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煤中磷的测定
【来源/作者】周世华 【更新日期】2017-01-03

磷是煤中的有害元素之一.在煤中含量一般为0.001%~0.1%,最多可达1%。磷在煤中主要以无机磷[磷灰石,3Ca3(PO4)2·CaF2]的形态存在,此外,还有微量的有机磷。由于无机磷的沸点很高(一般为1700℃以上),所以在煤灰化过程中磷不会挥发损失,而含量甚微的有机磷,虽然挥发,但对结果影响不大。煤灰中的磷通常以P2O5形态存在,其含量比煤中的磷含量富集2~10倍。但有些石煤和矸石中的磷竟达3%左右。

炼焦时煤中的磷全部残留在焦炭中,炼铁时焦炭中的磷又转移到钢铁中,若钢铁中磷含量较高,会使钢铁产生冷脆性。所以,炼焦用精煤中磷含量的高低是直接影响钢铁质量的重要指标。通常要求炼焦用精煤中的磷含量不得超过0.05%。

一、磷的测定方法原理

目前,煤中磷的测定方法有很多,如容量法、磷钼蓝分光光度法、ICP—AES法等。其中,磷钼蓝分光光度法具有灵敏度高、测定结果准确、干扰元素易于分离和消除等特点,适用于微量磷的分析,为各国一致采用。

磷钼蓝分光光度法测定煤中磷的基本原理:将煤样灰化后,用氢氟酸硫酸分解脱除二氧化硅(SiO2),使煤灰中的磷变成正磷酸(H3PO4),然后加入钼酸铵、抗坏血酸和酒石酸锑钾,在酸性溶液中正磷酸(H3PO4与钼酸生成磷钼酸,用抗坏血酸还原成蓝色的磷钼酸络合物。当磷含量较低时,其颜色深度与磷含量成正比。

二、方法提要

煤样灰化后用氢氟酸一硫酸分解,脱除二氧化硅,然后加入钼酸铵和抗坏血酸,生成磷钼蓝后,用分光光度计测定吸光度。

三、测定方法

1.A法(称取灰样法)

(1)试样处理

①煤样灰化:按煤的工业分析方法中规定的慢速法灰化煤样,然后研细到全部通过0.1mm筛。

②灰的酸解:准确称取灰样0.05~0.1g(称准至0.0002g)于聚四氟乙烯(或铂)坩埚中,加硫酸2mL、氢氟酸5mL,放在电热板上缓慢加热蒸发

(温度约100℃)直到氢氟酸白烟冒尽,冷却,再加硫酸 ,升高温度继续加热蒸发,直至冒硫酸白烟(但不要干涸)。冷却,加数滴冷水并摇动,然后再加20mL热水。继续加热至近沸。用水将坩埚内容物洗入100mL容量瓶中并将坩埚洗净,冷却至室温,用水稀释至刻度,混匀,澄清后备用。

(2)样品空白溶液的制备 分解一批样品应同时制备一个样品空白溶液。制备方法同灰的酸解,但不加灰样。

(3)测定步骤

①工作曲线的绘制:分别吸取磷标准工作溶液0、1.0mL、2.0mL、3.0mL于50mL容量瓶中,加入钼酸铵、抗坏血酸和酒石酸锑钾混合溶液5mL,用水稀释至刻度,混匀,于室温(高于10℃)下放置1h,然后移入10~30mm的比色皿内,在分光光度计(或比色计)上,于波长650nm处(或用相当于650nm的滤光片),以标准空白溶液作参比,测其吸光度。以磷含量为横坐标,吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

②测定:吸取酸解后的澄清溶液10mL和空白溶液10mL,分别加至150mL容量瓶中。以下按工作曲线绘制的规定进行,但以样品空白溶液为参比,测定吸光度。

注:视试样总溶液中磷含量而定,若分取的10mL试液中磷的质量超过0.030mg,应少取溶液或减少称样量,计算时作相应的校正。

(4)结果计算 空气干燥煤样中磷的质量分数Pad(%)按式计算:

中m1——从工作曲线上查得的所分取试液的磷含量,mg;

V——从试液总溶液中所分取的试液体积,mL;

m——灰样的质量,g;

Aad——空气干燥煤样灰分,%。

2.B法(称取煤样法)

(1)试样处理

①煤样灰化:准确称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.5~1g(称准至0.0002g)(使其灰量为0.01~0.05g)于灰皿中,轻轻摇动使其铺平,然后置于马弗炉中,半启炉门从室温缓缓升温到(815±10)℃,并在该温度下灼烧至少1h,直至无含碳物。

②灰的酸解:将灰样全部移入聚四氟乙烯或铂坩埚中,按与A法灰的酸解相同的步骤进行酸解。

(2)空白溶液的制备 同A法样品空白溶液的制备。

(3)测定步骤 同A法。

(4)结果计算空气干燥煤样中磷的质量分数Pad(%)按式计算:

式中 m1——从工作曲线上查得的所分取试液的磷含量,mg;

V——从试液总溶液中所分取的试液体积,mL;

m——空气干燥煤样的质量,g。

四、精密度

磷测定结果的重复性和再现性要求见表规定。

参考资料:煤质分析及煤化工产品检测


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