硅酸盐分析与检验控制分析流程.ppt

硅酸盐工业分析与检验杨刚宾陈华军 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 第4章水泥及原料系统分析第1节概述第2节分析方法综述 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 第一节概述硅酸盐分析综合运用了分析化学的方法原理 对生成过程中的原料 燃料 半成品 成品的化学成分进行分析 及时提供准确的分析数据 科学地指导生成 减少废品 提高企业的经济效益 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 一 分析方法综述测定项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 烧失量 水泥样品 TiO2 MnO SO3 F Na2O K2O等 石膏 SO3 粘土 矾土 TiO2 矿渣 MnO 而萤石仅需测定CaF2 CaCO3 F Fe2O3 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 结合试样分解方法 水泥及原料系统分析方法可以归结为两大类 酸溶 氯化铵系统酸分解试样的同时 用氯化铵促进硅胶凝聚 适合不溶物 0 2 熟料 不含酸性混合材的普通硅酸盐水泥 矿渣水泥等 碱溶 氟硅酸钾系统样品以NaOH作熔剂 容量法测定SiO2 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 1 二氧化硅的测定重量法 基准法 准确度较高 但操作费时 容量法 代用法 准确度稍差 但条件控制适当仍能满足生产需要 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 2 三氧化二铁的测定水泥及原料系统分析中应用最多的是EDTA配位滴定法和磺基水杨酸钠比色法 水泥及原料中铁含量较低时 可采用分光光度法 在pH4 8的酸性介质中 Fe3 与磺基水杨酸钠生成稳定的1 2的橘红色 橙红色 配合物 最大吸收波长为460nm 采用标准曲线法测定 具体见第九章第三节 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 3 三氧化二铝的测定EDTA直接滴定法基准法 适用于MnO 0 5 的试样 CuSO4返滴定法代用法 适用于MnO 0 5 的试样 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 4 二氧化钛的测定水泥及原料大多含有二氧化钛 普通硅酸盐水泥TiO2含量 0 2 0 3 粘土和粉煤灰TiO2含量 0 4 1 0 铝硅酸盐水泥TiO2含量 2 0 5 0 苦杏仁酸置换 铜盐溶液返滴定法 TiO2 1 0 如生料 熟料 粘土 粉煤灰等 过氧化氢配位 铋盐溶液返滴定法 TiO2 1 0 如矾土 高铝水泥钛渣等 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 苦杏仁酸置换 铜盐溶液返滴定法 原理 在测定完Fe3 的溶液中 加入过量EDTA 使之与Al3 TiO2 完全配位 在pH3 8 4 0下以PAN为指示剂 用CuSO4返滴定剩余EDTA 可测定Al3 TiO2 合量 加入10 15mL苦杏仁酸 苯羟乙酸 H2Z 溶液 由于苦杏仁酸能与TiO2 生成更稳定的配合物 因此 可将TiOY2 配合物中的TiO2 夺取 置换出等量的EDTA 补加PAN指示剂1 2滴 继续用CuSO4滴定释放出来的EDTA至亮紫色 即算出TiO2含量 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 置换反应 TiOY2 H2Z TiO Z H2Y2 滴定反应 Cu2 H2Y2 CuY2 2H 滴定终点 Cu2 PAN Cu PAN适宜pH值为3 5 5 pH 3 5 置换反应不完全 pH 5 TiO2 水解倾向增强 苦杏仁酸加入量以10 15mL为宜 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 用苦杏仁酸置换滴定钛含量 对某些成分比较复杂的样品 如粘土 