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1、LOGO硅酸硅酸盐工工业分析分析与与检验杨刚宾 陈华军1.3 硅酸盐系统分析方法u第第4章章 水泥及原料系统分析水泥及原料系统分析n第第1节节 概述概述n第第2节节 分析方法综述分析方法综述Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u第一节第一节 概述概述u硅酸盐分析综合运用了分析化学的方法原理，对生成硅酸盐分析综合运用了分析化学的方法原理，对生成过程中的原料、燃料、半成品、成品的化学成分进行过程中的原料、燃料、半成品、成品的化学成分进行分析，及时提供准确的分析数据，科学地指导生成，分析，及时提供准确的分析数据，科学地指导生成，减少废品，提高企业的经济效益。减少废品，提高企业的经济效益
2、。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u一一.分析方法综述分析方法综述u测定项目：测定项目：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、烧失量。、烧失量。n水泥样品水泥样品TiO2、MnO、SO3、F、Na2O、K2O等；等；n石膏石膏 SO3；n粘土、矾土粘土、矾土 TiO2；n矿渣矿渣 MnO；n而萤石仅需测定而萤石仅需测定CaF2、CaCO3、F、Fe2O3。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u结合试样分解方法，水泥及原料系统分析方法可以归结为两大类。结合试样分解方法，水泥及原料系统分析方法可以归结为两大类。u酸溶酸溶-氯化铵系统氯化铵系统n酸分解试样
3、的同时，用氯化铵促进硅胶凝聚。n适合不溶物0.2%熟料，不含酸性混合材的普通硅酸盐水泥、矿渣水泥等。u碱溶碱溶-氟硅酸钾系统氟硅酸钾系统n样品以NaOH作熔剂，容量法测定SiO2。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u1.二氧化硅的测定二氧化硅的测定n重量法：重量法：基准法，准确度较高，但操作费时。基准法，准确度较高，但操作费时。n容量法：容量法：代用法，准确度稍差，但条件控制适当仍代用法，准确度稍差，但条件控制适当仍能满足生产需要。能满足生产需要。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u2.三氧化二铁的测定三氧化二铁的测定n水泥及原料系统分析中应用最多的是水泥及原料
4、系统分析中应用最多的是EDTA配位滴定法配位滴定法和和磺磺基水杨酸钠比色法基水杨酸钠比色法。n水泥及原料中铁含量较低时，可采用分光光度法。水泥及原料中铁含量较低时，可采用分光光度法。n在在pH4-8的酸性介质中，的酸性介质中，Fe3+与磺基水杨酸钠生成稳定的与磺基水杨酸钠生成稳定的1:2的橘红色（橙红色）配合物，最大吸收波长为的橘红色（橙红色）配合物，最大吸收波长为460nm，采用标，采用标准曲线法测定。准曲线法测定。n具体见第九章第三节。具体见第九章第三节。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u3.三氧化二铝的测定三氧化二铝的测定nEDTA直接滴定法直接滴定法n基准法，适用于基
5、准法，适用于MnO0.5%的试样。的试样。nCuSO4返滴定法返滴定法n代用法，适用于代用法，适用于MnO0.5%的试样。的试样。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u4.二氧化钛的测定二氧化钛的测定n水泥及原料大多含有二氧化钛。水泥及原料大多含有二氧化钛。n普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥TiO2含量：含量：0.2-0.3%。n粘土和粉煤灰粘土和粉煤灰TiO2含量：含量：0.4-1.0%。n铝硅酸盐水泥铝硅酸盐水泥TiO2含量：含量：2.0-5.0%。n苦杏仁酸置换苦杏仁酸置换-铜盐溶液返滴定法：铜盐溶液返滴定法：TiO21.0%，如生料、熟料、粘土、粉煤灰等。如生料、熟料、粘土、
6、粉煤灰等。n过氧化氢配位过氧化氢配位-铋盐溶液返滴定法：铋盐溶液返滴定法：TiO21.0%，如矾土，高铝水泥钛渣等。如矾土，高铝水泥钛渣等。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u苦杏仁酸置换苦杏仁酸置换-铜盐溶液返滴定法：铜盐溶液返滴定法：n原理：原理：n在测定完在测定完Fe3+的溶液中，加入过量的溶液中，加入过量EDTA，使之与，使之与Al3+、TiO2+完全配位，在完全配位，在pH3.8-4.0下以下以PAN为指示剂，用为指示剂，用CuSO4返滴定剩余返滴定剩余EDTA，可测定，可测定Al3+、TiO2+合量。合量。n加入加入10-15mL苦杏仁酸（苯羟乙酸，苦杏仁酸（苯羟乙
