煤化驗作業(yè)指導書(正式).doc

作業(yè)指導書文件編號：JXxxxx版本修訂號：10煤炭檢驗頁碼：第 14 頁 共 14 頁一、 目的 指導煤炭工業(yè)分析檢驗的工藝查定工作。二、 適用范圍 本作業(yè)指導書適用于煤碳原煤及煤炭制品進行監(jiān)督抽查和委托檢驗過程中的分析檢驗工作。三、內(nèi)容1.煤樣制備1.1煤樣篩分1.1.1 對所取50公斤樣品的大塊煤樣進行人工破碎后快速取約1公斤有代表性的煤樣作全水分檢測，剩余的煤樣再進行破碎（用人工或破碎機均可）至粒度25mm。將破碎后的煤樣用平板鐵鍬鏟起堆成圓錐體，再次交互地從煤樣堆兩邊對角貼底逐鍬鏟起堆成另一個圓錐。每鍬鏟起的煤樣，不應(yīng)過多，并分兩三次撒落在新錐頂端，使之均勻地落在新錐的四周。如此反復兩次，再由煤樣堆頂端，從中心向周圍均勻地將煤樣攤平或壓平。按四分法縮分至25公斤。1.1.2 縮分后的樣品送入破碎機中進行破碎至粒度小于13mm，再縮分至樣量約為12Kg。1.1.3 縮分至12 Kg的煤樣通過孔徑5mm的分樣篩，未過分樣篩的再送入破碎機中進行破碎至粒度小于5mm，再按四分法縮分至煤樣兩份各約3kg，一份作存查樣并作好標識，同時根據(jù)薊縣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所取樣單的內(nèi)容準確填寫煤樣品登記單一式兩份，存查樣品中放一份。一份隨報告單存檔。將另一份樣按四分法縮分至約100g用粉碎機粉碎至粒度0.2mm, 取約50g裝于試樣瓶中，供空氣干燥煤樣水分、揮發(fā)分、灰分、全硫、發(fā)熱量的測定。1.2煤炭制樣注意事項：1.2.1 制樣過程中的每次取樣都必須依據(jù)標準抽取，并將煤樣充分混合均勻，否則會對分析結(jié)果造成影響。1.2.2 進入破碎機破碎之前，如煤樣太濕，需先在烘箱內(nèi)烘去外水后再制樣。2.煤樣工業(yè)分析檢驗2.1全水分的測定（空氣干燥法）在預(yù)先干燥和已稱量過的淺盤內(nèi)迅速稱取粒徑25mm的煤樣（50010g）。（稱準至0.1g），平攤在淺盤中。將淺盤放入預(yù)先加熱到（105-110）的空氣干燥箱中，在鼓風條件下，煙煤干燥2-3h，將淺盤取出，趁熱稱量（稱準至0.1g）。進行檢查性干燥，每次30分鐘，直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.5g或質(zhì)量增加時為止。在后一種情況下，采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量作為計算依據(jù)。2.2 結(jié)果的計算全水分計算結(jié)果按下式計算Mt%=式中：M1-烘干前的煤樣質(zhì)量，M2-烘干后的煤樣質(zhì)量。結(jié)果保留一位小數(shù)。水分測定結(jié)果的精密度規(guī)定：水分Mad%重復性限%100.410.000.5注意：整個制樣過程和稱樣過程要迅速。2.2 空氣干燥煤樣水份（Mad）測定2.2.1 方法提要（空氣干燥法）稱取一定量的空氣干燥煤樣置于105110的干燥箱內(nèi)，于空氣流中干燥到質(zhì)量恒定，根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計算出水分的質(zhì)量分數(shù)。2.2.2.分析步驟 在預(yù)先干燥并已稱量過的稱量瓶內(nèi)稱取料度小于0.2 mm的空氣干燥煤樣（10.1）g，稱準至0.0002g，平攤在稱量瓶中。