粉煤灰 页岩等 滴定终点褪色较快 措施 在滴定之前 将溶液冷却至50C左右 加1 3mL无水乙醇则可减缓褪色 改善滴定终点 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 苦杏仁酸掩蔽法 同时取两份溶液 一份用铜盐返滴定法测定铝钛合量 另一份用苦杏仁酸将TiO2 掩蔽 然后再以铜盐返滴定法测定Al3 含量 最后 根据两者消耗EDTA体积之差计算TiO2含量 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 过氧化氢配位 铋盐溶液返滴定法 原理 在测定完Fe3 的溶液中 加入适量H2O2 使之与TiO2 生成TiO H2O2 2 黄色配合物 然后加入过量EDTA 使之生成更稳定的三元配合物TiO H2O2 Y2 剩余EDTA以半二甲酚橙为指示剂 用铋盐溶液返滴定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 TiO2 H2O2 TiO H2O2 2 TiO H2O2 2 H2Y2 TiO H2O2 Y2 2H Bi3 H2Y2 剩余 BiY 2H 终点时 Bi3 SXO 黄色 Bi SXO 红色 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 溶液pH值控制在1 2 通常为1 5 pH过低 不利于TiO H2O2 Y2 的形成 pH过高 TiO2 水解倾向增强 TiO H2O2 Y2 稳定性降低 Al3 干扰增加 H2O2 3 加入量不超过1mL 过多影响后续铝的测定 对铝矾土及高铝酸盐水泥等高铝试样 0 015mol LEDTA溶液过量4 5mL 测定高钛试样 由于铝的含量较低 EDTA可过量多些 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 比色法测定TiO2含量较低 0 2 0 3 如普通硅酸盐水泥 耐火材料 玻璃及其原料等 过氧化氢法 选择性不强 灵敏度较低 但方法简便快速 能满足硅酸盐分析的一般要求 目前仍被广泛应用 二安替比林甲烷法 重现性好 易于掌握 灵敏度比过氧化氢法高二十倍 变色酸法 灵敏度比较高 适用于微量钛的测定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 5 氧化亚锰的测定MnO 0 5mg EDTA配位滴定法MnO 0 5mg 分光光度法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 1 高碘酸氧化比色法试样用Na2CO3 Na2B4O7混合熔剂熔融 以稀HNO3浸取 用H3PO4掩蔽Fe3 在H2SO4介质中 用氧化剂 KIO4 NH4 2S2O8等 将Mn2 氧化成HMnO4 当HMnO4浓度在1 5mg 100mL以下 符合朗伯 比尔定律 最大吸收波长在530nm CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 Mn2 IO4 3H2O 2HMnO4 5KIO3 4H 酸度 氧化速度 显色反应的完全度 适宜酸度为1 0 1 5mol L 过低或过高 显色反应均不完全 一般50 60mL溶液中 加H2SO4 1 1 10mL H3PO4 1 1 5mL即可 H3PO4作用 与PO43 生成无色 Fe PO4 2 3 配离子 消除Fe3 黄色对比色测定的干扰 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 在NH4Cl4凝聚重量法中 显色前应应先除去HCl 因为Cl 能还原MnO4 使测定结果偏低 措施 加入HNO3 1 1 和H2SO4 1 1 加热除去HCl CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 1 过硫酸铵氧化沉淀分离EDTA直接滴定法在酸性介质中 NH4 2S2O8将Mn2 氧化成Mn4 并沉淀为MnO OH 2 沉淀过滤 热水洗涤 加HCl和H2O2溶解沉淀 加入三乙醇胺掩蔽共沉淀的Fe3 和TiO2 调溶液pH 10 用盐酸羟胺将Mn4 还原为Mn2 以K B为指示剂 