侯美桃(晉中市綜合檢驗(yàn)檢測中心，山西 晉中 030600)

0 引言

硫物質(zhì)是煤中所含主要的有害物質(zhì)，煤炭在燃燒的過程中，會因硫物質(zhì)含量過多而產(chǎn)生有害氣體，從而影響到煤炭的安全生產(chǎn)與使用。為此，進(jìn)行煤中全硫測定，并不斷提高煤中全硫測定的準(zhǔn)確度具有重要意義，這也是煤炭企業(yè)在發(fā)展的過程中應(yīng)該十分注重的方面。

1 提高煤中全硫測定準(zhǔn)確度的作用

煤炭本身的質(zhì)量決定了其轉(zhuǎn)換為能源的效率與使用的安全性，而煤中全硫測定就是對煤炭質(zhì)量進(jìn)行檢測評定的重要方式方法，硫含量的高低是判斷煤炭價值的重要影響因素。一般情況下，優(yōu)質(zhì)的煤炭資源應(yīng)滿足含硫量低，發(fā)熱量高的特點(diǎn)，而含硫量的高低就是由煤中全硫測定以判定，為此提高煤中全硫測定的準(zhǔn)確性十分必要，只有煤中全硫測定的準(zhǔn)確性提高，才能真正使得煤炭資源使用的合理性提升，從而推動煤炭企業(yè)精細(xì)化發(fā)展與實(shí)現(xiàn)煤炭使用的絕對安全。而且，在現(xiàn)階段國家大力推行環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排生產(chǎn)的大環(huán)境下，煤炭因含硫量高而在使用過程中造成的空氣污染問題被十足重視與關(guān)注。為此，煤炭企業(yè)通過加大研究力度與科技投入提高煤中全硫測定的準(zhǔn)確度，也可看做是有社會擔(dān)當(dāng)，注重社會效益的表現(xiàn)。在現(xiàn)階段，煤中全硫測定正呈現(xiàn)科技化、自動化特征。

2 煤中全硫測定的方法

煤中全硫是指煤炭中無機(jī)硫和有機(jī)硫的總和，在煤炭中的硫元素多以硫酸鹽、硫化物、二硫化物、硫醚等物質(zhì)中的結(jié)合硫形式存在，對于以這些形式存在的硫元素進(jìn)行檢測并提高測定的準(zhǔn)確度，一直以來都是我國煤炭行業(yè)發(fā)展中重視的工作內(nèi)容。現(xiàn)階段根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，我國常用的煤中全硫測定的方法主要包括四種，即艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫侖滴定法和紅外光譜法。每種方法都具有不同的特點(diǎn)，比如艾士卡法為仲裁法，而庫侖滴定法與紅外光譜法的設(shè)備精密性更高，自動化特點(diǎn)明顯，由此也使得這兩種方法的煤中全硫測定準(zhǔn)確度更高。具體對艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫侖滴定法和紅外光譜法分析介紹如下：

2.1 艾士卡法

艾士卡法的適用對象為煙煤、褐煤、焦炭等，燃燒的載氣為空氣。艾士卡法作為煤中全硫分析的仲裁式方法，其特點(diǎn)主要包括準(zhǔn)確度高、可以重復(fù)進(jìn)行，但是其不足之處在于分析測試的步驟繁瑣，應(yīng)用周期較長，對結(jié)果的干擾因素較多且控制困難。

具體艾士卡法的應(yīng)用原理是將煤樣與試劑進(jìn)行混合灼燒以生成硫酸鹽，硫酸鹽再生成硫酸鋇沉淀，最后根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量對煤中全硫進(jìn)行測定分析。

2.2 高溫燃燒中和法

高溫燃燒中和法的適用對象與艾士卡法基本相似，都可適用于煙煤、褐煤、焦炭等，而且相比于艾士卡法，高溫燃燒中和法的測定速度較快，效率較高，且方法使用的成本較低。但是由于高溫燃燒中和法使用的載氣為氧氣，所以使得高溫燃燒中和法的測定結(jié)果存在一定的偏差，比如低硫煤樣測定結(jié)果偏高，高硫煤樣測定結(jié)果偏低，具體高溫燃燒中和法的應(yīng)用原理是通過催化劑使煤樣在氧氣中燃燒，由此使得煤中硫化物生成氧化物，然后使其被過氧化氫溶液吸收成為硫酸，然后根據(jù)滴定使用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量的多少測定煤中全硫的含量。