7、酸，H2Z）溶液，由于苦）溶液，由于苦杏仁酸能与杏仁酸能与TiO2+生成更稳定的配合物，因此，可将生成更稳定的配合物，因此，可将TiOY2-配合物中的配合物中的TiO2+夺取，置换出等量的夺取，置换出等量的EDTA，补，补加加PAN指示剂指示剂1-2滴，继续用滴，继续用CuSO4滴定释放出来的滴定释放出来的EDTA至亮紫色，即算出至亮紫色，即算出TiO2含量。含量。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u置换反应：nTiOY2-+H2Z TiO-Z+H2Y2-u滴定反应：nCu2+H2Y2-CuY2-+2H+u滴定终点：nCu2+PAN Cu-PANu适宜pH值为3.5-5，pH3
8、.5，置换反应不完全。pH5，TiO2+水解倾向增强。u苦杏仁酸加入量以10-15mL为宜。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u用苦杏仁酸置换滴定钛含量，对某些成分比较复杂的样品，如粘用苦杏仁酸置换滴定钛含量，对某些成分比较复杂的样品，如粘土、粉煤灰、页岩等，土、粉煤灰、页岩等，滴定终点褪色较快滴定终点褪色较快。u措施：措施：在滴定之前，将溶液冷却至在滴定之前，将溶液冷却至50C左右，加左右，加1-3mL无水无水乙醇则可减缓褪色，改善滴定终点。乙醇则可减缓褪色，改善滴定终点。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u苦杏仁酸掩蔽法：苦杏仁酸掩蔽法：n同时取两份溶液：n
9、一份用铜盐返滴定法测定铝钛合量；n另一份用苦杏仁酸将TiO2+掩蔽，然后再以铜盐返滴定法测定Al3+含量。n最后，根据两者消耗EDTA体积之差计算TiO2含量。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u过氧化氢配位-铋盐溶液返滴定法：n原理：原理：n在测定完在测定完Fe3+的溶液中，加入适量的溶液中，加入适量H2O2，使之与，使之与TiO2+生成生成TiO(H2O2)2+黄色配合物。黄色配合物。n然后加入过量然后加入过量EDTA，使之生成更稳定的三元配合物，使之生成更稳定的三元配合物TiO(H2O2)Y2-。n剩余剩余EDTA以以半二甲酚橙半二甲酚橙为指示剂，用铋盐溶液返滴定。为指示
10、剂，用铋盐溶液返滴定。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法nTiO2+H2O2 TiO(H2O2)2+nTiO(H2O2)2+H2Y2-TiO(H2O2)Y2-+2H+nBi3+H2Y2-(剩余剩余)BiY-+2H+u终点时：终点时：nBi3+SXO(黄色黄色)Bi-SXO(红色红色)Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法n溶液溶液pH值控制在值控制在1-2，通常为，通常为1.5.npH过低，不利于过低，不利于TiO(H2O2)Y2-的形成，的形成，pH过高，过高，TiO2+水解倾向增强，水解倾向增强，TiO(H2O2)Y2-稳定性降低，稳定性降低，Al3+干扰增加。
11、干扰增加。nH2O2（3%）加入量不超过）加入量不超过1mL，过多影响后续铝的测定。，过多影响后续铝的测定。n对铝矾土及高铝酸盐水泥等高铝试样，对铝矾土及高铝酸盐水泥等高铝试样，0.015mol/LEDTA溶液过量溶液过量4-5mL。n测定高钛试样，由于铝的含量较低，测定高钛试样，由于铝的含量较低，EDTA可过量多些。可过量多些。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u比色法测定比色法测定uTiO2含量较低（0.20.3），如普通硅酸盐水泥、耐火材料、玻璃及其原料等。n过氧化氢法：选择性不强、灵敏度较低，但方法简便快速，选择性不强、灵敏度较低，但方法简便快速，能满足硅酸盐分析的一般
12、要求，目前仍被广泛应用。能满足硅酸盐分析的一般要求，目前仍被广泛应用。n二安替比林甲烷法：重现性好，易于掌握，灵敏度比过氧重现性好，易于掌握，灵敏度比过氧化氢法高二十倍。化氢法高二十倍。n变色酸法：灵敏度比较高，适用于微量钛的测定。灵敏度比较高，适用于微量钛的测定。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u5.氧化亚锰的测定氧化亚锰的测定nMnO0.5mgEDTA配位滴定法配位滴定法nMnO0.5mg分光光度法分光光度法Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u1)高碘酸氧化比色法高碘酸氧化比色法n试样用试样用Na2CO3Na2B4O7混合熔剂熔融混合熔剂熔融.n以稀以稀H
