煤對二氧化碳化學反應性的測定方法 

                煤對二氧化碳化學反應性的測定方法        

1 主題內容與適用範圍 

    本標準規定了測定煤對二氧化碳化學反應性所用的煤樣 ，儀器 、設備 ，測定步 驟 ，數據處理和結果報告 。 

    本標準適用於褐煤 、煙煤 、無煙煤及焦炭對二氧化碳化學反應性的測定 。 

2 方法要點 

    先將煤樣幹餾 ，除去揮發物(如試樣為焦炭就不需要幹餾處理) ，然後將其篩分 並選取粒度的焦渣裝入反應管中加熱 。加熱到溫度後 ，以差不多流速通入 二氧化碳與試樣反應 。測定反應後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 ，即二氧化碳還原率α(%) ，作為煤或 焦炭對二氧化碳化學反應性的指標 。 

3 引用標準 

    GB 474 煤樣的製備方法 

    GB 483 煤質分析試驗方法一般規定 

4 試劑 

4.1 無水氯化鈣 ：化學純 。 

4.2 硫酸(GB 625)：化學純 ，相對密度1.84 。 

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

4.4 鋼瓶二氧化碳氣 ：純度98%以上 。 

5 儀器 、設備 

5.1 反應性測定儀 ，應具有以下技術要求 ： 

    反應爐 ：爐膛長約600mm ，內徑28～30mm ；高溫度可達135０℃的矽碳 管豎式爐 。 

    反應管 ：耐溫1500℃的石英管或剛玉管 ，內徑20～22mm ， 外徑24～26mm 。 

    溫度控製器 ：具有升溫速度控製和自動恒溫性能 。高控製溫度不低於1300 ℃ 。 

5.2 試樣處理裝置 ：應具有以下技術要求 ： 

    管式幹餾爐 ：爐膛長400～500mm ，內徑35～40mm ，爐膛中部具有長度大 於200mm的恒溫區 ，加熱溫度可達900℃以上 。 

    溫度控製器 ：可控製溫度1000℃以上 ，具有在指定溫度下自動恒溫控製功能 。 

    幹餾管 ：耐溫1000℃的瓷管或剛玉管 ，長500～600mm ，內徑約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 ，其測定範圍為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(在氣壓低於799.9 hPa即600mmHg的地區要 用量程較大的流量計) 。 

5.7 圓孔篩 ：直徑為200mm,孔徑為3mm和6mm ，符合板厚小於3 mm的工業篩標 準 ，並配有底和蓋 。 

5.8 氣體幹燥塔 ：內裝氯化鈣 。 

5.9 洗氣瓶 ：內裝濃硫酸 。 

5.10 穩壓儲氣筒 。 

5.11 水銀氣壓計 ：測量範圍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 試樣的製備與處理 

6.1.1 按GB 474規定製備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幹餾管中 ，並使其頂部位於幹餾管的中心 。將 幹餾管直立 ，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 ，然後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幹餾 管的其餘部分 。 

6.1.3 將裝好試樣的幹餾管放入管式幹餾爐中 ，使試樣部分位於恒溫區內 ，將鎳鉻- 鎳鋁熱電偶插入熱電偶套管中 。 

6.1.4 接通管式幹餾爐電源 ，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性用 。粘結性煤處理後其 中大於6 mm的焦塊需要破碎使之全部通過6 mm篩 。 

    注 ：對強粘結性煤可以用100 mL的坩堝在馬弗爐內按6.1.4規定的溫度處理 。 

6.2 儀器 、設備的連接與安裝 

6.2.1 按下圖連接各部件並使各連接處不漏氣 。 

反應性測定裝置圖 

1—二氧化碳瓶 ；2—貯氣筒 ；3—洗氣瓶 ；4—氣體幹燥塔 ；5—氣體流量計 ； 6—反應爐 ；7—反應管 ；8—奧氏氣體分析器 ；9—熱電偶 ；10—溫度控製器 

6.2.2 用橡皮塞將熱電偶套管固定在反應管中 ，使套管頂部位於反應管恒溫區中 心 。將反應管直立 ，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 將處理後3～6 mm粒度的試樣加入反應管 ，使料層高度達100mm ，並保證熱 電偶套管頂部位於料層的中間 ，再用剛玉碎片或瓷碎片充填其餘部分 。 

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

7.3 通入二氧化碳檢查係統有無漏氣現象 ，確認不漏氣後繼續通二氧化碳2～3min 趕淨係統內的空氣 。 

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 溫偏離前述規定 ，應按附錄A校準) 。通氣2.5min時用奧氏氣體分析器在1min內抽 氣清洗係統並取樣 ，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 ，繼續以20～25℃/min的速度升高爐溫 。每升高50℃按 7.4條的規定保溫 ，通二氧化碳並取氣樣分析反應後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 數據處理及結果報告 

8.1 根據以下關係式繪製二氧化碳還原率與反應後氣體中二氧化碳含量的關係曲 線 ： 

                    (1)

式中 α——二氧化碳還原率 ，% ； 

     a——鋼瓶二氧化碳氣體中雜質氣體含量 ，% ； 

     V——反應後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製α與V的關係曲線 。 

8.2 根據測得的反應後氣體中二氧化碳含量V ，從α-V曲線上查得相應的二氧化碳 還原率α 。 

8.3 結果報告： 

    每個試樣做兩次重複測定 ，並按GB 483規定的數據修約規則修約到小數後一 位 。由測得的反應後氣體中的二氧化碳含量V ，從α-V曲線上查得相應的二氧化 碳還原率α 。將測定結果填入附錄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果的點 。在各點之間繪一條平滑的曲線——反應性曲線(見 附錄B) 。將測定報告和反應性曲線一並報出 。 

附 錄 A

反應氣體流速的校準 

(補充件)

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

                   (A1)

式中 v——測定反應性時 ，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範圍內仍可按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係曲線 。 

附 錄 B

二氧化碳反應性測定報告(示例)

(參考件)

圖 

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