CN101819152A - 灰渣组分的快速测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灰渣组分的快速测定方法，特别是一种脱硫灰渣组分的快速测定方法，其步骤是：(1)将燃烧充分的灰渣样品充分粉碎，取0.0500g～0.1000g样品作为分析样品；(2)将分析样品放置于消解罐的聚四氟乙烯内管中，依次加入浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸，在一定条件下进行微波消解，得消解样品；(3)用稀硝酸溶液将消解样品全部聚丙烯容量瓶中，定容得分析溶液；(4)采用全谱直读等离子体发射光谱仪测定分析溶液中各组分的含量。本发明测定时间短，工艺简单，能够测定的组分多而全面。

Description

灰渣组分的快速测定方法

技术领域

本发明专利涉及一种灰渣组分的快速测定方法，特别是一种脱硫灰渣组分的快速测定方法。

背景技术

普通灰渣的化学组分测定常规采用GB/T1574-1995，该方法的样品预处理是采用马弗炉高温碱熔融法，即样品加入乙醇和氢氧化钠后在马弗炉中高温熔融，用水激冷后加沸水浸取，加入盐酸在不断搅拌下加热溶解、过滤，用分光光度法测滤液中的硅、铁、钛组分，用容量法测滤液中的铝、钙、镁组分，硫、磷、钾、钠四种元素还需要另外进行三种不同的样品预处理和三种不同的测定手段。此测定方法过程繁琐，分析周期长，测定元素不全面，常常不能满足现场实际工作要求。即使在SD 323-89方法中介绍了用无水偏硼酸锂将样品高温熔融后，用原子吸收法测定一些金属组分，但是对于灰渣中非常重要的硅、硫及磷等非金属组分仍然要用分光光度法和容量法。DL/T 867-2004方法中介绍了用四种酸常压和高压进行样品的加热、蒸干和溶解，用原子吸收法测定7种重金属成分。上述的三种分析方法均无法在短时间内快速测定出脱硫灰渣中必须测定的所有重要组分，其中包括常量的金属组分、非金属组分和微量的重金属组分，且过程繁琐，分析周期长，常常不能满足现场实际工作要求。

随着燃煤电厂烟气脱硫产业的迅猛发展，脱硫灰渣的排放量增长迅速，对脱硫灰渣的综合利用将直接影响燃煤电厂的经济、社会和环境效益。电厂经过脱硫后产生的灰渣为脱硫灰渣，其物理化学特性与普通灰渣相比，将发生较大的变化，脱硫灰渣的组分除了与燃烧的煤种有关外，还与电厂的工艺有重要的相关，因此，不同电厂的不同灰渣具有着不相同的特性。快速准确地分析测定脱硫灰渣的各种组分，不同的特性采取不同的再利用技术，可以最大限度地预防环境污染最大限度地回收再利用。

但是目前没有针对脱硫灰渣的检测标准，工作中均参照普通灰渣的方法进行，而采用普通灰渣的测定方法，测定周期长，测定项目不全面，不能全面反映脱硫灰渣的特性。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种快速测定灰渣组分的方法。

本发明采用的技术方案是，灰渣组分的快速测定方法包括如下步骤：

(1)将燃烧充分的灰渣样品，充分干燥，粉碎至全部通过180～200目的试验筛，称取0.0500g～0.1000g样品作为分析样品；

(2)将分析样品放置于消解罐的聚四氟乙烯内管中，加入浓盐酸1.9～2.1ml，摇匀后加入浓硝酸3.9～4.1ml，最后加入氢氟酸0.9～1.1ml，在温度为210℃～230℃、压强为6000kPa～8000kPa及密闭情况下对分析样品进行微波消解，微波消解采用功率梯度法，消解条件为梯度时间10～15分钟，保持时间30～45分钟，强制冷却时间10～15分钟，微波功率为800W～1000W，升压速度为20kPa/s～30kPa/s，最高限压为6000kPa～8000kPa，消解完全后自然冷却到室温，得到消解样品，所述浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸均为分析纯或者优级纯；

