煤中磷含量的测定及影响因素研究

摘 要：本文以煤炭资源中的磷含量为说明对象，对磷含量的测定进行了简单的介绍，具体深入的分析和研究了磷含量的测定过程中可能存在的影响因素。磷是煤中含有的有害元素之一，在炼焦过程中煤中的磷可能会对钢铁产品的冷脆性带来一定的影响，将煤资源作为动力燃料时煤中的磷元素会影响到锅炉的效率，所以磷含量可以说是煤质中的重要指标和参数，目前国际标准和我国现在实行的标准都采用的是磷钼蓝比色法，这种方法相对于其他测定方法来说在灵敏度上有着很大的优势，并且测定出来的结果也相对比较可靠，但是其缺点是最后分析的周期比较长，并且有很多的影响因素都会给最终测定结果的准确性和可靠性带来很大的影响。所以本文从各个环节对煤中磷含量的测定进行着手，具体阐述了使用磷钼蓝分光光度法检测时的原理和可能存在的影响因素。

关键词：煤炭资源;磷元素;测定方法;影响因素;分析研究

磷是煤中所有元素中比较有危害性的元素之一，磷在煤中的含量比较低，一般在0.001%到0.1%之间，最高也不会超过1%，在炼焦过程中煤中的磷会进入到焦炭中，在炼铁的过程中煤中的磷又会从焦炭中转入到生铁当中，这将会给焦炭的质量造成很大的影响，进一步影响到钢铁的冷脆性，如果温度处于零下十几度的低温情况下钢铁制品会处于脆裂的状态，针对这种情况必须严格控制在炼焦过程使用的煤的磷元素的质量分数必须在0.1%以下，当使用煤作为动力燃烧时，煤中的含磷化合物在高温下会挥发，并且在锅炉加热面上会逐渐冷凝下来，然后会胶结一些飞灰微粒，最终形成一种难以清除的沉积物，最终将会影响到锅炉的燃烧效率，正是这样才将磷含量作为煤质的重要指标之一，所以工作人员必须落实好煤中磷含量的测定工作。

磷在煤中主要存在形式是磷灰石和氟磷灰石等无机磷和微量的有机磷，但是其中有机磷的含量相对来说比较低，所以基本上可以忽略其的存在。由于无机磷的熔点比较高一般都处于1700℃以上，所以在煤灰化过程中磷元素一般不會挥发和损失，但是含量相对来说比较低的有机磷虽然也会挥发但是对最终磷含量的测定结果不会产生很大的影响。目前我国的现行标准和国际上采用的标准一般都采用的是磷钼蓝比色法。这种方法在灵敏度方面有了很大的突破，最终得到的结果都比较可靠和准确科学，对最终测定的结果产生的影响也不是很大，并且对工作人员的操作要求也不是很严格，也同时干扰元素易分离和消除的特点，所以这种方法适用于微量磷的分析和研究。

1 煤种磷元素的测定方法

1.1 磷钼蓝分光光度法

目前磷钼蓝分光光度法是国际现行标准和我国现行标准经常采用的一种测定煤中磷元素的方法，这种方法表现出来的优势是灵敏度比较高，测定的结果比较科学准确有可信度，操作也比较快捷和迅速，具有干扰元素易于分离和消除的特点，所以非常适用于微量磷含量的分析与研究工作的开展。

磷钼蓝分光光度法的原理是在已经配置好的酸性溶液中用正磷酸和钼酸进行反应和作用然后生成磷钼酸，紧接着用抗坏血酸将其还原成蓝色的磷钼酸络合物，当煤中磷含量比较低的时候，这种测定的方法会符合朗伯-比尔定律，并且表现出来的蓝色强度和磷含量成正比的关系。

用分光光度计在650nmB波长处来对吸光度进行测定，用高氯酸--氢氟酸测定方法来代替硫酸--氢氟酸进行分解熔样工作，最终结果也表明了这种方法在操作上比较简单容易上手，并且操作条件容易控制，在重现性和精密度方面都表现出来了比较大的优势。除此之外，可以采用称取灰样的方法在标定工作曲线的工作开展过程中将磷的标准储备液更换为五氧化二磷的标准储备液，在进行结果的计算时可以直接用五氧化二磷进行表示，这样可以最大限度上避免了出现二次误差的麻烦，并且可以节省时间和材料，使用同一种滤液对钾和钠元素进行测定，然后进行大量的重复性实验最终得到一个令人满意的结果，也从侧面反映出来了这种方法的可行性。在国际煤中磷元素含量的测定过程中逐渐开始尝试在溶液之中加入硝酸铋来提高测定过程的灵敏性，最终测定的结果也是令人满意的，所以这种方法也是可行的，也有其他人利用赤霉素代替原来使用的抗坏血酸作为还原剂，最终测定的结果也表明了在一摩尔每升的盐酸介质中可以将磷钼杂多酸慢慢的还原成磷钼杂多蓝，并且其最大吸收波长可以达到670nm，表观摩尔吸光系数也可以达到每厘米13900摩尔，并且这种方法更为准确和可靠。

