X熒光法測定煤灰中Al2O3和SiO2

秦改萍

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

原料煤的灰熔融性是影響殼牌氣化爐穩定運行的重要因素，當灰熔點流動溫度低于1 250 ℃，煤渣流動性太好，水冷壁渣層偏薄，通過渣口的熔渣顆粒直徑太小，受渣餅區域的合成氣旋流離心力在渣餅集聚，逐步形成不穩定大塊，脫落后堵塞渣池導致停車；而當灰熔點流動溫度高于1 450 ℃時，流動性太差，會在水冷壁內表面形成滾雪球效應，渣層變厚，逐步堵塞渣口。煤灰中Al2O3含量越大，灰熔融性越高，SiO2質量分數45%～60%時，灰熔融性隨SiO2含量增高而降低，小于45%或大于60%時灰熔融性與SiO2含量的關系不夠明顯[1]。w(SiO2)/w(Al2O3)比越高，煤灰的流動溫度呈直線增加趨勢，氣化操作空間越大?；抑衱(SiO2)/w(Al2O3)控制在1.7～2.7之間，氣化操作空間一般可控制在160 ℃～370 ℃，增加氣化爐適應煤種、煤質波動的能力，有利于穩定操作，同時減少渣口和渣池堵渣幾率。所以，煤灰中SiO2和Al2O3含量的測定就顯得非常重要。目前行業內普遍采用X-熒光光譜法進行測定，該方法分析速度快，操作簡便。本文對該方法進行詳細介紹，并與化學容量法結果進行了對比。

1 實驗條件

本實驗采用荷蘭帕納科AxiosmaX X-熒光光譜儀進行實驗，具體參數設置見表1。

2 實驗部分

2.1 灰樣的制備

取一定量粒度小于0.2 mm的分析煤樣于灰皿中，密度不超過0.15 g/cm3，將灰皿送入溫度不超過100 ℃的馬弗爐中，在自然通風和爐門留有15 mm左右縫隙的條件下，用30 min緩慢升溫至500 ℃，在此溫度下保持30 min后，升至(815±10) ℃，在此溫度下灼燒2 h，取出冷卻后，將灰樣研磨至全部通過0.1 mm標準篩。然后再置于灰皿中，于(815±10) ℃下灼燒1 h，取出，于空氣中放置5 min，轉入干燥器內，冷卻至室溫后立即制備分析樣片。如不能及時制備樣品，則在使用前于(815±10) ℃再灼燒1 h。

表1 儀器參數設置

2.2 樣品的制備

稱取0.700 0 g灰樣、7.000 g助溶劑(66.6%四硼酸鋰和33.3%偏硼酸鋰混合溶劑，優級純)于鉑黃金坩堝中，用玻璃棒攪拌均勻后，利用熔樣機在約1 000 ℃下熔融直至樣品完全分解，加入適量脫模劑(碘化銨)，將熔融試樣快速倒在已預熱且調整好冷卻速度的鉑黃金模具中，水平靜置冷卻為玻璃圓片(制備的樣品應表面平整、光滑，出現未熔物、結晶或氣泡時，應丟棄或重新進行熔融)。將熔片倒出后在非檢測面貼標簽并放于干燥器中待檢。

依照2.1和2.2步驟，對5個實驗煤樣CCM、YWM、GCM、LCM和GHM進行處理得到實驗樣片。

黃坩堝在使用時不能與碳接觸，否則會變脆直至開裂，因為高溫下碳能溶于鉑。也不能和鐵、鉛接觸，否則可擊穿器皿，引起中毒。所以，在灰樣制備時必須保證煤樣燃燒完全，不得有單質碳存在，且在熔片過程中使用的坩堝鉗必須包有鉑金頭。

2.3 標準曲線繪制

選用煤灰成分分析國家標準樣品GSB06-2119-2007(ZBM0942)、GSB06-2120-2007(ZBM0952)、GSB06-2122-2007(ZBM1082)、GSB06-2123-2007(ZBM1212)、GSB06-2182-2008(ZBM1102)、GSB06-2928-2012(ZBM1072)分別用瑪瑙研缽研細到全部通過0.1 mm篩，于(815±10) ℃的烘箱內恒重，再按照2.2的步驟制成相應的系列樣片，然后將樣品裝入測量杯中，對各元素的X-熒光強度進行測量，繪制標準曲線。

3 結果及討論

3.1 儀器精密度實驗

為驗證儀器性能，按照本方法所設定參數條件對一個標準樣片和分析樣品樣片進行10次平行測定，獲得標準偏差。具體結果如表2所示。

表2 儀器精密度實驗結果

3.2 加標回收實驗

為進一步對整個實驗過程進行驗證，利用國家標準物質中心的標準溶液進行加標回收實驗[2]。

稱取兩份質量為0.7 g的YWM煤灰于2個鉑黃坩堝中，并將其中一份加入0.1 g ZBM0942，依2.2所述過程進行處理后進行含量測定，結果列于表3。結果顯示熔片過程沒有損失，方法準確性良好。

表3 加標回收實驗數據

3.3 準確性實驗

為驗證本方法的準確性，分別用本方法和《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》 對CCM、YWM、GCM、LCM和GHM5個樣品進行測量，結果見表4。

表4 準確性實驗結果

由上述實驗結果可以看出，采用X熒光法測定與國標規定的仲裁化學法相差不大，且都在誤差允許范圍內。

4 結語

本方法操作簡單方便，節省人力和時間，而且準確度和精密度較高，整個方法的相對標準偏差和回收率都能取得滿意的結果，完全可以取代繁瑣的化學法，為氣化爐原料煤品質監測提供了有力技術支持。