淺談煤中氯含量測(cè)定的幾個(gè)影響因素

曹海華

（內(nèi)蒙古自治區(qū)石油化工監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

淺談煤中氯含量測(cè)定的幾個(gè)影響因素

曹海華

（內(nèi)蒙古自治區(qū)石油化工監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

根據(jù)工作中進(jìn)行煤樣中氯含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，介紹了煤炭由來、重要性，煤中氯存在形態(tài)及測(cè)定的意義，從實(shí)驗(yàn)本身出發(fā)，對(duì)影響測(cè)定準(zhǔn)確度的幾個(gè)因素進(jìn)行探討。

煤；氯含量；測(cè)定；影響因素

煤炭是由古代的植物遺體埋藏在地下經(jīng)地質(zhì)作用及復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的一種固體可燃性礦物質(zhì)。中國(guó)是世界上最早利用煤炭的國(guó)家。遼寧省新樂古文化遺址中，就發(fā)現(xiàn)有煤制工藝品，河南鞏義市也發(fā)現(xiàn)有西漢時(shí)用煤餅煉鐵的遺址。《山海經(jīng)》中稱煤為石涅，魏、晉時(shí)稱煤為石墨或石炭。

1 煤炭包含的元素

煤炭是由古代的植物經(jīng)過生物化學(xué)作用、地質(zhì)作用而改變其自身物理、化學(xué)性質(zhì)，由碳、氫、氮、氧等元素組成的一種黑色固體礦物質(zhì)。構(gòu)成煤炭有機(jī)物質(zhì)的主要元素有碳、氫、氧、氮和硫等，還有特少量的磷、氯、氟和砷等。碳、氫、氧是煤炭中有機(jī)物質(zhì)的主體，占95%以上，硫、磷、氟、氯和砷是煤炭中的有害成分。

2 煤炭中氯元素

2.1 煤中氯主要以無機(jī)物形態(tài)存在，但也有少量的氯以有機(jī)物形態(tài)存在

以無機(jī)物存在的主要有鉀鹽礦物（KCl）、鈉鹽礦物（NaCl）及水氯鎂石（MgCl·6H2O）等。世界各國(guó)煤中氯的含量一般均極低，據(jù)文獻(xiàn)介紹，美國(guó)煤中氯的含量為0.01%～0.46%，英國(guó)為0.1%～1.0%，印度尼西亞為0.32%～0.55%，我國(guó)煤中一般為0.1%以下，極少數(shù)煤中氯含量為0.1%～0.2%。

2.2 雖然煤炭中氯的含量很低，但是它對(duì)我們的生產(chǎn)具有重大的指導(dǎo)意義

煤中氯含量高低，反映出煤中鉀鈉等元素含量的高低，而后者是鍋爐污染的重要因素。在煤燃燒及煉焦過程中，煤中氯的釋出會(huì)引起炭化室爐壁及管道腐蝕。煤中氯含量還是計(jì)算煤中礦物質(zhì)及精確計(jì)算煤中氧含量的主要依據(jù)之一。

3 氯含量測(cè)定

3.1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

2014年6月9日，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了GB/T3558—2014《煤中氯的測(cè)定方法》，從2014年10月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T3558—1996《煤中氯的測(cè)定方法》。

3.2 測(cè)定原理

煤中氯的常用測(cè)定方法有高溫燃燒法和艾氏劑分解-沉淀滴定法。后者又按沉淀滴定法的不同分為伏爾哈德法和莫爾法。莫爾法是以鉻酸鉀為指示劑，用AgNO3定氯離子。

伏爾哈德法是將煤樣與艾氏卡混合劑（Na2CO3和MgO以質(zhì)量比為1∶2的混合物）按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定比例均勻混合，在680℃溫度下灼燒，煤炭中的氯轉(zhuǎn)化為氯化物。用沸水浸取煤樣并調(diào)整浸取液的酸度后，向浸取液中加入過量的AgNO3溶液和少量的化學(xué)純正醇試劑，然后以硫酸鐵銨飽和溶液作指示劑，用硫氰酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定浸取液中過量的AgNO3，根據(jù)消耗硫氰酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，計(jì)算煤炭中氯的含量。