2.3 庫侖滴定法

庫倫滴定法的適用對象與載氣基本一致，適用對象都為煙煤、褐煤、焦炭等，燃燒的載氣為空氣。庫侖滴定法的自動化程度高，操作相對簡單，測定時間短，結(jié)果準(zhǔn)確度高。具體庫侖滴定法的應(yīng)用原理是煤樣在催化劑作用下于空氣中燃燒以生成硫氧化物，碘化鉀溶液將二氧化硫進(jìn)行吸收后，使用碘化鉀溶液電解后產(chǎn)生的碘進(jìn)行滴定，具體煤中全硫的測定結(jié)果由電解所消耗的電量測定。

2.4 紅外光譜法

紅外光譜法屬于技術(shù)類型較新的煤中全硫測定方法，在進(jìn)行試樣量較大時，紅外光譜法準(zhǔn)確性高、測定效率高、測定時間短的優(yōu)勢能夠最大程度體現(xiàn)。其所適用的對象與使用的載氣與高溫燃燒中和法一致，燃燒載氣均為氧氣。具體紅外光譜法的應(yīng)用原理是煤樣在高溫環(huán)境中于氧氣中燃燒分解，高溫條件為1300℃。燃燒氣流中的顆粒與水蒸汽分別由玻璃棉和高氯酸鎂鹽吸附，待完成濾除后可送紅外檢測池測定，最終定量的依據(jù)原理是朗伯比爾定律，即分光光度法的基本定律。

3 煤中全硫測定準(zhǔn)確度提升的路徑

提升煤中全硫測定準(zhǔn)確度的路徑選擇，應(yīng)以具體上述四種方法為基礎(chǔ)有針對性進(jìn)行，為提高對比效果，提高煤中全硫測定準(zhǔn)確度提升的有效性，具體上述四種方法的對比見表1。

根據(jù)艾士卡法、高溫燃燒中和法、庫侖滴定法和紅外光譜法的準(zhǔn)確度對比，對提升煤中全硫測定準(zhǔn)確度的路徑分析如下：

3.1 完善煤中全硫測定的程序制度

煤中全硫檢測在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的支持下，正向著自動化程度越來越高的方向進(jìn)步，隨著技術(shù)水平的不斷提高，為了更好地保證工作效率與測定效果，應(yīng)對煤中全硫測定的程序制度進(jìn)行完善與規(guī)范，通過完善與規(guī)范煤中全硫測定的程序制度以避免操作人員在使用過程中發(fā)生錯誤，導(dǎo)致測定誤差的出現(xiàn)以及對包括測硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備的損壞。

在程序制度的完善當(dāng)中應(yīng)特別注意對樣品選擇的操作進(jìn)行規(guī)范。樣品選擇時，應(yīng)嚴(yán)格按照國際標(biāo)準(zhǔn)選擇煤樣，堅(jiān)持分層次、多點(diǎn)位、合理性的原則，以此確保在平均選擇的標(biāo)準(zhǔn)之下實(shí)現(xiàn)煤中全硫測定結(jié)果的準(zhǔn)確，特別是在樣品選擇的質(zhì)量較小時，為保證燃燒充分，更應(yīng)該注重樣品選擇的規(guī)范性，確保使用樣品的質(zhì)量。同時，對KI 溶液的配置也應(yīng)該嚴(yán)格按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

表1 煤中全硫測定方法準(zhǔn)確度對比表

3.2 合理煤中全硫測定的溶液配制

合理煤中全硫測定的溶液配置主要是指電解溶液的配置，作為煤中全硫測定的重要物質(zhì)，電解溶液對于測定結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要影響。在進(jìn)行電解溶液的配置時，應(yīng)注意配置方法使用的合理性，對于配置所需溶液的量的選用要做到精準(zhǔn)把握，比如5gKI 溶液與5gKBr 溶液應(yīng)放進(jìn)300mL 水中進(jìn)行溶解，溶解充分后應(yīng)再放入10mL 乙酸。只有溶液配制量足夠精準(zhǔn)，才能確保試驗(yàn)過程中各項(xiàng)反應(yīng)發(fā)生的充分，才能確保煤中全硫測定的準(zhǔn)確度提升。

