煤炭活性測定儀/煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的測定方法

 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 220一89

代替GB 220-77

Determination of carboxyreactivity of coal

1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性所用的煤樣，儀器、設(shè)備，測定步驟，數(shù)據(jù)處理和結(jié)果報告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于褐煤、煙煤、無煙煤及焦炭對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的測定。

2 方法要點(diǎn)：

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(yīng)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(yīng)。測定反應(yīng)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?jǐn)?shù)，即二氧化碳還原率a(%)，作為煤或焦炭對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的指標(biāo)。

3 引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 474 煤樣的制備方法
GB 483 煤質(zhì)分析試驗(yàn)方法一般規(guī)定

4 試劑

4. 1 無水氯化鈣:化學(xué)純。

4. 2 硫酸(GB 625):化學(xué)純，相對密度1.84。

4.3 氫氧化鈉(GB 629)或氫氧化鉀(GB 2306):化學(xué)純。

4.4 鋼瓶二氧化碳?xì)?純度98%以上。

5 儀器、設(shè)備

5.1 反應(yīng)性測定儀，應(yīng)具有以下技術(shù)要求:

反應(yīng)爐 : 爐膛長約600mm，內(nèi)徑28-30mm;溫度可達(dá)1350℃的硅碳管豎式爐。

反應(yīng)管 : 耐溫1500℃的石英管或剛玉管，長800-1000mm，內(nèi)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(yīng)具有以下技術(shù)要求:

管式干餾爐:爐膛長400-500mm，內(nèi)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(dá)900℃以上。

溫度控制器:可控制溫度1000℃以上，具有在一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(nèi)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?xì)怏w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(nèi)徑5-6mm，外徑7-8mm的剛玉管兩根。

5.6 氣體流量計(jì):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(jì))。

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(biāo)準(zhǔn)，并配有底和蓋。

5.8 氣體干燥塔:內(nèi)裝氯化鈣。

5.9 洗氣瓶:內(nèi)裝濃硫酸。

5.10 穩(wěn)壓貯氣筒

5.11 水銀氣壓計(jì):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(zhǔn)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(dá)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(nèi)，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(yīng)性用。粘結(jié)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(qiáng)粘結(jié)性煤可以用100mL的坩堝在馬弗爐內(nèi)按6.1.4規(guī)定的溫度處理。

6.2 儀器、設(shè)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(yīng)管中，使套管頂端位于反應(yīng)管恒溫區(qū)中心。將反應(yīng)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(yīng)管，使料層高度達(dá)100mm，并保證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(yīng)管裝人反應(yīng)爐內(nèi)。用帶有導(dǎo)出管的橡皮塞塞緊反應(yīng)管上端。把鉑銠-鉑熱電偶插入熱電偶套管內(nèi)。

7.3 通入二氧化碳檢查系統(tǒng)有無漏氣現(xiàn)象，確認(rèn)不漏氣后繼續(xù)通二氧化碳2-3 min趕凈系統(tǒng)內(nèi)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(dāng)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(yīng)按附錄A校準(zhǔn))。通氣2.5min時用奧氏氣體分析器在1 min內(nèi)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(yīng)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(yīng)后氣體中的二氧化碳濃度，直到測定溫度達(dá)1l00℃時為止。特殊需要時測定到1300℃。

反應(yīng)性測定裝置圖
1-二氧化碳瓶;2-貯氣筒;3-洗氣瓶;4一氣體干燥塔;5一氣體流量計(jì);6一反應(yīng)爐 7一 反應(yīng)管 ;

8-奧氏氣體分析器;9-熱電偶;10-溫度控制器

8 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果報告

8.1 根據(jù)以下關(guān)系式繪制二氧化碳還原率與反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量的關(guān)系曲線：

式中：a-二氧化碳還原率,% ;
a-鋼瓶二氧化碳?xì)怏w中雜質(zhì)氣體含量，%;
V-反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量，%。
注: 當(dāng)鋼瓶二氧化碳的純度改變時須重新繪制a與V的關(guān)系曲線

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

8.3 結(jié)果報告:

每個試樣做兩次重復(fù)測定，并按GB 483規(guī)定的數(shù)據(jù)修約規(guī)則修約到小數(shù)后一位。由測得的反應(yīng)后氣體中的二氧化碳含量V，從a-v曲線上查得相應(yīng)的二氧化碳還原率a。將測定結(jié)果填入附錄B的表中。再以溫度為橫坐標(biāo)，a值為縱坐標(biāo)的圖上標(biāo)出兩次測定試驗(yàn)結(jié)果的點(diǎn)。在各點(diǎn)之間繪一條平滑的曲線反應(yīng)性曲線(見附錄B)。將測定報告和反應(yīng)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(yīng)性曲線上相對溫度下a值的偏差不超過±3%。

附 錄 A

反應(yīng)氣體流速的校準(zhǔn)

(補(bǔ) 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(yīng)按式進(jìn)行調(diào)整:

式中:V-測定反應(yīng)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(jì)算值在500±20mL/min范圍內(nèi)仍可按500mL/min的流量通過二氧化碳。

A2 作出氣體流量計(jì)的刻度與實(shí)際二氧化碳流量的關(guān)系曲線。

附 錄 B

二氧化碳反應(yīng)性測定報告(示例)

(參 考 件 )

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附加說明:
本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國能源部提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭科學(xué)研究院北京煤化學(xué)研究所歸日并負(fù)責(zé)起草
本標(biāo)準(zhǔn)起草人陳麗珠、姚恩題