13、NO3浸取浸取.n用用H3PO4掩蔽掩蔽Fe3+.n在在H2SO4介质中，用氧化剂（介质中，用氧化剂（KIO4、(NH4)2S2O8等）等）将将Mn2+氧化成氧化成HMnO4.n当当HMnO4浓度在浓度在1.5mg/100mL以下，符合朗伯以下，符合朗伯-比尔定比尔定律，最大吸收波长在律，最大吸收波长在530nm。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法uMn2+IO4-+3H2O 2HMnO4+5KIO3-+4H+n酸度：酸度：氧化速度，显色反应的完全度。氧化速度，显色反应的完全度。n适宜酸度为适宜酸度为1.0-1.5mol/L。过低或过高，显色反应均。过低或过高，显色反应均不完全
14、。不完全。n一般一般50-60mL溶液中，加溶液中，加H2SO4(1+1)10mL，H3PO4(1+1)5mL即可。即可。nH3PO4作用：作用：与与PO43-生成无色生成无色Fe(PO4)23-配离子，配离子，消除消除Fe3+黄色对比色测定的干扰。黄色对比色测定的干扰。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法n在在NH4Cl4凝聚重量法中，显色前应应先除去凝聚重量法中，显色前应应先除去HCl，因为，因为Cl-能还原能还原MnO4-，使测定结果偏低。，使测定结果偏低。n措施：措施：加入加入HNO3(1+1)和和H2SO4(1+1)，加，加热除去热除去HCl。Company Logo1
15、.3 硅酸盐系统分析方法u1)过硫酸铵氧化沉淀分离过硫酸铵氧化沉淀分离EDTA直接滴定法直接滴定法n在酸性介质中，在酸性介质中，(NH4)2S2O8将将Mn2+氧化成氧化成Mn4+并沉淀为并沉淀为MnO(OH)2。n沉淀过滤、热水洗涤，加沉淀过滤、热水洗涤，加HCl和和H2O2溶解沉淀。溶解沉淀。n加入三乙醇胺掩蔽共沉淀的加入三乙醇胺掩蔽共沉淀的Fe3+和和TiO2+。n调溶液调溶液pH=10，用盐酸羟胺将，用盐酸羟胺将Mn4+还原为还原为Mn2+。n以以KB为指示剂，用为指示剂，用EDTA直接滴定。直接滴定。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u过硫酸铵氧化过硫酸铵氧化Mn2的
16、反应：的反应：S2O82+Mn2+3 H2O MnO(OH)2 +2 SO42+4 HuMnO(OH)2 的溶解还原反应：的溶解还原反应：MnO(OH)2+2H+2NH2OHHCl2Mn2+N2O +7H2O+2CluKB指示，指示，EDTA的滴定反应：的滴定反应：Mn2+H2Y2 MnY2+2Hu终点时：终点时：H2Y2+Mn-KB MnY2+KB+2H 红色红色 蓝绿色蓝绿色Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法nMnO(OH)2沉淀完全度与酸度有关。沉淀完全度与酸度有关。n酸度过高，沉淀不易完全。酸度过高，沉淀不易完全。n酸度过低，酸度过低，Fe3+和和TiO2+共沉淀现象严
17、重。共沉淀现象严重。n对水泥及原料，对水泥及原料，pH可控制在可控制在1.5-2之间，可减少之间，可减少Fe3+、TiO2+、Al3+、Ca2+、Mg2+等离子等离子的共沉淀。的共沉淀。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法n方法特点：方法特点：n可在分离可在分离MnO(OH)2沉淀后的溶液中，按照常规沉淀后的溶液中，按照常规方法测定方法测定Fe3+、TiO2+、Al3+、Ca2+、Mg2+等离子，较好地解决了硅酸盐系统分析中等离子，较好地解决了硅酸盐系统分析中Mn的干扰。的干扰。n矿渣的系统分析中多采用此方法。矿渣的系统分析中多采用此方法。Company Logo1.3 硅酸盐系
18、统分析方法u6.氧化钙和氧化镁的测定氧化钙和氧化镁的测定npH=10，KB指示剂，EDTA测定Ca2+和Mg2+总量。npH12，CMP或MTB指示剂，EDTA测定Ca2+。n在碱溶-氟硅酸钾系统中，测Ca2+应消除硅酸的干扰。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u7.其它组分的测定其它组分的测定n1)氧化钾、氧化钠的测定氧化钾、氧化钠的测定n原料中含有钾和钠。原料中含有钾和钠。n钾和钠是有害成分。钾和钠是有害成分。n常见分析方法有火焰光度法、原子吸收分光光度法、离子常见分析方法有火焰光度法、原子吸收分光光度法、离子选择电极法。选择电极法。n火焰光度法是最简便易行的方法。火焰光度
19、法是最简便易行的方法。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u2)烧失量的测定n定义：定义：样品在高温灼烧时，试样中许多组分发生各种化学反应所引起样品质量增加与减少的代数和。n步骤：步骤：将一定质量的试样敬爱如瓷坩埚中，由室温升至规定温度（950-1000C）下灼烧至恒重。根据灼烧前后试样质量的差值，计算烧失量。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u低价化合物的氧化：低价化合物的氧化：4FeO+O2 2Fe2O3 4FeS+7O2 Fe2O3+4SO2 u碳酸盐的分解：碳酸盐的分解：CaCO3CaO+CO2 u硫酸盐的分解：硫酸盐的分解：CaSO4 CaO+SO3 u
