硅酸鹽分析與檢驗(yàn)控制分析流程.ppt

硅酸鹽工業(yè)分析與檢驗(yàn)楊剛賓陳華軍 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 第4章水泥及原料系統(tǒng)分析第1節(jié)概述第2節(jié)分析方法綜述 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 第一節(jié)概述硅酸鹽分析綜合運(yùn)用了分析化學(xué)的方法原理 對(duì)生成過(guò)程中的原料 燃料 半成品 成品的化學(xué)成分進(jìn)行分析 及時(shí)提供準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù) 科學(xué)地指導(dǎo)生成 減少?gòu)U品 提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 一 分析方法綜述測(cè)定項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 燒失量 水泥樣品 TiO2 MnO SO3 F Na2O K2O等 石膏 SO3 粘土 礬土 TiO2 礦渣 MnO 而螢石僅需測(cè)定CaF2 CaCO3 F Fe2O3 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 結(jié)合試樣分解方法 水泥及原料系統(tǒng)分析方法可以歸結(jié)為兩大類(lèi) 酸溶 氯化銨系統(tǒng)酸分解試樣的同時(shí) 用氯化銨促進(jìn)硅膠凝聚 適合不溶物 0 2 熟料 不含酸性混合材的普通硅酸鹽水泥 礦渣水泥等 堿溶 氟硅酸鉀系統(tǒng)樣品以NaOH作熔劑 容量法測(cè)定SiO2 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 1 二氧化硅的測(cè)定重量法 基準(zhǔn)法 準(zhǔn)確度較高 但操作費(fèi)時(shí) 容量法 代用法 準(zhǔn)確度稍差 但條件控制適當(dāng)仍能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 2 三氧化二鐵的測(cè)定水泥及原料系統(tǒng)分析中應(yīng)用最多的是EDTA配位滴定法和磺基水楊酸鈉比色法 水泥及原料中鐵含量較低時(shí) 可采用分光光度法 在pH4 8的酸性介質(zhì)中 Fe3 與磺基水楊酸鈉生成穩(wěn)定的1 2的橘紅色 橙紅色 配合物 最大吸收波長(zhǎng)為460nm 采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定 具體見(jiàn)第九章第三節(jié) CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 3 三氧化二鋁的測(cè)定EDTA直接滴定法基準(zhǔn)法 適用于MnO 0 5 的試樣 CuSO4返滴定法代用法 適用于MnO 0 5 的試樣 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 4 二氧化鈦的測(cè)定水泥及原料大多含有二氧化鈦 普通硅酸鹽水泥TiO2含量 0 2 0 3 粘土和粉煤灰TiO2含量 0 4 1 0 鋁硅酸鹽水泥TiO2含量 2 0 5 0 苦杏仁酸置換 銅鹽溶液返滴定法 TiO2 1 0 如生料 熟料 粘土 粉煤灰等 過(guò)氧化氫配位 鉍鹽溶液返滴定法 TiO2 1 0 如礬土 高鋁水泥鈦渣等 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 苦杏仁酸置換 銅鹽溶液返滴定法 原理 在測(cè)定完Fe3 的溶液中 加入過(guò)量EDTA 使之與Al3 TiO2 完全配位 在pH3 8 4 0下以PAN為指示劑 用CuSO4返滴定剩余EDTA 可測(cè)定Al3 TiO2 合量 加入10 15mL苦杏仁酸 苯羥乙酸 H2Z 溶液 由于苦杏仁酸能與TiO2 生成更穩(wěn)定的配合物 因此 可將TiOY2 配合物中的TiO2 奪取 置換出等量的EDTA 補(bǔ)加PAN指示劑1 2滴 繼續(xù)用CuSO4滴定釋放出來(lái)的EDTA至亮紫色 即算出TiO2含量 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 置換反應(yīng) TiOY2 H2Z TiO Z H2Y2 滴定反應(yīng) Cu2 H2Y2 CuY2 2H 滴定終點(diǎn) Cu2 PAN Cu PAN適宜pH值為3 5 5 pH 3 5 置換反應(yīng)不完全 pH 5 TiO2 水解傾向增強(qiáng) 苦杏仁酸加入量以10 15mL為宜 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 用苦杏仁酸置換滴定鈦含量 對(duì)某些成分比較復(fù)雜的樣品 如粘土 粉煤灰 頁(yè)巖等 滴定終點(diǎn)褪色較快 措施 在滴定之前 將溶液冷卻至50C左右 加1 3mL無(wú)水乙醇則可減緩?fù)噬?