煤灰成分分析的重要意义.doc

灰成分分析意义煤炭完全燃烧后，煤中的可燃部分燃烧释放热量，煤中水分蒸发，剩余部分为煤的矿物质中金属与非金属的氧化物与盐类形成的残渣，这些就是灰分煤灰成分复杂，主要由硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素的氧化物与盐类组成分析结果以氧化物质量百分含量形式报出根据煤灰组成，可以大致判断出煤的矿物成分因为同一煤层的煤灰成分变化较小，而不同成煤时代的煤灰成分往往变化较大，因此在地质勘探过程中，可以用煤灰成分作为煤层对比的参考依据之一煤灰成分可以为灰渣的综合利用提供基础技术资料根据煤灰成分还可初步判断煤灰的熔融温度，根据煤灰中钾、钠和钙等碱性氧化无成分的高低，大致判断煤在燃烧时对锅炉的腐蚀情况二、煤灰成分分析项目与分析方法K2O和Na2O,有时也测定Mn3O4和P2O5煤灰成分分析项目一般有：SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO、S03、国家标准中规定的分析方法有三种常量法、半微量法和原子吸收分光光度法1常量法1.1常量法流程1.2仪器1）分析天平2）马弗炉3）分光光度计波长范围200-1000nm,精度±2nm4）原子吸收分光光度计5）火焰光度计6）库仑定硫仪7）银坩埚8）铂坩埚1.2检验步骤与注意事项1）样品灰化规定煤样厚度＜0.15g/cm2,采用缓慢灰化法的步骤，在815°C灼烧2h,研细至0.1mm,再灼烧30min,直至恒重,放入干燥器。

当灰量厚度不超过时,其三氧化硫值变化不大此外不同硫分的煤样不应在同一炉内烧灰2）熔样称取0.5±0.02g灰样，在银坩埚中，用几滴乙醇润湿，加粒状NaOH4g,盖盖，放入马弗炉中，在1-1.5h内将炉温从室温缓慢升至650-700C，熔融15-20分钟在银坩埚中熔融灰样，因为银的熔点960.5C，所以熔融温度不能过高，熔融时间不能过长，规定650-700C熔融15-20min即可熔融完全，否则银熔下太多，当用盐酸酸化时，将形成氯化银沉淀，影响二氧化硅测定灰样熔融时用氢氧化钠而非氢氧化钾做熔剂，原因，氢氧化钾吸水性和挥发性较强，熔融温度较高时容易逸出，而且熔融后酸解过程溶液会浑浊3）浸出熔样取出坩埚，用水激冷后，擦净坩埚外壁，平放于烧杯中，加入乙醇和适量沸水后，立即盖上表面皿，待剧烈反应停止后，用少量盐酸和热水交替冲洗坩埚和坩埚盖，再加盐酸搅匀尽量不加盐酸，因坩埚易腐蚀导致溶下大量银离子实验表明，乙醇的作用明显，乙醇与水的共沸点低，加入沸水后反应剧烈，可以加快熔样的浸出4）SiO2的测定将烧杯置于电热板上，缓慢蒸干（带黄色盐粒），取下，稍冷，加盐酸20ml，盖上表面皿，热至约80°C加70-80°C动物胶溶液10ml，剧烈搅拌lmin,保温lOmin,取下稍冷，加热水约50ml，搅拌，使盐类完全溶解。

取下稍冷，加除盐水约50m1，搅拌，使盐类完全溶解，用中速定量滤纸过滤于250ml容量瓶中，将沉淀先用盐酸洗涤4-5次，再用带橡皮头的玻璃棒~~以热盐酸擦净杯壁和玻璃棒，并洗涤沉淀3-5次，再用热水洗涤10次左右灰化灼烧，温度1000±20C，灼烧1小时，称重a加浓盐酸20ml硅酸溶胶的形成：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2.Al2O3.2H2O+4NaOH=2NaAlO2+Na2SiO3+4H2OMeSiO3+2NaOH=Me（OH）2+Na2SiO3熔块用水提取，盐酸酸化后Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO生成的H2SiO3，一部分成白色片状水凝胶析出，一部分成水溶胶，同时一部分成分子溶胶状态存在，单分子硅酸再经聚合作用变成溶胶状态加盐酸的作用：一灰样加氢氧化钠熔融后，硅的化合物变成硅酸钠，用水提取并酸化后，可使硅酸钠转变成不宜离解的偏硅酸和金属氧化物二形成的硅酸呈溶胶状态，带有负电荷，同性电荷排斥，降低胶粒碰撞形成较大颗粒的可能，同时硅酸溶胶具有亲水性，胶体微粒周围形成的水化层也阻碍胶粒析出因此必须脱水破坏胶体稳定性，使之聚沉采用盐酸最适宜原因盐酸是比较适宜的脱水剂，因为盐酸和水的恒沸点组成固定，浓度20.2%，当盐酸的浓度超过此含量时，氯化氢首先挥发，反之，如果盐酸的浓度低于此含量时，首先是水被蒸发，当盐酸浓度达到20.2%时，二者共同蒸发，因而在加热时可将硅酸颗粒的水分不断脱去。

