煤质分析及煤化工产品检测第二章煤炭检验(中).ppt

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1、第二章 煤炭检验（中）,煤质分析及煤化工产品检测,第七节 煤中磷的测定,1,2,磷的测定方法原理,方法提要,3,测定方法,4,精密度,一、磷的测定方法原理,磷钼蓝分光光度法测定煤中磷的基本原理：将煤样灰化后，用氢氟酸-硫酸分解脱除SiO2，使煤灰中的磷变成正磷酸（H3PO4），然后加入钼酸铵、抗坏血酸和酒石酸锑钾，在酸性溶液中正磷酸（H3PO4）与钼酸生成磷钼酸，用抗坏血酸还原成蓝色的磷钼酸络合物。当磷含量较低时，其颜色深度与磷含量成正比。,二、方法提要,煤样灰化后用氢氟酸-硫酸分解，脱除二氧化硅，然后加入钼酸铵和抗坏血酸，生成磷钼蓝后，用分光光度计测定吸光度。,三、测定方法,1.A法(称取灰

2、样法)（1）试样处理（2）样品空白溶液的制备（3）测定步骤（4）结果计算,三、测定方法,2.B法(称取煤样法)(1)试样处理(2)空白溶液的制备(3)测定步骤(4)结果计算,四、精密度,表2-16 磷测定的精密度,第八节 煤的元素分析,1,2,碳、氢测定,氮的测定,3,氧的计算,一、碳、氢测定,1.重量法（1）方法原理燃烧反应：对CO2和H2O的吸收反应2NaOH+CO2 Na2CO3+H2OCaCl2+2H2OCaCl22H2OCaCl22H2O+4 H2OCaCl26H2O或 Mg(ClO4)2+6H2OMg(ClO4)26H2O,一、碳、氢测定,消除硫、氯、氮对测定干扰的反应三节炉法中，

3、在燃烧管内用铬酸铅脱除硫的氧化物，用银丝卷脱除氯：,一、碳、氢测定,二节炉法中，用高锰酸银热分解产物脱除硫和氯：,一、碳、氢测定,在燃烧管外部，用粒状二氧化锰去除氮氧化物：,一、碳、氢测定,（2）碳、氢测定仪,1气体干燥塔；2流量计；3橡皮塞；4铜丝卷；5燃烧舟；6燃烧管；7氧化铜；8铬酸铅；9银丝卷；10吸水U形管；11除氮氧化物U形管；12吸收二氧化碳U形管；13空U形管；14气泡计；15三节电炉及控温装置图2-3 碳、氢测定仪,一、碳、氢测定,（3）试验准备 净化系统各容器的充填和连接吸收系统各容器的充填和连接燃烧管的填充 炉温的校正空白试验,一、碳、氢测定,1,2,4.6铜丝卷；3氧化

4、铜；5铬酸铅；7银丝卷图2-4 三节炉燃烧管填充示意图,一、碳、氢测定,1橡皮塞；2铜丝卷；3，5铜丝布圆垫；4高锰酸银热解产物图2-5 二节炉燃烧管填充示意图,一、碳、氢测定,（4）分析步骤 三节炉法分析步骤 二节炉法分析步骤试验装置可靠性检验,一、碳、氢测定,（5）分析结果的计算空气干燥煤样的碳(Cad)、氢(Had)的质量分数(%)按式（2-57）和（2-58）计算：当需要测定有机碳(CO,ad)时，按式(2-59)计算有机碳质量分数(%)：,一、碳、氢测定,（6）碳、氢测定的精密度,表 2-17,一、碳、氢测定,2.电量重量法（1）方法原理（2）测定步骤（3）结果计算（4）方法的精密度