改善滴定終點(diǎn) CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 苦杏仁酸掩蔽法 同時(shí)取兩份溶液 一份用銅鹽返滴定法測(cè)定鋁鈦合量 另一份用苦杏仁酸將TiO2 掩蔽 然后再以銅鹽返滴定法測(cè)定Al3 含量 最后 根據(jù)兩者消耗EDTA體積之差計(jì)算TiO2含量 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 過(guò)氧化氫配位 鉍鹽溶液返滴定法 原理 在測(cè)定完Fe3 的溶液中 加入適量H2O2 使之與TiO2 生成TiO H2O2 2 黃色配合物 然后加入過(guò)量EDTA 使之生成更穩(wěn)定的三元配合物TiO H2O2 Y2 剩余EDTA以半二甲酚橙為指示劑 用鉍鹽溶液返滴定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 TiO2 H2O2 TiO H2O2 2 TiO H2O2 2 H2Y2 TiO H2O2 Y2 2H Bi3 H2Y2 剩余 BiY 2H 終點(diǎn)時(shí) Bi3 SXO 黃色 Bi SXO 紅色 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 溶液pH值控制在1 2 通常為1 5 pH過(guò)低 不利于TiO H2O2 Y2 的形成 pH過(guò)高 TiO2 水解傾向增強(qiáng) TiO H2O2 Y2 穩(wěn)定性降低 Al3 干擾增加 H2O2 3 加入量不超過(guò)1mL 過(guò)多影響后續(xù)鋁的測(cè)定 對(duì)鋁礬土及高鋁酸鹽水泥等高鋁試樣 0 015mol LEDTA溶液過(guò)量4 5mL 測(cè)定高鈦試樣 由于鋁的含量較低 EDTA可過(guò)量多些 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 比色法測(cè)定TiO2含量較低 0 2 0 3 如普通硅酸鹽水泥 耐火材料 玻璃及其原料等 過(guò)氧化氫法 選擇性不強(qiáng) 靈敏度較低 但方法簡(jiǎn)便快速 能滿(mǎn)足硅酸鹽分析的一般要求 目前仍被廣泛應(yīng)用 二安替比林甲烷法 重現(xiàn)性好 易于掌握 靈敏度比過(guò)氧化氫法高二十倍 變色酸法 靈敏度比較高 適用于微量鈦的測(cè)定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 5 氧化亞錳的測(cè)定MnO 0 5mg EDTA配位滴定法MnO 0 5mg 分光光度法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 1 高碘酸氧化比色法試樣用Na2CO3 Na2B4O7混合熔劑熔融 以稀HNO3浸取 用H3PO4掩蔽Fe3 在H2SO4介質(zhì)中 用氧化劑 KIO4 NH4 2S2O8等 將Mn2 氧化成HMnO4 當(dāng)HMnO4濃度在1 5mg 100mL以下 符合朗伯 比爾定律 最大吸收波長(zhǎng)在530nm CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 Mn2 IO4 3H2O 2HMnO4 5KIO3 4H 酸度 氧化速度 顯色反應(yīng)的完全度 適宜酸度為1 0 1 5mol L 過(guò)低或過(guò)高 顯色反應(yīng)均不完全 一般50 60mL溶液中 加H2SO4 1 1 10mL H3PO4 1 1 5mL即可 H3PO4作用 與PO43 生成無(wú)色 Fe PO4 2 3 配離子 消除Fe3 黃色對(duì)比色測(cè)定的干擾 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 在NH4Cl4凝聚重量法中 顯色前應(yīng)應(yīng)先除去HCl 因?yàn)镃l 能還原MnO4 使測(cè)定結(jié)果偏低 措施 加入HNO3 1 1 和H2SO4 1 1 加熱除去HCl CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 1 過(guò)硫酸銨氧化沉淀分離EDTA直接滴定法在酸性介質(zhì)中 NH4 2S2O8將Mn2 氧化成Mn4 并沉淀為MnO OH 2 沉淀過(guò)濾 熱水洗滌 加HCl和H2O2溶解沉淀 加入三乙醇胺掩蔽共沉淀的Fe3 和TiO2 調(diào)溶液pH 10 用鹽酸羥胺將Mn4 還原為Mn2 以K B為指示劑 用EDTA直接滴定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 過(guò)硫酸銨氧化Mn2 的反應(yīng) S2O82 Mn2 3H2O MnO OH 2 2SO42 4H MnO OH 2 的溶解還原反應(yīng) MnO OH 2 2H 2NH2OH HCl 2Mn2 N2O 7H2O 2Cl KB指示 EDTA的滴定反應(yīng) Mn2 H2Y2 MnY2 2H 終點(diǎn)時(shí) H2Y2 Mn KB MnY2 KB 2H 紅色藍(lán)綠色 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 MnO OH 2沉淀完全度與酸度有關(guān) 酸度過(guò)高 沉淀不易完全 