探討煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度提升路徑

侯美桃(晉中市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西 晉中 030600)

0 引言

硫物質(zhì)是煤中所含主要的有害物質(zhì)，煤炭在燃燒的過(guò)程中，會(huì)因硫物質(zhì)含量過(guò)多而產(chǎn)生有害氣體，從而影響到煤炭的安全生產(chǎn)與使用。為此，進(jìn)行煤中全硫測(cè)定，并不斷提高煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度具有重要意義，這也是煤炭企業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)該十分注重的方面。

1 提高煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度的作用

煤炭本身的質(zhì)量決定了其轉(zhuǎn)換為能源的效率與使用的安全性，而煤中全硫測(cè)定就是對(duì)煤炭質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定的重要方式方法，硫含量的高低是判斷煤炭?jī)r(jià)值的重要影響因素。一般情況下，優(yōu)質(zhì)的煤炭資源應(yīng)滿足含硫量低，發(fā)熱量高的特點(diǎn)，而含硫量的高低就是由煤中全硫測(cè)定以判定，為此提高煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確性十分必要，只有煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確性提高，才能真正使得煤炭資源使用的合理性提升，從而推動(dòng)煤炭企業(yè)精細(xì)化發(fā)展與實(shí)現(xiàn)煤炭使用的絕對(duì)安全。而且，在現(xiàn)階段國(guó)家大力推行環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排生產(chǎn)的大環(huán)境下，煤炭因含硫量高而在使用過(guò)程中造成的空氣污染問(wèn)題被十足重視與關(guān)注。為此，煤炭企業(yè)通過(guò)加大研究力度與科技投入提高煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度，也可看做是有社會(huì)擔(dān)當(dāng)，注重社會(huì)效益的表現(xiàn)。在現(xiàn)階段，煤中全硫測(cè)定正呈現(xiàn)科技化、自動(dòng)化特征。

2 煤中全硫測(cè)定的方法

煤中全硫是指煤炭中無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫的總和，在煤炭中的硫元素多以硫酸鹽、硫化物、二硫化物、硫醚等物質(zhì)中的結(jié)合硫形式存在，對(duì)于以這些形式存在的硫元素進(jìn)行檢測(cè)并提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，一直以來(lái)都是我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展中重視的工作內(nèi)容。現(xiàn)階段根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，我國(guó)常用的煤中全硫測(cè)定的方法主要包括四種，即艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫(kù)侖滴定法和紅外光譜法。每種方法都具有不同的特點(diǎn)，比如艾士卡法為仲裁法，而庫(kù)侖滴定法與紅外光譜法的設(shè)備精密性更高，自動(dòng)化特點(diǎn)明顯，由此也使得這兩種方法的煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度更高。具體對(duì)艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫(kù)侖滴定法和紅外光譜法分析介紹如下：

2.1 艾士卡法

艾士卡法的適用對(duì)象為煙煤、褐煤、焦炭等，燃燒的載氣為空氣。艾士卡法作為煤中全硫分析的仲裁式方法，其特點(diǎn)主要包括準(zhǔn)確度高、可以重復(fù)進(jìn)行，但是其不足之處在于分析測(cè)試的步驟繁瑣，應(yīng)用周期較長(zhǎng)，對(duì)結(jié)果的干擾因素較多且控制困難。

具體艾士卡法的應(yīng)用原理是將煤樣與試劑進(jìn)行混合灼燒以生成硫酸鹽，硫酸鹽再生成硫酸鋇沉淀，最后根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量對(duì)煤中全硫進(jìn)行測(cè)定分析。

2.2 高溫燃燒中和法

高溫燃燒中和法的適用對(duì)象與艾士卡法基本相似，都可適用于煙煤、褐煤、焦炭等，而且相比于艾士卡法，高溫燃燒中和法的測(cè)定速度較快，效率較高，且方法使用的成本較低。但是由于高溫燃燒中和法使用的載氣為氧氣，所以使得高溫燃燒中和法的測(cè)定結(jié)果存在一定的偏差，比如低硫煤樣測(cè)定結(jié)果偏高，高硫煤樣測(cè)定結(jié)果偏低，具體高溫燃燒中和法的應(yīng)用原理是通過(guò)催化劑使煤樣在氧氣中燃燒，由此使得煤中硫化物生成氧化物，然后使其被過(guò)氧化氫溶液吸收成為硫酸，然后根據(jù)滴定使用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量的多少測(cè)定煤中全硫的含量。