用盐酸脱水的另一优点是其沸点较低110C，（硝酸120C硫酸330C）用一般的加热方法就可以将盐酸除去使用硝酸脱水常会形成碱式盐，用硫酸则常形成碱土金属硫酸盐，都比较难溶，会夹杂在硅酸沉淀中，某些情况下，用高氯酸脱水比盐酸还好些，一方面可使硅酸析出较完全，另一方面夹带的杂质也较少，而且容易蒸干，但高氯酸属于危险药品，与有机物一起容易爆炸，并且价格较贵，所以在日常分析中不采用b蒸干脱水将溶液蒸干脱水，温度约ioo°c左右，不能过高，但如干燥进行不彻底，则可溶性硅酸不能完全转为不溶性硅酸，结果偏低可以采用沙浴加盐酸，加动物胶动物胶是一钟富含氨基酸的蛋白质，在水中能形成胶体，溶液属亲水性结构RNH2COOH其中羧基能电离释放出H+,形成带负电荷的RNH2COO-胺基也能与氢离子结合生成-NH3+，形成带正电的RNH3+COOH因此，动物胶是两性物质PH=4.7时，动物胶粒子的总电荷为零，即体系处于等电态PH<4.7时，胶粒吸附溶液中的氢离子带正电荷PH>4.7时，胶粒羧基电离出氢离子而带负电荷但配制溶液以后易变质，需现用现配为什么加动物胶以前要先加20ml浓盐酸？硅酸胶体带负电荷，要破坏胶体，需加入相反电荷的胶体，动物胶在酸性条件下带正电荷，因此加动物胶以前先加盐酸使溶液呈酸性。

试验证明，当加入盐酸20ml,盐酸酸度在c(HCl)=8mol/L以上时，硅酸凝聚最完全为什么控制温度70-80C，并且充分搅拌1min，保温10min因为动物胶在温度高的情况下，特别是在强盐酸溶液中，会部分地分解而使其凝聚硅酸的能力减弱，影响与硅酸的碰撞机会，使凝聚作用减缓，甚至不完全，当温度过低时，会吸附较多杂质，经实验证明，温度控制在70-80C为宜在加入动物胶时，要搅拌和保温的目的都是为了使动物胶与硅酸充分接触以加速凝聚过滤，洗涤沉淀洗涤硅酸沉淀时，为什么先用热的稀演算洗再用热水洗至无氯离子稀盐酸是电解质，可以将硅酸吸附的Fe3+、Al3+、Ti4+等金属盐类除去如果开始用热水洗，铁铝钛等离子会水解形成难溶或不溶的碱式盐或氢氧化物，与硅酸沉淀共存，使二氧化硅测值偏高，同时也可能使硅酸重新形成胶体溶液透过滤纸造成损失洗涤完全与否用氯离子检验，因为氯离子是最难洗净的阴离子用热水洗涤除洗出杂质离子外，还可将硅酸沉淀中存在的少量盐酸和残留的氯化钠微粒沉淀除去过滤洗涤沉淀注意事项：硅酸被动物胶凝聚后，加水溶解可溶性盐类时，溶液体积增大、酸度降低，硅酸沉淀将部分复溶，放置时间越长，造成复溶量越大，因此在加热水50ml、搅拌使盐类溶解后应立即过滤，在洗涤沉淀的过程中，随着洗涤液用量的增多和洗涤时间的增长，硅酸沉淀会有极少量复溶，因此洗涤时，操作要迅速，洗涤液少量多次。

