GB476—91煤的元素分析方法.doc

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1、中华人民共和国国家标准 煤的元素分析方法 GB47691 代替GB47679 Ultimate analysis of coal 国家技术监督局1991-05-22批准 1992-03-01实施 本标准参照采用了国际标准1SO6251975(E)煤和焦炭碳和氢测定方法 利比西法和ISO3331983(E)煤氮测定方法半微量开氏法。 1主题内容与适用范围 本标准规定了煤中碳、氢、氮含量的测定方法和氧含量的计算方法。 本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤。 2引用标准 GB211煤中全水分的测定方法 GB212煤的工业分析方法 GB214煤中全硫的测定方法 GB218煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法 3

2、碳和氢的测定 3.1方法提要 称取一定量的空气干燥煤样在氧气流中燃烧，生成的水和二氧化碳分别用吸水 剂和二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增重计算煤中碳和氢的含量。煤样中硫和氯 对测定的干扰在三节炉中用铬酸铅和银丝卷消除，在二节炉中用高锰酸银热解产物 消除。氮对碳测定的干扰用粒状二氧化锰消除。 3.2试剂和材料 3.2.1碱石棉：化学纯，粒度12mm；或碱石灰(HGB3213)：化学纯，粒度0.5 2mm。 3.2.2无水氯化钙(HGB3208)：分析纯，粒度25mm；或无水过氯酸镁；分析纯， 粒度13mm。 3.2.3氧化铜(HGB3438)：分析纯，粒度14mm，或线状(长约5mm)。 3.2

3、.4铬酸铅(HG31071)：分析纯，粒度14mm。 3.2.5银丝卷：丝直径约0.25 mm。 3.2.6铜丝卷：丝直径约0.5 mm。 3.2.7氧气：不含氢。 3.2.8三氧化二铬(HG3933)：化学纯，粉状，或由重铬酸铵、铬酸铵加热分解 制成。 制法：取少量铬酸铵放在较大的蒸发皿中，微微加热，铵盐立即分解成墨绿 色、疏松状的三氧化二铬。收集后放在马弗炉中，在60010下灼烧40min， 放在空气中使呈空气干燥状态，保存在密闭容器中备用。 3.2.9粒状二氧化锰：用化学纯硫酸锰(HG31081)和化学纯高锰酸钾(GB643)制 备。 制法：称取25g硫酸锰(MnSO45H2O)，溶于5

4、00mL蒸馏水中，另称取16.4g 高锰酸钾，溶于300mL蒸馏水中，分别加热到5060。然后将高锰酸钾溶液 慢慢注入硫酸锰溶液中，并加以剧烈搅拌。之后加入10mL、(1+1)硫酸(GB625，化 学纯)，将溶液加热到7080并继续搅拌5min，停止加热，静置23h。用热 蒸馏水以倾泻法洗至中性，将沉淀物移至漏斗过滤，然后放入干燥箱中，在150左 右干燥，得到褐色、疏松状的二氧化锰，小心破碎和过筛，取粒度0.52mm的 备用。 3.2.10氧化氮指示胶： 制法：在瓷蒸发皿中将粒度小于2mm的无色硅胶40g和浓盐酸30mL搅 拌均匀。在沙浴上把多余的盐酸蒸干至看不到明显的蒸气逸出为止。然后把硅

5、胶粒浸入30mL、10%硫酸氢钾溶液中，搅拌均匀取出干燥。再将它浸入30mL、 0.2%的雷伏奴耳(乳酸-6，9-二氨基-2-乙氧基吖啶)溶液中，搅拌均匀，用黑色 纸包好干燥，放在深色瓶中，置于暗处保存，备用。 3.2.11高锰酸银热解产物：当使用二节炉时，需制备高锰酸银热解产物。 制法：称取100g化学纯高锰酸钾(GB643)，溶于2L蒸馏水中，另取107.5g 化学纯硝酸银(GB670)先溶于约50mL蒸馏水中，在不断搅拌下，倾入沸腾的高 锰酸钾溶液中。搅拌均匀，逐渐冷却，静置过夜。将生成的具有光泽的、深紫 色晶体用蒸馏水洗涤数次。在6080下干燥4h。将晶体一点一点地放在瓷 皿中，在电炉

