煙煤粘結(jié)指數(shù)測定的方法要點

問：煙煤粘結(jié)指數(shù)測定的方法要點、實質(zhì)和意義是什么？答：煙煤粘結(jié)指數(shù)測定方法是將一定質(zhì)量的試驗煤樣和標準專用無煙煤（簡稱專用無煙煤）在規(guī)定的條件下混合，快速加熱成焦，所得焦塊在一定規(guī)格的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進行強度檢驗，以焦塊的而磨強度，即抗破壞力的大小來表示試驗煤樣的粘結(jié)能力。因此，煙煤粘結(jié)指數(shù)實質(zhì)是試驗煙煤樣在受熱后，煤顆粒之間或煤粒與惰性組分顆粒間結(jié)合牢固程度的一種度量，它是各種物理和化學變化過程的最終結(jié)果。粘結(jié)指數(shù)是判別煤的粘結(jié)性、結(jié)焦性的一個關(guān)鍵性指標。煤的結(jié)焦過程是由很多環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個極其復雜的工藝過程。煉焦工藝的主要目的是制取焦炭。要想得到高強度的焦炭，煤在室式焦爐內(nèi)受熱后，其軟化、膨脹（析氣）、熔融和固化（收縮），必須進行到“恰到好處”，這樣，煤的粘結(jié)能力就是結(jié)焦過程中的一個很關(guān)鍵性因素，它在以下方面有著重要作用：1、評價煙煤粘結(jié)能力：因為任何一個煤，如果沒有粘結(jié)力，就不可能結(jié)焦，因此，測定煤的粘結(jié)性的首要意義是用它來評價煙煤在熱加工過程中的粘結(jié)能力；2、進行煤炭分類：在GB5751-1986《中國煤炭分類》中，粘結(jié)指數(shù)作為表征煙煤粘結(jié)性的主要參數(shù)，即煙煤分類的主要工藝指標。測定煙煤的粘結(jié)指數(shù)后，就能確定它的工藝類別（簡稱牌號）；3、合理利用煤炭資源：根據(jù)煤樣粘結(jié)指數(shù)的高低可以大致確定該煤樣的主要用途，是適宜于煉焦，還是造氣或其他加工工藝；4、根據(jù)Vdaf——G圖，知道粘結(jié)指數(shù)和揮發(fā)分V，可以知道該煤樣在煉焦配煤中的地位，并以此來指導煉焦配煤或確定最經(jīng)濟的配煤比。粘結(jié)指數(shù)也是GB/T16772-1997《中國煤炭編碼系統(tǒng)》中的主要工藝參數(shù)。由于它的科學性和實用性，粘結(jié)指數(shù)測定方法于2006年被國際標準化組織采用為國際標準ISO15585：2006《硬煤——粘結(jié)指數(shù)測定方法》。問：試驗氣氛對灰熔融性有何影響，為什么？煤灰熔融性測定的試驗氣氛有幾種，常用的氣氛是什么，為什么？答：試驗氣氛是影響煤灰熔融溫度的主要因素。這是因為煤灰中含有的鐵在不同的氣氛中將以不同的價態(tài)出現(xiàn)：在氧化性介質(zhì)中它轉(zhuǎn)變成三價鐵（Fe2O3）；在弱還原性介質(zhì)中，它將轉(zhuǎn)變成二價鐵（FeO）；在強還原性介質(zhì)中則將轉(zhuǎn)變成金屬鐵（Fe）。三者的熔點以FeO最低（1420°C），F(xiàn)e2O3最高（1560°C），F(xiàn)e居中（1535°C），且FeO能與煤灰中的SiO2生成熔點更低的硅酸鹽及其低（共）熔混合物，所以煤灰在弱還原性氣氛中熔融溫度最低。煤灰中含鐵量越高，氣氛的影響越大。當灰中Fe2O3含量達到15%以上時，氧化性氣氛下的軟化溫度（ST）和流動溫度（FT）可能將比弱還原性氣氛下的ST和FT高100-300°C。煤灰熔融性測定的試驗氣氛有兩種一一弱還原性氣氛和氧化性氣氛。常用的測定氣氛是弱還原性氣氛。這是因為在工業(yè)鍋爐的燃燒或氣化室中，一般都形成由CO、h2、ch4、CO2和O2為主要成分的弱還原性氣氛。所以煤灰熔融性測定一般也在與之相似的弱還原性氣氛中進行。問：對膠質(zhì)層指數(shù)測定用煤樣有什么要求？答：膠質(zhì)層指數(shù)測定應使用粒度小于1.5mm的空氣干燥煤樣。