中華人民共和國國家標準

GB/T 15460-2003

南粤36选7开奖时间36:煤中碳和氫的測定方法

電量-重量法

南粤36选7中五个号码 www.zkbnjv.com.cn 代替 GB/T 15460-1995

Determination of carbon and hydrogen in coal Coulometric and gravimetric method

1: 范圍

本標準規定了用電量法測定煤中氫、用重量法測定煤中碳的方法原理、試劑和材料、儀器設備、 測定準備、測定步驟、結果計算及精密度等。

本標準適用于褐煤、煙煤和無煙煤。

2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注 日期的引用文件,其隨后所有的修改單( 不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然露,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的 最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

GB/T212 煤的工業 分析方法 (GB/T212-2001 ,eqvIS011722:1999 ,eqvIS01171:1997,eqvIS0562:1998)

GB/T218 煤中碳酸鹽二氧化碳含量的測定方法(GB/T218-1996 ,eqvIS0925:1997)

3 方法原理

一定量煤樣在氧氣流中燃燒,生成的水與五氧化二磷反應生成偏磷酸,電解偏磷酸,根據電解所消耗的電量,計算煤中氫含量;生成的二氧化碳 以二氧化碳吸收劑吸收,由吸收劑的增量,計算煤中碳含量。煤樣燃燒后生成的硫氧化物和氯用高錳酸 銀熱解產物除去,氮氯化物周粒狀二氧化錳除去,以消除它們對碳測定的干擾。

4 試劑和材料

4.1 堿石棉:化學純,粒度 1mm ~ 2mm; 或堿石灰 (HG3-213) :化學純,粒度 0.5mm ~ 2mm 。

4.2 無水氯化鈣 (HG3-208) :粒度 2mm ~ 5mm 。

4.3 無水高氯酸鎂:粒度 1mm ~ 3mm 。

4.4 氯化銅 (HG3-1288): 線狀 ( 長約 5mm) 。

4.5 氧氣 (GB3863) :氧氣鋼瓶需配有可調節流量的帶減壓閥的壓力表( 可使用醫用氧氣吸入器)。

4.6 三氧化鎢 (HG10-1129)

4.7 粒狀二氧化錳:化學純,市售 或用硫酸錳 (HG3-1081) 和高錳酸鉀 (GB643) 制備。

制法:稱取 25g 硫酸錳,溶予 500mL 水中,另稱取 16.4g 高錳酸鉀,溶予 300mL 水中。兩溶液分別加熱到 50 ℃~ 60 ℃。在不斷攪拌下將高錳酸鉀溶液慢慢注入硫酸錳 溶液中,并加以劇烈攪拌。之后加入 10 mL(l+l) 硫酸 (GB625) ,將溶液加熱到 70 ℃~ 80 ℃并繼續攪拌 5min ,停止加熱,靜置2h ~ 3h 。用熱水以傾瀉法洗至中性,將沉淀移至漏斗過濾,除去 水分,然后放入干燥箱中,在 150 ℃左右予燥 2h ~ 3h ,得到褐色、疏松狀的二氧化錳,小心破碎和過篩,取粒度 0.5mm — 2mm 的備用。

4.8 高錳酸銀熱解產物:制法如下:

稱取 100g 化學純高 錳酸鉀 (GB643) ,溶于 2L 水中,煮沸。另取 107.5g 化學純硝酸銀 (GB670)溶于約 50ml 水中,在不斷攪拌下,緩慢注入沸騰的高錳簸 鉀溶液中。攪拌均勻后逐漸冷卻并靜置過夜 。將生成的紫色晶體用水洗滌數次。在 60 ℃~ 80 ℃下于燥 4h 。然后將晶體一小部分一小部分地放在瓷皿中,在電爐上緩緩加熱至驟然分解,得疏松狀銀灰色產物, 裝入磨口瓶中備用。