6、上缓缓加热至骤然分解，得疏松状、银灰色产物，收集在磨口瓶 中备用。 未分解的高锰酸钾不宜大量贮存，以免受热分解，不安全。 3.3仪器、设备 3.3.1碳氢测定仪 碳氢测定仪包括净化系统、燃烧装置和吸收系统三个主要部分，结构如图1所 示。 图1 碳氢测定仪 1鹅头洗气瓶；2气体干燥塔；3流量计；4橡皮帽；5铜丝卷； 6燃烧舟；7燃烧管；8氧化铜；9铬酸铅；10银丝卷；11吸水U 形管；12除氮U形管；13吸二氧化碳U形管；14保护用U形管；15 气泡计；16保温套管；17三节电炉 3.3.1.1净化系统：包括以下部件： a.鹅头洗气瓶：容量250500mL，内装40%氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液；

7、 b.气体干燥塔：容量500mL2个，一个上部(约2/3)装氯化钙(或过氯酸镁)，下 部(约1/3)装碱石棉(或碱石灰)；另一个装氯化钙(或过氯酸镁)； c.流量计：量程0150mL/min。 3.3.1.2燃烧装置：由一个三节(或二节)管式炉及其控制系统构成，主要包括以下部 件： a.电炉：三节炉或二节炉(包括双管炉或单管炉)，炉膛直径约35mm； 三节炉：第一节长约230mm，可加热到80010并可沿水平方向移动；第 二节长330350mm，可加热到80010；第三节长130150mm，可 加热到60010。 二节炉：第一节长约230mm，可加热到80010并可沿水平方向移动； 第二节长1

8、30150 mm，可加热到50010。 每节炉装有热电偶，测温和控温装置。 b.燃烧管：瓷、石英、刚玉或不锈钢制成，长11001200mm(使用二节炉时， 长约800 mm)，内径2022mm，壁厚约2 mm； c.燃烧舟：瓷或石英制成，长约80mm； d.保温套：铜管或铁管，长约150mm，内径大于燃烧管，外径小于炉膛直径： e.橡皮帽(最好用耐热硅橡胶)或铜接头。 3.3.1.3吸收系统：包括以下部件： a.吸水U形管：如图2所示，装药部分高100120mm，直径约15mm，进 口端有一个球形扩大部分，内装无水氯化钙或无水过氯酸镁。 b.二氧化碳吸收管：2个，如图3所示。装药部分高1001

9、20mm，直径约 15mm，前2/3装碱石棉或碱石灰，后1/3装无水氯化钙或无水过氯酸镁。 图2 吸水U形管 图3 二氧化碳吸收管(或除氮U形管) c.除氮U形管：如图3所示。装药部分高100120mm，直径约15mm，前 2/3装二氧化锰，后1/3装无水氯化钙或无水过氯酸镁。 d.气泡计：容量约10 mL。 3.3.2分析天平：感量0.0001 g。 3.3.3贮气桶：容量不小于10 L。 3.3.4下口瓶：容量约10 L。 3.3.5带磨口塞的玻璃管或小型干燥器(不装干燥剂)。 3.4试验准备 3.4.1净化系统各容器的充填和连接 在3.3.1.1条所述净化系统各容器中装入相应的净化剂，然

10、后按图1顺序将各 容器连接好。 氧气可采用储气桶和下口瓶或可控制流速的氧气瓶供给。为指示流速，在两个 干燥塔之间接入一个流量计。 净化剂经70100次测定后，应进行检查或更换。 3.4.2吸收系统各容器的充填和连接 在3.3.1.3条所述吸收系统各容器中装入相应的吸收剂，然后按图1顺序将各 容器连接好。 吸收系统的末端可连接一个空U形管(防止硫酸倒吸)和一个装有硫酸的气泡 计。 如果作吸水剂用的氯化钙含有碱性物质，应先以二氧化碳饱和。然后除去过剩 的二氧化碳。处理方法如下： 把无水氯化钙破碎至需要的粒度(如果氯化钙在保存和破碎中已吸水，可放入 马弗炉中在约300下灼烧1h)装入干燥塔或其他适当

