GB/T219-2008 煤灰熔融性測(cè)試方法

代替GB219-1996

1. 范圍 

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤灰溶融性測(cè)定的定義、方法提要、試劑和材料、儀器設(shè)備、試驗(yàn)條件、操作手續(xù)以及精密度等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于褐煤、煙煤和無(wú)煙煤。

2. 引用標(biāo)準(zhǔn) 

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)本的可能性。

GB212-1991 煤的工業(yè)分析方法

3. 定義 

3.1 變形溫度（DT） 

尖錐或棱開始變圓或彎曲時(shí)的溫度（圖1DT）。

圖1 灰錐熔融特征示意圖

注：如灰錐尖保持原形，則錐體收縮和傾斜不算變形溫度。

A. 軟化溫度（ST） 

灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形的溫度（圖1ST）。

B. 半球溫度（HT） 

灰錐形變至近似半球形，即高約等于底長(zhǎng)的一半時(shí)的溫度（圖1HT）。

C. 流動(dòng)溫度（FT）

灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時(shí)的溫度（圖1FT）。

4. 方法提要 

將煤灰制成尺寸的三角錐，在氣體介質(zhì)中，以升溫速加熱，觀察灰錐在受熱過程中的形態(tài)變化，觀測(cè)并記錄它的四個(gè)特征熔融溫度：變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度。

5. 試劑和材料 

A. 氧化鎂（HG/T2573）：工業(yè)品，研細(xì)至粒度小于0.1mm。 

B. 糊精：化學(xué)純，配成100g/L溶液。 

C. 碳物質(zhì)：灰分低于15%，粒度小于1mm的無(wú)煙煤、石墨或其他碳物質(zhì)。 

D. 參比灰：含三氧化二鐵20%～30%的煤灰，預(yù)先在強(qiáng)還原性（100的氫氣或一氧化碳，或它們與惰性氣體的混合物構(gòu)成的氣氛）、弱還原性和氧化性氣氛中分別測(cè)出其熔融特征溫度^*，在例常測(cè)定中以它作為參比物來檢定試驗(yàn)氣氛性質(zhì)。 

* 在強(qiáng)還原性和氧化性氣氛中的軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度約比還原性氣氛者高100～300℃。

E. 二氧化碳。 

F. 氫氣（GB/T3634）或一氧化碳。 

G. 剛玉舟（圖2）：耐溫1500℃以上，能盛足夠量的碳物質(zhì)。

圖2 剛玉舟

H. 灰錐托板：在1 500℃下不變形，不與灰錐作用，不吸收灰樣?；义F托板可購(gòu)置，或按下述方法制做：

取適量氧化鎂（5.1），用糊精溶液（5.2）潤(rùn)濕成可塑狀。將灰錐托板模（6.4.5）的墊片放入模座，用小刀將鎂砂鏟入模中，用小錘輕輕錘打成型。用頂板將成型托板輕輕頂出，先在空氣中干燥，然后在高溫爐中逐漸加熱到1500℃。

除氧化鎂外。也可用三氧化二鋁或用等質(zhì)量比的高嶺土和氧化鋁粉混合物制做托板。

6. 儀器和設(shè)備 

A. 高溫爐：凡滿足下列條件的高溫爐都可使用： 

a. 能加熱到1 500℃以上。 

b. 有足夠的恒溫帶（各部位溫差小于5℃）； 

c. 能按規(guī)定的程序加熱； 

d. 爐內(nèi)氣氛可控制為弱還原性和氧化性； 

e. 能在試驗(yàn)過程中觀察試樣形態(tài)變化。

圖3為一種適用的管式硅碳管高溫爐。

1熱電偶；2-硅碳管；3-灰錐；4-剛玉舟；5-爐殼；6-剛玉外套管；

7-剛玉內(nèi)套管；8-泡沫氧化率保溫磚；9-電極片；10-觀測(cè)孔

圖3 硅碳管高溫爐

B. 鉑銠-鉑熱電偶及高溫計(jì)：測(cè)量范圍0～1 500℃，小分度5K，加氣密剛玉管保護(hù)。 

C. 灰錐模子（圖4）：由對(duì)稱的兩個(gè)半塊構(gòu)成的黃銅或不銹鋼制品。 

圖4 灰錐模子

D. 灰錐托板模（圖5）：由模座、墊片和頂板三部分構(gòu)成，用硬木或其他堅(jiān)硬材料制做。 

圖5 灰錐托板模

E. 常量氣體分析器：可測(cè)定一氧化碳、二氧化碳和氧氣含量。

7. 試驗(yàn)條件 

A. 試樣形狀和尺寸 

試樣為三角錐體，高20mm，底為邊長(zhǎng)7mm的正三角形，錐體的一側(cè)面垂直于底面。

B. 試驗(yàn)氣氛及其控制 

a. 弱還原性氣氛，可用下述兩種方法之一控制： 

i. 爐內(nèi)通入（50±10）%（V/V）的氫氣和（50±10%）（V/V）的二氧化碳混合氣體，或（40±5）%（V/V）的一氧化碳和（60±5）%（V/V）的二氧化碳混合氣體。 

ii. 爐內(nèi)封入碳物質(zhì)（5.3）。

b. 氧化性氣氛，爐內(nèi)不放任何含碳物質(zhì)，并使空氣自由流通。

8. 試驗(yàn)步驟 

A. 灰的制備 

取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣，按GB212-91規(guī)定將其全部灰化，然后用瑪瑙研缽研細(xì)至0.1mm以下。