2.3 庫(kù)侖滴定法

庫(kù)倫滴定法的適用對(duì)象與載氣基本一致，適用對(duì)象都為煙煤、褐煤、焦炭等，燃燒的載氣為空氣。庫(kù)侖滴定法的自動(dòng)化程度高，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)定時(shí)間短，結(jié)果準(zhǔn)確度高。具體庫(kù)侖滴定法的應(yīng)用原理是煤樣在催化劑作用下于空氣中燃燒以生成硫氧化物，碘化鉀溶液將二氧化硫進(jìn)行吸收后，使用碘化鉀溶液電解后產(chǎn)生的碘進(jìn)行滴定，具體煤中全硫的測(cè)定結(jié)果由電解所消耗的電量測(cè)定。

2.4 紅外光譜法

紅外光譜法屬于技術(shù)類型較新的煤中全硫測(cè)定方法，在進(jìn)行試樣量較大時(shí)，紅外光譜法準(zhǔn)確性高、測(cè)定效率高、測(cè)定時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)能夠最大程度體現(xiàn)。其所適用的對(duì)象與使用的載氣與高溫燃燒中和法一致，燃燒載氣均為氧氣。具體紅外光譜法的應(yīng)用原理是煤樣在高溫環(huán)境中于氧氣中燃燒分解，高溫條件為1300℃。燃燒氣流中的顆粒與水蒸汽分別由玻璃棉和高氯酸鎂鹽吸附，待完成濾除后可送紅外檢測(cè)池測(cè)定，最終定量的依據(jù)原理是朗伯比爾定律，即分光光度法的基本定律。

3 煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度提升的路徑

提升煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度的路徑選擇，應(yīng)以具體上述四種方法為基礎(chǔ)有針對(duì)性進(jìn)行，為提高對(duì)比效果，提高煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度提升的有效性，具體上述四種方法的對(duì)比見表1。

根據(jù)艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫(kù)侖滴定法和紅外光譜法的準(zhǔn)確度對(duì)比，對(duì)提升煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度的路徑分析如下：

3.1 完善煤中全硫測(cè)定的程序制度

煤中全硫檢測(cè)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的支持下，正向著自動(dòng)化程度越來(lái)越高的方向進(jìn)步，隨著技術(shù)水平的不斷提高，為了更好地保證工作效率與測(cè)定效果，應(yīng)對(duì)煤中全硫測(cè)定的程序制度進(jìn)行完善與規(guī)范，通過(guò)完善與規(guī)范煤中全硫測(cè)定的程序制度以避免操作人員在使用過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致測(cè)定誤差的出現(xiàn)以及對(duì)包括測(cè)硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備的損壞。

表1 煤中全硫測(cè)定方法準(zhǔn)確度對(duì)比表

在程序制度的完善當(dāng)中應(yīng)特別注意對(duì)樣品選擇的操作進(jìn)行規(guī)范。樣品選擇時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)選擇煤樣，堅(jiān)持分層次、多點(diǎn)位、合理性的原則，以此確保在平均選擇的標(biāo)準(zhǔn)之下實(shí)現(xiàn)煤中全硫測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確，特別是在樣品選擇的質(zhì)量較小時(shí)，為保證燃燒充分，更應(yīng)該注重樣品選擇的規(guī)范性，確保使用樣品的質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)KI溶液的配置也應(yīng)該嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

3.2 合理煤中全硫測(cè)定的溶液配制

合理煤中全硫測(cè)定的溶液配置主要是指電解溶液的配置，作為煤中全硫測(cè)定的重要物質(zhì)，電解溶液對(duì)于測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要影響。在進(jìn)行電解溶液的配置時(shí)，應(yīng)注意配置方法使用的合理性，對(duì)于配置所需溶液的量的選用要做到精準(zhǔn)把握，比如5gKI溶液與5gKBr溶液應(yīng)放進(jìn)300mL水中進(jìn)行溶解，溶解充分后應(yīng)再放入10mL乙酸。只有溶液配制量足夠精準(zhǔn)，才能確保試驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)反應(yīng)發(fā)生的充分，才能確保煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度提升。

