煤對二氧化碳化學反應性的測定方法

   1主題內容與適用范圍

本標準規(guī)定了測定煤對二氧化碳化學反應性所用的煤樣，儀器、設備，測定步驟，數據處理和結果報告。

本標準適用于褐煤、煙煤、無煙煤及焦炭對二氧化碳化學反應性的測定。

   2方法要點

先將煤樣干餾，除去揮發(fā)物(如試樣為焦炭就不需要干餾處理)。然后將其篩分并選取一定粒度的焦渣裝入反應管中加熱。加熱到一定溫度后，以一定的流量通入二氧化碳與試樣反應。測定反應后氣體中二氧化碳的含量，以被還原成一氧化碳的二氧化碳量占原通入的二氧化碳量的百分數，即二氧化碳還原率a(%)，作為煤或焦炭對二氧化碳化學反應性的指標。

   3引用標準

         G B 474煤樣的制備方法

         G B 483煤質分析試驗方法一般規(guī)定

   4試劑

4. 1 無水氯化鈣:化學純。

4. 2 硫酸(GB 625):化學純，相對密度1.84。

4.3 氫氧化鈉(GB 629)或氫氧化鉀(GB 2306):化學純。

4.4 鋼瓶二氧化碳氣:純度98%以上。

5 儀器、設備

5.1 反應性測定儀，應具有以下技術要求:

反應爐 : 爐膛長約600mm，內徑28-30mm;溫度可達1350℃的硅碳管豎式爐。

反應管 : 耐溫1500℃的石英管或剛玉管，長800-1000mm，內徑20-22mm，外徑24-26mm。

溫度控制器:具有升溫速度控制和自動恒溫性能。控制溫度不低于1300℃。

5.2 試樣處理裝置:應具有以下技術要求:

管式干餾爐:爐膛長400-500mm，內徑35-40mm,爐膛中部具有長度大于200mm的恒溫區(qū)，加熱溫度可達900℃以上。

溫度控制器:可控制溫度1000℃以上，具有在原定溫度下自動恒溫控制。

干餾管: 耐溫1000℃的瓷管或剛玉管，長500～600mm，內徑約30mm，外徑33-35mm。

5.3 氣體分析器:奧氏氣體分析器或者其他二氧化碳氣體分析器，其測定范圍為0-99%,精度為±2%。

5.4 鉑銠-鉑熱電偶和鎳鉻-鎳鋁熱電偶各一對。

5.5 熱電偶套管:長500-600mm，內徑5-6mm，外徑7-8mm的剛玉管兩根。

5.6 氣體流量計:量程0-700 mL/min(在氣壓低于799. 9 hPa即600 mmHg柱的地區(qū)要用量程較大的流量計)。

5.7 圓孔篩:直徑為200mm，孔徑為3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工業(yè)篩標準，并配有底和蓋。

5.8 氣體干燥塔:內裝氯化鈣。

5.9 洗氣瓶:內裝濃硫酸。

5.10 穩(wěn)壓貯氣筒

5.11 水銀氣壓計:測量范圍799.9-1066.6 hPa,精度0.13 hPa，分度值1.33 hPa，工作溫度-15-+45℃ 。

6 測定準備

6.1 試樣的制備與處理

按 GB4 74規(guī)定制備3-6m m粒度的試樣約300g.

6.1.2 用橡皮塞把熱電偶套管固定在干餾管中，并使其頂端位于干餾管的中心。將干餾管直立，加入粒度為6-8 mm碎瓷片或碎剛玉片至熱電偶套管露出瓷片約100mm，然后加人試樣至試樣層的厚度達200mm,再用碎瓷片或剛玉片充填干餾管的其余部分。

6.1.3 將裝好試樣的干餾管放人管式干餾爐中，使試樣部分位于恒溫區(qū)內，將鎳鉻一鎳鋁熱電偶插人熱電偶套管中。

6.1.4 接通管式干餾爐電源，以15-20℃/min的速度升溫到900℃時，在此溫度下保持1 h，切斷電源，放置冷卻到室溫，取出試樣，用6 mm和3 mm的圓孔篩疊加在一起篩分試樣，留取3-6 mm粒度的試樣作為測定反應性用。粘結性煤處理后其中大于6 mm的焦塊須破碎使之全部通過6 mm篩。

