淺談煤灰成分測(cè)定的幾點(diǎn)問題

魏幗鷹

0 引言

在煤質(zhì)化驗(yàn)過程中，對(duì)于煤灰成分分析要求是很嚴(yán)格的，其中涉及重量分析，容量分析中的酸堿滴定、絡(luò)合滴定等較難問題。雖然國(guó)標(biāo)對(duì)測(cè)定方法作了詳盡的描述和規(guī)定，但由于人工操作干擾因素較多，為了提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，這里把易忽略的問題一一分析總結(jié)。

1 灰樣的制備

同煤集團(tuán)所屬礦井多、煤層的組分變化大，所需測(cè)定的灰樣多，需燒制大量煤灰樣，而煤樣灰化是煤灰成分分析的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到煤灰成分分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。如果每個(gè)灰樣單獨(dú)燒制，測(cè)定結(jié)果必然真實(shí)可靠，但是耗電量會(huì)增加，測(cè)定所需時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，影響測(cè)定結(jié)果的速度，延誤報(bào)出結(jié)果時(shí)間?；鞜m能解決以上問題，但會(huì)影響灰成分測(cè)定的真實(shí)性。根據(jù)多年實(shí)踐總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，可以解決混燒過程中出現(xiàn)的問題，提高燒灰效率，從而得到真實(shí)的煤灰組分含量。

1.1 煤樣要求

煤樣厚度必須控制在0.15 g/cm2以下，否則容易出現(xiàn)焦模，造成燃燒不完全，化驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)，在實(shí)際操作過程中可根據(jù)煤樣灰分高低采用稱量方法取煤，對(duì)于灰分高的煤樣稱量5 g 左右，對(duì)于灰分低的煤樣稱量10 g 左右，另外也要考慮瓷舟的大小。

抽取灰分從低到高不同的4 個(gè)煤樣，稱取相同質(zhì)量，觀察其灼燒后的灰樣質(zhì)量（見表1）。

表1 對(duì)比試驗(yàn)1

從表1 可以看出，稱取相同質(zhì)量的煤樣灼燒后，灰分越高的灰樣質(zhì)量也越多；灰分越低的灰樣質(zhì)量也越少，所以灰分低的煤樣要增加稱樣質(zhì)量。

1.2 含硫高的煤樣處理

含硫量高的煤不得與含硫量低的煤放在同一爐內(nèi)灼燒，同一爐灼燒多個(gè)煤樣時(shí)其含硫量應(yīng)大致相近，且為同一煤種或同一煤層煤樣，否則，某些含氧化鈣較高的煤灰，容易吸收高硫煤灰化時(shí)放出的SO3而生成硫酸鈣固定在灰中，從而改變煤灰中原來的組成。

1.3 灰皿要求

馬弗爐中灰皿不能疊層多放，否則會(huì)出現(xiàn)灼燒不透，燒出的煤灰在灰皿不同位置的顏色不盡相同。

2 試樣溶液制備

具體操作細(xì)節(jié)如下：

（1）灰樣加幾滴乙醇潤(rùn)濕，可防止NaOH 未熔時(shí)，灰樣粉末隨熱氣流飛失，但C2H5O 不宜多加，只要潤(rùn)濕灰樣即可，加多了會(huì)影響SiO2測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

（2）必須緩慢升溫在1 h～1.5 h 內(nèi)完成，若升溫速度過快，則NaOH 在380℃迅速分解，在銀坩堝口與蓋之間有灰樣和熔融物溢出，會(huì)造成測(cè)定結(jié)果偏低。具體解決方法是：在馬弗爐內(nèi)放1 塊石棉板，讓銀坩堝受熱均勻，將爐溫設(shè)置為200℃停留20 min，350℃停留30 min，680℃保持15 min～20 min。熔融時(shí)間也不宜過長(zhǎng)，一般15 min～20 min 為宜，否則銀熔下來太多，當(dāng)用HCl 進(jìn)行酸化時(shí)，將形成AgCl 沉淀，影響SiO2的測(cè)定。

升溫在1 h 內(nèi)完成（方法A），升溫在1 h～1.5 h內(nèi)完成（方法B）做對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 對(duì)比試驗(yàn)2

由表1 可見，方法A 和方法B 測(cè)定標(biāo)樣11129灰成分中的主要元素SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等含量時(shí)，結(jié)果相差很大，方法A 測(cè)值多數(shù)超差，尤其是SiO2；方法B 測(cè)值均在該標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)。