5、,一、碳、氢测定,3.几种常用的其它方法（1）高温燃烧法（2）库仑法,二、氮的测定,1.半微量凯氏法（1）方法原理主要化学反应如下：,二、氮的测定,（2）分析步骤,1锥形瓶；2玻璃管；3直形玻璃冷凝管；4凯氏瓶；5玻璃管；6凯氏球；7橡皮管；8夹子；9、10橡皮管和夹子；11圆底烧瓶；12万能电炉图2-6 蒸馏装置,二、氮的测定,（3）分析结果的计算空气干燥煤样的氮(Nad)的质量分数(%)按式(2-63)计算：（4）氮测定的精密度,表 2-18,二、氮的测定,2.半微量蒸汽定氮法（1）方法原理（2）仪器设备（3）试验准备（4）测定步骤（5）空白试验（6）结果计算,二、氮的测定,1氦气流量计；

6、2气体干燥塔；3翻胶帽；4T形玻璃管；5橡皮塞；6高温炉；7石英托盘；8水解管；9硅酸铝棉；10硅橡胶管；11缓冲球；12蛇形冷凝器；13吸收瓶；14套式加热器；15蒸馏瓶；16硅橡胶塞；17镍铬丝支架；18调温电炉；19平底烧瓶。图2-7 半微量蒸汽定氮试验装置,三、氧的计算,氧(Oad)的质量分数(%)按式(2-65)计算：,第九节 煤灰成分分析,1,2,灰样的制备,二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,3,二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量分析法,4,5,三氧化硫的测定,五氧化二磷的测定(磷钼蓝分光光度法),6,7,氢化钾

7、和氧化钠的测定(火焰光度法),氢化钾和氧化钠的测定(火焰光度法),4,5,6,5,7,一、灰样的制备,称取一定量的一般分析煤样于灰皿中(每平方厘米不超过0.15g)，将灰皿送入温度不超过100的马弗炉中，在自然通风和炉门留有l5mm左右缝隙的条件下，用30min缓馒升至500，在此温度下保持30min后，升至(81510)，在此温度下灼烧2h，取出冷却后，用玛瑙乳钵将灰样研细到0.lmm。,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,1.试液的制备（1）试样溶液的制备（2）空白溶液的制备,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分

8、析法,2.二氧化硅的测定(硅钼蓝分光光度法)（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-19,3.三氧化二铁和二氧化钛的连续测定（钛铁试剂分光光度法）（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-20,表 2-21,4.二氧化钛的单独测定(二安替比林甲烷分光光度法)（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精

9、密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-22,5.三氧化二铝的测定(氟盐取代EDTA络合滴定法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（4）结果计算（5）方法精密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-24,6.氧化钙的测定(EGTA络合滴定法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（4）结果计算（5）方法精密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-25,7.氧化镁的测定(EDTA络合滴定法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（

10、4）结果计算（5）方法精密度,二、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁的半微量分析法,表 2-26,1.二氧化硅的测定(动物胶凝聚质量法)（1）测定原理（2）方法提要（3）试验步骤（4）结果计算（5）方法精密度,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量分析法,表 2-27,2.三氧化二铁和三氧化二铝的连续测定(EDTA络合滴定法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（4）结果计算（5）方法精密度,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量分析法,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量

11、分析法,表 2-29,表 2-28,3.氧化钙的测定(EDTA络合滴定法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）试验步骤（4）结果计算（5）方法精密度,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量分析法,表 2-30,4.氧化镁的测定(EDTA络合滴定、差减法)（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（4）结果计算（5）方法精密度,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和二氧化钛的常量分析法,表 2-31,5.二氧化钛的测定(过氧化氢分光光度法)（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,三、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁和

12、二氧化钛的常量分析法,表 2-32,四、三氧化硫的测定,1.硫酸钡质量法（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,表 2-33,四、三氧化硫的测定,2.燃烧中和法（1）方法提要（2）主要试剂（3）分析步骤（4）结果计算（5）方法精密度,四、三氧化硫的测定,3.库仑滴定法（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,表 2-34,五、五氧化二磷的测定(磷钼蓝分光光度法),1.方法一（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,表 2-35,五、五氧化二磷的测定(磷钼蓝分光光度法),2.方法二（1）方法提要（2）分析步骤（3）结果计算（4）方法精密度,

