CN106556531A - 一种测定煤灰中三氧化硫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定煤灰中三氧化硫的方法,其步骤包括煤灰样品和标准品的处理、标准曲线的建立及样品的检测;所述煤灰样品和曲线标准品的处理的步骤包括,采用玛瑙乳钵将灼烧冷却后的煤灰样品研细至0.070‑0.080mm,然后再将研细后的煤灰样品灼烧至质量恒定;所述标准品为建立标准曲线所需的物质,所述标准品为无水硫酸钙;所述标准曲线的建立为通过红外测定仪对不同质量的无水硫酸钙进行检测从而建立标准曲线;所述样品的检测为通过红外测定仪对处理过的煤灰样品进行检测并结合建立的标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。该方法能够在保证试验结果准确的基础上,减少测试时间及工作量。
Description
技术领域
本发明属于火力发电领域,涉及煤灰的检测,具体涉及一种测定煤灰中三氧化硫的方法。
背景技术
粉煤灰,是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉,其中90%以上为湿排灰,活性较干灰低,且费水费电,污染环境,也不利于综合利用。粉煤灰主要应用于建筑等领域,在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料;增加混凝土地修饰性。目前,利用粉煤灰生产的产品在不断增加,技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较,发生了重大的变化,主要表现为:粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用;粉煤灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外,发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。
煤灰成分是粉煤灰利用中的一项重要参数,其主要化学成分中还包含三氧化硫等。三氧化硫以硫酸盐的形式存在,主要为硫酸钙晶体,由于硫酸钙晶体中存在结晶水,用于建筑工程会使水泥体积增大,造成混凝土开裂,因此国家对粉煤灰中的三氧化硫有很高的要求,一般不能超过3%。
根据GB/T1574-2007《煤灰成分分析方法》所述,目前测定煤灰中三氧化硫有3种方法:艾氏卡法、高温燃烧中和法和库仑滴定法。
艾氏卡法的原理为将煤样与艾氏卡试剂(简称艾氏剂)混合灼烧,煤中的硫全部转化为硫酸盐,然后以BaCl2为沉淀剂使硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀。根据硫酸钡的质量计算煤样中硫的含量。艾氏剂是质量比为2:1的轻质MgO与无水Na2CO3的混合物。艾氏卡法测值准确度高,适用范围广,因而是世界公认的测定煤中硫含量的标准方法;然而艾氏卡法测定周期长,且加入氯化钡会造成环境污染,不符合国家有关低碳环保的政策。
高温燃烧中和法是煤样在催化剂作用下于氧气流中燃烧,煤中硫生成硫的氧化物,并捕集在过氧化氢溶液中形成硫酸,用氢氧化钠溶液滴定,根据其消耗量,计算煤中全硫含量。该方法相对比较简单,但若样品量大,该方法的测定速度并不优于艾氏卡法。
库仑滴定法是煤样在催化剂作用下在净化过的空气流中燃烧,并将燃烧后的气体输送至电解池内,通过电极反应检测煤中全硫含量。实现了仪器自动化,但是结果偏低的可能性比较大。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,本发明提供了一种测定煤灰中三氧化硫的方法,能够在保证试验结果准确的基础上,减少测试时间及工作量。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种测定煤灰中三氧化硫的方法,其步骤包括煤灰样品和标准品的处理、标准曲线的建立及样品的检测;
所述煤灰样品和曲线标准品的处理的步骤包括,采用玛瑙乳钵将灼烧冷却后的煤灰样品研细至样品粒径为0.070-0.080mm,然后再将研细后的煤灰样品灼烧至质量恒定;
所述标准品为建立标准曲线所需的物质,所述标准品为无水硫酸钙;
所述标准曲线的建立为通过红外测定仪对不同质量的无水硫酸钙进行检测从而建立标准曲线;
所述样品的检测为通过红外测定仪对处理过的煤灰样品进行检测并结合建立的标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
本发明将煤灰样品研细至样品粒径为0.070-0.080mm,降低了检测煤灰中三氧化硫的时间;无水硫酸钙杂质含量极少,采用无水硫酸钙作为标准品建立标准曲线,进行检测计算煤灰中三氧化硫能够提高检测的准确度与精确度。
优选的,所述煤灰样品和标准品的处理的步骤,在研细煤灰样品之前还包括煤灰样品的前处理,所述前处理为将煤灰样品放入马弗炉中进行灼烧。