打開稱量瓶蓋，放入預(yù)先鼓風并已加熱到105110的干燥箱中，在一直鼓風的條件下，煙煤干燥1小時，無煙煤干燥11.5小時。注：預(yù)先鼓風是為了使溫度均勻。將裝有煤樣的稱量瓶放入干燥箱前35min就開始鼓風。從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上瓶蓋，放入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后進行稱量。進行檢查性干燥，每次30min，直到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.0010g或質(zhì)量增加時為止。在后一種情況下，采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量為計算依據(jù)。水分在2.00%以下時，不必進行檢查性干燥。2.2.3結(jié)果的計算空氣干燥煤樣的水分按下式計算Mad（%）=式中：Mad-空氣干燥煤樣的水分，單位為百分數(shù)（%）M1-稱取的空氣干燥煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）M2-煤樣干燥后失去水份后的質(zhì)量，單位為克（g）注：結(jié)果保留兩位小數(shù)。水分測定結(jié)果的精密度規(guī)定：水分Mad%重復性限%5.000.25.0010.000.310.000.42.3空氣干燥煤樣的揮發(fā)分（Vad）2.3.1原理稱取一定量的空氣干燥煤樣，放在揮發(fā)分坩堝中，在90010溫度下。隔絕空氣加熱7分鐘，以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分數(shù)減去該煤樣的水分含量（Mad）作為揮發(fā)分。2.3.2分析步驟a、用預(yù)先在900溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的揮發(fā)分瓷坩堝，稱取粒徑0.2mm煤樣10.1g（精確到0.0002g）,然后輕輕振動坩堝，使煤樣攤平。蓋上蓋，放在坩堝架上。（褐煤和長焰煤應(yīng)預(yù)先壓餅，并切成3mm的小塊。）b、將馬福爐預(yù)先加熱到920左右。打開爐門，迅速將放有坩堝的架子送入恒溫區(qū)，并關(guān)上爐門。準確加熱7分鐘。坩堝及架子剛放入后，爐溫有所下降，但必須在3分鐘內(nèi)使爐溫恢復到90010，否則，試驗作廢。加熱時間包括溫度恢復時間在內(nèi)。c、從爐內(nèi)取出坩堝架，放在空氣中冷卻5分鐘左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20分鐘）后，稱量。2.3.3結(jié)果計算以質(zhì)量百分數(shù)表示的空氣干燥煤樣的揮發(fā)分（Vad%）按下式：Vad（%）=Mad%式中：M0煤樣加熱前的質(zhì)量，g；M1煤樣加熱后的質(zhì)量，g；Mad空氣干燥煤樣的水分，%。注：結(jié)果保留兩位小數(shù)。揮發(fā)酚測定精密度規(guī)定：揮發(fā)分Vad%允許誤差%（絕對值）重復性限再現(xiàn)性臨界差200.300.5020400.501.00400.801.502.4空氣干燥煤樣的灰分（Aad）2.4.1原理稱取一定量的空氣干燥煤樣，放入馬福爐中，以一定的速度加熱到81510灰化并灼燒到質(zhì)量恒定。