B. 灰錐的制做

取1～2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用數(shù)滴糊精溶液（5.2潤(rùn)濕并調(diào)成可塑狀，然后用小尖刀鏟入灰錐模中擠壓成型。用小尖刀將模內(nèi)灰錐小心地推至瓷板或玻璃板上，于空氣中風(fēng)干或于60℃下干燥備用。

注：除糊精溶液外，可視煤灰的可塑性用水或100g/L的可溶性淀粉溶液。

9. 測(cè)定手續(xù) 

A. 在弱還原性氣氛中測(cè)定 

用糊精水溶液（5.2）將少量氧化鎂（5.1）調(diào)成糊狀，用它將灰錐固定在灰錐托板（5.8）的三角坑內(nèi)，并使灰錐垂直于底面的側(cè)面與托板表面垂直。

將帶灰錐的托板置于剛玉舟（5.7）上。如用封碳法來產(chǎn)生弱還原性氣氛，則預(yù)先在舟內(nèi)放置足夠量的碳物質(zhì)（5.3）*。

* 一般在剛玉舟放置石墨粉15～20g，兩端放置無(wú)煙煤40～50g（對(duì)氣疏高剛玉管爐膛）；或在剛玉舟放置石墨粉5～6g（對(duì)氣密剛玉管爐膛）。

打開高溫爐（6.1）爐蓋，將剛玉舟徐徐推入爐內(nèi)、至灰錐位于高溫帶并緊鄰電偶（6.2）熱端(相距2mm左右）。

關(guān)上爐蓋，開始加熱并控制升溫速度為：

900℃以下，15～20℃/min；

900℃以上，（5±1）℃min。

如用通氣法產(chǎn)生弱還原性氣氛，則從600℃開始通入氫氣或一氧化碳和二氧化碳混合氣體（7.2.1.1），通氣速度以能避免空氣滲入為準(zhǔn)。

隨時(shí)觀察灰錐的形態(tài)變化（高溫下觀察時(shí)，需戴上墨鏡），記錄灰錐的四個(gè)熔融特征溫度-變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度。

待全部灰錐都達(dá)到流動(dòng)溫度或爐溫升至1 500℃時(shí)斷電，結(jié)束試驗(yàn)。

待爐子冷卻后，取出剛玉舟，拿下托板，仔細(xì)檢查其表面，如發(fā)現(xiàn)試樣與托板作用，則另?yè)Q一種托板重新試驗(yàn)。

B. 在氧化性氣氛下測(cè)定

測(cè)定手續(xù)與9.1條相同，但剛玉舟內(nèi)不放任何含碳物質(zhì)，并使空氣在爐內(nèi)自由流通。

10. 試驗(yàn)氣氛性質(zhì)的檢查 

定期或不定期地用下述方法之一檢查爐內(nèi)氣氛性質(zhì)：

A. 參比灰錐法 

用參比灰（5.4）制成灰錐并測(cè)定其熔融特征溫度（ST、HT和FT），如其實(shí)際測(cè)定值與弱還原性氣氛下的參比值相差不超過50℃，則證明爐內(nèi)氣氛為弱還原性；如超過50℃，則根據(jù)它們與強(qiáng)還原性或氧化性氣氛下的參比值的接近程度以及剛玉舟中碳物質(zhì)的氧化情況來判斷爐內(nèi)氣氛。

B. 取氣分析法

用一根氣密剛玉管從爐子高溫帶以差不多的速度（以不改變爐內(nèi)氣體組成為準(zhǔn)，一般為6～7mL/min）取出氣體并進(jìn)行成分分析。如在1 000～1 300℃范圍內(nèi)，還原性氣體（一氧化碳、氫氣和甲烷等）的體積百分含量為10%～70%，同時(shí)1 100℃以下它們的總體積和二氧化碳的體積比不大于1∶1、氧含量低于0.5%，則爐內(nèi)氛為弱還原性。

11. 精密度 

煤灰熔融性測(cè)定的精密度如表1規(guī)定。

                  表1                                    

12. 試驗(yàn)記錄和報(bào)告 

A. 記錄灰錐的4個(gè)熔融特征溫度：DT、ST、HT和FT，計(jì)算重復(fù)測(cè)定值的平均值并化整到10℃報(bào)出。 

B. 記錄試驗(yàn)氣氛性質(zhì)及控制方法。 

C. 記錄托板材料及試驗(yàn)后的表面狀況。 

D. 記錄試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的燒結(jié)、收縮、膨脹和鼓泡等現(xiàn)象及其相應(yīng)溫度。