进一步优选的,所述前处理的具体步骤为,将煤灰样品放入温度不超过100℃的马弗炉中,在所述马弗炉的炉门留有缝隙保证自然通风的条件下,升温30-35min,使温度升温至500±10℃,保温30-40min后,再次升温至815±10℃,灼烧2-2.5h。
更进一步优选的,炉门留有缝隙的宽度为10-20mm。
更进一步优选的,所述煤灰样品放入至灰皿中,再将盛有煤灰样品的灰皿送至马弗炉中。
优选的,将研细后的煤灰样品在815±10℃下灼烧30-60min,直至质量恒定。
进一步优选的,将研细后的煤灰样品放入至灰皿中,再对盛有煤灰样品的灰皿进行灼烧。
进一步优选的,将灼烧至质量恒定的煤灰样品冷却后装入至灰样袋中。
优选的,所述煤灰样品和标准品的处理的步骤还包括对无水硫酸钙进行灼烧处理。
进一步优选的,对无水硫酸钙进行灼烧处理的温度为500-550℃,灼烧时间为2-3h。
进一步优选的,将灼烧后的无水硫酸钙放入至干燥器中冷却至室温。
优选的,打开红外测定仪进行使用时,需将打开后的红外测定仪预热稳定,并对红外测定仪进行气密性检测。
进一步优选的,预热稳定时间为2-4h。
优选的,将无水硫酸钙放入至坩埚中并加入纯铁和钨锡助熔剂,然后采用红外测定仪进行检测。其中,纯铁和钨锡助溶剂起到催化剂的作用,在不影响实验结果的前提下,能够加速试验的完成。
优选的,将一定量的煤灰样品加入纯铁和钨锡助熔剂,采用红外测定仪进行检测,并以结合标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
进一步优选的,采用红外测定仪进行多次检测,并以结合标准曲线计算出每次检测的煤灰样品中三氧化硫的含量,从而计算煤灰样品中三氧化硫的平均含量。
优选的,具体步骤为:
一、煤灰样品和标准品的处理:
(1)称取煤灰样品于灰皿中,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15mm的缝隙条件下,缓慢升温30min至温度为500℃,在此温度下保持30min,升至815±10℃,灼烧2h;
(2)将步骤(1)灼烧后的煤灰样品取出冷却,用玛瑙乳钵将煤灰样品研细到样品粒径为0.075mm,然后再置于灰皿中,于815±10℃下在灼烧30min,直到质量恒定,装入灰样袋;
(3)取出适量无水硫酸钙,于500℃下灼烧2h,放入干燥器中冷却至室温;
(4)将灰样袋中的煤灰样品取出,放于空气中5min,转入干燥器中冷却至室温(以除去从空气中混进的气体杂质),然后称取0.2g于灰皿中;
二、标准曲线的建立:
(5)打开红外测定仪,预热2-4h,且进行气密性检测,确保仪器不漏气;
(6)分别称取0.001g、0.002g、0.004g、0.008g、0.016g、0.04g、0.07g、0.1g无水硫酸钙至坩埚中,称量结果精确至0.0001g,并在每个坩埚中均加入1g纯铁和1g钨锡助溶剂,上机进行测定,建立标准曲线;
三、样品的检测:
(7)以标准曲线为标定曲线,将步骤(4)中灰皿中的煤灰样品转入坩埚中,并向坩埚中加入1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂进行连续11次,结合标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
一种上述方法在烟气处理中的应用。
一种控制烟气杂质排放的方法,采用上述方法对煤灰中的三氧化硫进行监测。
本发明的有益效果为:
1.本发明能够快速测定煤灰中三氧化硫的含量,因此可以有效抑制环境的污染,对节能和环保起到重要作用;缩短煤灰中三氧化硫的检验时间,最终达到提高电力生产效率的目的。
2.本发明检测煤灰中三氧化硫含量的准确度及精确度较高,相对标准偏差均小于3%,相对误差小于5%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种测定煤灰中三氧化硫的方法,包括以下步骤:
一、煤灰样品和标准品的处理:
步骤(1):称取一定量的一般分析煤灰样于灰皿中,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15mm的缝隙条件下,用30min缓慢升至500℃,在此温度下保持30min,升至(815±10)℃,在此温度下灼烧2h。
步骤(2):取出冷却,用玛瑙乳钵将煤灰样研细到样品粒径为0.075mm,然后再置于灰皿中,于(815±10)℃下在灼烧30min,直到质量恒定,装入灰样袋。
步骤(3):取出适量无水硫酸钙,于500℃下灼烧2h,放入干燥器中冷却至室温。
步骤(4):将制备好的煤灰样取出,放于空气中5min,转入干燥器中冷却至室温。称取0.2g煤灰样于灰皿中。
二、标准曲线的建立:
步骤(5):打开红外测定仪,提前预热2-4h,且进行气密性检测,确保仪器不漏气。