用EDTA直接滴定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 过硫酸铵氧化Mn2 的反应 S2O82 Mn2 3H2O MnO OH 2 2SO42 4H MnO OH 2 的溶解还原反应 MnO OH 2 2H 2NH2OH HCl 2Mn2 N2O 7H2O 2Cl KB指示 EDTA的滴定反应 Mn2 H2Y2 MnY2 2H 终点时 H2Y2 Mn KB MnY2 KB 2H 红色蓝绿色 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 MnO OH 2沉淀完全度与酸度有关 酸度过高 沉淀不易完全 酸度过低 Fe3 和TiO2 共沉淀现象严重 对水泥及原料 pH可控制在1 5 2之间 可减少Fe3 TiO2 Al3 Ca2 Mg2 等离子的共沉淀 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 方法特点 可在分离MnO OH 2沉淀后的溶液中 按照常规方法测定Fe3 TiO2 Al3 Ca2 Mg2 等离子 较好地解决了硅酸盐系统分析中Mn的干扰 矿渣的系统分析中多采用此方法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 6 氧化钙和氧化镁的测定pH 10 K B指示剂 EDTA测定Ca2 和Mg2 总量 pH 12 CMP或MTB指示剂 EDTA测定Ca2 在碱溶 氟硅酸钾系统中 测Ca2 应消除硅酸的干扰 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 7 其它组分的测定1 氧化钾 氧化钠的测定原料中含有钾和钠 钾和钠是有害成分 常见分析方法有火焰光度法 原子吸收分光光度法 离子选择电极法 火焰光度法是最简便易行的方法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 2 烧失量的测定定义 样品在高温灼烧时 试样中许多组分发生各种化学反应所引起样品质量增加与减少的代数和 步骤 将一定质量的试样敬爱如瓷坩埚中 由室温升至规定温度 950 1000C 下灼烧至恒重 根据灼烧前后试样质量的差值 计算烧失量 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 低价化合物的氧化 4FeO O2 2Fe2O34FeS 7O2Fe2O3 4SO2 碳酸盐的分解 CaCO3 CaO CO2 硫酸盐的分解 CaSO4 CaO SO3 结合水的挥发 Al2O3 2SiO2 2H2O Al2O3 2SiO2 2H2O CaSO4 2H2O CaO SO3 2H2O CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 烧失量的大小取决于灼烧温度及时间 是在一定条件下所表示出来的特性参数 所以应正确控制灼烧温度和时间 测定烧失量的试样要与系统分析试样同时称取 称量要迅速 防止吸水 烧失量可以是负值 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 3 不溶物的测定定义 试样经特定浓度的酸 碱溶液处理后未被分解的剩余物质 原理 试样经盐酸处理 50mL溶液中含浓盐酸5mL 加热15min 过滤不溶残渣 为防止部分SiO2以硅酸凝胶形式析出 再用碱溶也处理残渣 100mL10g L强氧化钠 在蒸气浴上加热15min 使之再转化为硅酸钠并溶解 以盐酸中和 过滤 洗涤残渣 经高温灼烧至恒重 该剩余残渣质量占试样质量的分数记为不溶物含量 不溶物是特定条件下留下的不溶残渣 其测定结果与试验条件密切相关 故必须严格按操作规程进行测定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 4 萤石中氟和氟化钙的测定 萤石中氟的测定水泥及熟料 氟 1 0 氟离子选择性电极法 12 4 萤石 快速蒸馏分离 中和法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 5 氯离子的测定水泥原料及燃料中氯含量不能高于0 02 常量氯化物 福尔哈德返滴定法 微量氯化物 