注意:未分解的高錳酸銀易受熱分解,故不宜大量貯存。

4.9 真空硅脂

4.10 涂液:磷酸 (GB1282) 與丙酮 (GB686) 以 (3+7) 比例混和。

4.11 硫酸 (GB625) :化學純。

4.12 無水乙醇 (GB678)

4.13 變色硅膠:化學純。

4.14 硅酸鋁棉,工業品。

4.15 帶磨口的玻璃管或小型干燥器(不放于燥劑)。

5 儀器設備

電量一重量法碳氫測定儀(簡稱測定儀)由氧氣凈化系統、燃燒裝置 、鉑一五氧化二磷電解池、電量積分器和吸收系統等構成。測定儀結構如圖 1 所示。

電量-重量法碳氫測定儀示意圖

1- 氧氣鋼瓶; 2- 氧氣壓力表; 3- 凈化爐; 4- 線狀氧化銅; 5- 凈化管; 6- 變色硅膠;7- 堿石棉; 8- 氧氣流量計;9- 無水高氯酸鎂; 10- 帶推棒的橡皮塞; 11- 燃燒爐; 12- 燃燒舟;13- 燃燒管; 14- 高錳酸銀熱解產物; 15- 硅酸鋁棉;16-Pt-P2Os 電解池(簡稱電解池); 17- 冷卻水套; 18- 除氮 U 形營; 19-- 吸水 U 形管; 20- 吸收二氧化碳 U 形管; 21- 氣泡計; 22- 電量積分器; 23- 催化爐; 24-- 氣體干燥管。

圖1 電量一重量法碳氫測定儀示意圖

5.1 氧氣凈化系統

5.1.1 凈化爐:長約 300mm ,爐外徑終 100mm ,爐膛直徑約 25mm 的管式電爐,可控溫在 (800 ± 10) ℃。

5.1.2 凈化管:長約 500mm 外徑約 22mm 的石英管或素瓷管。

5.1.3 氣體于燥管: 3 個,容量約 150mL 的玻璃管。

5.1.4 氧氣流量計:測量范圍 (0 ~ 150)mL / min 。

5.2 燃燒裝置

5.2. 1 燃燒爐和催化爐:長約 450mm ,爐外徑約 100mm ,爐膛煎徑約 25mm 連成一體的二節管式爐,其中催化段長約 150mm ,可控溫在 (300 ± 10) ℃;燃燒段長約 300mm ,可控溫在 (850 ± 10) ℃。

5.2.2 燃燒管:總長約 650mm ,一端外徑約 22mm ,內徑約 19mm 、長約 610mm ,距管口約 l00mm處接有外徑約 8mm 、內徑約 6mm ,長約 50m m 的支管;另一端外徑約 7mm 、內徑約 3mm 、長約 40mm的異徑石英管(見圖 2 )。

燃燒管示意圖

圖 2 燃燒管示意圖

5.2.3 燃燒舟:長 70mm ~ 77mm 瓷舟。新舟使用前應在約 850 ℃下灼燒 2h 。

5.2.4 帶推棒的橡皮塞(見圖 3 )。

a) 鎳鉻絲推棒:直徑約 2mm ,長約 700mm .一端卷成直徑 約 10mm 的圓環。

b) 翻膠帽。

c) 硅橡膠管:內徑約 6mm ,外徑約 11mm 。

d) 玻璃管:外徑約 7mm ,長約 60mm 。

e) 橡皮塞: 4 號。

在橡皮塞上打一直徑約 6mm 的孔,將玻璃管的一端穿過該孔 并伸出約 2mm; 玻璃管的另一端通過硅橡膠管與翻膠帽緊密連接,在翻膠帽的正 中穿一小孔,使鎳鉻絲推棒的一端通過玻璃管后由翻膠帽上的小孔穿出。