步骤(6):分别称取0.001g、0.002g、0.004g、0.008g、0.016g、0.04g、0.07g、0.1g无水硫酸钙至坩埚中,称量结果精确至0.0001g,并加入1g纯铁和1g钨锡助溶剂,上机进行测定,建立标准曲线。
其中,标准曲线为:Y=0.6581X;
Y为煤灰中三氧化硫的含量;X为红外吸收光谱法的强度,通过红外测硫仪测出。
三、样品的检测:
检测例1
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11127样品0.2g计算,其结果如表1所示。
步骤(8):采用煤灰成分分析标准物质及实验室检测样品为待测样品,分别称取11个平行样,试样称取0.2g,处理实验结果可知,
检测例2
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11129样品0.2g计算,其结果如表1所示。
检测例3
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11131样品0.2g计算,其结果如表1所示。
检测例4
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11132样品0.2g计算,其结果如表1所示。
检测例5
以标准曲线为标定曲线,分别称取11个平行待测样品,每个平行待测样品的质量均为0.2g,同时每个平行待测样品中均加入1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂,采用红外测定仪检测,计算的结果如表1所示。
表1
从表1中能够看出该方法的样品的相对标准偏差均小于3%,相对误差小于5%,准确度及精确度较高。
通过本发明方法的检测时间仅为3分钟。
对比例1
步骤如下:
一、煤灰样品和标准品的处理:
步骤(1):称取一定量的一般分析煤灰样于灰皿中,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15mm的缝隙条件下,用30min缓慢升至500℃,在此温度下保持30min,升至(815±10)℃,在此温度下灼烧2h。
步骤(2):取出冷却,用玛瑙乳钵将煤灰样研细到样品粒径为0.200mm,然后再置于灰皿中,于(815±10)℃下在灼烧30min,直到质量恒定,装入灰样袋。
步骤(3):取出适量无水硫酸钙,于500℃下灼烧2h,放入干燥器中冷却至室温。
步骤(4):将制备好的煤灰样取出,放于空气中5min,转入干燥器中冷却至室温。称取0.2g煤灰样于灰皿中。
二、标准曲线的建立:
步骤(5):打开红外测定仪,提前预热2~4h,且进行气密性检测,确保仪器不漏气。
步骤(6):分别称取0.001g、0.002g、0.004g、0.008g、0.016g、0.04g、0.07g、0.1g无水硫酸钙至坩埚中,称量结果精确至0.0001g,并加入1g纯铁和1g钨锡助溶剂,上机进行测定,建立标准曲线。
三、样品的检测:
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11127样品0.2g计算。
其检测结果:样品的相对标准偏差为3%~3.5%,相对误差为5%~5.5%。
其检测时间为:10分钟。
通过该对比例与实施例的比较,样品粒径研细至0.075mm的检测方法能够大大降低检测时间。
对比例2
步骤如下:
一、煤灰样品和标准品的处理:
步骤(1):称取一定量的一般分析煤灰样于灰皿中,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15mm的缝隙条件下,用30min缓慢升至500℃,在此温度下保持30min,升至(815±10)℃,在此温度下灼烧2h。
步骤(2):取出冷却,用玛瑙乳钵将煤灰样研细到样品粒径为0.075mm,然后再置于灰皿中,于(815±10)℃下在灼烧30min,直到质量恒定,装入灰样袋。
步骤(3):取出适量GBW11127,于500℃下灼烧2h,放入干燥器中冷却至室温。
步骤(4):将步骤(3)制备好的煤灰样取出,放于空气中5min,转入干燥器中冷却至室温。称取0.2g煤灰样于灰皿中。
二、标准曲线的建立:
步骤(5):打开红外测定仪,提前预热2-4h,且进行气密性检测,确保仪器不漏气。
步骤(6):分别称取0.001g、0.002g、0.004g、0.008g、0.016g、0.04g、0.07g、0.1gGBW11127至坩埚中,称量结果精确至0.0001g,并加入1g纯铁和1g钨锡助溶剂,上机进行测定,建立标准曲线。
三、样品的检测:
以标准曲线为标定曲线,称取1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂连续测定11次,采用红外测定仪检测,以称GBW11131样品0.2g计算。
