煤中磷含量的測定及影響因素研究

摘 要：本文以煤炭資源中的磷含量為說明對象，對磷含量的測定進行了簡單的介紹，具體深入的分析和研究了磷含量的測定過程中可能存在的影響因素。磷是煤中含有的有害元素之一，在煉焦過程中煤中的磷可能會對鋼鐵產品的冷脆性帶來一定的影響，將煤資源作為動力燃料時煤中的磷元素會影響到鍋爐的效率，所以磷含量可以說是煤質中的重要指標和參數，目前國際標準和我國現在實行的標準都采用的是磷鉬藍比色法，這種方法相對于其他測定方法來說在靈敏度上有著很大的優勢，并且測定出來的結果也相對比較可靠，但是其缺點是最后分析的周期比較長，并且有很多的影響因素都會給最終測定結果的準確性和可靠性帶來很大的影響。所以本文從各個環節對煤中磷含量的測定進行著手，具體闡述了使用磷鉬藍分光光度法檢測時的原理和可能存在的影響因素。

關鍵詞：煤炭資源;磷元素;測定方法;影響因素;分析研究

磷是煤中所有元素中比較有危害性的元素之一，磷在煤中的含量比較低，一般在0.001%到0.1%之間，最高也不會超過1%，在煉焦過程中煤中的磷會進入到焦炭中，在煉鐵的過程中煤中的磷又會從焦炭中轉入到生鐵當中，這將會給焦炭的質量造成很大的影響，進一步影響到鋼鐵的冷脆性，如果溫度處于零下十幾度的低溫情況下鋼鐵制品會處于脆裂的狀態，針對這種情況必須嚴格控制在煉焦過程使用的煤的磷元素的質量分數必須在0.1%以下，當使用煤作為動力燃燒時，煤中的含磷化合物在高溫下會揮發，并且在鍋爐加熱面上會逐漸冷凝下來，然后會膠結一些飛灰微粒，最終形成一種難以清除的沉積物，最終將會影響到鍋爐的燃燒效率，正是這樣才將磷含量作為煤質的重要指標之一，所以工作人員必須落實好煤中磷含量的測定工作。

磷在煤中主要存在形式是磷灰石和氟磷灰石等無機磷和微量的有機磷，但是其中有機磷的含量相對來說比較低，所以基本上可以忽略其的存在。由于無機磷的熔點比較高一般都處于1700℃以上，所以在煤灰化過程中磷元素一般不會揮發和損失，但是含量相對來說比較低的有機磷雖然也會揮發但是對最終磷含量的測定結果不會產生很大的影響。目前我國的現行標準和國際上采用的標準一般都采用的是磷鉬藍比色法。這種方法在靈敏度方面有了很大的突破，最終得到的結果都比較可靠和準確科學，對最終測定的結果產生的影響也不是很大，并且對工作人員的操作要求也不是很嚴格，也同時干擾元素易分離和消除的特點，所以這種方法適用于微量磷的分析和研究。

1 煤種磷元素的測定方法

1.1 磷鉬藍分光光度法

目前磷鉬藍分光光度法是國際現行標準和我國現行標準經常采用的一種測定煤中磷元素的方法，這種方法表現出來的優勢是靈敏度比較高，測定的結果比較科學準確有可信度，操作也比較快捷和迅速，具有干擾元素易于分離和消除的特點，所以非常適用于微量磷含量的分析與研究工作的開展。

磷鉬藍分光光度法的原理是在已經配置好的酸性溶液中用正磷酸和鉬酸進行反應和作用然后生成磷鉬酸，緊接著用抗壞血酸將其還原成藍色的磷鉬酸絡合物，當煤中磷含量比較低的時候，這種測定的方法會符合朗伯-比爾定律，并且表現出來的藍色強度和磷含量成正比的關系。

用分光光度計在650nmB波長處來對吸光度進行測定，用高氯酸--氫氟酸測定方法來代替硫酸--氫氟酸進行分解熔樣工作，最終結果也表明了這種方法在操作上比較簡單容易上手，并且操作條件容易控制，在重現性和精密度方面都表現出來了比較大的優勢。除此之外，可以采用稱取灰樣的方法在標定工作曲線的工作開展過程中將磷的標準儲備液更換為五氧化二磷的標準儲備液，在進行結果的計算時可以直接用五氧化二磷進行表示，這樣可以最大限度上避免了出現二次誤差的麻煩，并且可以節省時間和材料，使用同一種濾液對鉀和鈉元素進行測定，然后進行大量的重復性實驗最終得到一個令人滿意的結果，也從側面反映出來了這種方法的可行性。在國際煤中磷元素含量的測定過程中逐漸開始嘗試在溶液之中加入硝酸鉍來提高測定過程的靈敏性，最終測定的結果也是令人滿意的，所以這種方法也是可行的，也有其他人利用赤霉素代替原來使用的抗壞血酸作為還原劑，最終測定的結果也表明了在一摩爾每升的鹽酸介質中可以將磷鉬雜多酸慢慢的還原成磷鉬雜多藍，并且其最大吸收波長可以達到670nm，表觀摩爾吸光系數也可以達到每厘米13900摩爾，并且這種方法更為準確和可靠。

