Introducción al análisis de la calidad del carbón y a los instrumentos analíticos Instrumentos de análisis químico de uso común

Resumen La creciente escasez de energía ha restringido en gran medida el desarrollo económico, lo que exige un uso más racional del carbón. Este artículo presenta principalmente el proceso de recolección de muestras de carbón y los instrumentos analíticos avanzados nacionales actuales, y también presenta brevemente los métodos de análisis. Tiene cierta importancia de referencia para el procesamiento y utilización del carbón.

Palabras clave análisis de la calidad del carbón; planta de preparación de carbón; instrumento analítico

1. Preparación de muestras de carbón

Porque el carbón es un tipo de composición química y tamaño de partículas. Para poder extraer una pequeña cantidad de muestras representativas de un gran número de muestras de carbón debido a mezclas heterogéneas, las muestras de carbón deben procesarse según ciertos procedimientos operativos. En el proceso de preparación de la muestra, después de triturar hasta un determinado tamaño de partícula y reducirla, parte se deja y parte se desecha. Esta reducción debe realizarse estrictamente de acuerdo con la normativa, de modo que se mantenga la calidad de las partes retenidas y desechadas. de la muestra está cerca Si hay una gran diferencia, incluso si el siguiente paso de análisis y prueba es preciso, los resultados no tendrán sentido. Desde este punto de vista, la preparación de la muestra es el vínculo más importante relacionado con la precisión de los resultados de la prueba de análisis.

La preparación de muestras de carbón es el proceso de procesar una mayor cantidad de muestras de carbón en una pequeña cantidad de muestras representativas de acuerdo con la normativa. Incluye: trituración, cribado, mezclado, reducción y secado. La operación específica es triturar todas las muestras de carbón de no menos de 3,75 kg a menos de 3 mm, pasarlas a través de un tamiz de orificio redondo y dividirlas en 100 g con un divisor de dos partes, y luego preparar la muestra de carbón para el análisis. La muestra de carbón preparada debe secarse a temperatura ambiente durante 1 hora. Finalmente, el cambio de masa no excede 0,1 y alcanza un estado seco al aire para garantizar la estabilidad de los resultados de la prueba.

2. Análisis industrial del carbón

2.1 Determinación del contenido de cenizas

El contenido de cenizas del carbón no es un componente inherente al carbón, sino el contenido del carbón. bajo condiciones específicas Existen dos métodos para medir el contenido de cenizas de residuos completamente quemados, uno es el método de incineración lenta (método lento) y el otro es el método rápido para análisis de rutina.

2.2 Determinación del contenido volátil

El contenido volátil del carbón se refiere a los gases combustibles del carbón. Está compuesto principalmente de hidrocarburos. La materia volátil medida en el análisis industrial no es la materia volátil inherente original del carbón, sino el producto de la descomposición térmica cuando el carbón se calienta bajo regulaciones estrictas. El cambio de las condiciones de prueba traerá diferentes grados a los resultados de la medición. influencia.

2.3 Determinación del azufre total

Las normas nacionales estipulan que los métodos de medición del azufre incluyen el método gravimétrico (método de Ehrlich), el método de neutralización de la combustión a alta temperatura y el método de titulación de Coulomb. Actualmente utilizamos el método de valoración de Coulomb estándar nacional, que es simple, rápido y preciso.

El carbón se quema en un horno tubular a 1150°C. Varias formas de azufre en el carbón se oxidan y se descomponen en dióxido de azufre y trióxido de azufre generado se combina con agua para generar ácido sulfuroso, que. se genera mediante electricidad, generar yodo o electrogenerar bromo para oxidar y valorar el ácido sulfuroso, y calcular el contenido total de azufre en el carbón en función de la electricidad consumida por el yodo electrogenerado o el bromo electrogenerado [1].

