CN108872200A - 一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法 - Google Patents

一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，解决现有焦炭表面吸附硫的含量无法检测的技术问题。本发明的技术方案为：一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，包括以下步骤：1)制备试样；2)制备待测溶液；3)用电感耦合等离子发射光谱仪测定待测溶液中硫元素的光谱强度；4)计算待测焦炭表面吸附硫的含量。本发明实现了焦炭表面吸附硫含量准确测定，其检测数据精密度高、准确度好、操作简便、劳动强度低、可操作性强。

Description

一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法
技术领域
本发明涉及一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，具体而言，涉及采用浸取法测定高炉冶炼用焦炭表面吸附硫含量的方法，属于化学分析技术领域。
背景技术
焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段形成的，主要作为高炉冶炼燃料使用。
在高炉冶炼中，有80％的硫是由焦炭带入的，其余为矿石、溶剂等炉料所带入，高炉煤气在上升途中经过滴落带、软熔带和块状带，所含硫大部分又被渣、铁和炉料所吸收，在炉内形成硫的循环，小部分硫随高炉煤气溢出炉外。高炉产生的高炉煤气供热电厂锅炉发电使用，产生的烟气排放硫含量必须符合环保要求，因此焦炭中硫含量控制十分关键。
现有焦炭的生产工艺中对焦炭红焦的冷却方式常采用干熄焦工艺和湿熄焦工艺。通过湿熄焦工艺生产的焦炭，红热的焦炭冷却过程中一些厂家常采用将化工废水、脱硫废液、焦油沥青等浇泼到焦炭表面对焦炭进行冷却，导致焦炭表面吸附有大量含硫物质。试验表明，焦炭表面吸附的含硫物质中的硫在高炉上部挥发，完全进入高炉煤气，则对高炉煤气中硫含量影响特别大。如果焦炭表面吸附硫若不加以控制，则高炉煤气使用产生的烟气排放硫含量容易超环保标准。
申请公布号CN104374735A的中国专利申请公开了一种煤炭样品中全硫的新型快速检测方法，该方法主要存在以下问题：(1)该方法测定的是煤炭中全硫含量，而不是我们所需要的样品表面吸附硫含量，两者完全不一样；(2)滴定单元：气体吸收液的颜色开始褪色时，向气体吸收液内快速滴定碘钾溶液，当淀粉溶液缓慢褪色时，减小滴定速度，根据气体吸收液的颜色变化调节滴定速度，目视判断终点，人为因素导致数据系统误差较大；(3)整个分析过程繁琐、复杂，试验分析人员要有一定的实际操作经验才能胜任。
公开号CN101639421A的中国专利申请公开了一种检测煤灰中SO3含量的方法，该方法针对采集锅炉中飞灰样品,对飞灰样品进行灰化和测定SO3含量；其只针对飞灰样品中SO3含量，而未涉及到焦炭表面吸附硫的检测。
焦炭作为冶炼燃料在冶金企业大量应用，行业内缺乏焦炭表面吸附硫的有效检测方法，未见关于焦炭表面吸附硫含量的检测方法的文献报道，以及通过焦炭表面吸附硫含量检测对烟气排放硫超标影响方面的文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，解决现有焦炭表面吸附硫的含量无法检测的技术问题，为焦炭质量验收和高炉炼铁工艺调整提供数据支撑。
本发明采用的技术方案是：一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，包括以下步骤：
1)制备试样，取15-30kg焦炭进行筛分，缩分出粒径为25-50mm焦炭，取2kg粒径为25-50mm焦炭作为检测用试样；
2)制备待测溶液，将100-350g试样置于烧杯1中，向烧杯1中加入450-700ml二次去离子水和5-10ml体积比例为3:7～8:2的非离子型表面活性剂OP-10和Span40的混合溶液浸没试样，在烧杯1上加盖表面皿，将盖有表面皿的烧杯1置于超声波震荡器内震荡2-8h，从超声波震荡器中取出烧杯1，用定量慢速滤纸将对烧杯1中溶液进行过滤后得到滤液，将滤液转移至烧杯2中，从烧杯2中分取5-20ml的滤液至容积为100ml的容量瓶中，用二次去离子水将100ml的容量瓶中滤液定容至刻度后摇匀，制得待测溶液；
3)用电感耦合等离子发射光谱仪测定待测溶液中硫元素的光谱强度；
4)计算待测焦炭表面吸附硫的含量，待测焦炭表面吸附硫的含量按公式W＝V×(a+b×Is)/(V1×C×10000)计算，式中，W为焦炭表面吸附硫含量，单位为％；V1为试样溶液分取体积，单位为ml；V为加入烧杯中二次去离子水的体积，单位为ml；C为试样质量，单位为g；a为背景等效浓度，单位为μg；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为μg/cps；IS为待测溶液中硫的光谱强度，单位为cps；背景等效浓度a和硫的光谱强度对质量换算b由硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线方程确定，具体为：用吸量管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、10.00ml质量浓度为500ug/ml的硫标准溶液置于相应的100ml容量瓶中，用二次去离子水分别将容量瓶中硫标准溶液定容至刻度后摇匀；用电感耦合等离子发射光谱仪在波长182.034nm处分别测定硫的光谱强度；根据硫的质量，通过计算机计算出硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线的一元线性回归方程，确定m＝a+b×IS中a和b值，回归方程中，m为硫的质量，单位为ug；a为背景等效浓度，单位为ug；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为ug/cps；IS为硫的光谱强度，单位为cps。