其检测结果:样品的相对标准偏差为6%~6.5%,相对误差为9%~9.5%。
其检测时间为:5分钟。
通过该对比例与实施例的比较可知,与采用标准煤灰样品建立标准曲线的方法相比,采用无水硫酸钙建立标准曲线的方法能够大大提高检测结果的准确度,并且降低了检测时间。
通过测定GBW11105g的三氧化硫,对不同方法的准确度和时间进行对比统计,数据如表2所示(GBW11105g的三氧化硫标准值为1.59±0.06%):
表2不同方法检测GBW11105g的三氧化硫的含量(%)
通过表2对比可知,本发明采用的方法检测煤灰三氧化硫含量的准确度达到现有检测煤灰三氧化硫含量方法的水平。
表3不同方法检测煤灰中三氧化硫的时间
方法 | 艾氏卡法 | 高温燃烧中和法 | 库仑滴定法 | 本方法 |
检测时间 | 5小时 | 1小时 | 5分钟 | 3分钟 |
通过表2-3可知,艾氏卡法虽然准确度很高,但是占用时间特别长;库仑滴定法虽然检测时间很短,但是准确度偏低,综合来说,本方法是最优方案。
上述实施例虽然对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测定煤灰中三氧化硫的方法,其特征是,其步骤包括煤灰样品和标准品的处理、标准曲线的建立及样品的检测;
所述煤灰样品和曲线标准品的处理的步骤包括,采用玛瑙乳钵将灼烧冷却后的煤灰样品研细至样品粒径为0.070-0.080mm,然后再将研细后的煤灰样品灼烧至质量恒定;
所述标准品为建立标准曲线所需的物质,所述标准品为无水硫酸钙;
所述标准曲线的建立为通过红外测定仪对不同质量的无水硫酸钙进行检测从而建立标准曲线;
所述样品的检测为通过红外测定仪对处理过的煤灰样品进行检测并结合建立的标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是,所述煤灰样品和标准品的处理的步骤,在研细煤灰样品之前还包括煤灰样品的前处理,所述前处理为将煤灰样品放入马弗炉中进行灼烧。
3.如权利要求2所述的方法,其特征是,所述前处理的具体步骤为,将煤灰样品放入温度不超过100℃的马弗炉中,在所述马弗炉的炉门留有缝隙保证自然通风的条件下,升温30-35min,使温度升温至500±10℃,保温30-40min后,再次升温至815±10℃,灼烧2-2.5h。
4.如权利要求1所述的方法,其特征是,将研细后的煤灰样品在815±10℃下灼烧30-60min,直至质量恒定。
5.如权利要求1所述的方法,其特征是,所述煤灰样品和标准品的处理的步骤还包括对无水硫酸钙进行灼烧处理;
优选的,对无水硫酸钙进行灼烧处理的温度为500-550℃,灼烧时间为2-3h。
6.如权利要求1所述的方法,其特征是,打开红外测定仪进行使用时,需将打开后的红外测定仪预热稳定,并对红外测定仪进行气密性检测。
7.如权利要求1所述的方法,其特征是,将无水硫酸钙放入至坩埚中并加入纯铁和钨锡助熔剂,然后采用红外测定仪进行检测;
优选的,将一定量的煤灰样品加入纯铁和钨锡助熔剂,采用红外测定仪进行检测,并以结合标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
8.如权利要求1所述的方法,其特征是,具体步骤为:
一、煤灰样品和标准品的处理:
(1)称取煤灰样品于灰皿中,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15mm的缝隙条件下,缓慢升温30min至温度为500℃,在此温度下保持30min,升至815±10℃,灼烧2h;
(2)将步骤(1)灼烧后的煤灰样品取出冷却,用玛瑙乳钵将煤灰样品研细到样品粒径为0.075mm,然后再置于灰皿中,于815±10℃下在灼烧30min,直到质量恒定,装入灰样袋;
(3)取出适量无水硫酸钙,于500℃下灼烧2h,放入干燥器中冷却至室温;
(4)将灰样袋中的煤灰样品取出,放于空气中5min,转入干燥器中冷却至室温,然后称取0.2g于灰皿中;
二、标准曲线的建立:
(5)打开红外测定仪,预热2-4h,且进行气密性检测,确保仪器不漏气;
(6)分别称取0.001g、0.002g、0.004g、0.008g、0.016g、0.04g、0.07g、0.1g无水硫酸钙至坩埚中,称量结果精确至0.0001g,并在每个坩埚中均加入1g纯铁和1g钨锡助溶剂,上机进行测定,建立标准曲线;
三、样品的检测:
(7)以标准曲线为标定曲线,将步骤(4)中灰皿中的煤灰样品转入坩埚中,并向坩埚中加入1.0g纯铁和1.0g钨锡助溶剂进行连续11次,结合标准曲线计算出煤灰样品中三氧化硫的含量。
9.一种如权利要求1-8任一所述的方法在烟气处理中的应用。
10.一种控制烟气杂质排放的方法,其特征是,采用如权利要求1-8任一所述的方法对煤灰中的三氧化硫进行监测。
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