高频燃烧2红外吸收法测定煤及焦炭中硫含量

冶金分析,2008,28(2) :75277

Metallurgical Analysis ,2008,28(2) :75277

文章编号:1000-7571(2008) 02-0075-03

高频燃烧2红外吸收法测定煤及焦炭中硫含量

刘　瑾3, 刘　凯

(包头钢铁(集团) 有限责任公司炼铁厂, 内蒙古包头　014010)

摘　要:。根据经验

和实际样品分析曲线设置了分析参数。, 再加入少量锡粒作助熔剂熔解, 。0. 100%～3. 50%(质量分数) , 检出限为0. (063%(质量分数) 。用本法测定4个煤和5%, 且测定值与认定值十分吻合。关键词:; 煤; 焦炭; 硫

中图分类号:O657133,O65912　　　　文献标识码:A

　　目前, 红外吸收法已广泛用于铁合金[1-2]、铁矿石[3]、钢铁[4]等各种材料中碳、硫的测定。煤及焦炭中硫含量的测定[5～9], 一直沿用传统的测定方法有重量法(艾士卡法) 、高温燃烧中和法和库仑滴定法, 本文采用红外吸收法测定煤和焦炭中硫含量。通过各项试验证明, 该方法速度快, 准确度高, 完全能满足炉前生产的需要, 可应用到煤及焦炭中硫含量的测定。

红外碳硫测定仪常用氧气作载气。称取适量的铁、锡助熔剂和试样, 加入钨粒, 改变氧气流量进行测定。根据硫元素的释放曲线和样品熔化后的情况, 实验选择氧气流量为3. 5L/min 。2. 2　预吹氧时间

在每次分析前先进行预吹氧, 其作用是清扫管路中的残余气体, 预吹氧时间可根据气路的长短进行设置。吹氧时间短, 不能有效赶净管路余气, 带来分析误差; 吹氧时间长, 延长分析时间, 消耗大量氧气。交替测定高硫样品和空白试样, 当预吹氧时间超过10s 时, 空白值较小, 趋于稳定。2. 3　分析参数

1　实验部分

1. 1　主要仪器和试剂

HCS 2140A 型红外碳硫测定仪(上海德凯) ;

φ25mm ×碳硫坩埚(火神牌) :25mm 。

氧气:氧的体积分数大于99. 99%; 钨粒:粒

度0. 80～1. 40mm (S 的质量分数

称取0. 30g 铁助熔剂和0. 15g 锡助熔剂, 置于烧过的坩埚内铺底, 再准确称取0. 0200g 左右试样放入坩埚中, 加一勺钨粒(约1. 5g ) , 将坩埚放在坩埚托上, 进行测定。

分析参数主要包括最短分析时间、最长分析时间、截止电平及校准方式的设置。截止电平过高和最长分析时间太短, 都可能丢失有效的积分数据, 使结果偏低; 反之, 延长分析时间, 引入不必要的积分, 使结果偏高。根据经验和实际样品分析曲线, 设置最短分析时间40s , 最长分析时间45s , 截止电平7, 校准方式为单点校正。2. 4　程序升温参数

煤和焦炭极易燃烧, 在瞬间燃烧的过程中易发生喷溅, 使结果重现性差。本方法采用程序升温, 先用低功率加热, 即在前2s , 功率仅升20%, 使样品熔融, 第3s 再迅速升至80%的高功率, 使硫元素快速释放。通过控制燃烧速率来减少喷

2　结果与讨论

2. 1　载气流量

收稿日期:2007-07-24

作者简介:刘瑾(1973-) , 女, 工程师, 主要从事仪器分析工作。Tel :0472-2185339, E 2mail :liujin_nm@126. com 。

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L IU Jin , L IU Kai. Determination of sulf ur content in coal and coke by high f requency combustion 2frared absorption method. Metallurgical Analysis ,2008,28(2) :75277

溅。

2. 5　助熔剂的选择及其加入量和加入顺序

选择4个煤和焦炭的国家标准样品测定11

次, 相对标准偏差都小于5%(表2) 。

表1　测定硫的准确度试验结果

T able 1　T est results of accuracy for determining S

w /%

红外碳硫分析仪采用高频电磁感应加热, 煤

及焦炭不具有导磁性, 不能直接测定, 需要加入导磁性良好的纯铁助熔剂和熔点较高的钨助熔剂以提高试样燃烧温度; 同时加入少量锡助熔剂, 可以降低试样熔点。试验表明:纯铁助熔剂的加入量直接影响分析效果。太少, 燃烧温度低, 释放效果差; 太多, 易喷溅。合适的用量为0. 30g 左右。采用夹心方式加入, 燃烧效果最理, 先0130g 纯铁铺底, 0. 品, 2. 6　试样称样量

煤和焦炭中硫含量较高, 需要减少称样量, 降低红外吸收强度; 但称样量太少, 引入的称量误差较大, 适当的称样量为0. 0200～0. 0300g 。2. 7　空白试验