离子选择性电极法和蒸馏分离 汞盐滴定法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 福尔哈德返滴定法原理 含氯离子溶液中加入过量硝酸银标准滴定溶液 剩余Ag 以铁铵矾为指示剂 用硫氰酸铵标准溶液进行返滴定 具体参阅8 4有关内容 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 指示剂加入量为1 2mL饱和铁铵矾溶液 100mL溶液 本法所测定的实际是Cl Br I 和SCN 的总量 而水泥试样中Br I 和SCN 含量较低 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 二 煤质分析煤是植物遗体覆盖在地层下 经复杂的生物化学和物理化学作用 转化而成的固体有机可燃沉积岩 成分 高分子有机化合物 水和无机物 碳C 氢H 氧O 氮N 硫S 可燃物 有机质和少量的矿物质 不可燃物 水和大部分矿物质 象碱金属 碱土金属 铁 铝等的盐类 CompanyLogo 工业分析煤的工业分析又叫技术分析或实用分析 是评价煤的基本依据 半工业分析 煤的半工业分析测定项目主要是水分 灰分 挥发分和固定碳含量等4项 全工业分析 水分 灰分 挥发分和固定碳 发热量和硫的测定 CompanyLogo 2 煤的元素分析主要是测定煤中的碳 氢 氧 氮和硫等元素的含量 为煤的科学分类 合理利用和加工工艺设计等提供必要的数据 CompanyLogo 元素分析仪 CompanyLogo 伴生元素分析煤中的伴生元素很多 但一般是指有提取价值的锗 镓 铀 钒 铝 钽等常见的稀有元素 锗含量在20 g g 1以上 镓含量在50 g g 1以上 铀含量在300 500 g g 1以上时也有提取价值 有害元素分析煤中的有害元素种类很多 硫 磷 氯主要是指工业利用中对生产有害 砷 氟 铬 镉 汞等则是对人体和环境有害 根据特殊的需要进行检测 CompanyLogo 收到基 ar 就其含义而言 是从收到的一批煤样中取出具有代表性的煤样 以此种状态的煤样测定的结果并以此基表示的值 称为收到基 空气干燥基 ad 是指煤样所处环境与水蒸气压达到平衡时的煤样 在新标准中规定 煤样若在空气中连续干燥1小时后质量变化不超过0 10 则认为达到空气干燥状态 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 干基 d 以无水状态的煤样为标准的分析结果表示方法 干燥无灰基 daf 它是以假想的无水无灰状态的煤为基准的分析结果表示方法 CompanyLogo 1 水分的测定煤中的水分属杂质组分 在煤的燃烧过程中 水分受热逸出除降低热值外还能与燃烧气中的一些组分互相作用 产生对设备 管道 触媒 催化剂 等造成损害的物质 如SO2与H2O作用生成H2SO3等 因此煤中水分的含量将影响煤质的质量 是经常要进行检验的项目之一 CompanyLogo 煤中水分的存在形态 化合水 以化合方式和煤中矿物质结合的水 即通常所说的结晶水 例如硫酸钙 CaSO4 2H2O 高岭土 Al2O3 2SiO4 2H2O 中的结晶水 结晶水要在200 以上才能分解析出 CompanyLogo 游离水 以物理状态 如附着 吸附等形式 和煤结合的水 根据存在的不同结构状态 外在水分 Mf 是指煤在开采 运输 储存和洗选过程中润湿在煤的外表及大毛细孔 直径 10 5cm 中的水分 此水分在空气中风干1 2天就能蒸发而失去 内在水分 Minh 内在水分是指吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔 直径 10 5cm 中的水分 这部分水分较难蒸发 需要在高于正常沸点的温度下才能除去 CompanyLogo A10 12g 105 110 烟煤干燥2 2 5h无烟煤干燥3 3 5h B10 12g 145 5 烟煤干燥30min无烟煤干燥1h褐煤干燥1 5h 145 5 烟煤干燥30min无烟煤干燥1h褐煤干燥45h 恒重 C10 12g CompanyLogo 方法A为常规测定法 方法B C为快速测定法 方法A仅适用于烟煤和无烟煤 并作为测定烟煤和无烟煤水分的仲裁测定方法 方法B和方法C适用于褐煤 烟煤和无烟煤 但以方法B作为测定褐煤全水分的仲裁方法 