20、结合水的挥发：结合水的挥发：Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O CaSO42H2O CaO+SO3+2H2O Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u烧失量的大小取决于灼烧温度及时间。是在一定条件下所表示出来的特性参数，所以应正确控制灼烧温度和时间。u测定烧失量的试样要与系统分析试样同时称取。u称量要迅速，防止吸水。u烧失量可以是负值。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u3)不溶物的测定u定义：定义：试样经特定浓度的酸、碱溶液处理后未被分解的剩余物试样经特定浓度的酸、碱溶液处理后未被分解的剩余物质。质。u原理：原理：n试样经盐酸处理（试样经
21、盐酸处理（50mL溶液中含浓盐酸溶液中含浓盐酸5mL，加热，加热15min），），过滤不溶残渣。为防止部分过滤不溶残渣。为防止部分SiO2以硅酸凝胶形式析出，再用碱溶也以硅酸凝胶形式析出，再用碱溶也处理残渣（处理残渣（100mL 10g/L强氧化钠，在蒸气浴上加热强氧化钠，在蒸气浴上加热15min），），使之再转化为硅酸钠并溶解。使之再转化为硅酸钠并溶解。n以盐酸中和，过滤、洗涤残渣，经高温灼烧至恒重。以盐酸中和，过滤、洗涤残渣，经高温灼烧至恒重。n该剩余残渣质量占试样质量的分数记为不溶物含量。该剩余残渣质量占试样质量的分数记为不溶物含量。n不溶物是特定条件下留下的不溶残渣，其测定结果与试验条
22、件密切不溶物是特定条件下留下的不溶残渣，其测定结果与试验条件密切相关。故必须严格按操作规程进行测定。相关。故必须严格按操作规程进行测定。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u4)萤石中氟和氟化钙的测定萤石中氟和氟化钙的测定u萤石中氟的测定萤石中氟的测定u水泥及熟料，氟水泥及熟料，氟1.0%，氟离子选择性电极法，氟离子选择性电极法（12.4）。）。u萤石，快速蒸馏分离萤石，快速蒸馏分离-中和法中和法Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u5)氯离子的测定氯离子的测定u水泥原料及燃料中氯含量不能高于水泥原料及燃料中氯含量不能高于0.02%。u常量氯化物，福尔哈德返滴定法。
23、常量氯化物，福尔哈德返滴定法。u微量氯化物，离子选择性电极法和蒸馏分离微量氯化物，离子选择性电极法和蒸馏分离-汞盐滴定汞盐滴定法法Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u福尔哈德返滴定法福尔哈德返滴定法u原理：原理：n含氯离子溶液中加入过量硝酸银标准滴定溶液。含氯离子溶液中加入过量硝酸银标准滴定溶液。n剩余剩余Ag+，以铁铵矾为指示剂，用硫氰酸铵标准溶液进行返，以铁铵矾为指示剂，用硫氰酸铵标准溶液进行返滴定。滴定。u具体参阅具体参阅8.4有关内容。有关内容。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u指示剂加入量为指示剂加入量为1-2mL饱和铁铵矾溶液饱和铁铵矾溶液/100
24、mL溶溶液。液。u本法所测定的实际是本法所测定的实际是Cl-、Br-、I-和和SCN-的总量，的总量，而水泥试样中而水泥试样中Br-、I-和和SCN-含量较低。含量较低。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u二、煤质分析二、煤质分析u煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理煤是植物遗体覆盖在地层下，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积岩。化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积岩。u成分：成分：高分子有机化合物、水和无机物。碳C/氢H/氧O/氮N/硫S。u可燃物：可燃物：有机质和少量的矿物质，u不可燃物：不可燃物：水和大部分矿物质，象碱金属、碱土金属、铁
25、、铝等的盐类。Company Logou工业分析工业分析u煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是评价煤的基本依煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是评价煤的基本依据。据。u半工业分析：煤的半工业分析测定项目主要是水分、灰分、半工业分析：煤的半工业分析测定项目主要是水分、灰分、挥发分和固定碳含量等挥发分和固定碳含量等4项。项。u全工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量和硫的全工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量和硫的测定。测定。Company Logou2.煤的元素分析煤的元素分析u主要是测定煤中的碳、氢、氧、氮和硫等元素的含量，为煤主要是测定煤中的碳、氢、氧、氮和硫等元素的含量，
