席東沁

摘 要：檢測發(fā)熱量是煤質分析環(huán)節(jié)非常關鍵的一個內容，一方面能夠判斷煤的品質好壞，另一方面也是評估煤炭價格的核心依據，同時可以為研究煤質變化及其分類提供可靠的依據。為此，本文介紹了碳氫氮元素分析儀的工作原理及試驗步驟，并對測量數據的精密度和準確度進行檢驗，結果表明，EA3000元素分析儀器精密度和準確度均符合質量控制要求。

關鍵詞：煤炭；碳氫氮；元素分析器；實驗

1、引言

煤炭作為有機可燃礦巖，其主要元素就是碳和氫，煤有機質的95%以上是碳、氫以及氧三種元素。碳和氫的含量隨著煤的變質程度的加深呈現相反的趨勢，隨著煤變質程度的加深，碳的含量是增高的而氫的含量則會降低。由于碳氫的含量與煤的變質程度有著密切的關系，因此，對煤質進行科學分類的指標之一就是碳氫的含量。氮是煤中的無用成分，其中約有20%-40%在燃燒過程中變成氮氧化物并隨煙氣排出，從而增加了環(huán)境污染。為了核對其他指標測定結果的準確性，可以通過碳氫含量推算發(fā)熱量來進行。為此，在煤質的檢測工作中不可或缺的項目之一就是測量煤中碳氫元素的含量。

2、試驗部分

2.1試驗設備

試驗設備主要是意大利Eurovector公司采用專利動態(tài)燃燒（Flash Combustion）技術和成熟的色譜分離技術設計生產的EA3000元素分析儀器、計算機、電子天平等。

EA3000元素分析儀器響應范圍：C=0.001-30mg；H=0.001-3.0mg；N=0.001-10mg；S=0.001-10mg；O=0.001-10mg測定范圍：0.01%-100%分析時間：CHNS≤5分鐘O≤3分鐘分析精度：0.05-0.15%自動進樣器：80位自動進樣器。

2.2碳氫氮元素分析儀工作原理

本儀器用于測定有機物質材料的碳、氫、氮元素的含量。試樣在催化氧化（或裂解）-還原管中高溫轉變?yōu)槎趸?、水蒸氣、氮?（CO2、H2O、N2）。然后經色譜柱將混合氣體分離為個別的組分，最后用熱導檢測器分別測定各組分的響應值。根據組分的響應值和對應元素的靈敏度，分別計算樣品中各元素的含量。上述測定過程均按儀器系統(tǒng)規(guī)定的操作程序和預設的樣品數據自動快速完成。

2. 3標定曲線校正

煤校正根據己知標樣調整儀器數學模型。標樣校正分標定曲線校正和漂移校正。標定曲線校正用于對儀器生成某方法的線性，而漂移校正用于補償標樣校準，解決可能輕微改變標準的儀器硬件的變化。漂移校正每天都要執(zhí)行或在標樣分析時、標樣值偏離準確度時執(zhí)行。

碳氫氮元素均可采用標煤進行校正，根據儀器軟件系統(tǒng)的不同，采用多點標定中的一個或多個標煤進行標定。EA3000元素分析儀器標線建立步驟：①根據標線檢測需要確定標線測量數據點數，精確稱量裝入錫囊的標準物質質量并記錄后按順序裝入自動進樣器轉盤。②在軟件中點擊菜單欄內的“Analyse”選擇“New Autorun”建立新檢測序列，根據稱量的標樣質量和錫囊數量分別輸入Byp和Std的質量。③選擇標線參數計算類型，檢查儀器狀態(tài)和檢測積分參數設置。④點擊“SAVE”保存檢測序列，保存后點擊“Start”開始標準曲線檢測。