酸度過(guò)低 Fe3 和TiO2 共沉淀現(xiàn)象嚴(yán)重 對(duì)水泥及原料 pH可控制在1 5 2之間 可減少Fe3 TiO2 Al3 Ca2 Mg2 等離子的共沉淀 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 方法特點(diǎn) 可在分離MnO OH 2沉淀后的溶液中 按照常規(guī)方法測(cè)定Fe3 TiO2 Al3 Ca2 Mg2 等離子 較好地解決了硅酸鹽系統(tǒng)分析中Mn的干擾 礦渣的系統(tǒng)分析中多采用此方法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 6 氧化鈣和氧化鎂的測(cè)定pH 10 K B指示劑 EDTA測(cè)定Ca2 和Mg2 總量 pH 12 CMP或MTB指示劑 EDTA測(cè)定Ca2 在堿溶 氟硅酸鉀系統(tǒng)中 測(cè)Ca2 應(yīng)消除硅酸的干擾 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 7 其它組分的測(cè)定1 氧化鉀 氧化鈉的測(cè)定原料中含有鉀和鈉 鉀和鈉是有害成分 常見(jiàn)分析方法有火焰光度法 原子吸收分光光度法 離子選擇電極法 火焰光度法是最簡(jiǎn)便易行的方法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 2 燒失量的測(cè)定定義 樣品在高溫灼燒時(shí) 試樣中許多組分發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)所引起樣品質(zhì)量增加與減少的代數(shù)和 步驟 將一定質(zhì)量的試樣敬愛(ài)如瓷坩堝中 由室溫升至規(guī)定溫度 950 1000C 下灼燒至恒重 根據(jù)灼燒前后試樣質(zhì)量的差值 計(jì)算燒失量 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 低價(jià)化合物的氧化 4FeO O2 2Fe2O34FeS 7O2Fe2O3 4SO2 碳酸鹽的分解 CaCO3 CaO CO2 硫酸鹽的分解 CaSO4 CaO SO3 結(jié)合水的揮發(fā) Al2O3 2SiO2 2H2O Al2O3 2SiO2 2H2O CaSO4 2H2O CaO SO3 2H2O CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 燒失量的大小取決于灼燒溫度及時(shí)間 是在一定條件下所表示出來(lái)的特性參數(shù) 所以應(yīng)正確控制灼燒溫度和時(shí)間 測(cè)定燒失量的試樣要與系統(tǒng)分析試樣同時(shí)稱(chēng)取 稱(chēng)量要迅速 防止吸水 燒失量可以是負(fù)值 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 3 不溶物的測(cè)定定義 試樣經(jīng)特定濃度的酸 堿溶液處理后未被分解的剩余物質(zhì) 原理 試樣經(jīng)鹽酸處理 50mL溶液中含濃鹽酸5mL 加熱15min 過(guò)濾不溶殘?jiān)?為防止部分SiO2以硅酸凝膠形式析出 再用堿溶也處理殘?jiān)?100mL10g L強(qiáng)氧化鈉 在蒸氣浴上加熱15min 使之再轉(zhuǎn)化為硅酸鈉并溶解 以鹽酸中和 過(guò)濾 洗滌殘?jiān)?經(jīng)高溫灼燒至恒重 該剩余殘?jiān)|(zhì)量占試樣質(zhì)量的分?jǐn)?shù)記為不溶物含量 不溶物是特定條件下留下的不溶殘?jiān)?其測(cè)定結(jié)果與試驗(yàn)條件密切相關(guān) 故必須嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行測(cè)定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 4 螢石中氟和氟化鈣的測(cè)定 螢石中氟的測(cè)定水泥及熟料 氟 1 0 氟離子選擇性電極法 12 4 螢石 快速蒸餾分離 中和法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 5 氯離子的測(cè)定水泥原料及燃料中氯含量不能高于0 02 常量氯化物 福爾哈德返滴定法 微量氯化物 離子選擇性電極法和蒸餾分離 汞鹽滴定法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 福爾哈德返滴定法原理 含氯離子溶液中加入過(guò)量硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 剩余Ag 以鐵銨礬為指示劑 用硫氰酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行返滴定 具體參閱8 4有關(guān)內(nèi)容 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 指示劑加入量為1 2mL飽和鐵銨礬溶液 100mL溶液 本法所測(cè)定的實(shí)際是Cl Br I 和SCN 的總量 而水泥試樣中Br I 和SCN 含量較低 