(3)采用质量分数为2％～3％的硝酸溶液将消解样品全部转移至25ml或50ml的聚丙烯容量瓶中，准确定容得分析溶液；

(4)制备一份全程序空白样品溶液，即除了不加分析样品外，其他步骤都相同而得到的溶液，以空白样品溶液为对照采用全谱直读等离子体发射光谱仪测定分析溶液中各组分的含量，测定条件为：中阶梯光栅，CID电荷注入式监测器，高频发生器工作功率1150W，ICP频率为27.12MHZ，载气流量1.0L/min，辅助气流量1.0L/min，等离子气流量1.0L/min，进样量1.85ml/min，雾化器压力为193kPa，蠕动泵转速130r/min。

采用本发明的有益效果是：本发明对于灰渣的预处理采用了微波消解法，元素测定采用了高精密度、测定范围广泛的等离子发射光谱法，因而具有了测定时间短，所用仪器设备少，过程及工艺简单、样品需要量少等特点。本发明所采用的微波消解技术使灰渣样品的预处理时间缩短了四分之三，元素分析测定时间缩短了五分之四，而可测元素的项目增加了一倍，消解时的用酸量减少了五分之四。由于本发明采用的微波消解法是在密闭条件下进行的，所以最大程度的降低了实验室的污染。本发明采用的等离子发射光谱技术测定各种元素，不但测定的元素种类多，而且测定元素的范围也扩大了数倍，元素的浓度从1微克/克到百分含量均可一次测定完成。因此本发明不但可以快速准确测定出脱硫灰渣或普通灰渣中常量金属、非金属元素的含量，也可以快速测定出容易对环境造成污染的微量重金属元素的含量，测定的组分多、范围广而全面。

本发明既适用于脱硫灰渣，也适用于普通灰渣，扩大了本发明的应用范围。

具体实施方式

实施例1

本发明的步骤是：

首先在实验开始前，按照分析实验的一般要求，用到的所有器皿均用高纯水浸泡24小时，干燥后备用。

(1)将燃烧灰化完全的普通灰渣50g充分干燥，粉碎至可以通过200目的实验筛，称取0.0500g(精确到0.0001g)作为分析样品。

(2)将称取的0.0500g分析样品小心放置于消解罐的聚四氟乙烯内管中，沿着管壁小心依次加入浓盐酸2.0ml、浓硝酸4.0ml、浓氢氟酸1.0ml，注意：每加入一种酸后要轻轻摇匀；加入时要沿着管壁将固体样品冲洗入溶液中，所使用的浓盐酸、浓硝酸、浓氢氟酸均为分析纯或优级纯；将聚四氟乙烯内管放入微波消解装置，设定最高监控温度为210℃、最大控制压力压强为6000kPa的条件下，在密闭情况下对分析样品进行微波消解，微波消解采用功率梯度法，消解条件为梯度时间15分钟，保持时间30分钟，强制冷却15分钟，微波功率为1000W，升压速度为20kPa/s，最高限压为6000kPa，消解完全后自然冷却到室温，得到消解样品；

(3)采用质量分数为2％的硝酸溶液将聚四氟乙烯内管内的消解样品包括盖子内的液滴要全部转移至25ml的聚丙烯容量瓶中并准确定容得分析溶液；

(4)样品制备的同时要制备一份全程序空白样品溶液，即除了不加分析样品外，其他步骤都相同而得到的溶液。

将定容后的溶液按照最佳的仪器参数和实验条件，和空白样品溶液对照在全谱直读等离子体发射光谱仪上进行各种组分的测定。仪器各参数为：中阶梯光栅，CID电荷注入式监测器，高频发生器工作功率1150W，ICP频率为27.12MHZ，载气(雾化气)流量1.0L/min，辅助气流量1.0L/min，等离子气流量1.0L/min，进样量1.85ml/min，雾化器压力为193Kpa，蠕动泵转速130r/min。各元素测定结果如下：

普通灰渣各元素的测定结果(mg/g)

常量元素	本发明测定值	重金属元素	本发明测定值
				K	28.94	Mn	1.126
Na	17.63	Pb	0.675
				Ca	42.68	Ni	0.244
Mg	10.53	Cr	0.532
				Fe	100.4	Cd	0.017
Si	625.2	Zn	0.574
				AL	490.2	Cu	0.613
Ti	14.66
				S	3.538
P	2.507