各步反應(yīng)式如下：

NaCl+AgNO3（過量）→AgCl↓+NaNO3+AgNO3（過剩）AgNO3（過剩）+KCNS→AgCNS+KNO3

6 kCNS+Fe2（SO4）3→2Fe（CNS）3（紅色）+3KNO3

4 氯含量測(cè)定影響因素

根據(jù)日常工作中常用的伏爾哈德法測(cè)定煤中氯含量，總結(jié)有以下幾個(gè)影響因素：

1）艾氏卡試劑要研細(xì)至粉末粒度小于0.2mm，以保證松散狀態(tài)，利于煤樣快速氧化，和產(chǎn)生氣體的順利溢出。

2）必須保證所使用的馬弗爐具備良好的通風(fēng)條件，因?yàn)镸gO熔點(diǎn)比較高，在實(shí)驗(yàn)溫度下能將半熔融物質(zhì)保持一種疏松狀態(tài)，便于空氣容易透入，煤炭燃燒過程中生成的氣體便于逸出，進(jìn)而也保證煤粒能夠完全燃燒。

3）灼燒過程，要緩慢加熱，以利于燒結(jié)過程中反應(yīng)充分。否則馬弗爐溫度上升太快，容易使煤樣燃燒不夠完全，從而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不夠準(zhǔn)確，致使實(shí)驗(yàn)失敗。

4）煤樣進(jìn)行熔融反應(yīng)后，在浸取的熔塊中不能散布著黑色顆粒，否則需要重新實(shí)驗(yàn)。灼燒物過濾時(shí)，用熱水洗滌殘?jiān)看渭诱麴s水之前，應(yīng)將溶液都濾干，以達(dá)到更好的洗滌效果，并且應(yīng)本著少量多次的洗滌原則進(jìn)行，洗液總體積不應(yīng)超過110mL，否則溶液體積過大會(huì)影響終點(diǎn)的判斷。

5）溶液酸度要適中，應(yīng)在c（HNO3）≥0.3mol/L范圍內(nèi)。如果溶液酸度過低，指示劑（硫酸鐵銨）的三價(jià)鐵離子將會(huì)水解，形成顏色較深的[Fe（H2O）5OH]2+或[Fe2（H2O）4（OH）2]4+等，酸度更低如呈堿性，甚至可能析出水合氧化物沉淀，影響終點(diǎn)觀察。

6）溶液再加入過量的AgNO3時(shí)，加入3mL的正己醇或硝基苯即可。太多造成試劑浪費(fèi)和環(huán)境污染，對(duì)實(shí)驗(yàn)員也是有危害的，它們能損傷人的眼睛、黏膜和呼吸道，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議實(shí)驗(yàn)人員最好佩戴防毒面具，做好各方面的防護(hù)措施。

7）在滴定過程中，攪拌溶液要輕，否則已吸附在有機(jī)層表面的AgCl沉淀，會(huì)再次進(jìn)入滴定溶液中，使沉淀產(chǎn)生轉(zhuǎn)化，影響滴定終點(diǎn)的判斷。

5 結(jié)論

近年來，我國(guó)大部分地區(qū)霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，空氣污染問題備受關(guān)注。污染指數(shù)監(jiān)測(cè)值超標(biāo)，促使《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》出臺(tái)，辦法旨在源頭上制止使用劣質(zhì)煤炭，降低燃煤過程中氯污染物的排放。作為具有公信力的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，我們嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤中氯的測(cè)定方法》（GB/T 3558—2014），在實(shí)驗(yàn)中注重細(xì)節(jié)，善于觀察，勤于總結(jié)，盡可能的降低測(cè)量誤差，提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

[1] 劉珍.化驗(yàn)員讀本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：284-285.

[2] GB/T 3558-2014，煤中氯的測(cè)定方法[S].中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理化委員會(huì).

Several Factors Affecting the Determination of Chlorine Content in Coal

Cao Hai-hua

according to the work of the coal sample in the determination of chlorine content，the problems encountered，introduces the origin and importance of coal，coal of chlorine in the existence and significance of determination，starting from the experiment itself，to explore the factors affecting the accuracy of the determination.

coal；chlorine content；determination；influencing factor

TQ533.1

A

1003-6490（2017）01-0001-02