煤樣應用對輥式破碎機逐步破碎到全部通過篩孔為1.5mm的圓孔篩，以免產(chǎn)生過多的細粉。供分類用的煤樣，灰分大于10%時，必須進行浮選（減灰）。此外，由于煤樣氧化后會影響Y值的大小，所以膠質(zhì)層測定用煤樣，從制樣到試驗的時間不應超過半個月。如超過半個月，應在報告中注明。問：影響膠質(zhì)層測定準確度的主要因素有哪些？答：膠質(zhì)層測定方法是一個規(guī)范性很強的試驗，對儀器設備、測定方法都做了嚴格的規(guī)定，必須嚴格執(zhí)行，否則會影響測定結(jié)果。1、升溫速度是本方法中第一位重要的影響因素，尤其是在350-600°C期間的升溫速度。因為這是煤樣熱分解的階段，若升溫速度快，Y值偏高，反之則偏低。2、試驗開始時，爐磚必須處于室溫。因為熱爐磚會增加煤樣的受熱強度，而使Y值偏高。3、 爐磚的熱性質(zhì)一一導致系數(shù)的大小影響測定結(jié)果。一般情況下導熱系數(shù)小，Y值要偏高，所以要求使用散熱較好（導熱系數(shù)大）而且熱性質(zhì)一致或相近的爐磚（全國統(tǒng)一生產(chǎn)的爐磚）。4、 以正確手感來測定上、下部層面，否則測出的結(jié)果不準確，因此，操作人員一定要經(jīng)過專門培訓后才能承擔膠質(zhì)層測定的工作。5、 加熱面一定要均勻（溫度場分布均勻），若不均勻，將會破壞等溫面的平整，使測值不準。6、 裝杯時，一定要按GB/T479的有關(guān)規(guī)定進行操作，切忌搗固或敲擊煤杯而改變煤樣的堆積密度，影響測定結(jié)果。7、 煤樣粒度要求小于1.5mm，在制樣過程中應該用對輥破碎機逐級破碎，以保證細煤粉所占比例不大，否則會影響測定結(jié)果。問：在制備可磨性試樣時應注意什么？能否由小于3mm粒度的煤樣來制備試樣？答：在制備可磨性試樣時一定要按照標準規(guī)定的要求，采用逐級破碎的方式破碎煤樣。這是由于本方法是取0.63-1.25mm粒度級的試樣。破碎太快，會使過于粉碎，這樣煤中易磨碎的組分就有可能因為小于0.63而被拋棄。使得試樣無代表性，所得到的測定結(jié)果不能如實反映該煤樣的可磨特性。因此，首先要按照GB474《煤樣的制備方法》所規(guī)定的原則將煤樣破碎到小于6mm，達空氣干燥后再按本方法規(guī)定逐級破碎，直至煤樣全部通過1.25mm篩。最后用0.63mm篩篩分，棄去篩下物，留取0.63-1.25mm粒度級。稱其質(zhì)量，計算這部分試樣的質(zhì)量占破碎前煤樣總質(zhì)量的百分比，也就是出樣率。若出樣率小于45%，則認為樣品無代表性，應該作廢。重新取樣并按上述規(guī)定制樣。試樣不能從小于3mm粒度來制備。因為它一般不是按逐級破碎的方式制得的，其中煤粉量較多，用它制備可磨性試樣時一般難以達到45%的出樣率，試樣的代表性就差。由大量的試驗得知，從小于3mm開始制備試樣的出樣率大都在30%-40%之間，從小于6mm開始制備試樣的出樣率一般都能達到45%以上。問：為什么在銀坩堝中熔融灰樣時，規(guī)定溫度為650-700°C，時間為15-20min?答：在銀坩堝中熔融灰樣時，因為銀的熔點較低（960.5°C），所以熔融溫度不宜超過960°C，最好在650-700°C。熔融時間也不宜過長，一般15-20min，否則銀熔下來太多，當用鹽酸進行酸化時，將形成氯化銀沉淀，影響二氧化硅的測定。問：煤灰熔融用水浸出后加20mL鹽酸的作用是什么？答：煤灰熔融用水浸出后加20mL鹽酸的作用有兩點：1、灰樣加氫氧化鈉熔融后，硅的化合物變成硅酸鈉，熔塊用水提取、鹽酸酸化后，可使硅酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰纂x解的偏硅酸和金屬氧化物。2、生成的硅酸，一部分成白色片狀的水凝膠析出，一部分則成水溶液，同時也有一部分以分子狀態(tài)存在，但這些單分子的硅酸或快或慢地聚合，變成溶膠狀態(tài)。這些溶膠膠粒均帶有負電荷，同性電荷相互排斥，降低了膠粒互相碰撞結(jié)合成較大顆粒的機率。