帶推棒的橡皮塞示意圖

1- 鎳鉻絲推棒; 2- 翻膠帽; 3 一一硅橡膠管; 4- 橡皮塞; 5- 玻璃管。

圖 3 帶推棒的橡皮塞示意圖

5.2.5 鎳鉻絲鉤:直徑約 2mm ,長約 700mm ,一端彎成小鉤。

5.2.6 硅橡膠管:內徑約 5mm ,外徑約 9mm 。

5.2.7 聚氯乙烯軟管或聚四氟乙烯管:內徑約 6mm ,外徑約 8mm 。

5.3 電解池

長約 100mm ,外徑約 8mm ,內徑約 5mm 的專用電解池(見圖 4 ),鉑絲間 距約 0.3mm ,池內表面涂有五氧化二磷。電解池外有外徑約 50mm ,內徑 9 mm--10mm ,長約 80mm 的冷卻水套。

測氫儀電解池示意圖

1-- 冷卻水套; 2 - 池體; 3- 電極抽頭。

圖 4 Pt-P2O5 電解池示意圖

5.4 電量積分器

電解電流 50mA ~ 700mA 范圍內積分線性誤差小于± 0.1% ;配有四位數字顯示器,數字顯示精確到 0.001mg 氫。

5.5 吸收系統

5.5.1 除氮 U 形管:如網 5 所示。直徑約 15mm 的 U 形管,內裝 粒狀二氧化錳,裝藥部分高100mm~120mm ,兩端堵以硅酸鋁棉。

5.5.2 吸水 U 形管:如圖 5 所示。直徑約 15mm 的 U 形管,內裝無水高氯酸鎂或無水氯化鈣,裝藥部分高 100mm ~ 120mm 。

5.5.3 吸收二氧化碳 U 形管: 2 個,如圖 5 所示,直徑約 15mm 的 U 形管, 4/5 裝堿石棉, 1/5 裝無水高氯酸鎂或無水氯化鈣,裴藥部分高 100mm ~ 120mm 。

5.5.4 氣泡計:容量約 10mL ,內盛硫酸少許。

U形管示意圖

圖 5 U形管示意圖

5.6 分析天平:感量 0.1mg 。

6 測定準備

6.1 凈化系統各容器的充填和連接

6.1.1 凈化管內充填線狀氧化銅,裝藥部分長約 280mm ,兩端堵以硅酸鋁棉。

6.1.2 3 個氣體干燥管內按氧氣流入方向依次充 填變色硅膠、堿石棉和無水高氯酸鎂。

6.1.3 按圖 1 所示順序將凈化系統各容器連接好。

6.2 燃燒管的充填和安裝

在燃燒管細頸端先充填約 10mm 硅酸鋁棉,然后填入約 100mm 高錳酸銀熱解產物,最后再充填約 10mm 硅酸鋁棒,如圖 6 所示。將帶推棒的橡皮塞塞住燃燒管人口端并將燃燒管放入燃燒爐內,使裝藥部分的位置在催化段。

燃燒管充填示意圖

圖 6 燃燒管充填示意圖

6.3 電解池涂液及五氧億二磷膜的生成

先用外徑約 5mm 的軟毛刷和洗滌劑清洗電解池內壁,然后依次用自來水 、蒸绱水沖洗,最后用丙酮或無水乙醇清洗并用熱風吹干。

此時,電解池兩鉑極聞電阻應為無窮大。

將電解池前端向上豎起,從前端滴入涂 液。涂液沿池內壁流下,當涂液滾到池體 1 / 3 處時,立即倒轉電解池,使多余的涂液流出,并用濾紙拭凈池口。邊 轉動電解池,邊用冷風吹至無丙酮氣味。以同樣方法涂液 3 次,但第 2 次使涂液流到池體的 2/3 處時,倒出多余涂液;第 3 次使涂液流到距池體尾端約10mm 處時,例出多余的涂液。