11、的容器内(每次串联若干 个)。缓慢通入干燥的二氧化碳气34h，然后关闭干燥塔，放置过夜。通入不含 二氧化碳的干燥空气，将过剩的二氧化碳除尽。处理后的氯化钙贮于密闭的容器中 备用。 当出现下列现象时，应更换U形管中试剂： a.U形管中的氯化钙开始溶化并阻碍气体畅通； b.第二个吸收二氧化碳的U形管做一次试验、其质量增加达50mg时，应更换 第一个U形管中的二氧化碳吸收剂； c.二氧化锰一般使用50次左右应进行检查或更换。 检查方法：将氧化氮指示胶装在玻璃管中，两端堵以棉花，接在除氮管后面。 或将指示胶少许放在二氧化碳吸收管进气端棉花处。燃烧煤样，若指示胶由草绿色 变成血红色，表示应更换二氧化锰。

12、 上述U形管更换试剂后，通入氧气待质量恒定后方能使用。 3.4.3燃烧管的填充 使用三节炉时，按图4填充： 图4 三节炉燃烧管填充示意图 1铜丝卷；2氧化铜；3铬酸铅；4银丝卷 首先制做三个长约30mm和一个长约100mm的丝直径约0.5mm铜丝卷，直 径稍小于燃烧管的内径，使之既能自由插入管内又与管壁密接。制成的铜丝卷应在马 弗炉中于800左右灼烧1h后再用。 燃烧管出气端留50mm空间，然后依次充填30mm丝直径约0.25mm银丝卷， 30mm铜丝卷，130150mm(与第三节电炉长度相等)铬酸铅(使用石英管时，应用 铜片把铬酸铅与管隔开)，30mm铜丝卷，330350mm(与第二节电炉长

13、度相等) 粒状或线状氧化铜，30mm铜丝卷，310mm空间(与第一节电炉上燃烧舟长度相等) 和100mm铜丝卷。 燃烧管两端装以橡皮帽或铜接头，以便分别同净化系统和吸收系统连接。橡皮 帽使用前应预先在105110下干燥8h左右。 燃烧管中的填充物(氧化铜、铬酸铅和银丝卷)经70100次测定后应检查或更 换1)。 注：1) 下列几种填充剂经处理后可重复使用： 氧化铜用1mm孔径筛子筛去粉末，筛上的氧化铜备用； 铬酸铅可用热的稀碱液(约5%氢氧化钠溶液)浸渍，用水洗净、干燥，并 在500600下灼烧0.5h以上后使用； 银丝卷用浓氨水浸泡5min，在蒸馏水中煮沸5min，用蒸馏水冲洗干净， 干燥后

14、再用。 使用二节炉时按图5填充： 首先制成两个长约10mm和一个长约100mm的铜丝卷，再用34层100目 铜丝布剪成的圆形垫片与燃烧管密接，用以防止粉状高锰酸银热解产物被氧气流带 出，然后按图5装好。 图5 二节炉燃烧管填充示意图 1橡皮帽；2铜丝卷；3铜丝布圆垫；4保温套管； 5高锰酸银热解产物；6瓷舟 3.4.4炉温的校正 将工作热电偶插入三节炉的热电偶孔内，使热端稍进入炉膛，热电偶与高温计 连接。将炉温升至规定温度，保温1h。然后将标准热电偶依次插到空燃烧管中对 应于第一、第二、第三节炉的中心处(注意勿使热电偶和燃烧管管壁接触)。调节电压， 使标准热电偶达到规定温度并恒温5min。记下工作热电偶相应的读数，以后即以 此为准控制温度。 3.4.5空白试验 将装置按图1连接好，检查整个系统的气密性，直到每一部分都不漏气以 后，开始通电升温，并接通氧气。在升温过程中，将第一节电炉往返移动几 次，并将新装好的吸收系统通气20min左右。取下吸收系统，用绒布擦净