注 :對強粘結性煤可以用100mL的坩堝在馬弗爐內按6.1.4規(guī)定的溫度處理。

6.2 儀器、設備的連接與安裝

6.2.1 按下圖連接各部件并使各連接處不漏氣。

6.2.2 用橡皮塞將熱電偶套管固定在反應管中，使套管頂端位于反應管恒溫區(qū)中心。將反應管直立，加入粒度為6-8mm碎剛玉片或碎瓷片至熱電偶套管露出剛玉碎片或瓷碎片約50mm高。

7.測定步驟

7.1 將處理后3-6mm粒度的試樣加人反應管，使料層高度達100mm，并熱電偶套管頂端位于料層的中間，再用剛玉碎片或瓷碎片充填其余部分。

7.2 將裝好試樣的反應管裝人反應爐內。用帶有導出管的橡皮塞塞緊反應管上端。把鉑銠-鉑熱電偶插入熱電偶套管內。

7.3 通入二氧化碳檢查系統(tǒng)有無漏氣現象，確認不漏氣后繼續(xù)通二氧化碳2-3 min趕凈系統(tǒng)內的空氣。

7.4 接通電源，以20-25℃/min速度升溫，約半小時將爐溫升到750℃褐煤)或800℃(煙煤、無煙煤)，在此溫度下保持5min。當氣壓在1013.3±13.3 h Pa(760±10mmHg)、室溫在12-28℃時，以500mL/min的流量通過二氧化碳,(如氣壓和室溫偏離前述規(guī)定，應按附錄A校準)。通氣2.5min時用奧氏氣體分析器在1 min內抽氣清洗系統(tǒng)并取樣。停止通入二氧化碳。分析氣樣中的二氧化碳濃度(若用
儀器分析，應在通二氧化碳3 min時記錄儀器所顯示的二氧化碳濃度)。

7. 5 在分析氣體的同時，繼續(xù)以20-25℃/min的速度升高爐溫。每升高50℃按7.4條的規(guī)定保溫二氧化碳并取氣樣分析反應后氣體中的二氧化碳濃度，直到測定溫度達1l00℃時為止。特殊需要時測定到1300℃。

8 數據處理及結果報告

8.1 根據以下關系式繪制二氧化碳還原率與反應后氣體中二氧化碳含量的關系曲線：

式中：a-二氧化碳還原率,% ;
a-鋼瓶二氧化碳氣體中雜質氣體含量，%;
V-反應后氣體中二氧化碳含量，%。
注: 當鋼瓶二氧化碳的純度改變時須重新繪制a與V的關系曲線

8.2 根據測得的反應后氣體中二氧化碳含量V，從a-V曲線上查得相應的二氧化碳還原率a.

8.3 結果報告:

每個試樣做兩次重復測定，并按GB 483規(guī)定的數據修約規(guī)則修約到小數后一位。由測得的反應后氣體中的二氧化碳含量V，從a-v曲線上查得相應的二氧化碳還原率a。將測定結果填入附錄B的表中。再以溫度為橫坐標，a值為縱坐標的圖上標出兩次測定試驗結果的點。在各點之間繪一條平滑的曲線反應性曲線(見附錄B)。將測定報告和反應性曲線一并報出。

9 精密度

任意溫度下兩次測定的a值與反應性曲線上相對溫度下a值的偏差不超過±3%。

附 錄 A

反應氣體流速的校準

(補 充 件 )

A1 如果測定時氣壓與室溫偏離1013. 3±13.3 hPa和12-28℃的規(guī)定時則二氧化碳流量應按式進行調整:

式中:V-測定反應性時,需通入二氧化碳的流量:mL/min;

P-大氣壓力，hPa，
t-室溫，℃。

如果計算值在500±20mL/min范圍內仍可按500mL/min的流量通過二氧化碳。

A2 作出氣體流量計的刻度與實際二氧化碳流量的關系曲線。

附 錄 B

二氧化碳反應性測定報告(示例)

(參 考 件 )

附加說明:
本標準由中華人民共和國能源部提出。
本標準由煤炭科學研究院北京煤化學研究所歸日并負責起草
本標準起草人陳麗珠、姚恩題