1.2 火焰原子吸收光谱法

在稀硝酸这种介质中，磷与钼酸可以发生反应形成磷钼杂多酸络合物，并且在测定过程中也可以被乙酸丁酯萃取，采用火焰原子吸收光谱法可以对磷钼杂多酸进行测定并且间接的测定煤中磷元素的含量，煤中含有的硅和砷元素等都可以在样品分解处理的过程中被除去，有一些技术人员利用这种方法完成了对煤中磷元素含量的测定并且测定出来磷的质量浓度在0.20到3.8微克每毫升之间，在这个范围之内其质量浓度表现出来比较良好的线性关系，并且相对标准的偏差在3.8%之内，所以用火焰原子吸收光谱法对煤中磷元素的含量进行测定的出来的结果是令人满意的并且也具有很大的可行性。

1.3 X射线荧光光谱法

一些技术人员利用人工混配有限煤炭标准样品的粉末来进行直接的压片制样工作，X射线荧光光谱可以对煤中的砷、硫、磷和氯元素进行同时的测定，节省了大量的工作时间，并且对处理样品的粒度、样品量、助磨剂、制样压力和保压的时间等各种实验中需要注意的条件利用可变α系数法进行了基体的校正。整个样品分析和试样的过程中仅仅只需要消耗大约10h左右就可以完成，并且这种方法和原来使用的一些比较传统和经典的方法（下转第73页）（上接第71页）在精密度和操作上手方面都有着很大的优势，所以这种方法在很大程度上满足了大批量煤炭资源中磷元素含量的测定和分析。

1.4 电感耦合等离子体发射光谱法

之前有技术人员用微波熔样的方法对已经发生灰化的煤炭资源样品用硝酸--氢氟酸进行分解处理，这样可以充分让煤中的磷元素更加充分的进入到溶液当中，然后在使用硼酸络合游离的氯离子的基础上采用ICP-AES测定方法对溶液中的磷元素含量进行深入的测定和分析，这种方法和原来使用的传统的经典的方法相比来说在操作入手方面有了很大的突破并且分析速度有了一个十分明显的提高，精密度比较高最终测定的结果也令人满意。在这之后有技术人员利用硝酸、硫酸、氢氟酸在高压密封的条件基础之下来微波消解体系中完全消解褐煤、烟煤和无烟煤的样品，这个过程需要保证消解的温度在180℃以上，并且根据多次实验结果最终将178.283作为磷的分析谱线，然后利用ICP-AES方法对煤样中磷元素的含量进行深入的测定和分析研究。在这个过程中利用了扣除背景的方法对基体干扰和光谱干扰进行了很好的消除，测定结果中磷元素浓度在0到10mg每升范围之内将会和等离子体的发射强度呈现出很好的线性关系。

2 结语

总而言之，本文从煤中磷元素含量的测定过程中的各个环节和各个方面进行了深入的分析和研究，具体阐述了磷钼蓝分光光度法在测定煤中磷元素含量过程中可能存在的问题以及一些其他常见的测量磷元素含量的方法，这些方法较之于之前使用的比较传统和经典的方法都有了很大的突破，但是也同时有很多必须格外注意的环节和细节，需要技术人员严格按照我国现行的标准和国际上通用的标准落实好每一个环节和每一个方面的控制工作，保证最终测定的数据足够准确和科学。

参考文献：

[1]马旭艳.焦炭中磷含量的测定[J].天津化工，2018（1）：42-44.

[2]马克富.X射线荧光光谱法测定煤灰中常量元素的试验研究[J].煤质技术，2019（2）：32-35.

[3]张文慧.煤中磷含量的测定及影响因素[J].内蒙古石油化工，2016（3）：71-72.

作者简介：

高鑫（1980- ），2012年1月20日毕业于太原理工大煤化工专业，本科，现工程师，从事工作或者研究方向。