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 二 煤質(zhì)分析煤是植物遺體覆蓋在地層下 經(jīng)復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)作用 轉(zhuǎn)化而成的固體有機(jī)可燃沉積巖 成分 高分子有機(jī)化合物 水和無(wú)機(jī)物 碳C 氫H 氧O 氮N 硫S 可燃物 有機(jī)質(zhì)和少量的礦物質(zhì) 不可燃物 水和大部分礦物質(zhì) 象堿金屬 堿土金屬 鐵 鋁等的鹽類(lèi) CompanyLogo 工業(yè)分析煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?是評(píng)價(jià)煤的基本依據(jù) 半工業(yè)分析 煤的半工業(yè)分析測(cè)定項(xiàng)目主要是水分 灰分 揮發(fā)分和固定碳含量等4項(xiàng) 全工業(yè)分析 水分 灰分 揮發(fā)分和固定碳 發(fā)熱量和硫的測(cè)定 CompanyLogo 2 煤的元素分析主要是測(cè)定煤中的碳 氫 氧 氮和硫等元素的含量 為煤的科學(xué)分類(lèi) 合理利用和加工工藝設(shè)計(jì)等提供必要的數(shù)據(jù) CompanyLogo 元素分析儀 CompanyLogo 伴生元素分析煤中的伴生元素很多 但一般是指有提取價(jià)值的鍺 鎵 鈾 釩 鋁 鉭等常見(jiàn)的稀有元素 鍺含量在20 g g 1以上 鎵含量在50 g g 1以上 鈾含量在300 500 g g 1以上時(shí)也有提取價(jià)值 有害元素分析煤中的有害元素種類(lèi)很多 硫 磷 氯主要是指工業(yè)利用中對(duì)生產(chǎn)有害 砷 氟 鉻 鎘 汞等則是對(duì)人體和環(huán)境有害 根據(jù)特殊的需要進(jìn)行檢測(cè) CompanyLogo 收到基 ar 就其含義而言 是從收到的一批煤樣中取出具有代表性的煤樣 以此種狀態(tài)的煤樣測(cè)定的結(jié)果并以此基表示的值 稱(chēng)為收到基 空氣干燥基 ad 是指煤樣所處環(huán)境與水蒸氣壓達(dá)到平衡時(shí)的煤樣 在新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 煤樣若在空氣中連續(xù)干燥1小時(shí)后質(zhì)量變化不超過(guò)0 10 則認(rèn)為達(dá)到空氣干燥狀態(tài) CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 干基 d 以無(wú)水狀態(tài)的煤樣為標(biāo)準(zhǔn)的分析結(jié)果表示方法 干燥無(wú)灰基 daf 它是以假想的無(wú)水無(wú)灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)的分析結(jié)果表示方法 CompanyLogo 1 水分的測(cè)定煤中的水分屬雜質(zhì)組分 在煤的燃燒過(guò)程中 水分受熱逸出除降低熱值外還能與燃燒氣中的一些組分互相作用 產(chǎn)生對(duì)設(shè)備 管道 觸媒 催化劑 等造成損害的物質(zhì) 如SO2與H2O作用生成H2SO3等 因此煤中水分的含量將影響煤質(zhì)的質(zhì)量 是經(jīng)常要進(jìn)行檢驗(yàn)的項(xiàng)目之一 CompanyLogo 煤中水分的存在形態(tài) 化合水 以化合方式和煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水 即通常所說(shuō)的結(jié)晶水 例如硫酸鈣 CaSO4 2H2O 高嶺土 Al2O3 2SiO4 2H2O 中的結(jié)晶水 結(jié)晶水要在200 以上才能分解析出 CompanyLogo 游離水 以物理狀態(tài) 如附著 吸附等形式 和煤結(jié)合的水 根據(jù)存在的不同結(jié)構(gòu)狀態(tài) 外在水分 Mf 是指煤在開(kāi)采 運(yùn)輸 儲(chǔ)存和洗選過(guò)程中潤(rùn)濕在煤的外表及大毛細(xì)孔 直徑 10 5cm 中的水分 此水分在空氣中風(fēng)干1 2天就能蒸發(fā)而失去 內(nèi)在水分 Minh 內(nèi)在水分是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細(xì)孔 直徑 10 5cm 中的水分 這部分水分較難蒸發(fā) 需要在高于正常沸點(diǎn)的溫度下才能除去 CompanyLogo A10 12g 105 110 煙煤干燥2 2 5h無(wú)煙煤干燥3 3 5h B10 12g 145 5 煙煤干燥30min無(wú)煙煤干燥1h褐煤干燥1 5h 145 5 煙煤干燥30min無(wú)煙煤干燥1h褐煤干燥45h 恒重 C10 12g CompanyLogo 方法A為常規(guī)測(cè)定法 方法B C為快速測(cè)定法 方法A僅適用于煙煤和無(wú)煙煤 并作為測(cè)定煙煤和無(wú)煙煤水分的仲裁測(cè)定方法 方法B和方法C適用于褐煤 煙煤和無(wú)煙煤 但以方法B作為測(cè)定褐煤全水分的仲裁方法 