仪器法测定煤中碳、氢、氮的含量.pdf

总第 期 年 月 南 方 金 属 .收稿日期:修订日期:作者简介:宋元仲()男 年毕业于东北大学应用化学专业助理工程师 文章编号:()仪器法测定煤中碳、氢、氮的含量宋元仲陈树伟王 英幸奠碧梁 香吴秀清(广东省高端不锈钢研究院有限公司广东 阳江)摘 要:使用 元素分析仪测定煤样中的碳、氢、氮含量在方法标定、样品测定以及不同称样量对测定结果的影响进行了探讨 对部分煤标准样品和普通煤样进行测定以验证本测定方法的精确度和准确度 结果表明:在精确度试验中煤标准样品中碳、氢、氮含量的测定结果相对标准偏差()在%在准确度试验中煤标准样品中碳、氢、氮含量测定结果与其认定值有较好的一致性普通煤样中碳、氢、氮含量测定值也与使用其它经典方法的测定值基本吻合 本测定方法具有操作简单、分析周期短、准确度高、稳定性好等优点能够满足煤炭分析领域的实际检测需求关键词:元素分析仪煤碳氢氮中图分类号:.文献标志码:(.):.()%.:碳、氢、氮是构成煤炭的主要元素三者总和占煤炭有机质总含量的%以上 在煤炭燃烧过程中碳和氢会产生热量氮则会在高温下转变成氨和氮氧的化合物最后以游离状态析出对大气环境造成污染所以准确测定煤中碳、氢、氮的含量对于了解煤的性质和应用方式具有重要意义 目前煤中碳和氢的含量主要采用三节炉法测定氮的含量多采用半微量开氏法测定使用以上方法测定煤样中碳、氢、氮的含量具有测定结果准确性高、精确度好等优点不足是操作步骤繁琐测定周期长难以满足实时质量管控的需求 因此采用仪器法同时测定煤中碳、氢、氮的含量 其测定原理为:在高温条件下称取一定量的煤样放置于高纯氧气流中充分燃烧使碳、氢、氮生成二氧化碳、水、氮气和氮氧化物的混合气体当仪器处理系统滤除对测定结果有影响的因素之后碳和氢分别以二氧化碳和水的形式进入红外池检测 而氮氧化物则被还原为氮气最终以氮气的形式进入热导池检测 使用仪器法测定煤中碳、氢、氮的含量具有操作简便、分析周期短、准确度高、稳定性好等优点现已被广泛应用于煤炭检测领域 实验部分.实验设备实验设备有:元素分析仪(长沙开元仪器股份有限公司)电子分析天平(赛多利斯科学仪器有限公司最小分度值为 )样品粉碎机(长沙开元仪器股份有限公司)恒温干燥箱(长沙开元仪器股份有限公司).试剂及材料试剂及材料有:锡纸杯还原铜颗粒高氯酸镁干燥剂二氧化碳吸收剂高纯氦气(纯度%)高纯氧气(纯度%)氮气(纯度%)所用的煤标准样品及其碳、氢、氮含量见表 表 标准样品及其碳、氢、氮含量/%标准样品证书号研制单位烟煤.山东省冶金科学研究院无烟煤.山东省冶金科学研究院烟煤.山东省冶金科学研究院无烟煤.山东省冶金科学研究院烟煤.山东省冶金科学研究院烟煤.山东省冶金科学研究院.曲线标定.仪器准备启动 元素分析仪设置仪器工作参数:主燃烧管温度为 次燃烧管温度 还原炉温度 储气罐和恒温室温度 仪器升温完毕后预热约 对系统执行漏气检查确保仪器处于正常稳定的运行状态.空白校正当仪器运行稳定后添加若干组空白分析空白直至仪器达到平衡状态 之后再分析 组空白将所获取的碳、氢、氮空白分析数据的平均值设置为对应的空白值完成空白校正.标准样品称样量目前实验室所检测的煤样中碳的含量为%氢的含量为%氮的含量为%为了使所标定的工作曲线能够满足实际测定需求试验通过改变标准样品称样量的方式拓展其测定范围即称取具有一定质量梯度的单一煤标准样品系列用于标定工作曲线标准样品的称样量参考以下公式:标 /标()式中:标 标 准 样 品 的 称 样 量 元素分析仪的基准称样量 煤中碳、氢、氮的含量范围%标 煤标准样品中碳、氢、氮含量的认定值%本方法使用煤标准样品 以二次拟合的方式标定碳、氢、氮的工作曲线 为了满足实际的测定需求其最小称样量为 最大称样量 试验采取 的质量梯度标定工作曲线即煤标准样品 的称样量分别为 .