2.4試驗步驟

2.4.1 準備過程

1、在測樣前兩天打開電子天平進行預熱。（一般預熱不少于48小時）

2、準備樣品，明確要測的幾種元素。

3、查看反應管是不是合適，換取相應的反應管，具體操作如下：①取下載樣盤；②擰開自動進樣器的固定螺帽，卸下自動進樣器。③扭開固定反應管與自動進樣器的螺帽；④取出反應管；⑤擰開反應管卡頭；⑥換上合適的反應管；⑦擰緊反應管卡頭；⑧將反應管裝入爐內（注：將反應管裝入爐內時，用手指堵住反應管下方的小孔，防止其他東西掉進去，影響氣密性。）⑨將連接反應管與自動進樣器的螺帽擰緊；⑩裝上自動進樣器，即將自動進樣器固定在儀器上。

2.4.2使用過程

1、打開穩(wěn)壓器開關，看電壓是否穩(wěn)定，一般升溫之前，電壓穩(wěn)定在220V。

2、打開電腦。

3、打開鋼瓶。具體操作：①檢查鋼瓶連接口是否漏氣，具體做法：先打開總壓閥，看總壓是否上升，再關閉總壓閥，看總壓是否下降，若總壓下降很厲害，說明總壓閥之前有連接口漏氣，要進行維修；若總壓不下降，說明總壓閥之前的連接口不漏氣。②通氦氣和氧氣，先打開總壓閥，再打開分壓閥，將分壓調0.4MPa。

4、打開元素分析儀。

5、打開Callidus 軟件、載氣、進行檢漏。

6、調用升溫程序，使前爐溫度達到實驗溫度。待儀器升溫至設定值且系統(tǒng)恒溫后，需進行氣路氣密性檢查及氣路清洗。（在此期間注意觀察氣壓是否在0.6MPa，電壓是否穩(wěn)定在215V到220V之間。）

7、稱樣：（可在儀器升溫過程中進行稱樣操作）。①取樣品、錫囊、鑷子、稱量勺、載樣盤、數據記錄本、筆、兩張空白紙、標準品等；②取一個錫囊，放到電子天平上除皮；③把去皮后的錫囊取出，向內加入適當量的樣品，再次放在電子天平上稱樣品重量。（樣品重量在0.5mg到2.5mg之間）；④記錄樣品重量及編號；⑤再把錫囊取出，發(fā)在空白紙上進行包裹，最后形成一個小球狀，周圍沒有可以看到的錫紙邊。（光滑的小球狀）；⑥將小球狀的樣品放到載樣盤的對應位置，（必須連續(xù)放置，不能有間隔）；⑦所有的樣都弄好后，將載樣盤裝載自動進樣器上。

8、進行元素分析。①數據處理；②打印結果。

9、實驗完成，調用降溫程序，使儀器降溫。①關閉TCD檢測器；②調用降溫程序；③關閉氧氣閥（先關分壓閥，再關總壓閥）；④待儀器溫度降到30攝氏度后，關閉載氣；⑤退出軟件；⑥關閉氦氣閥（先關分壓閥，再關總壓閥）；⑦關閉元素分析儀，整理好儀器桌。

3結果與討論

EA3000元素分析儀器實驗結果表明標準偏差均在質量控制范圍內，準確度和精密度符合要求。氮、碳、氫含量曲線圖，如圖1、圖2、圖3所示。

4結論

EA3000元素分析儀器分析過程中儀器可通過所測元素的含量及樣品質量使分析時間自我優(yōu)化，分析結果表明，儀器測量的精密度、符合要求。此外，在應用元素分析儀實驗中還應注意幾點：

1、因稱樣量較小，制樣和樣品的保存是樣品測試之前的關鍵，樣品的均勻程度決定著測試數據的代表性和可靠性。由于不同環(huán)境條件下溫濕度不同，所制樣品需密封保存，以避免空氣濕度變化致使水含量出現波動性。在稱樣之前對樣品應進行適當的攪拌，以增加其均勻程度，使所稱樣品具有代表性。

2、工業(yè)制氧是根據氧氣和氮氣的沸點不同分離出氧氣的，在制氧過程中由于工藝條件不同，所制出的氧氣含量會不同，氧氣純度越高其含有的雜質氮就越低。在元素分析儀中所用到的氧氣純度要求較高，為高純氧。在使用一般氧氣時，由于其中所含雜質氮的影響，在進行空白穩(wěn)定試驗時無法穩(wěn)定，以致于無法對樣品進行正常檢測。

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