CompanyLogo 結(jié)果計(jì)算 式中 Mt 煤樣的全水分 Mad 分析煤樣水分 m 煤樣的質(zhì)量 g m1 煤樣干燥后減輕的質(zhì)量 g CompanyLogo 注意問(wèn)題1 在測(cè)定煤樣的全水分以前 應(yīng)仔細(xì)檢查貯存煤樣的容器密封情況 擦凈容器表面 稱(chēng)量 并與容器標(biāo)簽上所注明的質(zhì)量進(jìn)行核對(duì) 2 如果煤樣在運(yùn)送過(guò)程中水分有損失 則可按下式求出補(bǔ)正后的煤樣全水分 M1為煤樣在運(yùn)送過(guò)程中水分的損失量 CompanyLogo 2 全水分測(cè)定結(jié)果的允許誤差 在同一化驗(yàn)室進(jìn)行全水分測(cè)定時(shí)Mt 10 平行測(cè)定結(jié)果的允許誤差 0 40Mt 10 平行測(cè)定結(jié)果的允許誤差 0 50 CompanyLogo 2 灰分的測(cè)定煤樣在規(guī)定的條件下完全燃燒后所得到的殘留物 稱(chēng)為灰分 煤的灰分來(lái)自煤中的礦物質(zhì) 包括 1 原生礦物質(zhì)2 次生礦物質(zhì)3 外來(lái)礦物質(zhì) CompanyLogo 以高溫灼燒法測(cè)定煤中灰分含量時(shí) 主要反應(yīng) 1 當(dāng)溫度在400 左右時(shí) 主要反應(yīng) CompanyLogo 2 當(dāng)溫度在500 左右時(shí)的主要反應(yīng) 3 當(dāng)溫度在600oC左右時(shí) CompanyLogo 3 當(dāng)溫度高于700 時(shí) 煤中的堿金屬氧化物和氯化物部分發(fā)生分解 待溫度達(dá)到800 時(shí)分解反應(yīng)基本完成 因此煤的灰分測(cè)定溫度規(guī)定為 815 10 CompanyLogo 長(zhǎng)方形灰皿 CompanyLogo 測(cè)定過(guò)程稱(chēng)煤樣0 9 1 1g 于已經(jīng)在815 10 灼燒恒量的灰皿中 輕微振動(dòng) 使樣品分散為均勻的薄層 置溫度低于100 的高溫爐中 在爐門(mén)留有約15mm左右的縫隙供自然通風(fēng) 控制加熱速度 使?fàn)t溫在30min左右緩慢升高至500 并保持此溫度30min CompanyLogo 然后 升高溫度至815 10 關(guān)閉爐門(mén) 在此溫度下繼續(xù)灼燒1h 取出灰皿 于干燥器中冷至室溫 約20min 稱(chēng)量 然后進(jìn)行檢查性灼燒 每次進(jìn)行20min 直到煤樣的質(zhì)量變化小于0 001g時(shí)為止 取最后一次質(zhì)量計(jì)算 灰分 15 的樣品 可不必進(jìn)行檢查性灼燒 CompanyLogo 計(jì)算式中 m 試料的質(zhì)量 g m1 灼燒后殘?jiān)|(zhì)量 g CompanyLogo 灰分測(cè)定的允許誤差 CompanyLogo 3 揮發(fā)分產(chǎn)率的測(cè)定將煤放在與空氣隔絕的容器內(nèi) 在高溫下經(jīng)一定時(shí)間加熱后 煤中的有機(jī)質(zhì)和部分礦物質(zhì)分解為氣體釋出 由減小的質(zhì)量再減去水的質(zhì)量即為煤的揮發(fā)分 V 揮發(fā)分不是煤的固有物質(zhì) 而是煤受熱分解產(chǎn)物 因此所測(cè)的結(jié)果應(yīng)稱(chēng)為揮發(fā)分產(chǎn)率 CompanyLogo 揮發(fā)分方法原理及要點(diǎn)煤在溫度為 900 10 下隔絕空氣加熱7min 以減少的煤的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) 減去該煤樣的水分含量 Mad 作為揮發(fā)分產(chǎn)率 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率大致反映了煤的成煤程度 是我國(guó)和各國(guó)對(duì)煤進(jìn)行分類(lèi)的一項(xiàng)重要指標(biāo) CompanyLogo 1 磨口坩堝2 高溫爐3 坩堝架 CompanyLogo 測(cè)定過(guò)程稱(chēng)取分析煤樣1 0 01g 于已在900 10 灼燒恒量的專(zhuān)用坩鍋內(nèi) 輕敲坩堝使試樣攤平 然后蓋上坩堝蓋 置于坩堝架上 迅速將坩堝架推至已預(yù)先加熱至900 10 的高溫爐的穩(wěn)定溫度區(qū)內(nèi) 并立即開(kāi)動(dòng)秒表 關(guān)閉爐門(mén) 準(zhǔn)確灼燒恰好7min 迅速取出坩堝架 在空氣中放置5 6min 再將坩鍋置于干燥器中冷卻至室溫稱(chēng)量 計(jì)算揮發(fā)分產(chǎn)率 CompanyLogo 計(jì)算 式中 m 試料的質(zhì)量 g m1 樣品加熱后減少的質(zhì)量 g CompanyLogo 注意事項(xiàng)當(dāng)打開(kāi)爐門(mén) 推入坩堝架時(shí) 爐溫可能下降 但是在3min內(nèi)必須使?fàn)t溫達(dá)到900 10 否則試驗(yàn)作廢 從加熱至稱(chēng)量都不能揭開(kāi)坩堝蓋 以防焦渣被氧化 造成測(cè)定誤差 每次測(cè)定后 坩堝內(nèi)常附著一層黑色碳煙 