煤中全硫的測定方法

摘要：對煤中全硫的兩種測定方法：艾士卡法和氧彈燃燒后滴定法進行分析討論。

關鍵詞：煤中硫含量；艾氏卡法；氧彈燃燒后滴定法

1 前言

在自然界中，煤中硫的賦存狀態為有機硫和無機硫，而無機硫又包括黃鐵礦硫及硫酸鹽硫，煤中的硫以黃鐵礦硫和有機硫為主，硫酸鹽硫的含量很少，所以對其研究也比較少。而煤中硫含量的測定是除了發熱量、灰分和揮發分以外的一個重要指標。

但是在生產中，硫是一種有害元素，含硫量高的煤在供應管道燃燒、氣化或煉焦使用時，都會給生產帶來很大的危害，不僅會嚴重地腐蝕生產中的鍋爐管道，也會使大氣環境遭到嚴重的污染，形成自然界的污染殺手——酸雨，因此，為了有效而經濟地利用和控制煤炭資源，我們必須對煤炭中的硫含量進行一定的分析和控制。

當前，在國家標準規定的煤中全硫的測定方法有三種，即：重量法(艾氏卡法)、高溫燃燒中和法(雙管和單管定硫儀)和庫侖滴定法(智能定硫儀)。這三種方法當中，重量法不需要專門的儀器設備，測定結果準確度高、且重現性好，所以將其作為國家標準當中的仲裁方法，但其缺點是操作煩瑣、費時；而高溫燃燒中和法和庫侖滴定法的速度快，結果都能夠達到國家的標準要求，但是卻必須要購買專門的儀器設備方能有效地進行測定。

因此，根據實際需要，我們設計了一種氧彈燃燒后滴定法，并且通過在我們實驗室進行了一系列的比對試驗和應用，結果都比較令人滿意。而此方法的優點是結果準確，快速便捷，操作簡單易于掌握。而且實驗室不需另購儀器設備和專門單獨設計操作室，就能開展檢驗工作。

2 煤中全硫測定方法原理和主要反應

2.1 艾士卡法的測定原理和主要反應

將煤樣與艾士卡試劑混合灼燒后，使其煤中硫反應生成硫酸鹽，然后滴加氯化鋇，使硫酸根離子反應生成硫酸鋇沉淀，再根據硫酸鋇的質量來計算出煤中全硫的含量。

主要反應為：

2.2 氧彈燃燒后滴定法的測定原理

煤中的硫在測定發熱量的氧彈中燃燒，反應生成的二氧化硫和三氧化硫被過量的無水碳酸鈉溶液吸收，然后用鹽酸標準溶液來進行滴定，所求得為煤中硫的含量。

3 實驗步驟

3.1 艾士卡法

3.1.1 在30mL瓷坩鍋中稱取質量比為2:1的化學純輕質氧化鎂與化學純無水碳酸鈉，混勻，并將其研細至粒度小于0.2mm。然后稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣1g和2g的艾氏劑，仔細混合均勻，再用1g艾氏劑覆蓋在煤樣之上，將其移入馬弗爐中，在1至2小時內從室溫逐漸加熱到800℃～850℃，并在該溫度下加熱1至2h。

3.1.2待完全燃燒反應和冷卻之后，將灼燒物移入400mL燒杯中，用熱水洗凈，再加入100mL～150mL熱蒸餾水，充分攪拌。

3.1.3 用中速定性濾紙將灼燒物以傾瀉法過濾，并小心將殘渣轉移到濾紙中，再用熱水仔細沖洗不少于10次，使洗液的最終用水體積不超過300mL。

3.1.4 滴加甲基橙指示劑2-3滴到濾液中，并用鹽酸中和，使其呈酸性(pH約為1~2)，其目的是消除碳酸根離子的影響。

3.1.5 將溶液煮至沸騰后，滴加氯化鋇溶液10mL，并在微沸狀況下保持兩小時，使其生成硫酸根沉淀。

3.1.6 待溶液冷卻或靜置過夜后，用無灰定量濾紙過濾，并用熱水沖洗至無氯離子為止。

3.1.7 將沉淀連同濾紙轉移到已經恒重的瓷坩堝中，先在電爐上低溫灰化后，再將其轉移到800℃～850℃的馬弗爐中，灼燒20-40min，然后冷卻至室溫稱量。

3.1.8 計算公式

St，ad=■×100

式中：m1-生成硫酸鋇的質量，g；m2-空白硫酸鋇的質量，g；0.1374-硫酸鋇換算成硫的校正系數；m-試樣的質量，g。

3.2 氧彈燃燒后滴定法

3.2.1準確加入0.1mol/L的無水碳酸鈉溶液20mL于氧彈中，并按照長沙5E-AC自動量熱儀的說明進行操作。

3.2.2待反應完全后，先搖勻氧彈，使氧彈內的二氧化硫和三氧化硫被無水碳酸鈉溶液完全吸收。

3.2.3再把氧彈中的液體仔細地以傾瀉法轉移到250mL錐形瓶中，然后再用80mL蒸餾水沖洗氧彈三次，并將洗液也一起轉移到錐形瓶中。

3.2.4最后再加入3滴含量為0.5%的溴甲酚綠+甲基紅混合指示劑，用0.05mol/L的鹽酸標準溶液進行滴定，同時進行空白試驗。

3.2.5計算煤中硫含量的公式：

X=■×100

V0：空白消耗鹽酸溶液的體積，mL；V1：樣品消耗鹽酸溶液的體積，mL；C：鹽酸溶液的濃度，mol/L；m:試樣的質量，g。

3.3驗證試驗

3.3.1氧彈燃燒后滴定法的重復性試驗

表1不同含硫量的煤的測定結果

從表１可以看出硫含量在低濃度時的標準偏差是0.023；中濃度是的標準偏差是0.039，高濃度是0.047，因此在測定中低硫含量的煤時，該方法的重復性較好，精密度高，能夠滿足實驗要求。

3.3.2方法對照試驗

表2與艾士卡法（重量法）的對比試驗

從表2可以看出，氧彈燃燒后滴定法與艾士卡法的測定結果的誤差并不大，穩定性較好，其結果比較吻合，而且準確度能滿足要求，可以滿足分析要求。

4結果討論與分析

4.1從實驗步驟來看，利用艾士卡法測定煤中硫含量，其過程比較繁瑣，需要兩天才能分析完成，而且實驗中每個步驟有失誤就會使結果偏差很大；而氧彈燃燒后滴定法則能在半小時左右就能快速地分析完成，并且實驗操作過程比較簡單。

4.2從反應原理來看，艾士卡法能夠將煤中的各種形態硫全部轉化為硫酸鹽，而生成的硫酸鹽與沉淀劑氯化鋇發生反應，生成硫酸鋇沉淀，再根據硫酸鋇的質量計算煤中全硫的含量；而氧彈燃燒后滴定法對煤中的部分硫酸鹽形式的硫的轉化不夠完全，將導致分析結果會有所偏低。

5結束語

5.1艾士卡法對含量高的硫的煤的測定比氧彈燃燒后滴定法的準確度高，反應完全，重現性好，是仲裁方法；

5.2艾士卡法的操作步驟過于繁瑣，分析時間較長；

5.3氧彈燃燒后滴定法操作步驟比較簡單，分析時間較短；

5.4在測定中低硫含量的煤時，采用氧彈燃燒后滴定法，分析結果的準確度能夠滿足要求，而且能大大縮短分析時間，簡化操作步驟，從而提高了工作效率。

參考文獻

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