同時，硅酸溶膠是親水性膠體，在膠體微粒周圍形成緊密的水化外殼，也阻礙著微?；ハ嘟Y(jié)合成較大的顆粒，致使硅酸形成較穩(wěn)定的膠體溶液，不易沉淀析出。要想使硅酸析出，必須使硅酸膠體微粒凝聚為較大的顆粒。蒸干脫水破壞水化外殼，可使硅酸溶膠膠體微粒聚沉。蒸發(fā)溶液使硅酸脫水時，使用鹽酸最為適宜，其變化可用下式表示：SiO32-+H+——[H2SiO3]——H2O+SiO2問：在過濾、洗滌硅酸沉淀里頭，應注意哪幾點?答：硅酸被動物膠凝聚后，加水溶解可溶性鹽類里頭，溶液體積增大、酸度降低，硅酸沉淀將會部分復溶，放置時間越長，造成復溶的量也越大，因此在加熱水50mL、攪拌使鹽類完全溶解后，應立即過濾。在洗滌沉淀的過程中，隨著洗滌液用量的增多和洗滌時間的增長，硅酸沉淀會有極少部分復溶，因此，洗滌時，操作要迅速，洗滌液需少量多次。問：什么是絡合滴定法？應具備什么條件？有什么特點？答：絡合滴定法是以絡合反應為基礎(chǔ)的容量分析方法，常用的有機絡合物都是以氨基二乙酸基團［-N(CH2COOH)2］為主體的衍生物。應用最廣的絡合劑為乙二胺四乙酸(簡稱為EDTA)及其二鈉鹽°EDTA絡合滴定法可采用掩蔽、解蔽、析出、差減等方法，控制不同的酸度、采用不同的指示劑來消除多元素間的相互干擾，因此，可以在不分離的情況下分別測定鋁、鐵、鎂、錳等40余種陽離子和硫酸根等若干陰離子。能形成絡合物的反應非常普遍，但并不是所有金屬離子都可以用絡合滴定法，能用絡合滴定的反應，必須具備下列條件：1、必須按一定的反應式定量地進行；2、反應生成的絡合物應具有相當大的穩(wěn)定性；3、反應必須進行得迅速。絡合滴定具有準確、簡便、快速等優(yōu)點，所以己在煤灰分析中普遍應用。問：怎樣選擇緩沖溶液？答：在選擇緩沖溶液時，首先應注意所使用的緩沖溶液不能與反應物、生成物發(fā)生作用，同時緩沖溶液的pH值應在要求的范圍內(nèi)。為使緩沖溶液有較大的緩沖能力，所選擇的弱酸的pKa應盡可能接近緩沖溶液的pH值，或所選擇的弱堿的pKb盡可能接近緩沖溶液的pOH值。如需要pH值為4.8或5.0的緩沖溶液時，可以選擇HAc-NaAc緩沖溶液，因為HAc的pKa為4.74與所需要的pH值接近。 3問：EDTA滴定CA2+時，采用何種方法掩蔽干擾元素？答：采用兩種方法掩蔽干擾元素：1、絡合掩蔽法；使干擾離子與掩蔽劑形成穩(wěn)定絡合物，而不再與EDTA發(fā)生反應。如用EDTA滴定Ca2+時，F(xiàn)e3+、Al3+等離子對測定有干擾，加入三乙醇胺使之與Fe3+、Al3+等離子生成更穩(wěn)定的絡合物，而不發(fā)生干擾。通常利用絡合掩蔽法必須具備下列條件：a、干擾離子與掩蔽劑形成的絡合物應該比與EDTA形成的絡合物穩(wěn)定，而且形成的絡合物應為無色或淺色，不影響終點的判斷；b、掩蔽劑不與被測離子絡合，即使形成絡合物，其穩(wěn)定性也應該小于被測離子與EDTA絡合物的穩(wěn)定性，以便在滴定時，很容易地被EDTA置換；c、掩蔽劑的應用有一定的pH范圍，該范圍應與測定要求的pH范圍相符合。2、沉淀掩蔽法：使干擾離子與掩蔽劑形成沉淀，從而不被EDTA滴定。如在Ca2+、Mg2+共存下測Ca2+時，鎂對測定有干擾，此時在溶液的pH大于12下，加入氫氧化鉀，使Mg2+離子生成Mg(0H)2沉淀而分離。問：光電比色計和分光光度計如何維護？答：光電比色計和分光光度計是一種精密儀器，因此在使用和保存過程中都必須很好地維護。1、 光電池是一種受光照而產(chǎn)生電流的部件，有一定的壽命，平時不應曝光，以免降低壽命。外界光線進入儀器內(nèi)部不僅影響光電池的使用壽命，而且影響測定結(jié)果。因此放置儀器的地方要比較暗，切勿在陽光直射下工作。在濾光片沒有插入時，不應開啟光源。2、 光電池一經(jīng)受潮，其靈敏度急劇下降，甚至完全失效。因此儀器要旋轉(zhuǎn)在干燥處，干燥劑應及時更換。3、 懸鏡式檢流計是儀器的重要部件，它的張絲極易損壞，因此儀器要放置