應(yīng)灼燒除去后再使用 CompanyLogo 揮發(fā)分產(chǎn)率測(cè)定的允許誤差 CompanyLogo 四 固定碳含量的計(jì)算一般通過(guò)計(jì)算得到 固定碳 是指除去水分 灰分和揮發(fā)分后的殘留物 用符號(hào)FCad表示 固定碳的化學(xué)組分 主要是C元素 另外還有一定數(shù)量的H O N S等其它元素 CompanyLogo 計(jì)算公式 FCad 100 Mad Aad VadFCd 100 Ad VdFCdaf 100 Vdaf CompanyLogo 五 煤中硫的測(cè)定煤中的硫根據(jù)其存在的形態(tài)分類(lèi) 有機(jī)硫 無(wú)機(jī)硫 單質(zhì)硫根據(jù)燃燒性分類(lèi) 可燃硫 有機(jī)硫 硫鐵礦硫和單質(zhì)硫不可燃硫 固定硫 硫酸鹽硫 CompanyLogo 全硫煤中各種形態(tài)硫的總和叫做全硫 記作St 全硫通常就是煤中的硫酸鹽硫 記作Ss 硫鐵礦硫 記作Sp 和有機(jī)硫 記作So 的總和 即St Ss Sp So如果煤中有單質(zhì)硫 記作S 也應(yīng)包含在全硫中 一般工業(yè)分析中只測(cè)全硫 全硫的測(cè)定方法有 艾士卡質(zhì)量法 燃燒法 彈筒法等 燃燒法是快速方法 而艾士卡法至今仍是全世界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法 CompanyLogo 艾士卡質(zhì)量法將煤樣與艾士卡試劑混合灼燒 煤中的硫生成硫酸鹽 以硫酸鋇沉淀質(zhì)量法測(cè)定生成的硫酸鹽 再換算出含硫量 艾士卡試劑組成 碳酸鈉和氧化鎂Na2CO3 無(wú)水 1份 MgO 輕質(zhì) 2份 方法包括煤樣的半熔反應(yīng) 水浸取 硫酸鋇的沉淀 過(guò)濾 洗滌 干燥 灰化和灼燒等過(guò)程 CompanyLogo 半熔反應(yīng)煤樣和艾士卡試劑均勻混合后在高溫下進(jìn)行半熔反應(yīng) 使各種形態(tài)的硫都轉(zhuǎn)化成可溶于水的硫酸鹽 煤中的硫燃燒分解產(chǎn)生的硫氧化物 SO2 SO3 被艾氏試劑Na2CO3和MgO吸收而固定下來(lái) 生成可溶性硫酸鹽 硫酸鈉 硫酸鎂 CompanyLogo 煤 空氣 CO2 H2O SO2 SO3 N2 2SO2 O2 2Na2CO3 2Na2SO4 2CO2 SO3 Na2CO3 Na2SO4 CO2 CompanyLogo 不可燃燒又難溶于水的CaSO4 也能同時(shí)能和艾士卡試劑作用 難溶于水的硫酸鹽MeSO4和艾士卡試劑中的Na2CO3反應(yīng)如下 MeSO4 Na2CO3 Na2SO4 MeCO3MgO作用 艾士卡試劑中的MgO能疏松反應(yīng)物 使空氣能進(jìn)入煤樣 同時(shí)也能與SO2和SO3發(fā)生反應(yīng) CompanyLogo 熔塊浸取經(jīng)半熔反應(yīng)后的熔塊 用水浸取 Na2SO4都溶入水中 未作用完的Na2CO3也進(jìn)入水中 并部分水解 因此水溶液呈堿性 沉淀 洗滌 灼燒 恒量加入Ba2 后 生成硫酸鋇沉淀 SO42 Ba2 BaSO4 濾出BaSO4沉淀 經(jīng)洗滌 烘干 灰化 灼燒 即可稱(chēng)量 CompanyLogo 計(jì)算m 煤樣質(zhì)量 g m1 灼燒后硫酸鋇的質(zhì)量 g m2 空白試驗(yàn)硫酸鋇的質(zhì)量 g 0 1374 由硫酸鋇換算為硫的換算因數(shù) CompanyLogo 測(cè)定全硫的允許誤差 CompanyLogo 六 煤發(fā)熱量的測(cè)定1 發(fā)熱量的定義及單位煤的發(fā)熱量或熱值是指單位質(zhì)量的煤完全燃燒 當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時(shí) 室溫 所放出的熱量 用Q表示 發(fā)熱量的單位 J g kJ kg或MJ kg表示 過(guò)去曾使用卡 cal 作單位 1cal 4 1816J CompanyLogo 彈筒發(fā)熱量 Qb 是指單位質(zhì)量的煤樣在量熱計(jì)和彈筒內(nèi) 在過(guò)量的高壓氧氣條件下 初始?jí)毫?7 35大氣壓 燃燒后產(chǎn)生的熱量 也就是用彈筒量熱計(jì)實(shí)測(cè)出的熱量 煤中原有的水和氫元素燃燒生成的水冷凝在彈筒中 氮被氧化為NO2或N2O5 硫被氧化為SO3 它們?nèi)苡谒矔?huì)產(chǎn)生熱量 因此煤在彈筒中燃燒要比在空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量多 所以又稱(chēng)為 最高發(fā)熱量 CompanyLogo 高位發(fā)熱量 Qgr 高位發(fā)熱量是指煤在大氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量 此時(shí)煤中的硫只生成SO2 氮是游離狀態(tài)N2 水呈液態(tài)冷凝 常溫約25 CompanyLogo 低位發(fā)熱量 Qnet 低位發(fā)熱量是指煤在工業(yè)窯爐中燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量 煤在工業(yè)窯爐中燃燒時(shí) 