进一步，步骤2)中所述的非离子型表面活性剂OP-10和Span40的混合溶液中OP-10和Span40体积比为3:7，效果为佳。
进一步，根据硫元素的化学特性及光谱干扰，步骤3)中电感耦合等离子发射光谱仪在波长为182.034nm时测定待测溶液中硫的光谱强度IS，效果为佳。
本发明所述的焦炭表面吸附硫的含量为吸附于焦炭表面的含硫物质中硫元素占表面吸附有含硫物质的焦炭的质量比值。
本发明通过制备具有代表性的焦炭试样，加去离子水和一定体积混合非离子型表面活性剂震荡处理，并制备成待测溶液，用电感耦合等离子发射光谱仪测定待测溶液中硫光谱强度，并计算出焦炭表面吸附硫含量，解决了目前焦炭表面吸附硫含量无法检测技术难题。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明实现了焦炭表面吸附硫含量准确测定，其检测数据精密度高、准确度好、操作简便、劳动强度低、可操作性强。2、本发明的方法还应用现代分析仪器技术，具有速测、高效、高通量、环保等特点。3、本发明线性范围宽，适用于0.0010～0.25％含量范围内焦炭表面吸附硫准确分析，满足焦炭入厂质量验收及相关烟气环保排放工艺参数控制要求。
具体实施方式
一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，包括以下步骤：
1)制备代表性焦炭试样，取20kg焦炭进行筛分，缩分出30mm块状焦炭2kg，作为分析试样；
2)制备待测溶液，用数显电子天平称取300g分析试样，置于容积为1000ml的烧杯1中，向烧杯中加入500ml二次去离子水和10ml体积比例为3:7的非离子型表面活性剂OP-10和Span40的混合溶液浸没试样，在烧杯1上加盖表面皿，将盖有表面皿的烧杯1置于超声波震荡器内震荡4h，从超声波震荡器中取出烧杯1，用定量慢速滤纸对烧杯1中溶液进行过滤后得到滤液，将滤液转移至容积为200ml的烧杯2中，从烧杯2中分取10ml的滤液至容积为100ml的容量瓶中，用二次去离子水将100ml的容量瓶中滤液定容至刻度后摇匀，制得待测溶液；
3)用美国热电公司产型号为iCAP7400电感耦合等离子发射光谱仪在波长为182.034nm时测定步骤2)中待测溶液中硫的光谱强度IS；
4)计算待测焦炭表面吸附硫的含量，待测焦炭表面吸附硫的含量按公式W＝V×(a+b×Is)/(V1×C×10000)计算，式中，W为焦炭表面吸附硫含量，单位为％；V1为试样溶液分取体积，单位为ml；V为加入烧杯中二次去离子水的体积，单位为ml；C为试样质量，单位为g；a为背景等效浓度，单位为μg；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为μg/cps；IS为待测溶液中硫的光谱强度，单位为cps；背景等效浓度a和硫的光谱强度对质量换算b由硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线方程确定，具体为：用吸量管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、10.00ml质量浓度为500ug/ml的硫标准溶液置于相应的100ml容量瓶中，用二次去离子水分别将容量瓶中硫标准溶液定容至刻度后摇匀；用电感耦合等离子发射光谱仪在波长182.034nm处分别测定硫的光谱强度；根据硫的质量，通过计算机计算出硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线的一元线性回归方程，确定m＝a+b×IS中a和b值，回归方程中，m为硫的质量，单位为ug；a为背景等效浓度，单位为ug；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为ug/cps；IS为硫的光谱强度，单位为cps。
本发明方法的精密度和准确度通过试样的加标回收实验和精密度实验得到确认。
对试样进行加标回收实验，在制备好的待测溶液中加入一定量硫标准溶液后，按本发明方法检测，计算加标回收率，试验结果见下表1。
表1试样加标回收实验
加入硫标准溶液(μg) 硫元素回收量(μg) 回收率(％)
200 197 98.5
500 513 102.6
1000 1018 101.8
2000 1992 99.6
3000 2985 99.5
进行精密度实验，对2组制备好的待测溶液中硫元素进行11次检测，按本方法进行，分析结果见下表2。
表2试样精密度实验
本发明一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，试样的检测数据精密度好RSD小于2.0％，加标回收实验硫含量回收率在98.5～102.6％之间，准确度较高，解决了焦炭表面吸附硫含量无法检测难题，完全满足焦炭质量验收及相关烟气环保排放工艺参数控制要求。