接通氧氣,調節氧氣流量約為 80mL/min 。按照圖 1 所示,用硅橡膠管將涂液后的電解池與燃燒管細頸端口對口連接。裝好電解池冷卻水套,通人冷卻水,將電解池兩電極與電解電源引線相接 。選擇10V 電壓,啟動電解,每隔 3min 改變電解電源極性 1 次,直至電解 終點。選擇 24V 電壓,啟動電解,直至電解終點;改變電解電源極性,啟動電解,至電 解終點。如此重復 4 次~ 5 次,五氧化二磷膜形成完畢;或按涂膜鍵自動涂膜。

6.4 吸收系統各容器的充填和連接

把按 5. 5 條要求準備的吸收系統各容器按圖 1 順序連接好,氧氣凈化系統與燃燒管閥以聚氯乙烯軟管或聚 四氟乙烯管連接,電解池與 U 形管及 U 形管與 U 形管間均以硅橡膠管連接。

當出現下列現象時,應更換 U 形管中試劑,或清洗電解池。

a) 某次試驗后,第 2 個吸收二氧化碳 U 形管的質量增加 50mg 以上時,應更換第 1 個 U 形 管;

b) 二 氧化錳、無水高氯酸鎂或無水氯化鈣一般使用約 100 次應更換。

c) 電解池使用 100 次左右或發現電解 池有拖尾等現象時,應清洗電解池,重新涂膜。

6.5 測定儀整個系統的氣密性檢查

將儀器按圖 1 所示連接好。將所有 U 形管磨口塞旋開,與儀器相連,接通氧氣 ;調節氧氣流量約為80mL/min 。然后關閉靠近氣泡計處 U 形管磨網塞,此時若氧氣流量降至 20mL / min 以下,表明整個系統氣密;否則,應逐個檢查 U 形管的各個磨習塞,查 出漏氣處,予以解決。

注意,檢查氣密性時間 不宜過長,以免 U 形管磨口塞因系統內壓力過大而彈開。

6.6 測定儀可靠性的檢驗

為了檢查測定儀是否可靠,可稱取 0.070g ~ 0.075g 標 準煤群,稱準至 0.0002g ,進行碳、氫測定。 如果實測的碳、氫值與標準值的差值不超過標準煤樣規 定的不確定度,并且無明顯系統偏差,表明測定儀可用,否則需查明原因并糾正后才能進行正式測定。

7 測定步驟

7.1 選定電解電源極性(每天應互換 1 次),通入氧氣并將流量調節約為 80mL / min ,接通冷卻水,通電升溫。

7.2 升溫同時,接上吸收二氧化碳 U 形管(應先將 U 形管磨口塞開啟)和氣泡計,使氧氣流量保持約80mL/min ,按下電解鍵(或預處理鍵)至終點。然后,每隔 2 min ~ 3min 按一次電解鍵(或預處理鍵)。 10min 后取下吸收二氧化碳 U 形管,關閉所有 U 形管磨口塞,在天平旁放置 10min 左右,稱量。 然后再與系統相連,熏復上述試驗,直到兩個吸收二氧化碳 U 形管質量變化不超過0.000 5g 為止。

7.3 將燃燒爐、凈化爐和摧化爐溫度控制在指定溫度。將煤樣以轉瓶法混和均勻,在預先灼燒過的燃燒舟中稱取 粒度小予 0.2mm 的空氣干燥煤樣 (0.070g ~ 0.075g) ,稱準至 0.0002g ,并均勻鋪平。在煤樣上蓋一層三氧化鎢。如不立即測定,可把燃燒舟暫存入不帶干燥劑的密閉容器中。

7.4 接上質量恒定的吸收二氧化碳 U 形管,保持氧氣流量約 80mL/min ,啟動電解至電解終點。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.塞上帶推棒的橡皮塞,將氫積分值和時間計數器清零。用推棒推動燃燒舟,使其一半進入燃燒爐口。煤樣燃燒后(一般 30s ),按電解鍵(或測定鍵),當煤樣燃燒平穩,將全舟推入爐口,停留 2min 左右,再將燃燒舟推入高溫帶并立 即拉回推棒(不要讓推棒紅熱部分拉到近橡皮塞處,以免使橡皮塞過熱分解)。