13、六、氢化钾和氧化钠的测定(火焰光度法),1.方法提要2.分析步骤（1）待测样品溶液的和空白溶液的制备，同五氧化二磷的测定中的相应步骤。（2）工作曲线的绘制（3）测定,六、氢化钾和氧化钠的测定(火焰光度法),3.结果计算氧化钾和氧化钠的质量分数w(K2O)(%)和w(Na2O)(%)分别按式(2-92)和式(2-93)计算：,六、氢化钾和氧化钠的测定(火焰光度法),4.方法精密度,表 2-37,表 2-36,七、钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收法),1.方法提要2.分析步骤（1）样品溶液的制备（2）样品空白溶液的制备（3）待测样品溶液的制备（4）混合标准系列溶液的制备（5）铁、钙、镁、

14、钾、钠、锰的测定,七、钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收法),表2-38 推荐的仪器工作条件,七、钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收法),3.结果计算各成分的质量分数w(RmOn)(%)按式(2-94)计算：,七、钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收法),4.方法精密度,表 2-39,第十节 煤灰熔融性的测定方法,1,2,术语和定义,方法提要,3,试验条件,4,5,试验步骤,测定手续,6,7,试验气氛性质的检查,精密度,一、术语和定义,变形温度(DT)灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度(图2-8 DT)。,图2-8 灰锥熔融特征示意图,二、方法提要,将煤灰制成一定尺寸的三

15、角锥，在一定的气体介质中，以一定的升温速度加热，观察灰锥在受热过程中的形态变化，观测并记录它的四个特征熔融温度：变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。,三、试验条件,1.试样形状和尺寸试样为三角锥体，高20mm，底为边长7mm的正三角形，锥体的一侧面垂直于底面。2.试验气氛及其控制（1）弱还原性气氛，可用下述两种方法之一控制：（2）氧化性气氛，炉内不放任何含碳物质，并使空气自由流通。,四、试验步骤,1.灰的制备取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按有关规定将其完全灰化，然后用玛瑙研钵研细至0.1mm以下。2.灰锥的制做取12g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液润湿并调成可塑状，然后用小尖

16、刀铲入灰锥模中挤压成型。,五、测定手续,1.在弱还原性气氛中测定用糊精水溶液将少量氧化镁调成糊状，用它将灰锥固定在灰锥托板的三角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面垂直。2.在氧化性气氛下测定测定手续与还原性气氛相同，但刚玉舟内不放任何含碳物质，并使空气在炉内自由流通。,六、试验气氛性质的检查,定期或不定期地用下述方法之一检查炉内气氛性质：1.参比灰锥法2.取气分析法,七、精密度,表 2-40,第十一节 煤的热稳定性测定方法,1,2,方法提要,测定步骤,3,结果计算,4,精密度,一、方法提要,量取613mm粒度的煤样，在（85015）的马弗炉中隔绝空气加热30min，称量，筛分，以粒度大于

17、6mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性指标TS+6；以36mm和小于3mm的残焦质量分别占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性辅助指标TS36、TS-3。,二、测定步骤,1.按煤样制备方法的规定制备613mm粒度的空气干燥煤样约1.5kg，仔细筛去小于6mm的粉煤，然后混合均匀，分成两份。2.用坩埚从两份煤样中各取500 cm3煤样，称量（称准到0.01g）并使两份质量一致（1g）。3.迅速将装有坩埚的架子送入已升温到900的马弗炉恒温区内，关好炉门，将炉温调到（85015），使煤样在此温度下加热30min。,二、测定步骤,4.从马弗炉中取出坩埚，冷却到室温，称量每份残焦的总质