2.4 Determinación de la capa coloide

Durante el proceso de coquización y calentamiento del carbón se forma una mezcla inestable de gas, líquido y sólido en la superficie de las partículas de carbón, que es lo que llamamos coloide. Las partículas de carbón se unen entre sí mediante un coloide. A medida que aumenta la temperatura, el coloide se solidifica y forma coque. Entonces, el valor Y del espesor máximo de la capa de coloide se refiere al valor máximo del coloide producido instantáneamente durante la formación y desaparición del coloide durante el proceso de calentamiento del carbón. Es sólo un concepto de cantidad y no tiene concepto de calidad. A veces el valor Y es el mismo pero la calidad es diferente, lo que significa que se producen más coloides y la adhesión no es necesariamente buena. Sólo evalúa la cantidad de coloide producido por el carbón coquizable.

El proceso de determinación del índice de capa coloide refleja todo el proceso de coquización en hornos de coque industriales. El valor Y refleja directamente las propiedades coloidales y la cantidad de carbón. Es un indicador de la capacidad de coque del carbón. Está catalogado como indicador tecnológico para la clasificación del carbón.

Índice de cohesión 2,5

También existen componentes en el carbón coquizable que no producen o producen una pequeña cantidad de coloides. Estas sustancias atraviesan la superficie de otras. partículas de carbón. Los coloides resultantes se combinan para formar coque. El valor del índice de adhesión G es un índice para evaluar la capacidad del coloide para unir sustancias inertes.

Su medición consiste en mezclar uniformemente una muestra de carbón coquizable de cierta calidad y una antracita especial (sin apelmazamiento), y calentarla para formar coque en condiciones específicas. La resistencia del coque obtenido se prueba en un tambor de una especificación determinada, y Se determina la resistencia del bloque de coque. La resistencia a la molienda representa la capacidad de unión de la muestra de carbón de prueba. El índice de apelmazamiento es un índice importante para distinguir el carbón en la clasificación del carbón. Sus ventajas son la conveniencia, la velocidad y el menor consumo de muestras de carbón [2].

3. Introducción a los instrumentos de análisis de la calidad del carbón y a los métodos de análisis modernos

3.1 Instrumentos analíticos generales

Los laboratorios de calidad del carbón con capacidades generales de análisis de la calidad del carbón deben comprar The Los instrumentos incluyen principalmente: calorímetro para probar el poder calorífico del carbón; analizador industrial para probar los cuatro indicadores de humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo del carbón; medidor de azufre y probador de hidrocarburos para probar el contenido de elementos en el carbón y las cenizas de carbón; probadores de fusionabilidad relacionados con la seguridad de la quema de carbón en calderas.

Analizador rápido de calidad del carbón por infrarrojos 3.2E-MAC

Al aplicar el analizador rápido de calidad del carbón por infrarrojos 5E-MAC para el análisis industrial del carbón, los resultados son grados altamente confiables. El método original GB212-91 utiliza una balanza electrónica para pesar con precisión una muestra de 1,0000 ± 0,0002 g en aproximadamente 3 minutos, mientras que la balanza electrónica del analizador rápido de calidad del carbón por infrarrojos 5E-MAC solo tarda unos segundos en completar el pesaje. y el analizador rápido de calidad del carbón por infrarrojos 5E-MAC también puede realizar análisis por lotes, lo que no solo acelera la velocidad del análisis, mejora la calidad del análisis, sino que también reduce el impacto de los factores humanos en los resultados del análisis. Por lo tanto, el uso del analizador rápido de calidad del carbón por infrarrojos 5E-MA para el análisis industrial del carbón tiene buenas perspectivas de aplicación.