CompanyLogo 结果计算 式中 Mt 煤样的全水分 Mad 分析煤样水分 m 煤样的质量 g m1 煤样干燥后减轻的质量 g CompanyLogo 注意问题1 在测定煤样的全水分以前 应仔细检查贮存煤样的容器密封情况 擦净容器表面 称量 并与容器标签上所注明的质量进行核对 2 如果煤样在运送过程中水分有损失 则可按下式求出补正后的煤样全水分 M1为煤样在运送过程中水分的损失量 CompanyLogo 2 全水分测定结果的允许误差 在同一化验室进行全水分测定时Mt 10 平行测定结果的允许误差 0 40Mt 10 平行测定结果的允许误差 0 50 CompanyLogo 2 灰分的测定煤样在规定的条件下完全燃烧后所得到的残留物 称为灰分 煤的灰分来自煤中的矿物质 包括 1 原生矿物质2 次生矿物质3 外来矿物质 CompanyLogo 以高温灼烧法测定煤中灰分含量时 主要反应 1 当温度在400 左右时 主要反应 CompanyLogo 2 当温度在500 左右时的主要反应 3 当温度在600oC左右时 CompanyLogo 3 当温度高于700 时 煤中的碱金属氧化物和氯化物部分发生分解 待温度达到800 时分解反应基本完成 因此煤的灰分测定温度规定为 815 10 CompanyLogo 长方形灰皿 CompanyLogo 测定过程称煤样0 9 1 1g 于已经在815 10 灼烧恒量的灰皿中 轻微振动 使样品分散为均匀的薄层 置温度低于100 的高温炉中 在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风 控制加热速度 使炉温在30min左右缓慢升高至500 并保持此温度30min CompanyLogo 然后 升高温度至815 10 关闭炉门 在此温度下继续灼烧1h 取出灰皿 于干燥器中冷至室温 约20min 称量 然后进行检查性灼烧 每次进行20min 直到煤样的质量变化小于0 001g时为止 取最后一次质量计算 灰分 15 的样品 可不必进行检查性灼烧 CompanyLogo 计算式中 m 试料的质量 g m1 灼烧后残渣质量 g CompanyLogo 灰分测定的允许误差 CompanyLogo 3 挥发分产率的测定将煤放在与空气隔绝的容器内 在高温下经一定时间加热后 煤中的有机质和部分矿物质分解为气体释出 由减小的质量再减去水的质量即为煤的挥发分 V 挥发分不是煤的固有物质 而是煤受热分解产物 因此所测的结果应称为挥发分产率 CompanyLogo 挥发分方法原理及要点煤在温度为 900 10 下隔绝空气加热7min 以减少的煤的质量占煤样质量的百分数 减去该煤样的水分含量 Mad 作为挥发分产率 煤的挥发分产率大致反映了煤的成煤程度 是我国和各国对煤进行分类的一项重要指标 CompanyLogo 1 磨口坩埚2 高温炉3 坩埚架 CompanyLogo 测定过程称取分析煤样1 0 01g 于已在900 10 灼烧恒量的专用坩锅内 轻敲坩埚使试样摊平 然后盖上坩埚盖 置于坩埚架上 迅速将坩埚架推至已预先加热至900 10 的高温炉的稳定温度区内 并立即开动秒表 关闭炉门 准确灼烧恰好7min 迅速取出坩埚架 在空气中放置5 6min 再将坩锅置于干燥器中冷却至室温称量 计算挥发分产率 CompanyLogo 计算 式中 m 试料的质量 g m1 样品加热后减少的质量 g CompanyLogo 注意事项当打开炉门 推入坩埚架时 炉温可能下降 但是在3min内必须使炉温达到900 10 否则试验作废 从加热至称量都不能揭开坩埚盖 以防焦渣被氧化 造成测定误差 每次测定后 坩埚内常附着一层黑色碳烟 应灼烧除去后再使用 CompanyLogo 挥发分产率测定的允许误差 CompanyLogo 四 固定碳含量的计算一般通过计算得到 固定碳 是指除去水分 灰分和挥发分后的残留物 用符号FCad表示 固定碳的化学组分 主要是C元素 另外还有一定数量的H O N S等其它元素 CompanyLogo 计算公式 FCad 100 Mad Aad VadFCd 100 Ad VdFCdaf 100 Vdaf CompanyLogo 五 煤中硫的测定煤中的硫根据其存在的形态分类 有机硫 无机硫 单质硫根据燃烧性分类 可燃硫 有机硫 硫铁矿硫和单质硫不可燃硫 固定硫 硫酸盐硫 