18、量（称准到0.01g）。5.将孔径6mm和3mmm的筛子和筛底盘叠放在振筛机上，然后把称量后的一份残焦倒入6mm筛子内，盖好盖并将其固定。6.开动振筛机，筛分10min。7.分别称量筛分后粒度大于6mm、36mm及粒度小于3mm的各级残焦的质量（称准到0.01g）。8.将各级残焦的质量相加与筛分前的总残焦质量相比，二者之差不应超过1g，否则测定作废。,三、结果计算,1.煤的热稳定性指标和辅助指标按式（2-95）式（2-97）计算：2.计算两次重复测定各级残焦指标的平均值。3.将各级残焦指标的平均值按数据修约规则修约到小数后一位，作为最后结果报出。,四、精密度,各项指标的两次重复测定的差值都不超

19、过3.0%,第十二节 煤对二氧化碳化学反应性的测定方法,1,2,方法提要,测定准备,3,测定步骤,4,5,数据处理及结果报告,精密度,一、方法提要,先将煤样干馏，除去挥发物(如试样为焦炭则不需要干馏处理)。然后将其筛分并选取一定粒度的焦渣装入反应管中加热。加热到一定温度后，以一定的流量通入二氧化碳与试样反应。测定反应后气体中二氧化碳的含量，以被还原成一氧化碳的二氧化碳量占通入的二氧化碳量的百分数，即二氧化碳还原率a(%)，作为煤或焦炭对二氧化碳化学反应性的指标。,二、测定准备,1.试样的制备与处理 2.反应性测定仪的安装,1二氧化碳瓶；2贮气筒；3洗气瓶；4气体干燥塔；5气体流量计；6反应炉；

20、7反应管；8奥氏气体分析器；9热电偶；10温度控制器图2-9反应性测定装置图,三、测定步骤,1.将热处理后36mm粒度的试样加入反应管，使料层高度达100mm，并使热电偶套管顶端位于料层的中央，再用碎刚玉片或碎瓷片充填其余部分。2.将装好试样的反应管插入反应炉内，用带有导出管的橡皮塞塞紧反应管上端，把铂铑10-铂热电偶插入热电偶套管。,三、测定步骤,3.通入二氧化碳气体检查系统有无漏气现象，确认不漏气后继续通二氧化碳23min赶净系统内的空气。4.接通电源，以2025/min速度升温，并在30min左右将炉温升到750（褐煤)或800(烟煤、无烟煤)，在此温度下保持5min。5.在分析气体的同

21、时，继续以2025/min的速度升高炉温。,四、数据处理及结果报告,1.根据以下关系式绘制二氧化碳还原率与反应后气体中二氧化碳含量的关系曲线：2.根据测得的反应后气体中二氧化碳含量V，从a-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率a。3.结果报告,五、精密度,任一温度下两次测定的a值与反应性曲线上相应温度下a值的差值应不超过3%。,第十三节 煤的结渣性测定方法,1,2,方法提要,试样的制备,3,测定步骤,4,5,结果计算,精密度,第十三节 煤的结渣性测定方法,煤的结渣性是指煤在气化或燃烧过程中，煤灰受热软化、熔融而结渣的性能的量度。以在规定条件下，一定粒度的煤样燃烧后，大于6mm的渣块占全部残渣的质量

22、百分数表示。煤的结渣性测定方法是模拟工业发生炉的氧化层反应条件。煤在氧化层的反应方程式如下：,一、方法提要,将36mm粒度的试样装入特制的气化装置中，用木炭引燃，在规定鼓风强度下使其气化(燃烧)。待试样燃尽后停止鼓风，冷却，将残渣称量和筛分，以大于6mm的渣块质量百分率表示煤的结渣性。,二、试样的制备,1.按煤样制备方法的规定，制备粒度36mm空气干燥试样4kg左右。2.挥发分焦渣特征小于或等于3的煤样以及焦炭不需要经过破粘处理。3.挥发分焦渣特征大于3的煤，按下列方法进行破粘处理。4.将马弗炉预先升温到300。,二、试样的制备,5.量取煤样800cm3(同一鼓风强度重复测定用样量)放入铁盘内