e灰化灼烧先低温烤干除去水分并使滤纸灰化，再高温灼烧，防止形成碳化硅SiO2+3CSiC+2CO由于硅酸与水的结合能力很强，试验证明，只有在iooo°c下灼烧才能完全脱水结果计算SiO2%=（m1-m2）*100/mmi=SiO2质量m^空白值m：分析灰样的质量和的连续测定（容量法）・ 的测定铁的测定原理在的条件下，以磺基水杨酸为指示剂，用标准溶液滴定铁磺基水杨酸在的条件下，能与生成紫红色络合物，它的稳定性小于Fe3+与EDTA络合物，到终点时，EDTA夺取与指示剂络合的Fe3+,而使指示剂呈现出原来的颜色Fe3++Hin-=FeIn++H+无色紫红色HY2-+FeIn+=FeY-+Hin-+H+2紫红色亮黄色无色b测定步骤用移液管吸取20ml试液于250ml烧杯中，加水稀释至约50ml（10mlFe2O3标液于30ml烧杯中，加水稀释至约100ml）,加磺基水杨酸指示剂0.5ml,滴加氨水（1+1）至溶液由紫色恰变为黄色，再加入盐酸，调节溶液pH值至1.820（用精密pH试纸检验）将溶液加热至约70C，取下，立即以EDTA标准溶液滴定至亮黄色（铁低时无色），终点时温度应在60C左右C注意事项用EDTA滴定铁的关键在于正确控制溶液的PH值和温度。

酸度的控制滴定时酸度应控制在时，磺基水杨酸的络合能力降低,而且EDTA与Fe3+不能定量络合，PH在1-1.5时，滴定终点变色缓慢，当PH太大时,磺基水杨酸与Fe3+形成稳定的络阴离子，使磺基水杨酸根离子不易被EDTA取代，测定结果偏高，而且PH太大时，对滴定有干扰的元素将增多，铁铝也易水解，甚至形成Fe（OH）3沉淀，溶液浑浊，使滴定无法进行温度的控制磺基水杨酸铁与的络合反应较慢，若温度低，则反应速度缓慢，容易滴定过量，使测定结果偏高；若温度高，铝也能与络合，而使铁的测值偏高因此控制在C，既可加快置换反应，又可避免干扰・ 的测定测定原理微酸性溶液中加入过量溶液，调节为，加入缓冲溶液，煮沸使铁铝钛铜铅锌等离子与络合完全，用二甲酚橙作指示剂，以乙酸锌溶液回滴剩余的EDTA,再加入KF溶液，使生成更稳定的A1F63-络离子，置换出EDTA,然后用锌盐滴定EDTA,求出铝含量其中钛有影响，需校正反应方程式(1) 加入过量的EDTA(不用计量)A13++HY2-fA1Y-+2H+2Ti4++HY2-fTiY+2H+2(2) 加锌盐回滴剩余的EDTA(不用计量)Zn2++HY2-fZnY2-+2H+2(3) 加过量KF2H++AlY-+6F-fAlF3-+HY2-622H++TiY+6F-fTiF2-+HY2-62(4) 用锌盐滴定Al、Ti释放出的EDTA(计量)Zn2++HY2-fZnY2-+2H+2(5) 到终点时Zn2++HInfZnIn++H+B测定步骤于滴完铁的溶液中，加入20mlEDTA溶液，加二甲酚橙指示剂1滴，用氨水中和至刚出现浅藕合色，再加冰乙酸溶液至浅藕色消失，然后，加缓冲溶液10ml,于电炉上微沸3-5min,冷至室温。

加入二甲酚橙指示剂4-5滴，立即用乙酸锌溶液滴定至近终点时，再用乙酸锌标准溶液滴定至橙红色(或紫红色)加入KF溶液10ml，煮沸2-3min,冷至室温，补加二甲酚橙指示剂2滴，用乙酸锌标准溶液滴定至橙红色(或紫红色),即为终点注：1)二甲酚橙存放期不超过两周2)EDTA过量，EDTA的摩尔数必须为铝摩尔数的1.4倍以上30%Al2O3m=0.5*0.30=0.15g总A13+摩尔数=0.15*27*2/(27*2+16*3)=0.00294mol溶液中Al3+摩尔数=0.00294*20/250=0.000235molEDTA摩尔浓度11/372.24=0.030mol/l20mlEDTA摩尔数=0.03*20*0.001=0.0006mol铝标准溶液的配制可以用酸溶，也可碱溶先用稀盐酸除去氧化层用浓盐酸溶解时，反映较慢，可加少量二氯化汞溶液促进该反应通常采用碱溶，加NaOH得到铝酸钠，再加入盐酸即得到铝离子溶液酸度影响EDTA是四元酸，与其他无机酸相似，在水溶液中分级离解当酸度降低时Y4-浓度增大，络合能力增强，当酸度升高时，EDTA络合。