煤中氟高温燃烧水解法测定影响因素实验研究

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1、文章编号：1008-0562-(2002)04-0401-04煤中氟高温燃烧水解法测定影响因素实验研究齐庆杰1,刘剑1，刘建忠2,岑可法2（1.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000;2.浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州310027）摘要：高温水解—氟离子选择电极法是煤中氟测定的首选方法。根据电化学理论和实验研究首次全面、系统地研究影响该方法测定过程和结果的各种影响因素和影响关系，获得了最优的测定条件和较高的测量精度。研究结果不仅对于煤炭的合理配置利用、正确进行氟化物环境影响评价及燃煤氟化物污染防治研究等方面具有重要的现实意义，而且对于探索煤中氟

2、测定新方法也具学术参考价值。关键词：氟；煤；测定；高温燃烧水解—氟离子选择电极法；影响因素中图号：X830.2文献标识码：A0引言煤中微量元素氟的准确测定被公认为是十分困难和具有挑战性的工作。煤中氟的赋存形态的复杂性和差异性对一些测定方法的测定精度有较大的影响。不同国家的不同测定标准，不同方法、不同实验室甚至不同研究者之间的测定结果也存在较大差异。这种现状严重制约了煤中氟相关研究，给煤中氟相关研究造成了极大的困难。文献[1]中介绍了煤中微量元素氟的各种间接和直接的测定方法的研究进展，并对各种方法的适用性、存在的问题及测定精度进行比较分析和评价，结果表明：高温燃烧水解—

3、—氟离子选择电极法测量煤中氟具有操作简单、快速、测量精度高、对煤种和灰分的适应性强、重复性和再现性好等优点，是目前煤中氟测定的首选方法。但若在操作过程中实验条件控制不当，也会使测定结果产生很大的误差，对实验条件进行必要的修正与优化则是十分重要的。存在许多因素影响测量过程和结果。Ganliang等[2]、Martinez-Tarazona等[3]、李文华等[4]和刘建忠等[5]曾对一些影响因素作过一定的研究，但到目前为止，尚未发现有人进行全面、系统的分析与研究。本文根据电化学理论和实验结果对影响测定过程和测定结果的影响因素进行了较为全面、系统的分析和实验研究，获得了最优

4、的实验条件和较高的测量精度，以满足煤中氟环境影响评价及燃煤氟化物污染防治研究等方面的精度要求。1实验部分1.1测量装置与仪器测量系统由高温燃烧水解装置和电位测量装置组成。1.2实验材料与测定方法测定使用的试剂、材料及测定方法与程序参见文献[6,7]。2实验结果与分析最优实验条件的确定原则为：由分析高灰分、高氟含量的煤样时获得最高氟含量的实验条件为最优实验条件。2.1燃烧水解过程因素的影响（1）燃烧水解温度和时间的影响在燃烧水解过程中，煤的分解经历两个阶段：灰化过程，目的是使煤中有机物质和碳燃尽；水解过程，目的是使煤中含氟矿物全部水解，煤中氟等量地转移到接收液中。灰化过

5、程和水解过程均受燃烧水解温度和时间的影响。对不同的煤种，煤中含氟矿物完全水解时所需的水解温度和时间是有差异的。表1给出了合山1#无烟煤（氟含量1651μg/g、灰分45.42%）在不同水解温度和时间下的测定结果。结果表明煤样在高收稿日期：2002-06-18基金项目：国家自然科学基金资助项目（59876036）、国家重大基础研究发展规划项目（G1999022211）作者简介：齐庆杰（1964-），男，辽宁朝阳人，博士，副教授。本文编校：孙树江g-1)·μg/(结果F测定g-1)1·gμ/(1F测定值1量氟含402辽宁工程技术大学学报第21卷温区（1100℃）停留5mi

6、n就能全部置换出含氟矿物中的氟，但为使吸附在燃烧管内表面上的氟全部解吸进入吸收液，水蒸气仍需通入10min，否则测定值偏低。煤样送入高温区这一过程的时间也是十分重要的。如果煤样被送入高温区的速度过快，煤样会因发生爆燃而不能完全水解；如果煤样送入高温区的速度过慢，将会使接收的吸收液过多造成测定值偏低。实验表明在15min内分三次逐渐推入到达高温区可解决上述问题。因此，整个燃烧水解过程最优时间以30min为宜。表1燃烧水解温度和时间对测定结果的影响Tab.1influenceoftemperatureandtimeofhydrolysisonthefluorinedete

7、rmination液的串联吸收瓶，接入流量泵，其它条件均按高温水解法测量条件。管式炉加热到1100℃，氧气流量400ml/min。将载有0.3g合山1#无烟煤与适量石英砂混合物的燃烧舟按高温水解法规定的程序送入燃烧管燃烧停留30min，吸收瓶同步吸收燃烧烟气中的气态氟化物，吸气流量500ml/min。将燃烧舟连同反应残渣一并取出，取下吸收瓶，接上冷凝管，然后开启水蒸气系统，按高温水解法规定的流量冲洗30min，接收冷凝液80ml。测定吸收瓶吸收液中的氟含量和冷凝液中的氟含量，分别得到收集氟和吸附氟，反应残渣氟按高温水解法测定。实验结果如表2。表2燃烧