23、，扒平，使其厚度不超过铁盘高的2/3。6.打开炉门，迅速将铁盘放入炉内，立即关闭炉门。7.待炉温回升到300以后，恒温30min。8.打开炉门，取出铁盘，趁热用铁丝钩搅松煤样，并倒在振筛机上过筛。,三、测定步骤,1.取试样400cm3，并称量(称准到0.01g)。2.将试祥倒入气化套内，扒平，将垫圈装在空气室和烟气室之间，用锁紧螺筒固紧。3称取约15g木炭，放在带孔铁铲内，在电炉上加热至灼红。4.开动鼓风机、调节空气针形阀，使空气流量不超过2m3/h。5在测定过程中，随时观察空气流量是否偏离规定值，并及时调节，从与测压孔相接的压力计读出料层最大阻力。,三、测定步骤,6.从观测孔观察到试样燃尽后

24、，关闭鼓风机。8.将6mm筛子和筛底叠放在振筛机上，然后把称量后的灰渣全部转移到6mm筛子上，盖好筛盖。9.开动振筛机，振动30s，然后称出粒度大于6mm渣块的质量。10.每个试样在0.1m/s，0.2m/s和0.3m/s(相应于空气流量分别为2m3/h，4m3/h，6m3/h)三种鼓风强度下分别进行重复测定。,四、结果计算,结渣率按式（2-99）计算:,五、精密度,每一试样按0.1m/s，0.2m/s，0.3m/s三种鼓风强度进行重复测定。两次重复测定结果的差值不得超过5.0%(绝对值)。,第十四节 烟煤粘结指数测定方法,1,2,测定原理,方法要点,3,试验煤样和专用无烟煤样,4,5,试验步

25、骤,结果表述,6,7,补充试验,精密度及结果报出,一、测定原理,以一定质量的试验煤样和专用无烟煤混合均匀，在规定条件下加热成焦，所得焦炭在一定规格的转鼓内进行强度检验，以焦块的耐磨强度表示试验煤样的粘结能力。因此，烟煤粘结指数实质是试验烟煤样在受热后，煤颗粒之间或煤粒与惰性组分颗粒间结合牢固的一种度量，它是各种物理和化学变化的最终结果。,二、方法要点,将一定质量的试验煤样和专用无烟煤，在规定的条件下混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓内进行强度检验，用规定的公式计算粘结指数，以表示试验煤样的粘结能力。,三、试验煤样和专用无烟煤样,1.试验煤样试验煤样按煤样制备方法制备成粒度小于0.2m

26、m的空气干燥煤样，其中0.1mm0.2mm的煤粒占全部煤样的20%35%。2.专用无烟煤样粘结指数测定中所用的专用无烟煤样必须使用经国家计量部门批准的国家标准煤样。,四、试验步骤,1.先称取5g专用无烟煤，再称取1g试验煤样放入坩埚中，质量应称准到0.001g。2.用搅拌丝将坩埚内的混合物搅拌2min。3.搅拌后，将坩埚壁上煤粉用刷子轻轻扫下，用搅拌丝将混合物小心地拨平，并使沿坩埚壁的层面略低1mm2mm，以便压块将混合物压紧后，使煤样表面处于同一平面。,四、试验步骤,4.用镊子夹压块于坩埚中央，然后将其置于压力器下，将压杆轻轻放下，静压30s。5.加压结束后，压块仍留在混合物上，加上坩埚盖。6.将带盖的坩埚放置在坩埚架中，用带手柄的平铲或夹子托起坩埚架，放入预先升温到850的马弗沪内的恒温区。7.从冷却后的坩埚中取出压块。,五、结果表述,粘结指数(G)按式(2-100)计算：,六、补充试验,当测得的G小于18时，需重做试验。此时，试验煤样和专用无烟煤的比例改为3:3，即3g试验煤样与3g专用无烟煤。其余试验步骤均同上，结果按式(2-101)计算：,七、精密度及结果报出,表 2-41,Thank you,