26、为煤的科学分类、合理利用和加工工艺设计等提供必要的数据。的科学分类、合理利用和加工工艺设计等提供必要的数据。Company Logo元素分析仪元素分析仪Company Logou伴生元素分析伴生元素分析u煤中的伴生元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、煤中的伴生元素很多，但一般是指有提取价值的锗、镓、铀、钒、铝、钽等常见的稀有元素。钒、铝、钽等常见的稀有元素。u锗含量在锗含量在20 gg-1以上，镓含量在以上，镓含量在50 gg-1以上，铀含以上，铀含量在量在300500 gg-1以上时也有提取价值。以上时也有提取价值。u有害元素分析有害元素分析u煤中的有害元素种类很多，硫、磷、氯主要是
27、指工业利用中对煤中的有害元素种类很多，硫、磷、氯主要是指工业利用中对生产有害，砷、氟、铬、镉、汞等则是对人体和环境有害，根生产有害，砷、氟、铬、镉、汞等则是对人体和环境有害，根据特殊的需要进行检测。据特殊的需要进行检测。Company Logou收到基（收到基（ar）就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤就其含义而言，是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表示的值，称为样，以此种状态的煤样测定的结果并以此基表示的值，称为收到基。收到基。空气干燥基（空气干燥基（ad）是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的煤样。在新标准是指煤样所处环境与水蒸气压
28、达到平衡时的煤样。在新标准中规定：煤样若在空气中连续干燥中规定：煤样若在空气中连续干燥1小时后质量变化不超过小时后质量变化不超过0.10%，则认为达到空气干燥状态。，则认为达到空气干燥状态。Company Logo1.3 硅酸盐系统分析方法u干基（干基（d）u以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法。以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法。u干燥无灰基（干燥无灰基（daf）u它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法。示方法。Company Logou1、水分的测定、水分的测定u煤中的水分属杂质组分。煤中的水分属杂质组分。u在煤的燃烧过
29、程中，水分受热逸出除降低热值外还能与燃烧在煤的燃烧过程中，水分受热逸出除降低热值外还能与燃烧气中的一些组分互相作用，产生对设备、管道、触媒（催化气中的一些组分互相作用，产生对设备、管道、触媒（催化剂）等造成损害的物质，如剂）等造成损害的物质，如SO2与与H2O作用生成作用生成H2SO3等。等。u因此煤中水分的含量将影响煤质的质量，是经常要进行检验因此煤中水分的含量将影响煤质的质量，是经常要进行检验的项目之一。的项目之一。Company Logou煤中水分的存在形态：煤中水分的存在形态：u化合水：化合水：u以化合方式和煤中矿物质结合的水，即通常所说的结晶水，以化合方式和煤中矿物质结合的水，即通常
30、所说的结晶水，例如硫酸钙（例如硫酸钙（CaSO4 2H2O）、）、高岭土高岭土（Al2O3 2SiO4 2H2O）中的结晶水。结晶水要在中的结晶水。结晶水要在200以上才能分解析出。以上才能分解析出。Company Logou游离水：游离水：u以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。根据以物理状态（如附着、吸附等形式）和煤结合的水。根据存在的不同结构状态：存在的不同结构状态：u外在水分（外在水分（Mf）u是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外表是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外表及大毛细孔（直径及大毛细孔（直径10-5cm）中的水分。此水分在空气中的水分。此水分在
31、空气中风干中风干1-2天就能蒸发而失去。天就能蒸发而失去。u内在水分（内在水分（Minh）u内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径10-5cm）中的水分。这部分水分较难蒸发，需要在高于中的水分。这部分水分较难蒸发，需要在高于正常沸点的温度下才能除去。正常沸点的温度下才能除去。Company LogoA10-12g105-110烟煤干燥2-2.5h无烟煤干燥3-3.5hB10-12g1455烟煤干燥30min无烟煤干燥1h褐煤干燥1.5h1455烟煤干燥30min无烟煤干燥1h褐煤干燥45h恒重C10-12gCompany Logou方法方法