实施例2

本发明的步骤是：

首先在实验开始前，按照分析实验的一般要求，用到的所有器皿均用高纯水浸泡24小时，干燥后备用。

(1)将燃烧灰化不完全的脱硫灰渣30g充分干燥，粉碎至通过180目的实验筛，再取10g置于瓷舟中在815℃～820℃下灼烧60min，，使脱硫灰渣燃烧充分，冷却后称取0.1000g(精确到0.0001g)作为分析样品。

(2)将称取的0.1000g分析样品小心放置于干燥洁净的消解罐的聚四氟乙烯内管中，沿着管壁小心依次加入浓盐酸1.9ml、浓硝酸4.1ml、浓氢氟酸1.1ml，注意：每加入一种酸后要轻轻摇匀；加入时要沿着管壁将固体样品冲洗入溶液中，所使用的浓盐酸、浓硝酸、浓氢氟酸均为分析纯或优级纯，将聚四氟乙烯内管放入微波消解装置，设定最高监控温度为230℃、最大控制压力为8000kPa及在密闭情况下对分析样品进行微波消解，微波消解采用功率梯度法，消解条件为梯度时间10分钟，保持时间45分钟，强制冷却10分钟，微波功率为800W，升压速度为30kPa/s，最高限压为8000kPa，消解完全后自然冷却到室温，得到消解样品；

(3)采用质量分数为3％的硝酸溶液将聚四氟乙烯内管内的消解样品包括盖子内的液滴要全部转移至50ml的聚丙烯容量瓶中并准确定容得分析溶液；

样品制备的同时要制备一份全程序空白样品溶液，即除了不加分析样品外，其他步骤都相同而得到的溶液。

将定容后的溶液按照最佳的仪器参数和实验条件，和空白样品溶液对照在全谱直读等离子体发射光谱仪上进行各种组分的测定。仪器各参数为：中阶梯光栅，CID电荷注入式监测器，高频发生器工作功率1150W，ICP频率为27.12MHZ，载气(雾化气)流量1.0L/min，辅助气流量1.0L/min，等离子气流量1.0L/min，进样量1.85ml/min，雾化器压力为193Kpa，蠕动泵转速130r/min。各元素测定结果如下。

脱硫灰渣各元素的测定结果(mg/g)

常量元素	本发明测定值	重金属元素	本发明测定值
				K	17.38	Mn	2.512
Na	22.74	Pb	0.458
				Ca	257.0	Ni	0.334
Mg	19.51	Cr	0.185
				Fe	155.3	Cd	0.104
Si	567.3	Zn	1.256
				AL	466.9	Cu	0.590
Ti	19.40
				S	15.54
P	22.88

Claims (1)

1.灰渣组分的快速测定方法，其特征在于其采用如下步骤：

(1)将燃烧充分的灰渣样品，充分干燥，粉碎至全部通过180～200目的试验筛，称取0.0500g～0.1000g样品作为分析样品；

(2)将分析样品放置于消解罐的聚四氟乙烯内管中，加入浓盐酸1.9～2.1ml，摇匀后加入浓硝酸3.9～4.1ml，最后加入氢氟酸0.9～1.1ml，在温度为210℃～230℃、压强为6000kPa～8000kPa及密闭情况下对分析样品进行微波消解，微波消解采用功率梯度法，消解条件为梯度时间10～15分钟，保持时间30～45分钟，强制冷却时间10～15分钟，微波功率为800W～1000W，升压速度为20kPa/s～30kPa/s，最高限压为6000kPa～8000kPa，消解完全后自然冷却到室温，得到消解样品，所述浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸均为分析纯或者优级纯；

(3)采用质量分数为2％～3％的硝酸溶液将消解样品全部转移至25ml或50ml的聚丙烯容量瓶中，准确定容得分析溶液；

(4)制备一份全程序空白样品溶液，即除了不加分析样品外，其他步骤都相同而得到的溶液，以空白样品溶液为对照采用全谱直读等离子体发射光谱仪测定分析溶液中各组分的含量，测定条件为：中阶梯光栅，CID电荷注入式监测器，高频发生器工作功率1150W，ICP频率为27.12MHZ，载气流量1.0L/min，辅助气流量1.0L/min，等离子气流量1.0L/min，进样量1.85ml/min，雾化器压力为193kPa，蠕动泵转速130r/min。