3.3 Analizador rápido de infrarrojos

El principio de detección del analizador rápido de infrarrojos es el análisis termogravimétrico, que combina un equipo de calentamiento de infrarrojo lejano con una balanza electrónica para pesar en una muestra específica durante el El proceso de calentamiento se pesa dentro de las condiciones atmosféricas, la temperatura especificada (se puede configurar) y el tiempo especificado (se puede configurar), para calcular la humedad, las cenizas y otros indicadores de análisis industrial de la muestra. En comparación con los métodos de medición de humedad y contenido de cenizas en hornos y hornos de mufla, este instrumento tiene muchas ventajas. El pesaje automático reduce los errores causados ​​por el pesaje manual. El uso de la calibración del crisol N° 0 elimina el tiempo de enfriamiento de la muestra y acorta el tiempo de prueba. No se requiere intervención manual durante la prueba. Durante la prueba se eliminaron posibles riesgos de seguridad (quemaduras de personal debido a altas temperaturas). Calcule e imprima automáticamente los resultados de las pruebas, lo que reduce los errores causados ​​por los cálculos manuales, reduce la intensidad de la mano de obra y mejora la eficiencia del trabajo. Los datos de la prueba se guardan en la computadora para facilitar la consulta y las estadísticas. Tiene un alto grado de automatización siempre que la muestra se coloque en el crisol durante la prueba, los resultados de la medición se informarán automáticamente [3].

3.4 Analizador de calidad del carbón por pulsos de neutrones

El uso de tecnología de neutrones puede reducir los costos y el tiempo de medición, y estos dos indicadores son muy importantes para la industria del carbón. Otras técnicas analíticas, incluida la fluorescencia de rayos X (XRF) y el análisis rápido de activación de neutrones gamma, no son adecuadas para analizar elementos como C y O. El análisis de activación de neutrones térmicos rápidos pulsados ​​puede medir directamente la composición elemental de sustancias y es muy adecuado para analizar diferentes muestras. El haz de neutrones pulsados ​​se puede utilizar para medir elementos C y O de bajo número atómico. La base del análisis de neutrones térmicos rápidos pulsados ​​es un generador de neutrones pulsados. El generador de neutrones T pulsados ​​puede desencadenar una variedad de reacciones nucleares. Los rayos gamma generados por estas reacciones pueden detectarse mediante detectores adecuados (a menudo cristales de germanato de bismuto). Durante el pulso de neutrones, el espectro de rayos γ incluye principalmente rayos γ producidos por reacciones (n, n′γ), (n, pγ) y (n, γ). Durante la pausa de los neutrones, algunos neutrones rápidos todavía pierden energía al chocar con elementos ligeros de la materia. Cuando la energía de los neutrones es inferior a 1 eV, los neutrones son capturados por algunos elementos como H, N y Fe a través de la reacción (n, γ). Los rayos gamma generados por estas reacciones se pueden almacenar en diferentes áreas de almacenamiento del analizador multicanal (MCA). Los resultados precisos se pueden calcular usando una computadora.

Conclusión

El carbón es una fuente de energía importante para el país Incluso con la creciente demanda de petróleo hoy en día, el carbón como fuente de energía primaria todavía ocupa una posición muy importante. Para utilizar los recursos de carbón de manera más completa y efectiva, se inició una serie de inspecciones de la calidad del carbón durante la etapa de exploración de los recursos de carbón con el fin de planificar los planes de desarrollo.

La calidad del carbón también debe inspeccionarse y monitorearse durante el proceso de extracción del carbón. Al vender carbón, la calidad del carbón debe evaluarse mediante un análisis de calidad del carbón para determinar el precio de venta del carbón comercial. Lo importante es que cuando el carbón se utiliza como materia prima química importante, el análisis de laboratorio de la calidad del carbón se vuelve aún más necesario. En resumen, ya sea el desarrollo, la utilización, el procesamiento fino o el procesamiento profundo del carbón, el análisis de la calidad del carbón es inseparable.

Referencias

[1] Zhong Yunying et al. Coal Chemistry [M] Xuzhou: Universidad de Minería y Tecnología de China, 1995

[2] Feng Anzu. Volumen de ingeniería química de coque. Enciclopedia china de metalurgia [M].

[3] Zhang Qi, Liu Cuihua. Mejora de los métodos analíticos en la industria del carbón, Industria química y de combustibles, 1994, 25 (4). ): 169～170.