煤中水分和氫生成的水蒸汽隨煙道氣進(jìn)入大氣中 假設(shè)燃燒產(chǎn)物中的水成20 水蒸氣狀態(tài) 此時(shí)燃料燃燒放出的熱量一部分被水氣化所吸收 故熱值降低 CompanyLogo 除上述三種發(fā)熱量 煤的分析又有五種不同的基準(zhǔn) 因此煤的發(fā)熱量就可以有十五種不同的表示方法 但其中有些表示方法的實(shí)際應(yīng)用意義不大 常用的有下列五種 1空氣干燥基彈筒發(fā)熱量 Qb ad 2空氣干燥基高位發(fā)熱量 Qgr ad 3干基高位發(fā)熱量 Qgr d 4干燥無(wú)灰基高位發(fā)熱量 Qgr daf 5收到基低位發(fā)熱量 Qnet ar CompanyLogo 煤的發(fā)熱量的測(cè)定 氧彈法 原理取一定量的分析煤樣在充滿(mǎn)高壓氧氣的彈筒 浸沒(méi)在裝一定質(zhì)量的水的容器 俗稱(chēng)內(nèi)筒 內(nèi)完全燃燒 生成的熱被水吸收 水溫升高 由水升高的溫度 計(jì)算樣品的發(fā)熱量 CompanyLogo CompanyLogo 由工業(yè)分析結(jié)果計(jì)算煤的發(fā)熱量無(wú)煙煤空氣干燥基低位發(fā)熱量的計(jì)算式Qnet ad 86Mad 92Aad 24Vad式中Qnet ad 煤的空氣干燥基低位發(fā)熱量 kcal kg 1cal 4 1816J Mad 煤的空氣干燥基水分 Aad 煤的空氣干燥基灰分 Vad 煤的空氣干燥基揮發(fā)分 系數(shù) CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo 煙煤空氣干燥基低位發(fā)熱量的計(jì)算式Qnet ad 100K1 K1 6 Mad Aad 3Vad 40Mad只有少數(shù)Vdaf 35 同時(shí)Mad又大于3 的煙煤 在計(jì)算Qnet ad時(shí)才減去最后一項(xiàng) 即40Mad 式中K1 系數(shù) 可按Vdaf和焦渣特征由表4 16中查得 CompanyLogo 注 1 對(duì)于Vdaf 55 焦渣特征7 8的江西樂(lè)平煤 K1 取84 5 2 焦渣特征 按GB212一77規(guī)定 CompanyLogo 褐煤空氣干燥基低位發(fā)熱量的計(jì)算式 Qnet ad 100K2 K2 6 Mad Aad 3Vad 40Mad式中K2 系數(shù) CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 三 水泥及原料系統(tǒng)分析方案示例1 水泥及熟料的系統(tǒng)分析主要測(cè)定項(xiàng)目為 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O K2O Na2O K2O測(cè)定另取一份試樣 用HF H2SO4除硅 熱水溶解 加氨水沉淀鐵鋁 加碳酸銨沉淀鈣鎂 并一起過(guò)濾除去 濾液制成100mL溶液 用火焰光度法測(cè)定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 1 酸溶 氯化銨系統(tǒng)由于硅酸鹽水泥及熟料中堿性氧化物占60 以上 易為酸分解 因此可采用酸溶 氯化銨系統(tǒng) 2 堿熔 氟硅酸鉀系統(tǒng) CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 水泥及熟料堿熔 氟硅酸鉀系統(tǒng)分析流程圖 適合本流程的試樣 水泥生料 石灰石 粘土 粉煤灰等 但是試樣質(zhì)量 溶劑質(zhì)量 熔融溫度和時(shí)間略有差異 可參閱2 3表2 2 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 3 水泥生料的分析主要測(cè)定項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 燒失量 除了可采用堿熔 氟硅酸鉀系統(tǒng)外 還可采用Na2CO3燒結(jié) 或熔融 NH4Cl系統(tǒng) 見(jiàn)右圖14 3 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 3 鐵礦石的系統(tǒng)分析鐵礦石多為赤鐵礦 也可以是鐵粉或硫酸渣 主要成分為Fe2O3 含量一般在20 70 試樣越細(xì)越好 質(zhì)量可少些 溶劑用量 熔融溫度和時(shí)間適當(dāng)增加 可采用氯化銨系統(tǒng) 如右圖14 4 也可采用氟硅酸鉀系統(tǒng) CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 4 礦渣的系統(tǒng)分析方法礦渣是工業(yè)副產(chǎn)品 化學(xué)成分復(fù)雜 普通礦渣絕大部分能被酸分解 但錳鐵合金?