32、A为常规测定法，方法为常规测定法，方法B、C为快速测定法。为快速测定法。u方法方法A仅适用于烟煤和无烟煤，并作为测定烟煤和无烟煤水仅适用于烟煤和无烟煤，并作为测定烟煤和无烟煤水分的仲裁测定方法；分的仲裁测定方法；u方法方法B和方法和方法C适用于褐煤、烟煤和无烟煤。适用于褐煤、烟煤和无烟煤。u但以方法但以方法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法。作为测定褐煤全水分的仲裁方法。Company Logou结果计算：结果计算：u式中：式中：uMt煤样的全水分；煤样的全水分；uMad分析煤样水分；分析煤样水分；um煤样的质量，煤样的质量，g；um1煤样干燥后减轻的质量，煤样干燥后减轻的质量，g。Company
33、 Logou注意问题注意问题u1.在测定煤样的全水分以前，应仔细检查贮存煤样的容器在测定煤样的全水分以前，应仔细检查贮存煤样的容器密封情况，擦净容器表面，称量，并与容器标签上所注明的密封情况，擦净容器表面，称量，并与容器标签上所注明的质量进行核对。质量进行核对。u2.如果煤样在运送过程中水分有损失，则可按下式求出补正如果煤样在运送过程中水分有损失，则可按下式求出补正后的煤样全水分：后的煤样全水分：uM1为煤煤样在运送在运送过程中水分的程中水分的损失量（失量（%）Company Logou2.全水分测定结果的允许误差全水分测定结果的允许误差-在同一化验室进行全水分在同一化验室进行全水分测定时测定
34、时 uMt10，平行测定结果的允许误差（平行测定结果的允许误差（%）0.40uMt10，平行测定结果的允许误差（平行测定结果的允许误差（%）0.50Company Logou2、灰分的测定、灰分的测定u煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留物，称为灰煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留物，称为灰分。分。u煤的灰分来自煤中的矿物质，包括：煤的灰分来自煤中的矿物质，包括：1、原生矿物质、原生矿物质 2、次生矿物质、次生矿物质 3、外来矿物质、外来矿物质Company Logou以高温灼烧法测定煤中灰分含量时，主要反应：以高温灼烧法测定煤中灰分含量时，主要反应：u1）当温度在）当温度在400左
35、右时，主要反应：左右时，主要反应：Company Logou2）当温度在）当温度在500左右时的主要反应：左右时的主要反应：u3）当温度在）当温度在600oC左右时：左右时：Company Logou3）当温度高于）当温度高于700时：时：u煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解，待温度达到800时分解反应基本完成，因此煤的灰分测定温度规时分解反应基本完成，因此煤的灰分测定温度规定为（定为（81510）。Company Logo 长方形灰皿长方形灰皿 Company Logou测定过程测定过程u称煤样称煤样0.9-1.1g，于已经在于已经在81
36、5 10灼烧恒量的灰皿中，灼烧恒量的灰皿中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层，置温度低于轻微振动，使样品分散为均匀的薄层，置温度低于100的的高温炉中。高温炉中。u在炉门留有约在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使炉温在度，使炉温在30min左右缓慢升高至左右缓慢升高至500并保持此温度并保持此温度30min。Company Logou然后，升高温度至然后，升高温度至815 10，关闭炉门，在此温度下继，关闭炉门，在此温度下继续灼烧续灼烧1h。u取出灰皿，于干燥器中冷至室温（约取出灰皿，于干燥器中冷至室温（约20min）称量。称量。u然后进行
37、检查性灼烧，每次进行然后进行检查性灼烧，每次进行20min，直到煤样的质量直到煤样的质量变化小于变化小于0.001g时为止，取最后一次质量计算。时为止，取最后一次质量计算。u灰分灰分15%的样品，可不必进行检查性灼烧。的样品，可不必进行检查性灼烧。Company Logou计算计算式中：式中：m试料的质量，试料的质量，g；m1灼烧后残渣质量，灼烧后残渣质量，g。Company Logo灰分测定的允许误差（灰分测定的允许误差（%）灰分（灰分（%）同一实验室同一实验室不同实验室不同实验室300.20.30.50.30.50.7Company Logou3、挥发分产率的测定、挥发分产率的测定u将煤放