3.3 維護(hù)煤中全硫測(cè)定的儀器設(shè)備

在提升煤中全硫測(cè)定準(zhǔn)確度的路徑當(dāng)中，對(duì)于包括測(cè)硫儀在內(nèi)的儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)是十分重要的工作內(nèi)容，如果測(cè)硫儀等儀器設(shè)備能夠良好運(yùn)行，那一定會(huì)提高煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度。現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，包括測(cè)硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備的自動(dòng)化水平顯著提高，精密性提高的同時(shí)對(duì)于維護(hù)保養(yǎng)的要求也相應(yīng)提高。不僅是要做好日常的維護(hù)保養(yǎng)，在使用測(cè)硫儀等儀器設(shè)備時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，確保不發(fā)生儀器設(shè)備的誤操作損壞。

3.4 控制煤中全硫測(cè)定的試樣質(zhì)量

煤炭試樣的質(zhì)量直接決定了煤中全硫測(cè)定的結(jié)果，提高煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度，在很大程度上是通過(guò)提高煤炭試樣質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在控制煤中全硫測(cè)定的試樣質(zhì)量時(shí)，很重要的一點(diǎn)是控制煤炭試樣的粒度不超過(guò)0.2mm，這是為了確保煤炭試樣能夠充分燃燒。除了控制煤中全硫測(cè)定的試樣質(zhì)量外，對(duì)于廢樣的選擇也應(yīng)該進(jìn)行合理控制，廢樣質(zhì)量的高低直接決定電解液的激活程度，直接決定測(cè)硫儀的調(diào)校效果，廢樣質(zhì)量的控制對(duì)于煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度提升有重要意義。

3.5 調(diào)節(jié)煤中全硫測(cè)定的攪拌速度

調(diào)節(jié)煤中全硫測(cè)定的攪拌速度，避免出現(xiàn)速度過(guò)快或過(guò)慢的問(wèn)題，如果攪拌的速度過(guò)快，會(huì)使攪拌轉(zhuǎn)子失控，發(fā)生混亂移動(dòng)，從而對(duì)電解池造成破壞，而攪拌的速度過(guò)慢，雖然可以節(jié)省一部分時(shí)間，但是放緩了電解碘的擴(kuò)散速度，使得煤炭燃燒散發(fā)出來(lái)的硫化物無(wú)法被完全吸收，所以無(wú)論是過(guò)快還是過(guò)慢都無(wú)法達(dá)到煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度要求。為此，調(diào)節(jié)煤中全硫測(cè)定的攪拌速度，是確保攪拌轉(zhuǎn)子保持恒定均勻的速度，以此確保煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度。

3.6 做好煤中全硫測(cè)定的細(xì)節(jié)部分

煤中全硫測(cè)定的細(xì)節(jié)部分主要包括煤炭的燃燒溫度、流量器氣流量、三氧化鎢覆蓋情況等。煤炭燃燒時(shí)，應(yīng)保證實(shí)際的爐內(nèi)溫度與屏顯溫度保持一致，爐溫低于屏顯溫度說(shuō)明燃燒并不充分，爐溫高于屏顯溫度則會(huì)對(duì)測(cè)硫儀等設(shè)備儀器造成損壞。對(duì)于流量器氣流量的控制應(yīng)滿足1000mL/min的標(biāo)準(zhǔn)，如果低于該標(biāo)準(zhǔn)則煤炭燃燒不充分，如果高于該標(biāo)準(zhǔn)則氣流不能被電解池所吸收。在煤樣上均勻的涂抹三氧化鎢，使得三氧化鎢的覆蓋全面，是確保煤樣充分燃燒的關(guān)鍵。對(duì)于煤中全硫測(cè)定細(xì)節(jié)部分的控制，做好相應(yīng)的工作，其根本目的是為了確保煤樣的燃燒充分，以此提升煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度。

4 結(jié)語(yǔ)

煤中全硫測(cè)定是煤炭生產(chǎn)中的重要工作內(nèi)容，通過(guò)煤中全硫測(cè)定能夠確保煤中的硫物質(zhì)含量符合國(guó)家要求，從而確保煤炭使用的安全與環(huán)保。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步明顯，科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用的效率不斷提高，這一點(diǎn)在煤中全硫測(cè)定中得以體現(xiàn)，包括測(cè)硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備自動(dòng)化程度、智能化水平顯著提高的同時(shí)，煤中全硫測(cè)定的準(zhǔn)確度也不斷提升，這在推動(dòng)我國(guó)煤炭生產(chǎn)與使用方面具有重要意義。