7.5 約 10min 后(電解達到終點,否則需適當延長時間),取下吸 收二氯化碳 U 形管,關閉其磨口塞,在天平旁放置約 10min 后稱量。第 2 個吸收二氧化碳 U 形管質量變化小于 0.0005g , 計算時忽略。記錄電量積分器顯示的氫的質量 (mg) 。打開帶推棒的橡皮塞,用鎳鉻絲鉤取出 燃燒舟,塞上帶推棒的橡皮塞。

7.6 空白值的測定

7.6.1 氫空白值的測定可與吸收二氧化碳 U 形管的恒重試驗同時進行,也可在碳氫測定之后進行。

7.6.2 在燃燒爐、凈化爐和催化爐達到指定溫度后,保持氧氣漉量 約為 80mLlmin ,啟動電解到終點。

在一個預 先灼燒過的燃燒舟中加入三氧化鎢(數量與煤樣分析時相當),打開帶推棒的橡皮寨,放人燃燒舟,塞緊橡皮塞。將氫積分值和時間計數清零。 用推棒直接將燃燒舟推到高溫帶,立即拉回推棒。按空白鍵或 9min 后按下電解鍵。到達電解終點后,記錄電最積分器顯示的氫質最 (mg) 。重 復上述操作,

直至相鄰兩次空白測定值相差不超過 0.050mg ,取這兩次測 定的平均值作為當天氫的空白值。

7.7 對于微計算機控制的測定儀可按照說明書規定的方法操作。

8 結果計算

空氣干燥基煤樣的碳氫質量分數 (%) 按公式 (1) 和公式 (2) 計算。

空氣干燥基煤樣的碳氫質量分數

式中:

Cad —空氣干燥煤樣中碳的質量分數,單 位為白分數 (%) ;

Had —空氣干燥煤樣中氫的質量分數,單 位為百分數 (%) ;

m - 空氣干燥煤樣質量,單位為克 (g) ;

m1 —吸收二氧化碳 U 形管的增量,單位為 克 (g) ;

m2- 電量積分器顯示的氫值,單位為毫克 (mg) ;

m3- 電量積分器顯示的氫空白值,單位為毫克 (mg) ;

0.2729- 將二氧化碳折算成碳的因數;

0.1119- 將水折算成氫的因數;

Mad —空氣干燥煤樣水分(按 GB/T212 測定),單位為百分數 (%) 。

當需要測定有機碳時,按公式 (3) 計算有機碳的質量分數。

計算有機碳的質量分數

式中:

Co,ad- 空氣干燥煤樣中有機碳含量,單位為百分數 (%) ;

(C02)ad- 空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳的質量分數(按 GB/T218 測定),單位為百分數 (%) 。

9 方法的精密度

碳、氫測定的重復性限和再現性臨界差如表 1 規定:

表 1 碳、氫測定的精密度

重復性限/ %

再現性臨界差/ %

Cad

Had

Cd

Hd

O.50

0.15

1.00

0.25

10 試驗報告

試驗報告 應包含下列信息:

a) 試樣編號;

b) 依據標準;

c) 使用方法;

d) 結果計算;

e) 與標準的偏離;

f) 試驗中 觀察到的異常現象;

g) 試驗日期。

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本標準代替 GB/T1546 0-1995 《煤中碳和氫的測定方法 電量一重量法》。

本標準與 GB/T15460-1995 相比,主要變化為:

—對碳氫測定用催化劑及試驗溫度作了技術改變 (1995 版 4.8 , 5.2.1 , 7.3 , 7.6 .2 ;本版 4.6 ,5.2.l,7.3,7.6.2)。

本標準由中國煤炭工業協會提出。

本標準由全國煤炭標準化技術委員會歸口。

本標準起草單位:煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室。

本標準起革人:賈延。

本標準所代替標準的歷次版本發布情況為:

GB/T15460-1995

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