煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的測定方法        

1 主題內(nèi)容與適用范圍 

    本標準規(guī)定了測定煤對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性所用的煤樣，儀器、設(shè)備，測定步 驟，數(shù)據(jù)處理和結(jié)果報告。 

    本標準適用于褐煤、煙煤、無煙煤及焦炭對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的測定。 

2 方法要點 

    先將煤樣干餾，除去揮發(fā)物(如試樣為焦炭就不需要干餾處理)，然后將其篩分 并選取粒度的焦渣裝入反應(yīng)管中加熱。加熱到溫度后，以差不多流速通入 二氧化碳與試樣反應(yīng)。測定反應(yīng)后氣體中二氧化碳的含量，以被還原成一氧化碳的 二氧化碳量占原通入的二氧化碳量的百分數(shù)，即二氧化碳還原率α(%)，作為煤或 焦炭對二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性的指標。 

3 引用標準 

    GB 474 煤樣的制備方法 

    GB 483 煤質(zhì)分析試驗方法一般規(guī)定 

4 試劑 

4.1 無水氯化鈣：化學(xué)純。 

4.2 硫酸(GB 625)：化學(xué)純，相對密度1.84。 

4.3 氫氧化鈉(GB 629)或氫氧化鉀(GB 2306)：化學(xué)純。 

4.4 鋼瓶二氧化碳氣：純度98%以上。 

5 儀器、設(shè)備 

5.1 反應(yīng)性測定儀，應(yīng)具有以下技術(shù)要求： 

    反應(yīng)爐：爐膛長約600mm，內(nèi)徑28～30mm；高溫度可達135０℃的硅碳 管豎式爐。 

    反應(yīng)管：耐溫1500℃的石英管或剛玉管，內(nèi)徑20～22mm， 外徑24～26mm。 

    溫度控制器：具有升溫速度控制和自動恒溫性能。高控制溫度不低于1300 ℃。 

5.2 試樣處理裝置：應(yīng)具有以下技術(shù)要求： 

    管式干餾爐：爐膛長400～500mm，內(nèi)徑35～40mm，爐膛中部具有長度大 于200mm的恒溫區(qū)，加熱溫度可達900℃以上。 

    溫度控制器：可控制溫度1000℃以上，具有在指定溫度下自動恒溫控制功能。 

    干餾管：耐溫1000℃的瓷管或剛玉管，長500～600mm，內(nèi)徑約30mm，外 徑33～35 mm。 

5.3 氣體分析器：奧氏氣體分析器或者其他二氧化碳氣體分析器，其測定范圍為0～ 100 %，準確度為±2%。 

5.4 鉑銠-鉑熱電偶和鎳鉻-鎳鋁熱電偶各一對。 

5.5 熱電偶套管：長500～600mm，內(nèi)徑5～6mm，外徑7～8mm的剛玉管兩 根。

5.6 氣體流量計：量程0～700mL/min(在氣壓低于799.9 hPa即600mmHg的地區(qū)要 用量程較大的流量計)。 

5.7 圓孔篩：直徑為200mm,孔徑為3mm和6mm，符合板厚小于3 mm的工業(yè)篩標 準，并配有底和蓋。 

5.8 氣體干燥塔：內(nèi)裝氯化鈣。 

5.9 洗氣瓶：內(nèi)裝濃硫酸。 

5.10 穩(wěn)壓儲氣筒。 

5.11 水銀氣壓計：測量范圍799.9～1066.6hPa,準確度0.13 hPa，分度值1.33hPa， 工作溫度-15～+45℃。 

6 測定準備 

6.1 試樣的制備與處理 

6.1.1 按GB 474規(guī)定制備3～6 mm粒度的試樣約300 g。 

6.1.2 用橡皮塞把熱電偶套管固定在干餾管中，并使其頂部位于干餾管的中心。將 干餾管直立，加入粒度為6～8mm碎瓷片或碎剛玉片至熱電偶套管露出瓷片約 100mm，然后加入試樣至試樣層的厚度達200 mm，再用碎瓷片或剛玉片充填干餾 管的其余部分。 

6.1.3 將裝好試樣的干餾管放入管式干餾爐中，使試樣部分位于恒溫區(qū)內(nèi)，將鎳鉻- 鎳鋁熱電偶插入熱電偶套管中。 

6.1.4 接通管式干餾爐電源，以15～20℃/min的速度升溫到900℃時，在此溫度 下保持1h，切斷電源，放置冷卻到室溫，取出試樣，用6mm和3mm的圓孔篩疊加 在一起篩分試樣，留取3～6mm粒度的試樣作為測定反應(yīng)性用。粘結(jié)性煤處理后其 中大于6 mm的焦塊需要破碎使之全部通過6 mm篩。 