以殘留物占煤樣質(zhì)量的百分數(shù)作為灰分產(chǎn)率。2.4.2分析步驟a、用預(yù)先灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿稱取粒徑0.2mm煤樣1g0.1g（精確至0.0002）g，均勻攤平。b、將灰皿送入溫度不超過100的馬福爐中，關(guān)上爐門并使爐門留有15mm左右的縫隙。在不少于30分鐘的時間內(nèi)，將爐溫升至約500，并在此溫度下保持30分鐘。繼續(xù)升溫到81510，關(guān)上爐門,并在此溫度下灼燒1h。c、從爐中取出灰皿，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5分鐘左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20分鐘）后，稱量d、進行檢查性灼燒，每次20分鐘。直到連續(xù)兩次灼燒的質(zhì)量變化不超過0.001g為止。用最后一次灼燒的質(zhì)量做計算依據(jù)。灰分低于15%時必須進行檢查性灼燒。2.4.3結(jié)果計算以質(zhì)量百分數(shù)表示的空氣干燥煤樣的灰分（Aad）按下式計算：Aad（%）=100式中：M1殘留物的質(zhì)量，g；M0煤樣的質(zhì)量，g。注：結(jié)果保留兩位小數(shù)?；曳譁y定的精密度規(guī)定：灰分Aad%允許誤差%（絕對值）重復性限再現(xiàn)性臨界差150.200.3015300.300.50300.500.702.5硫含量2.5.1原理煤樣在1150的高溫條件下及催化劑的作用下，在凈化過的空氣流中燃燒，煤中各種形態(tài)的硫燃燒、分解后均被凈化過的空氣流帶到電解池內(nèi)，生成亞硫酸或少量的硫酸，亞硫酸立即被電解液中的碘（溴）氧化成硫酸，結(jié)果溶液中的碘（溴）減少而碘離子（溴離子）增加，破壞了電解液的平衡狀態(tài)，指示電極間的電位升高，儀器自動判斷啟動電解，并根據(jù)指示電極上的電位高低，控制與之對應(yīng)的電解電流的大小與時間，使電解電極上生成的碘（溴）與亞硫酸反應(yīng)所消耗的數(shù)量相等，從而使電解液重新回到平衡狀態(tài)，重復此過程，直到試驗結(jié)束，最后，儀器根據(jù)對電解產(chǎn)生碘（溴）所消耗的電量積分，再根據(jù)法拉弟電解定律計算試樣中的全硫的含量。2.5.2分析步驟于瓷舟中用天平稱取粒徑0.2mm的試樣50mg，精確至0.0001g，在試樣上蓋一層薄薄的三氧化鎢。2.5.3試驗步驟啟動溫控器，將管式爐升溫到11505，再開動供氣泵與抽氣泵并將氣流量調(diào)節(jié)到1000ml/min，在抽氣情況下將250-300ml電解液加入電解池內(nèi)，開動電磁攪拌器。在瓷舟中放入少量非測定煤樣，在煤樣上蓋一薄層三氧化鎢，放入送樣的石英托盤上，開啟送樣程序控制器。直至庫侖積分器顯示數(shù)值不為零時開始。再在另一瓷舟上稱取粒度小于0.2mm空氣干燥煤樣0.05g(準稱至0.0002g)，在煤樣上蓋一薄層三氧化鎢，放入送樣的石英托盤上，開啟送樣程序控制器，煤樣進入爐內(nèi)，庫侖滴定開始。試驗結(jié)束后，庫侖積分器顯示硫的毫克數(shù)或百分含量并由打印機打出。2.5.4 結(jié)果計算當庫侖積分器最終顯示數(shù)為硫的毫克數(shù)時，全硫含量按下式計算：St,ad = 100St,ad-空氣干燥基全硫含量，%；m1-庫侖積分器顯示值，mg；m-煤樣質(zhì)量，mg。