1.2 火焰原子吸收光譜法

在稀硝酸這種介質中，磷與鉬酸可以發生反應形成磷鉬雜多酸絡合物，并且在測定過程中也可以被乙酸丁酯萃取，采用火焰原子吸收光譜法可以對磷鉬雜多酸進行測定并且間接的測定煤中磷元素的含量，煤中含有的硅和砷元素等都可以在樣品分解處理的過程中被除去，有一些技術人員利用這種方法完成了對煤中磷元素含量的測定并且測定出來磷的質量濃度在0.20到3.8微克每毫升之間，在這個范圍之內其質量濃度表現出來比較良好的線性關系，并且相對標準的偏差在3.8%之內，所以用火焰原子吸收光譜法對煤中磷元素的含量進行測定的出來的結果是令人滿意的并且也具有很大的可行性。

1.3 X射線熒光光譜法

一些技術人員利用人工混配有限煤炭標準樣品的粉末來進行直接的壓片制樣工作，X射線熒光光譜可以對煤中的砷、硫、磷和氯元素進行同時的測定，節省了大量的工作時間，并且對處理樣品的粒度、樣品量、助磨劑、制樣壓力和保壓的時間等各種實驗中需要注意的條件利用可變α系數法進行了基體的校正。整個樣品分析和試樣的過程中僅僅只需要消耗大約10h左右就可以完成，并且這種方法和原來使用的一些比較傳統和經典的方法（下轉第73頁）（上接第71頁）在精密度和操作上手方面都有著很大的優勢，所以這種方法在很大程度上滿足了大批量煤炭資源中磷元素含量的測定和分析。

1.4 電感耦合等離子體發射光譜法

之前有技術人員用微波熔樣的方法對已經發生灰化的煤炭資源樣品用硝酸--氫氟酸進行分解處理，這樣可以充分讓煤中的磷元素更加充分的進入到溶液當中，然后在使用硼酸絡合游離的氯離子的基礎上采用ICP-AES測定方法對溶液中的磷元素含量進行深入的測定和分析，這種方法和原來使用的傳統的經典的方法相比來說在操作入手方面有了很大的突破并且分析速度有了一個十分明顯的提高，精密度比較高最終測定的結果也令人滿意。在這之后有技術人員利用硝酸、硫酸、氫氟酸在高壓密封的條件基礎之下來微波消解體系中完全消解褐煤、煙煤和無煙煤的樣品，這個過程需要保證消解的溫度在180℃以上，并且根據多次實驗結果最終將178.283作為磷的分析譜線，然后利用ICP-AES方法對煤樣中磷元素的含量進行深入的測定和分析研究。在這個過程中利用了扣除背景的方法對基體干擾和光譜干擾進行了很好的消除，測定結果中磷元素濃度在0到10mg每升范圍之內將會和等離子體的發射強度呈現出很好的線性關系。

2 結語

總而言之，本文從煤中磷元素含量的測定過程中的各個環節和各個方面進行了深入的分析和研究，具體闡述了磷鉬藍分光光度法在測定煤中磷元素含量過程中可能存在的問題以及一些其他常見的測量磷元素含量的方法，這些方法較之于之前使用的比較傳統和經典的方法都有了很大的突破，但是也同時有很多必須格外注意的環節和細節，需要技術人員嚴格按照我國現行的標準和國際上通用的標準落實好每一個環節和每一個方面的控制工作，保證最終測定的數據足夠準確和科學。

參考文獻：

[1]馬旭艷.焦炭中磷含量的測定[J].天津化工，2018（1）：42-44.

[2]馬克富.X射線熒光光譜法測定煤灰中常量元素的試驗研究[J].煤質技術，2019（2）：32-35.

[3]張文慧.煤中磷含量的測定及影響因素[J].內蒙古石油化工，2016（3）：71-72.

作者簡介：

高鑫（1980- ），2012年1月20日畢業于太原理工大煤化工專業，本科，現工程師，從事工作或者研究方向。