38、在与空气隔绝的容器内，在高温下经一定时间加热后，将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下经一定时间加热后，煤中的有机质和部分矿物质分解为气体释出，由减小的质量煤中的有机质和部分矿物质分解为气体释出，由减小的质量再减去水的质量即为煤的挥发分（再减去水的质量即为煤的挥发分（V）。）。u挥发分不是煤的固有物质，而是煤受热分解产物，因此所测挥发分不是煤的固有物质，而是煤受热分解产物，因此所测的结果应称为挥发分产率。的结果应称为挥发分产率。Company Logou挥发分方法原理及要点煤在温度为（挥发分方法原理及要点煤在温度为（90010）下隔绝下隔绝空气加热空气加热7min，以减少的煤的质量占煤样质量的百
39、分数，以减少的煤的质量占煤样质量的百分数，减去该煤样的水分含量（减去该煤样的水分含量（Mad）作为挥发分产率。作为挥发分产率。u煤的挥发分产率大致反映了煤的成煤程度，是我国和各国煤的挥发分产率大致反映了煤的成煤程度，是我国和各国对煤进行分类的一项重要指标。对煤进行分类的一项重要指标。Company Logo 1.磨口坩埚 2.高温炉 3.坩埚架 Company Logou测定过程测定过程u称取分析煤样称取分析煤样1 0.01g，于已在于已在900 10灼烧恒量的专灼烧恒量的专用坩锅内，轻敲坩埚使试样摊平，然后盖上坩埚盖，置于坩用坩锅内，轻敲坩埚使试样摊平，然后盖上坩埚盖，置于坩埚架上。埚架上。
40、u迅速将坩埚架推至已预先加热至迅速将坩埚架推至已预先加热至900 10的高温炉的稳的高温炉的稳定温度区内，并立即开动秒表，关闭炉门。定温度区内，并立即开动秒表，关闭炉门。u准确灼烧恰好准确灼烧恰好7min，迅速取出坩埚架，在空气中放置迅速取出坩埚架，在空气中放置56min，再将坩锅置于干燥器中冷却至室温再将坩锅置于干燥器中冷却至室温u称量，计算挥发分产率。称量，计算挥发分产率。Company Logou计算：计算：式中：式中：m试料的质量，试料的质量，g；m1样品加热后减少的质量，样品加热后减少的质量，g。Company Logou注意事项注意事项u当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能下降，但是
41、在当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能下降，但是在3min内必须使炉温达到内必须使炉温达到900 10，否则试验作废。，否则试验作废。u从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以防焦渣被氧化，造成从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以防焦渣被氧化，造成测定误差。测定误差。u每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳烟，应灼烧除去后每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳烟，应灼烧除去后再使用。再使用。Company Logo挥发分产率测定的允许误差挥发分产率测定的允许误差挥发分挥发分产率产率（%）平行测定结果平行测定结果的允许误差的允许误差（%）不同化验室同一煤不同化验室同一煤样的测定结果的允样的测定结果的允许误差（许误差（
42、%）450.30.51.00.51.01.5Company Logou四、固定碳含量的计算四、固定碳含量的计算u一般通过计算得到。一般通过计算得到。u固定碳固定碳是指除去水分、灰分和挥发分后的残留物，用符号是指除去水分、灰分和挥发分后的残留物，用符号FCad表示。表示。u固定碳的化学组分，主要是固定碳的化学组分，主要是C元素，另外还有一定数量的元素，另外还有一定数量的H、O、N、S等其它元素。等其它元素。Company Logou计算公式：计算公式：uFCad=100%-Mad-Aad VaduFCd=100%-Ad VduFCdaf=100%-VdafCompany Logou五、煤中硫的测
43、定五、煤中硫的测定u煤中的硫根据其存在的形态分类：煤中的硫根据其存在的形态分类：u有机硫、无机硫、单质硫有机硫、无机硫、单质硫u根据燃烧性分类：根据燃烧性分类：u可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫可燃硫：有机硫、硫铁矿硫和单质硫 u不可燃硫（固定硫不可燃硫（固定硫）：硫酸盐硫）：硫酸盐硫 Company Logou全硫全硫u煤中各种形态硫的总和叫做全硫，记作煤中各种形态硫的总和叫做全硫，记作St，全硫通常就是煤全硫通常就是煤中的硫酸盐硫（记作中的硫酸盐硫（记作Ss）、）、硫铁矿硫（记作硫铁矿硫（记作Sp）和有机硫和有机硫（记作（记作So）的总和，即的总和，即 St=Ss+Sp+Sou如果煤中有单
44、质硫（记作如果煤中有单质硫（记作S），），也应包含在全硫中。也应包含在全硫中。u一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：一般工业分析中只测全硫，全硫的测定方法有：u艾士卡质量法、燃烧法、弹筒法等。燃烧法是快速方法，而艾士卡质量法、燃烧法、弹筒法等。燃烧法是快速方法，而艾士卡法至今仍是全世界公认的标准方法，艾士卡法至今仍是全世界公认的标准方法，Company Logou艾士卡质量法u将煤样与艾士卡试剂混合灼烧，煤中的硫生成硫酸盐，以将煤样与艾士卡试剂混合灼烧，煤中的硫生成硫酸盐，以硫酸钡沉淀质量法测定生成的硫酸盐，再换算出含硫量。硫酸钡沉淀质量法测定生成的硫酸盐，再换算出含硫量。u艾士卡试剂组