注：結(jié)果保留兩位小數(shù)。庫倫滴定法測定煤中全硫精密度規(guī)定：全硫St.ad%允許誤差%（絕對值）重復性限再現(xiàn)性臨界差1.500.050.151.504.000.100.254.000.200.352.6煤炭中氫的檢測2.6.1原理煤樣于800在高錳酸銀熱解產(chǎn)物作用下，在氧氣流中燃燒，生成的水與Pt-P2O5電解池中的五氧化二磷反應(yīng)生成偏磷酸，其反應(yīng)方程式如下： H20 + P205 2HPO3電解偏磷酸，在Pt-P205電解池內(nèi)產(chǎn)生如下反應(yīng)： 陽極：2PO3- - 2e P205 + O2 陰極：2H+ + 2e H2隨著電解反應(yīng)的進行，偏磷酸越來越少，生成的氧氣和氫氣隨氧氣流排出，而五氧化二磷得以再生，電解電流也隨之下降。當電解電流降至終點電流時，電解結(jié)束。根據(jù)電解所消耗的電量應(yīng)用法拉第定律：W即可計算出煤中氫的含量。煤樣燃燒生成的二氧化碳用二氧化碳吸收劑吸收，吸收劑一般選用堿石棉，主要成份為氫氧化鈉。其吸收反應(yīng)方程式如下： 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H20根據(jù)吸收劑的增量，計算煤中碳的含量。試樣中硫和氯對測定產(chǎn)生的干擾可用高錳酸銀熱解產(chǎn)物除去，氮對碳的干擾由活性粒狀二氧化錳除去。2.6.2碳氫分析操作分析樣品時應(yīng)注意首先避免各方面的人為污染，如手汗、器皿等，特別是南方雨季較多，空氣潮濕，備用的器皿，煤樣等要及時放置在干燥容器內(nèi)，減少不必要的分析誤差。2.6.2.1打開氧氣路，通冷卻水。調(diào)節(jié)氧氣吸人器(壓力表) 旋鈕，使流量指示為80mL/min，調(diào)節(jié)冷卻水使水流出時呈細水柱狀即可。2.6.2.2開啟電源，在升溫的同時，做U型管（二氧化碳吸收管）恒重試驗。將二氧化碳吸收管磨口塞旋開，與系統(tǒng)連接，并接上氣泡計，接通氧氣使氧氣流速保持80mL/min，按一下復位鍵，待儀器報點（10min）后，取下吸收管，關(guān)閉活塞。在天平旁放置10min左右，稱量，再與儀器相連，重復上述試驗，直到二氧化碳吸收管質(zhì)量變化不超過0.0005g時為恒重。2.6.2.3選擇極性開關(guān)。儀器的極性轉(zhuǎn)換鍵，應(yīng)每天交換，這對維持電解池良好工作狀態(tài)大有益處。 交換電解電源兩極間的極性。電解一段時間后，電極的根鉑絲會逐漸從銀白色變成黑色，最后這根作為陰極的鉑絲上沉結(jié)有黑色發(fā)亮的油狀物(陰極泥)，用洗滌劑等甚至浸入熱濃的硫酸一重鉻酸鉀溶液中亦不能將它除去。鉑絲發(fā)黑后，電解池性能就會逐漸惡化。試驗中如每天改變電解池兩根鉑絲的極性，可長期地保持鉑絲不變色。測定時電解電流下降平穩(wěn)，空白值小而穩(wěn)定。2.6.2.4待三段爐溫升至需要的溫度指示值后，即可做正式樣品分析。(若是新電解池則做一廢樣，以平衡電解池狀態(tài)。做廢樣不需連上吸碳管，樣品亦無須標準，步驟與分析正式樣品一樣)。2.6.2.5廢樣做完后，在預(yù)先灼燒過的燃燒舟中稱取粗度小于0.2mm的空氣干燥煤樣(煤樣須用轉(zhuǎn)瓶法混合均勻)7075mg(標準到0.0002g)的樣品并均勻鋪平，在煤樣上蓋一層三氧化鉻?？砂汛巳紵蹠捍嫒氩粠Ц稍飫┑娜萜髦?。2.6.2.6接上已恒量的二氧化碳吸收管和氣泡計，并以80mL/min的流速通人氧氣。