；郀t礦渣不能完全溶解于酸 常規(guī)測(cè)定項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO 系統(tǒng)分析流程見(jiàn)14 6 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 5 螢石的分析組要成分 氟化鈣 85 少量碳酸鹽和硫酸鹽 二氧化硅 10 分析項(xiàng)目 CaCO3 CaF2 Fe2O3 Al2O3 分析流程見(jiàn)圖14 7 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 第二節(jié)玻璃及原料分析一 概述普通硅酸鹽玻璃 鈉鈣硅玻璃 主要測(cè)定項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O B2O3 主要分析對(duì)象 玻璃配合料 主要原料 輔助原料及成品玻璃等 原料一般按批次分析 配合料和成品玻璃化學(xué)成分 每天例行分析 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 二 分析方法綜述1 二氧化硅的測(cè)定單獨(dú)稱(chēng)樣 SiO2 70 測(cè)定方法 氟硅酸鉀容量法或一次鹽酸脫水重量法 濾液比色法 一次鹽酸脫水重量法 濾液比色法原理 試樣經(jīng)堿熔融 加鹽酸蒸干脫水 過(guò)濾并灼燒硅酸凝膠 以HF H2SO4處理 濾液 硅鉬藍(lán)分光光度法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 二 分析方法綜述2 三氧化二鐵的測(cè)定分光光度法 鄰二氮菲分光光度法 硫氰酸鹽比色法 鄰二氮菲分光光度法 參閱9 3硫氰酸鹽比色法 Fe3 與SCN 在硝酸溶液中生成紅色配合物進(jìn)行比色測(cè)定 max 520nm 顯色時(shí)間為10 15min 2h內(nèi)穩(wěn)定 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 二 分析方法綜述3 三氧化二鋁的測(cè)定pH 5 6 XO 乙酸鋅或乙酸鉛返滴定 pH 4 0 PAN 硫酸銅返滴定 玻璃分析中多采用前者 當(dāng)有Zn Mn Cu Pb存在時(shí) 用氟化銨置換法測(cè)定鋁 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 二 分析方法綜述4 氧化鈣 氧化鎂的測(cè)定5 氧化鈉 氧化鉀的測(cè)定 火焰光度法6 氧化鋇和三氧化硫的測(cè)定 硫酸鋇重量法8 37 三氧化二硼的測(cè)定試樣經(jīng)堿熔和酸中和后 硼酸鹽 加入碳酸鈣后pH為7 5左右 硼酸鹽形成易溶于水的硼酸鈣而與鐵鋁鈣鎂等分離 在甘露醇存在下 以酚酞為指示劑 用氫氧化鈉標(biāo)液滴定 5 3 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 第三節(jié)陶瓷及原料的分析一 概述原料 石英 長(zhǎng)石 粘土釉料 石灰石 方解石 白云石 螢石 石膏等 能降低陶瓷制品的燒成溫度 起祝熔作用 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 一 概述分析項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO Na2O B2O3 著色元素 鋅 鈷 鉛 鋇 鉻 錫 釩 鋯 磷 錳等 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 原料分析 碳酸鈉或碳酸鈉 硼砂熔融 氫氧化鈉熔融 分析項(xiàng)目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO TiO2 ZrO2 BaO ZnO B2O3 燒失量等 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 1 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO TiO2的測(cè)定與水泥及原料分析基本相同 Al2O3 銅鉛試劑 氯仿萃取分離 EDTA滴定法或氟化物取代滴定法 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 銅鉛試劑 氯仿萃取分離 EDTA滴定法在2M的HCl介質(zhì)中 利用銅鐵試劑與鐵鈦生成沉淀并溶于有機(jī)溶劑 通過(guò)萃取分離除去 4C6H5N NO ONH4 Ti4 Ti C6H5N NO O 4 4NH4 3C6H5N NO ONH4 Fe3 Fe C6H5N NO O 3 3NH4 加入氯仿萃取并與鋁分離 然后加入過(guò)量EDTA 加熱煮沸 在pH 5 6 以鋅鹽或鉛鹽標(biāo)液返滴定Al3 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 氟化物取代滴定法在含有Al3 Fe3 Ti4 的酸性溶液中 加入過(guò)量EDTA并調(diào)溶液pH為5 5 加熱煮沸 使Al3 Fe3 Ti4 與EDTA完全配合 剩余EDTA用鋅鹽返滴定 不計(jì)讀數(shù) 加入NH4F 置換出AlY TiOY2 中的Al3 Ti4 釋放出等量的EDTA 再用鋅鹽滴定 計(jì)算鋁鈦合量 另取一份溶液 以二安替比林甲烷分光光度法測(cè)定二氧化鈦含量 從鋁鈦總量中扣除鈦含量 即為純鋁含量 CompanyLogo 1 3硅酸鹽系統(tǒng)分析方法 氧化鋁 氧化鋇的測(cè)定熔塊釉 含鉛鋇陶瓷的樣品HF H2SO4除SiO2 在稀硫酸溶液中使Pb2 Ba2 生成硫酸鹽沉淀而與