3 SiO2的測(cè)定

3.1 兩種方法測(cè)定SiO2的利弊對(duì)比

SiO2的測(cè)定半微量分析法（硅鉬藍(lán)比色法）和常量分析法﹙動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法﹚各有利弊，硅鉬藍(lán)比色法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是本地區(qū)煤中SiO2含量一般在40%～60%，測(cè)定時(shí)使用的分光光度計(jì)只適合30%以下硅含量的測(cè)定，這樣結(jié)果就可能出現(xiàn)誤差。動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法步驟操作比較繁瑣，但結(jié)果比較可靠。

試驗(yàn)1：用SiO2含量30%左右兩組標(biāo)樣做對(duì)比試驗(yàn)，見表3。

表3 對(duì)比試驗(yàn)3

可見，SiO2含量30%左右時(shí)，硅鉬藍(lán)比色法和動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法所得結(jié)果非常接近，并且與標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)均在不確定度范圍內(nèi)。

試驗(yàn)2：用SiO2含量40%～60%兩組標(biāo)樣對(duì)比試驗(yàn)，見表4。

表4 對(duì)比試驗(yàn)4

可見，SiO2含量40%～60%時(shí)，兩組標(biāo)樣用硅鉬藍(lán)比色法和動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法測(cè)得結(jié)果都在臨界值，而用動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法測(cè)得結(jié)果都很接近標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法測(cè)SiO2

動(dòng)物膠凝聚質(zhì)量法測(cè)SiO2時(shí)還有一個(gè)突出的問題，就是在用鹽酸蒸干脫水時(shí)，烘干的溫度和時(shí)間必須嚴(yán)格控制：溫度太低，時(shí)間太短，脫水不易完全；溫度太高，時(shí)間太長(zhǎng)，則硅酸沉淀易被雜質(zhì)玷污，造成洗滌時(shí)的困難，而且溫度太高時(shí)，AlCl3會(huì)變成較大難溶的Al2O3而夾雜在硅酸中，使硅的測(cè)定結(jié)果偏高。蒸干脫水時(shí)還必須經(jīng)常攪拌，并用扁頭玻璃棒將干塊壓碎，以便使其包藏的水分完全去除，同時(shí)還可防止包藏金屬氧化物而影響以后的洗滌。蒸干至黃色鹽粒時(shí)易濺出，需緩慢蒸干，必要時(shí)可在燒杯上加蓋玻璃皿，如仍有少量濺出，可在最后結(jié)果加上經(jīng)驗(yàn)值，SiO2含量50%以上的加0.5%，30%以上的加0.3%。在表5 中列舉了3 個(gè)在蒸干過程中黃色鹽粒濺出導(dǎo)致結(jié)果偏低的情況。

表5 對(duì)比試驗(yàn)5

從表5 可見，在蒸干過程中如果有少量濺出，會(huì)導(dǎo)致SiO2結(jié)果偏低，甚至超差，這時(shí)在最后結(jié)果上加上上述的經(jīng)驗(yàn)值，就大大提高了結(jié)果的準(zhǔn)確度。

4 測(cè)定氧化鈣時(shí)應(yīng)注意的問題

（1）加指示劑后應(yīng)立即用玻璃棒攪動(dòng)溶液，使指示劑快速完全溶解，加入的量以溶液剛好有明顯的綠色出現(xiàn)即可。只要能清楚判斷終點(diǎn)顏色，指示劑盡量少用，因?yàn)橹甘緞┍旧硪彩且环N絡(luò)合劑，當(dāng)用量較大時(shí)，會(huì)增加EGTA 的消耗量，從而使CaO 測(cè)值偏高。但也不能少到看不清顏色變化，而使標(biāo)定失敗。

（2）在滴鈣時(shí)，必須按順序加入各試劑，次序不能顛倒；加入試劑后應(yīng)立即滴定，否則隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)鈣將被氫氧化鎂沉淀吸附，造成結(jié)果偏低。

（3）在用鈣黃綠素指示劑時(shí)，不能在太陽(yáng)直接照射下進(jìn)行滴定，而且燒杯底部應(yīng)以黑色作襯底，從溶液的上面向下觀察顏色的變化；當(dāng)?shù)味ń咏K點(diǎn)時(shí)，應(yīng)勤攪慢滴。

5 結(jié)語

采用以上方法測(cè)定灰成分，大大提高了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，減少了試樣返工率，提高了工作效率。