按預(yù)處理鍵，將電解池電解到終點，清除殘余水份。打開帶有鎳鉻絲推棒的橡皮塞，迅速將燃燒舟放入燃燒管入口端，及時塞緊帶推棒的橡皮塞。用推棒推動燃燒舟，使舟的一半進入燃燒爐口，按復位、測定鍵，見煤樣燃燒后(約90s)，可將全舟推入燃燒爐口，待樣品燃燒平衡無火星后(約3min)即可將全舟推入高溫區(qū)，并立即拉回推棒，不要讓推棒紅熱部分回拉到靠近橡皮塞處，以免使橡皮塞過熱分解。2.6.2.7 試驗10min后(電解已達到終點，否則需適當延長時間)，取下二氧化碳吸收管，關(guān)閉活塞，在天平旁放置l0min后稱量(稱量前應(yīng)瞬間旋開一下U形管旋塞)；記下儀器顯示的毫克數(shù)。打開帶推棒的橡皮塞，用帶鉤鎳鉻絲棒取出燃燒舟，塞上帶推棒橡皮塞。2.6.2.8氫空白值的測定測定氫的空白值可與二氧化碳吸收管的恒重試驗同時進行，也可在碳氫測定之后進行。在三段爐溫達到指定溫度后，保持氧氣流速為80mL/min。按預(yù)處理鍵，將電解池電解到終點，清除系統(tǒng)殘余水份。在一個預(yù)先灼燒過的燃燒舟內(nèi)加適量的三氧化三鉻(數(shù)量和煤樣分析時相當)，打開帶推棒的橡皮塞，放入燃燒舟，塞緊橡皮塞，按空白鍵。用推棒將燃燒舟一次性推到高溫帶，立即拉回推捧，9min后，儀器自動電解，等待電解到達終點后，記下儀器顯示的氫毫克數(shù)。若兩次空白值相差不超過0.05mg，則取兩次測定平均值，為當天氫的空白值。樣品分析結(jié)束后，關(guān)掉電源、水源、氣路、將氣泡計調(diào)過來接到無水高氯酸鎂U形管上。2.6.3結(jié)果計算2.6.3.1氫值的計算總氫值H為：H100分析基氫值Had為：Had100 0.1119Mad或HadH 0.1119Mad干基氫值Hd為：Hd100上列各式中：m2儀器氫的顯示數(shù)；mgm試樣重量；mgm3測定氫的空白值；mgMad分析煤樣的水份值；0.1119將水折算成氫的系數(shù)2.6.3.2碳值的計算分析基碳值Cad為：Cad100干基碳值Cd為：Cd100上列各式中：m1一U形管吸收二氧化碳增重的量；mg0.2729將二氧化碳折算成碳的系數(shù)。一般新裝的堿石棉U形管，剛開始做樣時，第二吸收管不增重，做數(shù)次樣品分析后，若第二吸收管增重量達50mg以上時，表明第個吸收管已經(jīng)失效，須更換。2.7煤發(fā)熱量的測定 準確稱取粒徑0.2mm的煤樣1g0.1g（精確至0.0002）g，按煤發(fā)熱量測定儀說明書進行操作。2.7.1 方法原理 將一定量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,煤的發(fā)熱量是在氧彈熱量計中測定的，取一定量的分析試樣放于充有過量氧氣的氧彈熱量計中完全燃燒，氧彈筒浸沒在盛有一定量水的容器中。煤樣燃燒后放出的熱量使氧彈熱量計量熱系統(tǒng)的溫度升高，測定水溫度的升高值即可計算氧彈彈筒發(fā)熱量QDT（兆焦/千克）。 MJ/kg.熱量計的熱容通過在相近條件下燃燒一定量的基準物苯甲酸來確定，根據(jù)試樣燃燒前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升，并對點火熱等附加熱進行校正后即可求得試樣的彈筒發(fā)熱量。從發(fā)熱量中扣除硝酸形成和硫酸校正熱即得高位發(fā)熱量 2.7.2儀器和設(shè)備自動恒溫式熱量計燃燒皿、壓力表和氧氣導管；天平（分析天平、工業(yè)天平）2.7.3試驗步驟2.7.3.1按照自動量熱儀使用說明進行操作。