样品

Sample

G BW (E ) (E ) ) (G BW (E ) 110016G BW11103d G BW11109c G BW11113b

测定值Found

1. 3342. 1420. 2832. 9003. 228

认定值59881. 051. 332. 150. 282. 923. 23

差值Deviation

0. 0100. 0040. 000. 004-0. 0080. 003-0. 020-0. 002

表2　测定硫的精密度试验结果

T able 2　T est results of precision for determining S

w /%

在坩埚中加入0. 3g 铁助熔剂、0. 15g 锡助

熔剂和1. 5g 钨助熔剂, 手动输入试样重量0. 0200g , 测定5次, 测得S 质量分数的平均值为0. 0028%。煤和焦炭中硫的含量较高, 此空白值可以忽略不计。2. 8　坩埚预处理

分别用未灼烧的坩埚和在1150℃马弗炉中灼烧2h 的坩埚进行空白试验, 结果差别较小, 因此测定高含量硫时, 可以不进行坩埚的预处理。需要注意的是必须选择质量较好、空白值低且稳定的坩埚。2. 9　检出限、测定下限和分析范围

以连续测定11次空白值的3倍本底标准偏差计算检出限为0. 0063%(质量分数) , 测定下限是0. 063%(质量分数) 。根据测定下限和常用标样的含量范围, 确定本方法的分析范围是01100%～3150%(质量分数) 。

样品Sample 焦炭Coke G BW110013

焦炭Coke G BW110016烟煤Softcoal G BW11103d 无烟煤Anthracite G BW11113b

平均值Average

标准偏差Standard deviation

0. 00927

相对标准偏差(%)

RSD 1. 05

0. 882

2. 1490. 03151. 47

0. 2850. 01204. 21

3. 2220. 03541. 10

3. 3　回收试验

在标样G BW (E ) 110013(硫质量分数为0. 88%) 中加入不同量优级纯K 2SO 4进行加标回收试

3　样品分析

3. 1　准确度及线性

验, 结果见表3。

表3　加标回收试验

T able 3　The recovery test of stand ard addition

先用焦炭标样G BW (E ) 110014进行单点系

数校正, 保存由仪器直接计算的校正系数, 再测定质量分数从0. 28%到3. 23%不同硫含量的煤和焦炭国家标准样品, 每个样品测定3次, 平均值与推荐值一致, 说明准确度和线性都很好(表1) 。3. 2　精密度

试样量

(g ) Sample

0. 02100. 02050. 0203

K 2SO 4(g ) 0. 00140. 00240. 0037

加S 量测定值回收S 量回收率(mg ) (w /%) (mg ) (%) Added Found Recovered Recovery

0. 260. 440. 68

2. 0822. 9814. 093

0. 250. 430. 65

96. 297. 795. 6

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刘　瑾, 刘　凯. 高频燃烧2红外吸收法测定煤及焦炭中硫含量. 冶金分析,2008,28(2) :75277

[3]G B/T 6730. 6122005铁矿石碳和硫含量的测定:高

4　结论

(1) 本方法可以分析煤及焦炭中高含量硫,

频燃烧红外吸收法[S].

[4]G B/T 2012322006钢铁总碳硫含量的测定:高频感应

炉燃烧后红外吸收法(常规方法) [S].

[5]G B/T 228621991焦炭全硫含量的测定方法[S].[6]G B/T 21421996煤中全硫的测定方法[S].

[7]滕广清, 鲍希波. 全自动库仑滴定法测定焦炭中的全

分析范围是0. 100%～3. 50%;

(2) 本方法操作十分简便, 分析速度快, 每个试样的分析时间约为3～5min ;

(3) 本方法因为采用程序升温高频燃烧熔解试样的新技术, 提高了准确度和分析重现性。

硫[J].() , 2004, 24

) 2, , . 参考文献:

[1]G B/T 5686. 7:红外线

(Chinese Journal of Spectrosco 2

py Laboratory ) ,2006,23(3) :5232525

[9]纪向东, 陶慧林, 徐李琴. 煤中全硫含量的快速测定

[J].桂林工学院学报(Journal of Guilin Institute of Technology ) ,2002,22(1) :65267.

吸收法测定硫量[2]G B/T 7730. 822000锰铁及高炉锰铁化学分析方法:

红外线吸收法测定硫含量[S].

Determination of sulf ur content in coal and coke by high frequency combustion 2infrared absorption method

L IU Jin 3, L IU Kai

(Iron 2Making Plant of Baotou Iron &Steel Co. , Ltd. , Baotou 014010, China )

Abstract :The sample was melted by high f requency combustion wit h p rogrammed temperat urc , and t he high content of sulf ur in coal and coke was determined by infrared absorption met hod. The opera 2tion parameters were optimized according to experience and released curve of act ual sample. Satisfied result s were achieved by adding some magnetic iron , high 2melting t ungsten and a little of tin as accel 2erator. The measurable range of t he met hod was 0. 100%-3. 50%(m/m ) for sulf ur. The detection limit was 0. 0063%(m/m ) , and t he determination low limit was 01063%(m/m ) . In appling t his met hod to determine sulf ur in fo ur national certified reference materials of coal and coke , t he relative standard deviation are less t han 5%and t he result s are in accordance wit h t he certified values. K ey w ords :high f requency combustion ; inf rared absorption met hod ; coal ; coke ; sulf ur

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