    注：對強粘結(jié)性煤可以用100 mL的坩堝在馬弗爐內(nèi)按6.1.4規(guī)定的溫度處理。 

6.2 儀器、設(shè)備的連接與安裝 

6.2.1 按下圖連接各部件并使各連接處不漏氣。 

反應(yīng)性測定裝置圖 

1—二氧化碳瓶；2—貯氣筒；3—洗氣瓶；4—氣體干燥塔；5—氣體流量計； 6—反應(yīng)爐；7—反應(yīng)管；8—奧氏氣體分析器；9—熱電偶；10—溫度控制器 

6.2.2 用橡皮塞將熱電偶套管固定在反應(yīng)管中，使套管頂部位于反應(yīng)管恒溫區(qū)中 心。將反應(yīng)管直立，加入粒度為6～8 mm碎剛玉片或碎瓷片至熱電偶套管露出剛 玉碎片或瓷碎片約50 mm高。 

7 測定步驟 

7.1 將處理后3～6 mm粒度的試樣加入反應(yīng)管，使料層高度達100mm，并保證熱 電偶套管頂部位于料層的中間，再用剛玉碎片或瓷碎片充填其余部分。 

7.2 將裝好試樣的反應(yīng)管裝入反應(yīng)爐內(nèi)。用帶有導(dǎo)出管的橡皮塞塞緊反應(yīng)管上端。 把鉑銠-鉑熱電偶插入熱電偶套管內(nèi)。 

7.3 通入二氧化碳檢查系統(tǒng)有無漏氣現(xiàn)象，確認不漏氣后繼續(xù)通二氧化碳2～3min 趕凈系統(tǒng)內(nèi)的空氣。 

7.4 接通電源，以20～25℃/min速度升溫，約30min將爐溫升到750℃(褐煤)或 800℃(煙煤、無煙煤)，在此溫度下保持5min。當氣壓在1013.3±13.3hPa(760± 10mmHg)、室溫在12～28℃時，以500mL/min的速度通過二氧化碳(如氣壓和室 溫偏離前述規(guī)定，應(yīng)按附錄A校準)。通氣2.5min時用奧氏氣體分析器在1min內(nèi)抽 氣清洗系統(tǒng)并取樣，停止通入二氧化碳。分析氣樣中的二氧化碳濃度( 若用儀器分析，應(yīng)在通二氧化碳3 min時記錄儀器所顯示的二氧化碳濃度)。 

7.5 在分析氣體的同時，繼續(xù)以20～25℃/min的速度升高爐溫。每升高50℃按 7.4條的規(guī)定保溫，通二氧化碳并取氣樣分析反應(yīng)后氣體中的二氧化碳濃度，直到 測定溫度達1100℃時為止。特別需要時，測定到1300℃。 

8 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果報告 

8.1 根據(jù)以下關(guān)系式繪制二氧化碳還原率與反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量的關(guān)系曲 線： 

                    (1)

式中 α——二氧化碳還原率，%； 

     a——鋼瓶二氧化碳氣體中雜質(zhì)氣體含量，%； 

     V——反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量，%。 

    注：當鋼瓶二氧化碳的純度改變時需要重新繪制α與V的關(guān)系曲線。 

8.2 根據(jù)測得的反應(yīng)后氣體中二氧化碳含量V，從α-V曲線上查得相應(yīng)的二氧化碳 還原率α。 

8.3 結(jié)果報告： 

    每個試樣做兩次重復(fù)測定，并按GB 483規(guī)定的數(shù)據(jù)修約規(guī)則修約到小數(shù)后一 位。由測得的反應(yīng)后氣體中的二氧化碳含量V，從α-V曲線上查得相應(yīng)的二氧化 碳還原率α。將測定結(jié)果填入附錄B的表中。再以溫度為橫坐標，α值為縱坐標 的圖上標出兩次測定試驗結(jié)果的點。在各點之間繪一條平滑的曲線——反應(yīng)性曲線(見 附錄B)。將測定報告和反應(yīng)性曲線一并報出。 

附 錄 A

反應(yīng)氣體流速的校準 

(補充件)

A1 如果測定時氣壓與室溫偏離1013.3±13.3hPa和12～28℃的規(guī)定時，則二氧 化碳流速應(yīng)按式(A1)進行調(diào)整： 

                   (A1)

式中 v——測定反應(yīng)性時，需通入二氧化碳的流速，mL/min;

    p——大氣壓力，hPa； 

    t——室溫，℃。 

    如果計算值在500±20 mL/min范圍內(nèi)仍可按500 mL/min的流速通二氧化碳。 

A2 作出氣體流量計的刻度與實際二氧化碳流量的關(guān)系曲線。 

附 錄 B

二氧化碳反應(yīng)性測定報告(示例)

(參考件)

圖 

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