45、成：碳酸钠和氧化镁艾士卡试剂组成：碳酸钠和氧化镁 Na2CO3（无水、（无水、1份）份）MgO（轻质、（轻质、2份）份）u方法包括煤样的半熔反应、水浸取、硫酸钡的沉淀、过滤、方法包括煤样的半熔反应、水浸取、硫酸钡的沉淀、过滤、洗涤、干燥、灰化和灼烧等过程。洗涤、干燥、灰化和灼烧等过程。Company Logou半熔反应半熔反应u煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行半熔反应，使煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行半熔反应，使各种形态的硫都转化成可溶于水的硫酸盐。各种形态的硫都转化成可溶于水的硫酸盐。u煤中的硫燃烧分解产生的硫氧化物（煤中的硫燃烧分解产生的硫氧化物（SO2、SO3）被艾氏）被艾
46、氏试剂试剂Na2CO3和和 MgO吸收而固定下来，生成可溶性硫酸吸收而固定下来，生成可溶性硫酸盐：硫酸钠、硫酸镁。盐：硫酸钠、硫酸镁。Company Logo煤煤+空气空气 =CO2 +H2O+SO2+SO3+N2 2SO2+O2+2Na2CO3 =2Na2SO4+2CO2 SO3+Na2CO3 =Na2SO4+CO2 Company Logou不可燃烧又难溶于水的不可燃烧又难溶于水的CaSO4，也能同时能和艾士卡试剂也能同时能和艾士卡试剂作用。作用。u难溶于水的硫酸盐难溶于水的硫酸盐MeSO4和艾士卡试剂中的和艾士卡试剂中的Na2CO3反反应如下：应如下：MeSO4+Na2CO3=Na2SO
47、4+MeCO3u MgO 作用？作用？u艾士卡试剂中的艾士卡试剂中的MgO能疏松反应物，使空气能进入煤样，能疏松反应物，使空气能进入煤样，同时也能与同时也能与SO2和和SO3发生反应。发生反应。Company Logou熔块浸取熔块浸取u经半熔反应后的熔块，用水浸取，经半熔反应后的熔块，用水浸取，Na2SO4都溶入水中。都溶入水中。未作用完的未作用完的Na2CO3也进入水中，并部分水解，因此水溶也进入水中，并部分水解，因此水溶液呈碱性。液呈碱性。u沉淀、洗涤、灼烧、恒量沉淀、洗涤、灼烧、恒量u加入加入Ba2+后，生成硫酸钡沉淀：后，生成硫酸钡沉淀：uSO42-+Ba2+=BaSO4 u滤出滤出
48、BaSO4沉淀，经洗涤、烘干、灰化、灼烧，即可称沉淀，经洗涤、烘干、灰化、灼烧，即可称量。量。Company Logou计算计算m煤煤样质量，量，g；m1灼灼烧后硫酸后硫酸钡的的质量，量，g；m2空白空白试验硫酸硫酸钡的的质量，量，g；0.1374由硫酸由硫酸钡换算算为硫的硫的换算因数。算因数。Company Logo 测定全硫的允许误差测定全硫的允许误差St,ad同一实验室同一实验室%不同实验室不同实验室%40.050.100.200.100.200.30Company Logou六、煤发热量的测定六、煤发热量的测定u1 1、发热量的定义及单位、发热量的定义及单位u煤的发热量或热值是指单位质
49、量的煤完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时（室温）所放出的热量，用Q表示。u发热量的单位发热量的单位:J/g、kJ/kg或或MJ/kg表示。表示。u过去曾使用卡（过去曾使用卡（cal）作单位，作单位，1 cal=4.1816 J。Company Logou弹筒发热量（弹筒发热量（Qb）u是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内，在过量的高压氧气是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内，在过量的高压氧气条件下（初始压力为条件下（初始压力为2735大气压）燃烧后产生的热量，大气压）燃烧后产生的热量，也就是用弹筒量热计实测出的热量。也就是用弹筒量热计实测出的热量。u煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝在弹筒
50、中，氮被氧煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝在弹筒中，氮被氧化为化为NO2或或N2O5，硫被氧化为硫被氧化为SO3，它们溶于水也会产生它们溶于水也会产生热量。热量。u因此煤在弹筒中燃烧要比在空气中燃烧时产生的热量多，所因此煤在弹筒中燃烧要比在空气中燃烧时产生的热量多，所以又称为以又称为“最高发热量最高发热量”。Company Logou高位发热量（高位发热量（Qgr）u高位发热量是指煤在大气中燃烧时产生的热量，此时煤中的高位发热量是指煤在大气中燃烧时产生的热量，此时煤中的硫只生成硫只生成SO2，氮是游离状态氮是游离状态N2，水呈液态冷凝（常温约水呈液态冷凝（常温约25）。）。Company