CompanyLogo 全硫煤中各种形态硫的总和叫做全硫 记作St 全硫通常就是煤中的硫酸盐硫 记作Ss 硫铁矿硫 记作Sp 和有机硫 记作So 的总和 即St Ss Sp So如果煤中有单质硫 记作S 也应包含在全硫中 一般工业分析中只测全硫 全硫的测定方法有 艾士卡质量法 燃烧法 弹筒法等 燃烧法是快速方法 而艾士卡法至今仍是全世界公认的标准方法 CompanyLogo 艾士卡质量法将煤样与艾士卡试剂混合灼烧 煤中的硫生成硫酸盐 以硫酸钡沉淀质量法测定生成的硫酸盐 再换算出含硫量 艾士卡试剂组成 碳酸钠和氧化镁Na2CO3 无水 1份 MgO 轻质 2份 方法包括煤样的半熔反应 水浸取 硫酸钡的沉淀 过滤 洗涤 干燥 灰化和灼烧等过程 CompanyLogo 半熔反应煤样和艾士卡试剂均匀混合后在高温下进行半熔反应 使各种形态的硫都转化成可溶于水的硫酸盐 煤中的硫燃烧分解产生的硫氧化物 SO2 SO3 被艾氏试剂Na2CO3和MgO吸收而固定下来 生成可溶性硫酸盐 硫酸钠 硫酸镁 CompanyLogo 煤 空气 CO2 H2O SO2 SO3 N2 2SO2 O2 2Na2CO3 2Na2SO4 2CO2 SO3 Na2CO3 Na2SO4 CO2 CompanyLogo 不可燃烧又难溶于水的CaSO4 也能同时能和艾士卡试剂作用 难溶于水的硫酸盐MeSO4和艾士卡试剂中的Na2CO3反应如下 MeSO4 Na2CO3 Na2SO4 MeCO3MgO作用 艾士卡试剂中的MgO能疏松反应物 使空气能进入煤样 同时也能与SO2和SO3发生反应 CompanyLogo 熔块浸取经半熔反应后的熔块 用水浸取 Na2SO4都溶入水中 未作用完的Na2CO3也进入水中 并部分水解 因此水溶液呈碱性 沉淀 洗涤 灼烧 恒量加入Ba2 后 生成硫酸钡沉淀 SO42 Ba2 BaSO4 滤出BaSO4沉淀 经洗涤 烘干 灰化 灼烧 即可称量 CompanyLogo 计算m 煤样质量 g m1 灼烧后硫酸钡的质量 g m2 空白试验硫酸钡的质量 g 0 1374 由硫酸钡换算为硫的换算因数 CompanyLogo 测定全硫的允许误差 CompanyLogo 六 煤发热量的测定1 发热量的定义及单位煤的发热量或热值是指单位质量的煤完全燃烧 当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时 室温 所放出的热量 用Q表示 发热量的单位 J g kJ kg或MJ kg表示 过去曾使用卡 cal 作单位 1cal 4 1816J CompanyLogo 弹筒发热量 Qb 是指单位质量的煤样在量热计和弹筒内 在过量的高压氧气条件下 初始压力为27 35大气压 燃烧后产生的热量 也就是用弹筒量热计实测出的热量 煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝在弹筒中 氮被氧化为NO2或N2O5 硫被氧化为SO3 它们溶于水也会产生热量 因此煤在弹筒中燃烧要比在空气中燃烧时产生的热量多 所以又称为 最高发热量 CompanyLogo 高位发热量 Qgr 高位发热量是指煤在大气中燃烧时产生的热量 此时煤中的硫只生成SO2 氮是游离状态N2 水呈液态冷凝 常温约25 CompanyLogo 低位发热量 Qnet 低位发热量是指煤在工业窑炉中燃烧时所产生的热量 煤在工业窑炉中燃烧时 煤中水分和氢生成的水蒸汽随烟道气进入大气中 假设燃烧产物中的水成20 水蒸气状态 此时燃料燃烧放出的热量一部分被水气化所吸收 故热值降低 CompanyLogo 除上述三种发热量 煤的分析又有五种不同的基准 因此煤的发热量就可以有十五种不同的表示方法 但其中有些表示方法的实际应用意义不大 常用的有下列五种 1空气干燥基弹筒发热量 Qb ad 2空气干燥基高位发热量 Qgr ad 3干基高位发热量 Qgr d 4干燥无灰基高位发热量 Qgr daf 5收到基低位发热量 Qnet ar CompanyLogo 煤的发热量的测定 氧弹法 原理取一定量的分析煤样在充满高压氧气的弹筒 浸没在装一定质量的水的容器 俗称内筒 内完全燃烧 生成的热被水吸收 水温升高 由水升高的温度 计算样品的发热量 CompanyLogo CompanyLogo 由工业分析结果计算煤的发热量无烟煤空气干燥基低位发热量的计算式Qnet