曲线标定参照上述的标准样品称样量依次使用锡纸杯称取标准样品称量结束后扭转锡纸杯口封住锡纸将标准样品包裹成均匀的小圆球颗粒每个对应的称样量至少称取 组样品 依次将称制完毕的标准样品放置于仪器进样转盘中进行测定取 组测定结果极差符合重复线性范围的数据进行平均以其平均值作为测定值执行曲线标定.标定检查为了验证所标定曲线的准确性和有效性对各元素含量差异较大的煤标准样品 和 进行测定测定结果见表 表 标定曲线有效性核验/%编号数据来源含量认定值.测定值.认定值.测定值.南 方 金 属 年第 期 结果表明:煤标准物质中碳、氢、氮的测定值与认定值之差均处于不确定度范围内本次标定有效.样品测定.样品前处理使用样品粉碎机将干燥后的待测煤样研磨成细小的颗粒使其通过 目的筛网得到粒度小于 的煤粉样存放于干燥器中备用.样品测定开启 元素分析仪启动升温程序待仪器升温完毕后预热 执行系统漏气检查确保仪器状态稳定 测定样品前先进行 组空白分析分析空白直至仪器达到平衡状态再添加 组“废样”进行过渡试验 之后使用锡纸杯称取质量约 的煤粉样进行测定在样品测定过程中需要对标准样品进行测定根据标准样品的测定结果对仪器进行漂移校正确保测定结果的准确性 结果与讨论.注意事项使用 元素分析仪测定煤中碳、氢、氮的含量时需要注意以下几点:所使用的气体必须无油无水气体入口压力为 其中氦气和氧气的纯度必须大于%当仪器达到设定温度以后需要对系统进行气密性检查确保仪器处于稳定状态分析空白时只有当各元素的空白积分面积低于响应信号且各组空白值测定误差处于%范围内时方可开始下一步测试在样品测定期间需要使用标准样品对仪器进行漂移校正确保测定结果的准确性使用锡纸杯称取样品时需要尽量除去锡纸杯中的空气将其包成均匀的小圆球颗粒使用镊子取放样品避免用手直接接触导致样品污染.称样量对测定结果的影响测定时需要考虑称样量对测定结果的影响 在保持其他条件一致的情况下 选取煤标准样品分别在称样量为 以及 时进行试验每个对应的称样量制备 个样品进行测定并计算各测定结果的平均值和相对标准偏差试验结果见表 表 称样量对测定结果的影响称样量元素测定值 /%平均值 /%相对标准偏差/%.结果表明:当称样量为 时碳和氢含量的测定值均在认定值的不确定度范围之外且存在较大偏差当称样量为 时碳、氢、氮含量的测定值均处于认定值的不确定范围内并且当称样量为 时碳、氢、氮含量的测定值的重复性最好.精确度实验使用煤标准样品 按 的称样量平行制备 份样品依次测定以验证本方法的测定精确度测定结果见表 总第 期 宋元仲等:仪器法测定煤中碳、氢、氮的含量 表 分析方法精密度实验结果/%元素测定值平均值相对标准偏差.准确度试验为验证本测定方法的准确性对煤标准样品进行测定测定结果见表 同时抽取 份本公司所使用的煤样(编号为:)进行测定并与其他测定方法的测定结果进行比较测定结果见表 表 标准样品测定结果/%编号数据来源含量认定值.测定值.认定值.测定值.认定值.测定值.认定值.测定值.表 本方法与其他分析方法测定结果的比对情况/%元素检测方法含量平均差值仪器测定法.三节炉法.仪器测定法.三节炉法.仪器测定法.半微量开氏法.结语采用 元素分析仪同时测定煤中碳、氢、氮的含量与传统方法相比仪器法有试样制备简单、操作简便、检测周期短、准确度高、重复性好等优点可短时间内对大批量样品进行测定 经验证明仪器法有较好的精密度和准确度能够满足煤样质量管控的要求参考文献/煤中碳和氢的测定方法./煤中氮的测定方法./煤中碳氢氮的测定 仪器法.俎爱忠刘 媛.煤中碳氢氮测定方法的对比.计量与测试技术():.龚婉莉.采用元素分析仪测定煤中碳氢氮含量的应用研究.煤质技术():.罗浩.元素分析仪测定煤中碳氢氮的研究.能源与环境():.南 方 金 属 年第 期