2.7.3.2在燃燒皿中稱取粒度小于0.2的空氣干燥煤樣或水煤漿干燥試 樣0.91.1g（稱準到0.0002g），然后將燃燒皿裝入氧彈的干鍋架上。2.7.3.3取一段已知熱值的點火絲，兩端分別接在氧彈的兩個電極柱上，彎曲點火絲接近試樣，注意與試樣保持良好接觸或保持微小的距離（對易飛濺和易燃的煤）；并注意勿使點火絲接觸燃燒皿，以免形成短路而導致點火失敗，甚至燒毀燃燒皿。同時還應(yīng)注意防止兩電極間以及燃燒皿與另一電極之間的短路。當用棉線點火時，把已知質(zhì)量棉線的一端固定在已連接到兩電極柱上的點火導線上（最好夾緊在點火導線的螺旋中），另一端搭接在試樣上，根據(jù)試樣點火的難易，調(diào)節(jié)搭接的程度。對易飛濺的煤樣，應(yīng)保持微小的距離。2.7.3.4往氧彈中加入10ml蒸餾水。小心擰緊氧彈蓋，注意避免燃燒皿和點火絲的位置因受振動而改變。有的恒溫自動量熱計需人工往氧彈中緩緩充入氧氣，直至壓力到2.83.0Mpa，達到壓力后的持續(xù)充氧時間不得小于15s；如果充氧壓力超過3.2Mpa，應(yīng)停止實驗，放掉氧氣后，重新充氧至3.2Mpa以下。2.7.3.5按儀器操作說明書進行其余步驟實驗，直至結(jié)束實驗。2.7.3.6結(jié)束實驗后，取出氧彈開啟放氣閥、放出燃燒廢氣，打開氧彈，仔細觀察彈筒和燃燒皿內(nèi)部，如果有試樣燃燒不完全的跡象或有碳存在，實驗應(yīng)作廢。需要時；用蒸餾水充分沖洗氧彈內(nèi)各部分、放氣閥、燃燒皿內(nèi)外和燃燒殘渣；把全部洗液（共約100ml）收集在一個燒杯中供測硫使用。2.7.3.7實驗結(jié)果被打印或顯示后，校對輸入的參數(shù)，審核后報出結(jié)果。2.7.4.實驗結(jié)果處理:2.7.4.1恒溫式熱量計的發(fā)熱量的計算 彈筒發(fā)熱量按下式計算： 高位發(fā)熱量計算公式2.7.4.2 恒容低位發(fā)熱量的計算工業(yè)分析一般依收到基煤的低位發(fā)熱量進行計算。收到基的恒容低位發(fā)熱量的計算方法為：2.7.4.3 恒壓低位發(fā)熱量的計算由彈筒發(fā)熱量算出的高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量都屬恒容狀態(tài)，在實際工業(yè)燃燒中則是恒壓狀態(tài)，嚴格的講，工業(yè)計算中應(yīng)使用恒壓低位發(fā)熱量，如有必要，恒壓低位發(fā)熱量可按下式計算： 發(fā)熱量測定的重復性限和再現(xiàn)性臨界差：高位發(fā)熱量（J/g）重復性限再現(xiàn)性臨界差1203002.7.5.注意事項2.7.5.1新氧彈和新?lián)Q部件（彈筒、彈頭、連接環(huán)）的氧彈應(yīng)經(jīng)20.0Mpa的水壓實驗，證明無問題后方能使用。此外，應(yīng)經(jīng)常注意觀察與彈筒強度有關(guān)的結(jié)構(gòu)，入彈筒和連接環(huán)的螺紋、進氣閥、出氣閥和電極與彈頭的連接處等，如發(fā)現(xiàn)磨損或松動顯著，應(yīng)進行修理，并經(jīng)水壓實驗合格后再用。彈筒還應(yīng)定期進行水壓實驗，每次水壓實驗后，氧彈的使用時間一般不應(yīng)超過2年。當使用多個設(shè)計制作相同的氧彈時，每一個氧彈都應(yīng)作為一個完整的單元使用。氧彈部件的交換使用可能導致發(fā)生嚴重的故事。2.7.5.2 實驗室應(yīng)設(shè)在單獨房間，不得在同一實驗室進行其他試