ad 86Mad 92Aad 24Vad式中Qnet ad 煤的空气干燥基低位发热量 kcal kg 1cal 4 1816J Mad 煤的空气干燥基水分 Aad 煤的空气干燥基灰分 Vad 煤的空气干燥基挥发分 系数 CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo 烟煤空气干燥基低位发热量的计算式Qnet ad 100K1 K1 6 Mad Aad 3Vad 40Mad只有少数Vdaf 35 同时Mad又大于3 的烟煤 在计算Qnet ad时才减去最后一项 即40Mad 式中K1 系数 可按Vdaf和焦渣特征由表4 16中查得 CompanyLogo 注 1 对于Vdaf 55 焦渣特征7 8的江西乐平煤 K1 取84 5 2 焦渣特征 按GB212一77规定 CompanyLogo 褐煤空气干燥基低位发热量的计算式 Qnet ad 100K2 K2 6 Mad Aad 3Vad 40Mad式中K2 系数 CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 三 水泥及原料系统分析方案示例1 水泥及熟料的系统分析主要测定项目为 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O K2O Na2O K2O测定另取一份试样 用HF H2SO4除硅 热水溶解 加氨水沉淀铁铝 加碳酸铵沉淀钙镁 并一起过滤除去 滤液制成100mL溶液 用火焰光度法测定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 1 酸溶 氯化铵系统由于硅酸盐水泥及熟料中碱性氧化物占60 以上 易为酸分解 因此可采用酸溶 氯化铵系统 2 碱熔 氟硅酸钾系统 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 水泥及熟料碱熔 氟硅酸钾系统分析流程图 适合本流程的试样 水泥生料 石灰石 粘土 粉煤灰等 但是试样质量 溶剂质量 熔融温度和时间略有差异 可参阅2 3表2 2 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 3 水泥生料的分析主要测定项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO 烧失量 除了可采用碱熔 氟硅酸钾系统外 还可采用Na2CO3烧结 或熔融 NH4Cl系统 见右图14 3 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 3 铁矿石的系统分析铁矿石多为赤铁矿 也可以是铁粉或硫酸渣 主要成分为Fe2O3 含量一般在20 70 试样越细越好 质量可少些 溶剂用量 熔融温度和时间适当增加 可采用氯化铵系统 如右图14 4 也可采用氟硅酸钾系统 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 4 矿渣的系统分析方法矿渣是工业副产品 化学成分复杂 普通矿渣绝大部分能被酸分解 但锰铁合金粒化高炉矿渣不能完全溶解于酸 常规测定项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO 系统分析流程见14 6 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 5 萤石的分析组要成分 氟化钙 85 少量碳酸盐和硫酸盐 二氧化硅 10 分析项目 CaCO3 CaF2 Fe2O3 Al2O3 分析流程见图14 7 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 第二节玻璃及原料分析一 概述普通硅酸盐玻璃 钠钙硅玻璃 主要测定项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O B2O3 主要分析对象 玻璃配合料 主要原料 辅助原料及成品玻璃等 原料一般按批次分析 配合料和成品玻璃化学成分 每天例行分析 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 