浅谈煤灰成分测定的几点问题

魏帼鹰

0 引言

在煤质化验过程中，对于煤灰成分分析要求是很严格的，其中涉及重量分析，容量分析中的酸碱滴定、络合滴定等较难问题。虽然国标对测定方法作了详尽的描述和规定，但由于人工操作干扰因素较多，为了提高测定结果的准确性，这里把易忽略的问题一一分析总结。

1 灰样的制备

同煤集团所属矿井多、煤层的组分变化大，所需测定的灰样多，需烧制大量煤灰样，而煤样灰化是煤灰成分分析的基础，它直接关系到煤灰成分分析结果的准确度。如果每个灰样单独烧制，测定结果必然真实可靠，但是耗电量会增加，测定所需时间也会延长，影响测定结果的速度，延误报出结果时间。混烧虽能解决以上问题，但会影响灰成分测定的真实性。根据多年实践总结出以下几点经验，可以解决混烧过程中出现的问题，提高烧灰效率，从而得到真实的煤灰组分含量。

1.1 煤样要求

煤样厚度必须控制在0.15 g/cm2以下，否则容易出现焦模，造成燃烧不完全，化验结果不准，在实际操作过程中可根据煤样灰分高低采用称量方法取煤，对于灰分高的煤样称量5 g 左右，对于灰分低的煤样称量10 g 左右，另外也要考虑瓷舟的大小。

抽取灰分从低到高不同的4 个煤样，称取相同质量，观察其灼烧后的灰样质量（见表1）。

表1 对比试验1

从表1 可以看出，称取相同质量的煤样灼烧后，灰分越高的灰样质量也越多；灰分越低的灰样质量也越少，所以灰分低的煤样要增加称样质量。

1.2 含硫高的煤样处理

含硫量高的煤不得与含硫量低的煤放在同一炉内灼烧，同一炉灼烧多个煤样时其含硫量应大致相近，且为同一煤种或同一煤层煤样，否则，某些含氧化钙较高的煤灰，容易吸收高硫煤灰化时放出的SO3而生成硫酸钙固定在灰中，从而改变煤灰中原来的组成。

1.3 灰皿要求

马弗炉中灰皿不能叠层多放，否则会出现灼烧不透，烧出的煤灰在灰皿不同位置的颜色不尽相同。

2 试样溶液制备

具体操作细节如下：

（1）灰样加几滴乙醇润湿，可防止NaOH 未熔时，灰样粉末随热气流飞失，但C2H5O 不宜多加，只要润湿灰样即可，加多了会影响SiO2测定结果的准确度。

（2）必须缓慢升温在1 h～1.5 h 内完成，若升温速度过快，则NaOH 在380℃迅速分解，在银坩埚口与盖之间有灰样和熔融物溢出，会造成测定结果偏低。具体解决方法是：在马弗炉内放1 块石棉板，让银坩埚受热均匀，将炉温设置为200℃停留20 min，350℃停留30 min，680℃保持15 min～20 min。熔融时间也不宜过长，一般15 min～20 min 为宜，否则银熔下来太多，当用HCl 进行酸化时，将形成AgCl 沉淀，影响SiO2的测定。

升温在1 h 内完成（方法A），升温在1 h～1.5 h内完成（方法B）做对比试验，结果见表2。

表2 对比试验2

由表1 可见，方法A 和方法B 测定标样11129灰成分中的主要元素SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等含量时，结果相差很大，方法A 测值多数超差，尤其是SiO2；方法B 测值均在该标样标准值的不确定度范围内。

3 SiO2的测定

3.1 两种方法测定SiO2的利弊对比

SiO2的测定半微量分析法（硅钼蓝比色法）和常量分析法﹙动物胶凝聚质量法﹚各有利弊，硅钼蓝比色法的优点是操作相对简单，缺点是本地区煤中SiO2含量一般在40%～60%，测定时使用的分光光度计只适合30%以下硅含量的测定，这样结果就可能出现误差。动物胶凝聚质量法步骤操作比较繁琐，但结果比较可靠。

试验1：用SiO2含量30%左右两组标样做对比试验，见表3。

表3 对比试验3

可见，SiO2含量30%左右时，硅钼蓝比色法和动物胶凝聚质量法所得结果非常接近，并且与标准值比对均在不确定度范围内。

试验2：用SiO2含量40%～60%两组标样对比试验，见表4。

表4 对比试验4

可见，SiO2含量40%～60%时，两组标样用硅钼蓝比色法和动物胶凝聚质量法测得结果都在临界值，而用动物胶凝聚质量法测得结果都很接近标准值。

3.2 动物胶凝聚质量法测SiO2

动物胶凝聚质量法测SiO2时还有一个突出的问题，就是在用盐酸蒸干脱水时，烘干的温度和时间必须严格控制：温度太低，时间太短，脱水不易完全；温度太高，时间太长，则硅酸沉淀易被杂质玷污，造成洗涤时的困难，而且温度太高时，AlCl3会变成较大难溶的Al2O3而夹杂在硅酸中，使硅的测定结果偏高。蒸干脱水时还必须经常搅拌，并用扁头玻璃棒将干块压碎，以便使其包藏的水分完全去除，同时还可防止包藏金属氧化物而影响以后的洗涤。蒸干至黄色盐粒时易溅出，需缓慢蒸干，必要时可在烧杯上加盖玻璃皿，如仍有少量溅出，可在最后结果加上经验值，SiO2含量50%以上的加0.5%，30%以上的加0.3%。在表5 中列举了3 个在蒸干过程中黄色盐粒溅出导致结果偏低的情况。

表5 对比试验5

从表5 可见，在蒸干过程中如果有少量溅出，会导致SiO2结果偏低，甚至超差，这时在最后结果上加上上述的经验值，就大大提高了结果的准确度。

4 测定氧化钙时应注意的问题

（1）加指示剂后应立即用玻璃棒搅动溶液，使指示剂快速完全溶解，加入的量以溶液刚好有明显的绿色出现即可。只要能清楚判断终点颜色，指示剂尽量少用，因为指示剂本身也是一种络合剂，当用量较大时，会增加EGTA 的消耗量，从而使CaO 测值偏高。但也不能少到看不清颜色变化，而使标定失败。

（2）在滴钙时，必须按顺序加入各试剂，次序不能颠倒；加入试剂后应立即滴定，否则随着放置时间的延长钙将被氢氧化镁沉淀吸附，造成结果偏低。

（3）在用钙黄绿素指示剂时，不能在太阳直接照射下进行滴定，而且烧杯底部应以黑色作衬底，从溶液的上面向下观察颜色的变化；当滴定接近终点时，应勤搅慢滴。

5 结语

采用以上方法测定灰成分，大大提高了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等测定结果的准确度，减少了试样返工率，提高了工作效率。