Claims (3)

1.一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
1)制备试样，取15-30kg焦炭进行筛分，缩分出粒径为25-50mm焦炭，取2kg粒径为25-50mm焦炭作为检测用试样；
2)制备待测溶液，将100-350g试样置于烧杯1中，向烧杯1中加入450-700ml二次去离子水和5-10ml体积比例为3:7～8:2的非离子型表面活性剂OP-10和Span40的混合溶液浸没试样，在烧杯1上加盖表面皿，将盖有表面皿的烧杯1置于超声波震荡器内震荡2-8h，从超声波震荡器中取出烧杯1，用定量慢速滤纸将对烧杯1中溶液进行过滤后得到滤液，将滤液转移至烧杯2中，从烧杯2中分取5-20ml的滤液至容积为100ml的容量瓶中，用二次去离子水将100ml的容量瓶中滤液定容至刻度后摇匀，制得待测溶液；
3)用电感耦合等离子发射光谱仪测定待测溶液中硫元素的光谱强度；
4)计算待测焦炭表面吸附硫的含量，待测焦炭表面吸附硫的含量按公式W＝V×(a+b×Is)/(V1×C×10000)计算，式中，W为焦炭表面吸附硫含量，单位为％；V1为试样溶液分取体积，单位为ml；V为加入烧杯中二次去离子水的体积，单位为ml；C为试样质量，单位为g；a为背景等效浓度，单位为μg；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为μg/cps；IS为待测溶液中硫的光谱强度，单位为cps；背景等效浓度a和硫的光谱强度对质量换算b由硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线方程确定，具体为：用吸量管准确分别移取0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、10.00ml质量浓度为500ug/ml的硫标准溶液置于相应的100ml容量瓶中，用二次去离子水分别将容量瓶中硫标准溶液定容至刻度后摇匀；用电感耦合等离子发射光谱仪在波长182.034nm处分别测定硫的光谱强度；根据硫的质量，通过计算机计算出硫的质量与硫的光谱强度关系的工作曲线的一元线性回归方程，确定m＝a+b×IS中a和b值，回归方程中，m为硫的质量，单位为ug；a为背景等效浓度，单位为ug；b为硫的光谱强度对质量换算，单位为ug/cps；IS为硫的光谱强度，单位为cps。
2.如权利要求1所述的一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，其特征是，步骤2)中所述的非离子型表面活性剂OP-10和Span40的混合溶液中OP-10和Span40体积比为3:7。
3.如权利要求1所述的一种焦炭表面吸附硫含量的检测方法，其特征是，步骤3)中电感耦合等离子发射光谱仪在波长为182.034nm时测定待测溶液中硫的光谱强度IS。
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