淺談煤灰成分測定的幾點問題

魏幗鷹

0 引言

在煤質化驗過程中，對于煤灰成分分析要求是很嚴格的，其中涉及重量分析，容量分析中的酸堿滴定、絡合滴定等較難問題。雖然國標對測定方法作了詳盡的描述和規定，但由于人工操作干擾因素較多，為了提高測定結果的準確性，這里把易忽略的問題一一分析總結。

1 灰樣的制備

同煤集團所屬礦井多、煤層的組分變化大，所需測定的灰樣多，需燒制大量煤灰樣，而煤樣灰化是煤灰成分分析的基礎，它直接關系到煤灰成分分析結果的準確度。如果每個灰樣單獨燒制，測定結果必然真實可靠，但是耗電量會增加，測定所需時間也會延長，影響測定結果的速度，延誤報出結果時間。混燒雖能解決以上問題，但會影響灰成分測定的真實性。根據多年實踐總結出以下幾點經驗，可以解決混燒過程中出現的問題，提高燒灰效率，從而得到真實的煤灰組分含量。

1.1 煤樣要求

煤樣厚度必須控制在0.15 g/cm2以下，否則容易出現焦模，造成燃燒不完全，化驗結果不準，在實際操作過程中可根據煤樣灰分高低采用稱量方法取煤，對于灰分高的煤樣稱量5 g 左右，對于灰分低的煤樣稱量10 g 左右，另外也要考慮瓷舟的大小。

抽取灰分從低到高不同的4 個煤樣，稱取相同質量，觀察其灼燒后的灰樣質量（見表1）。

表1 對比試驗1

從表1 可以看出，稱取相同質量的煤樣灼燒后，灰分越高的灰樣質量也越多；灰分越低的灰樣質量也越少，所以灰分低的煤樣要增加稱樣質量。

1.2 含硫高的煤樣處理

含硫量高的煤不得與含硫量低的煤放在同一爐內灼燒，同一爐灼燒多個煤樣時其含硫量應大致相近，且為同一煤種或同一煤層煤樣，否則，某些含氧化鈣較高的煤灰，容易吸收高硫煤灰化時放出的SO3而生成硫酸鈣固定在灰中，從而改變煤灰中原來的組成。

1.3 灰皿要求

馬弗爐中灰皿不能疊層多放，否則會出現灼燒不透，燒出的煤灰在灰皿不同位置的顏色不盡相同。

2 試樣溶液制備

具體操作細節如下：

（1）灰樣加幾滴乙醇潤濕，可防止NaOH 未熔時，灰樣粉末隨熱氣流飛失，但C2H5O 不宜多加，只要潤濕灰樣即可，加多了會影響SiO2測定結果的準確度。

（2）必須緩慢升溫在1 h～1.5 h 內完成，若升溫速度過快，則NaOH 在380℃迅速分解，在銀坩堝口與蓋之間有灰樣和熔融物溢出，會造成測定結果偏低。具體解決方法是：在馬弗爐內放1 塊石棉板，讓銀坩堝受熱均勻，將爐溫設置為200℃停留20 min，350℃停留30 min，680℃保持15 min～20 min。熔融時間也不宜過長，一般15 min～20 min 為宜，否則銀熔下來太多，當用HCl 進行酸化時，將形成AgCl 沉淀，影響SiO2的測定。

升溫在1 h 內完成（方法A），升溫在1 h～1.5 h內完成（方法B）做對比試驗，結果見表2。

表2 對比試驗2

由表1 可見，方法A 和方法B 測定標樣11129灰成分中的主要元素SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等含量時，結果相差很大，方法A 測值多數超差，尤其是SiO2；方法B 測值均在該標樣標準值的不確定度范圍內。

3 SiO2的測定

3.1 兩種方法測定SiO2的利弊對比

SiO2的測定半微量分析法（硅鉬藍比色法）和常量分析法﹙動物膠凝聚質量法﹚各有利弊，硅鉬藍比色法的優點是操作相對簡單，缺點是本地區煤中SiO2含量一般在40%～60%，測定時使用的分光光度計只適合30%以下硅含量的測定，這樣結果就可能出現誤差。動物膠凝聚質量法步驟操作比較繁瑣，但結果比較可靠。

試驗1：用SiO2含量30%左右兩組標樣做對比試驗，見表3。

表3 對比試驗3

可見，SiO2含量30%左右時，硅鉬藍比色法和動物膠凝聚質量法所得結果非常接近，并且與標準值比對均在不確定度范圍內。

試驗2：用SiO2含量40%～60%兩組標樣對比試驗，見表4。

表4 對比試驗4

可見，SiO2含量40%～60%時，兩組標樣用硅鉬藍比色法和動物膠凝聚質量法測得結果都在臨界值，而用動物膠凝聚質量法測得結果都很接近標準值。

3.2 動物膠凝聚質量法測SiO2

動物膠凝聚質量法測SiO2時還有一個突出的問題，就是在用鹽酸蒸干脫水時，烘干的溫度和時間必須嚴格控制：溫度太低，時間太短，脫水不易完全；溫度太高，時間太長，則硅酸沉淀易被雜質玷污，造成洗滌時的困難，而且溫度太高時，AlCl3會變成較大難溶的Al2O3而夾雜在硅酸中，使硅的測定結果偏高。蒸干脫水時還必須經常攪拌，并用扁頭玻璃棒將干塊壓碎，以便使其包藏的水分完全去除，同時還可防止包藏金屬氧化物而影響以后的洗滌。蒸干至黃色鹽粒時易濺出，需緩慢蒸干，必要時可在燒杯上加蓋玻璃皿，如仍有少量濺出，可在最后結果加上經驗值，SiO2含量50%以上的加0.5%，30%以上的加0.3%。在表5 中列舉了3 個在蒸干過程中黃色鹽粒濺出導致結果偏低的情況。

表5 對比試驗5

從表5 可見，在蒸干過程中如果有少量濺出，會導致SiO2結果偏低，甚至超差，這時在最后結果上加上上述的經驗值，就大大提高了結果的準確度。

4 測定氧化鈣時應注意的問題

（1）加指示劑后應立即用玻璃棒攪動溶液，使指示劑快速完全溶解，加入的量以溶液剛好有明顯的綠色出現即可。只要能清楚判斷終點顏色，指示劑盡量少用，因為指示劑本身也是一種絡合劑，當用量較大時，會增加EGTA 的消耗量，從而使CaO 測值偏高。但也不能少到看不清顏色變化，而使標定失敗。

（2）在滴鈣時，必須按順序加入各試劑，次序不能顛倒；加入試劑后應立即滴定，否則隨著放置時間的延長鈣將被氫氧化鎂沉淀吸附，造成結果偏低。

（3）在用鈣黃綠素指示劑時，不能在太陽直接照射下進行滴定，而且燒杯底部應以黑色作襯底，從溶液的上面向下觀察顏色的變化；當滴定接近終點時，應勤攪慢滴。

5 結語

采用以上方法測定灰成分，大大提高了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等測定結果的準確度，減少了試樣返工率，提高了工作效率。