3.3 維護(hù)煤中全硫測定的儀器設(shè)備

在提升煤中全硫測定準(zhǔn)確度的路徑當(dāng)中，對于包括測硫儀在內(nèi)的儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)是十分重要的工作內(nèi)容，如果測硫儀等儀器設(shè)備能夠良好運(yùn)行，那一定會提高煤中全硫測定的準(zhǔn)確度。現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，包括測硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備的自動化水平顯著提高，精密性提高的同時對于維護(hù)保養(yǎng)的要求也相應(yīng)提高。不僅是要做好日常的維護(hù)保養(yǎng)，在使用測硫儀等儀器設(shè)備時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，確保不發(fā)生儀器設(shè)備的誤操作損壞。

3.4 控制煤中全硫測定的試樣質(zhì)量

煤炭試樣的質(zhì)量直接決定了煤中全硫測定的結(jié)果，提高煤中全硫測定的準(zhǔn)確度，在很大程度上是通過提高煤炭試樣質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)的。在控制煤中全硫測定的試樣質(zhì)量時，很重要的一點(diǎn)是控制煤炭試樣的粒度不超過0.2mm，這是為了確保煤炭試樣能夠充分燃燒。除了控制煤中全硫測定的試樣質(zhì)量外，對于廢樣的選擇也應(yīng)該進(jìn)行合理控制，廢樣質(zhì)量的高低直接決定電解液的激活程度，直接決定測硫儀的調(diào)校效果，廢樣質(zhì)量的控制對于煤中全硫測定的準(zhǔn)確度提升有重要意義。

3.5 調(diào)節(jié)煤中全硫測定的攪拌速度

調(diào)節(jié)煤中全硫測定的攪拌速度，避免出現(xiàn)速度過快或過慢的問題，如果攪拌的速度過快，會使攪拌轉(zhuǎn)子失控，發(fā)生混亂移動，從而對電解池造成破壞，而攪拌的速度過慢，雖然可以節(jié)省一部分時間，但是放緩了電解碘的擴(kuò)散速度，使得煤炭燃燒散發(fā)出來的硫化物無法被完全吸收，所以無論是過快還是過慢都無法達(dá)到煤中全硫測定的準(zhǔn)確度要求。為此，調(diào)節(jié)煤中全硫測定的攪拌速度，是確保攪拌轉(zhuǎn)子保持恒定均勻的速度，以此確保煤中全硫測定的準(zhǔn)確度。

3.6 做好煤中全硫測定的細(xì)節(jié)部分

煤中全硫測定的細(xì)節(jié)部分主要包括煤炭的燃燒溫度、流量器氣流量、三氧化鎢覆蓋情況等。煤炭燃燒時，應(yīng)保證實(shí)際的爐內(nèi)溫度與屏顯溫度保持一致，爐溫低于屏顯溫度說明燃燒并不充分，爐溫高于屏顯溫度則會對測硫儀等設(shè)備儀器造成損壞。對于流量器氣流量的控制應(yīng)滿足1000mL/min 的標(biāo)準(zhǔn)，如果低于該標(biāo)準(zhǔn)則煤炭燃燒不充分，如果高于該標(biāo)準(zhǔn)則氣流不能被電解池所吸收。在煤樣上均勻的涂抹三氧化鎢，使得三氧化鎢的覆蓋全面，是確保煤樣充分燃燒的關(guān)鍵。對于煤中全硫測定細(xì)節(jié)部分的控制，做好相應(yīng)的工作，其根本目的是為了確保煤樣的燃燒充分，以此提升煤中全硫測定的準(zhǔn)確度。

4 結(jié)語

煤中全硫測定是煤炭生產(chǎn)中的重要工作內(nèi)容，通過煤中全硫測定能夠確保煤中的硫物質(zhì)含量符合國家要求，從而確保煤炭使用的安全與環(huán)保。在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的過程中，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步明顯，科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用的效率不斷提高，這一點(diǎn)在煤中全硫測定中得以體現(xiàn)，包括測硫儀等在內(nèi)的儀器設(shè)備自動化程度、智能化水平顯著提高的同時，煤中全硫測定的準(zhǔn)確度也不斷提升，這在推動我國煤炭生產(chǎn)與使用方面具有重要意義。