL300mL）。 （3）調(diào)整試液酸度）調(diào)整試液酸度 在濾液中滴加甲基橙（在濾液中滴加甲基橙（2g/L2g/L水溶液）指示劑水溶液）指示劑3 3滴，滴，然后用然后用HClHCl溶液溶液(1+1)(1+1)調(diào)節(jié)酸度。先調(diào)至甲基橙的黃調(diào)節(jié)酸度。先調(diào)至甲基橙的黃色剛轉(zhuǎn)為紅色，然后再多加色剛轉(zhuǎn)為紅色，然后再多加2mL HCl2mL HCl溶液溶液(1+1)(1+1)， （4 4）沉淀）沉淀恒量恒量 把燒杯上加熱到微沸，在不斷攪拌下，慢慢滴加把燒杯上加熱到微沸，在不斷攪拌下，慢慢滴加10mL BaCl2溶

55、液溶液(100g/L)，在電熱板上保溫，在電熱板上保溫2h（或放（或放置過夜），用濾紙過濾。用熱蒸餾水洗至無置過夜），用濾紙過濾。用熱蒸餾水洗至無Cl-，將沉，將沉淀和濾紙正確折疊放在淀和濾紙正確折疊放在850下已恒量的坩堝中進(jìn)行干下已恒量的坩堝中進(jìn)行干燥，灰化至濾紙已無黑色，然后放在燥，灰化至濾紙已無黑色，然后放在850的高溫爐中的高溫爐中灼燒灼燒40min，取出，中冷到室溫、稱量，取出，中冷到室溫、稱量。 4 4、結(jié)果計(jì)算、結(jié)果計(jì)算mmmS1374. 0)(21adt, St,ad 空氣干燥煤樣中全硫含量空氣干燥煤樣中全硫含量 m m煤樣質(zhì)量，煤樣質(zhì)量，g g； m m1 1灼燒后硫酸鋇的

56、質(zhì)量，灼燒后硫酸鋇的質(zhì)量，g g； m m2 2空白試驗(yàn)硫酸鋇的質(zhì)量，空白試驗(yàn)硫酸鋇的質(zhì)量，g g； 0.13740.1374由硫酸鋇換算為硫的換算因數(shù)。由硫酸鋇換算為硫的換算因數(shù)。 5、測(cè)定全硫的允許誤差、測(cè)定全硫的允許誤差 St,ad 同一實(shí)驗(yàn)室，同一實(shí)驗(yàn)室，% 不同實(shí)驗(yàn)室，不同實(shí)驗(yàn)室，% 4 0.05 0.10 0.20 0.10 0.20 0.30 6、注意事項(xiàng)、注意事項(xiàng) （1 1）必須在通風(fēng)下進(jìn)行半熔反應(yīng)，否則煤粒燃燒不完全而）必須在通風(fēng)下進(jìn)行半熔反應(yīng)，否則煤粒燃燒不完全而使部分硫不能轉(zhuǎn)化為使部分硫不能轉(zhuǎn)化為SOSO2 2。 （2 2）在用水浸取、洗滌時(shí)，溶液體積不宜過大，當(dāng)加入）在

57、用水浸取、洗滌時(shí)，溶液體積不宜過大，當(dāng)加入BaC1BaC12 2溶液后，最后體積應(yīng)在溶液后，最后體積應(yīng)在200mL200mL左右為宜。體積過大，雖然左右為宜。體積過大，雖然BaSOBaSO4 4的的溶度積不大，但是也會(huì)影響測(cè)定值（偏低）。溶度積不大，但是也會(huì)影響測(cè)定值（偏低）。 （3 3）調(diào)節(jié)酸度到微酸性，同時(shí)再加熱，是為了消除）調(diào)節(jié)酸度到微酸性，同時(shí)再加熱，是為了消除COCO3 32-2-的影響的影響 （4 4）在熱溶液中加入）在熱溶液中加入BaClBaCl2 2溶液以及在攪拌下慢慢滴加，都是為溶液以及在攪拌下慢慢滴加，都是為了防止了防止BaBa2+2+局部過濃。局部過濃。 （5 5）在洗滌

58、過程中，每次吹入蒸餾水前，應(yīng)該將洗液都濾干，）在洗滌過程中，每次吹入蒸餾水前，應(yīng)該將洗液都濾干，這樣洗滌效果較好。這樣洗滌效果較好。 （6 6）在灼燒前不得殘留濾紙，高溫爐也應(yīng)通風(fēng)。如果這兩方面）在灼燒前不得殘留濾紙，高溫爐也應(yīng)通風(fēng)。如果這兩方面不注意，不注意，BaSOBaSO4 4會(huì)被還原而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。會(huì)被還原而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。 BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2 二、高溫燃燒二、高溫燃燒- -酸堿滴定法酸堿滴定法1 1、原理、原理 煤樣在催化劑作用下，在氧氣流中燃燒，硫生成煤樣在催化劑作用下，在氧氣流中燃燒，硫生成硫的氧化物，用過氧化氫吸收生成硫酸，用氫氧化鈉硫的氧化物

59、，用過氧化氫吸收生成硫酸，用氫氧化鈉溶液滴定，根據(jù)消耗的堿的量，計(jì)算煤中全硫含量。溶液滴定，根據(jù)消耗的堿的量，計(jì)算煤中全硫含量。 （1 1）高溫管式爐）高溫管式爐 能加熱到能加熱到12501250，并有并有80100mm的的高溫恒溫帶，附有鉑銠高溫恒溫帶，附有鉑銠-鉑熱電偶測(cè)溫和控溫裝置。鉑熱電偶測(cè)溫和控溫裝置。 （2 2）異徑燃燒管）異徑燃燒管 耐溫耐溫13001300以上，總管長約以上，總管長約750mm750mm，以，以端外徑約端外徑約22mm22mm，內(nèi)徑約，內(nèi)徑約1919mm，長約，長約690mm，另一端外徑約，另一端外徑約10mm，內(nèi)徑約，內(nèi)徑約7mm，長約，長約60mm。 （3 3）干燥塔）干燥塔 容積容積250mL250mL，下部，下部2/32/3裝堿石棉，上部裝堿石棉，上部1/31/3裝裝無水氯化鈣。無水氯化鈣。 （4 4）過氧化氫溶液）過氧化氫溶液 取取30mL30%30mL30%的過氧化氫，加入的過氧化氫，加入970970mLmL水水。加加2 2滴甲基紅滴甲基紅- -亞甲基藍(lán)指示劑，用酸或堿調(diào)至鋼灰色。亞甲基藍(lán)指示劑，用酸或堿調(diào)至鋼灰色。2 2、儀器與試劑、儀器與試劑3 3、測(cè)定步驟、測(cè)定步驟 （1 1）將高溫爐加熱并控制在（）將高溫爐加熱并控制在（120012005 5），用，用量筒量取量筒量取100mL100mL過氧化氫溶液，加入吸收瓶中。過氧化氫溶