二 分析方法综述1 二氧化硅的测定单独称样 SiO2 70 测定方法 氟硅酸钾容量法或一次盐酸脱水重量法 滤液比色法 一次盐酸脱水重量法 滤液比色法原理 试样经碱熔融 加盐酸蒸干脱水 过滤并灼烧硅酸凝胶 以HF H2SO4处理 滤液 硅钼蓝分光光度法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 二 分析方法综述2 三氧化二铁的测定分光光度法 邻二氮菲分光光度法 硫氰酸盐比色法 邻二氮菲分光光度法 参阅9 3硫氰酸盐比色法 Fe3 与SCN 在硝酸溶液中生成红色配合物进行比色测定 max 520nm 显色时间为10 15min 2h内稳定 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 二 分析方法综述3 三氧化二铝的测定pH 5 6 XO 乙酸锌或乙酸铅返滴定 pH 4 0 PAN 硫酸铜返滴定 玻璃分析中多采用前者 当有Zn Mn Cu Pb存在时 用氟化铵置换法测定铝 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 二 分析方法综述4 氧化钙 氧化镁的测定5 氧化钠 氧化钾的测定 火焰光度法6 氧化钡和三氧化硫的测定 硫酸钡重量法8 37 三氧化二硼的测定试样经碱熔和酸中和后 硼酸盐 加入碳酸钙后pH为7 5左右 硼酸盐形成易溶于水的硼酸钙而与铁铝钙镁等分离 在甘露醇存在下 以酚酞为指示剂 用氢氧化钠标液滴定 5 3 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 第三节陶瓷及原料的分析一 概述原料 石英 长石 粘土釉料 石灰石 方解石 白云石 萤石 石膏等 能降低陶瓷制品的烧成温度 起祝熔作用 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 一 概述分析项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO Na2O B2O3 着色元素 锌 钴 铅 钡 铬 锡 钒 锆 磷 锰等 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 原料分析 碳酸钠或碳酸钠 硼砂熔融 氢氧化钠熔融 分析项目 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO TiO2 ZrO2 BaO ZnO B2O3 烧失量等 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 1 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO TiO2的测定与水泥及原料分析基本相同 Al2O3 铜铅试剂 氯仿萃取分离 EDTA滴定法或氟化物取代滴定法 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 铜铅试剂 氯仿萃取分离 EDTA滴定法在2M的HCl介质中 利用铜铁试剂与铁钛生成沉淀并溶于有机溶剂 通过萃取分离除去 4C6H5N NO ONH4 Ti4 Ti C6H5N NO O 4 4NH4 3C6H5N NO ONH4 Fe3 Fe C6H5N NO O 3 3NH4 加入氯仿萃取并与铝分离 然后加入过量EDTA 加热煮沸 在pH 5 6 以锌盐或铅盐标液返滴定Al3 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 氟化物取代滴定法在含有Al3 Fe3 Ti4 的酸性溶液中 加入过量EDTA并调溶液pH为5 5 加热煮沸 使Al3 Fe3 Ti4 与EDTA完全配合 剩余EDTA用锌盐返滴定 不计读数 加入NH4F 置换出AlY TiOY2 中的Al3 Ti4 释放出等量的EDTA 再用锌盐滴定 计算铝钛合量 另取一份溶液 以二安替比林甲烷分光光度法测定二氧化钛含量 从铝钛总量中扣除钛含量 即为纯铝含量 CompanyLogo 1 3硅酸盐系统分析方法 氧化铝 氧化钡的测定熔块釉 含铅钡陶瓷的样品HF H2SO4除SiO2 在稀硫酸溶液中使Pb2 Ba2 生成硫酸盐沉淀而与