煤對二氧化碳化學(xué)反應性的測定方法        

1 主題內容與適用范圍 

    本標準規定了測定煤對二氧化碳化學(xué)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。 

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

2 方法要點(diǎn) 

    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。測定反應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，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定 

4 試劑 

4.1 無(wú)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、設備 

5.1 反應性測定儀，應具有以下技術(shù)要求： 

    反應爐：爐膛長(cháng)約600mm，內徑28～30mm；高溫度可達135０℃的硅碳 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。 

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

5.2 試樣處理裝置：應具有以下技術(shù)要求： 

    管式干餾爐：爐膛長(cháng)400～500mm，內徑35～40mm，爐膛中部具有長(cháng)度大 于200mm的恒溫區，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(dòng)恒溫控制功能。 

    干餾管：耐溫1000℃的瓷管或剛玉管，長(cháng)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(cháng)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(在氣壓低于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，符合板厚小于3 mm的工業(yè)篩標 準，并配有底和蓋。 

5.8 氣體干燥塔：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內，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(shí)，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。粘結性煤處理后其 中大于6 mm的焦塊需要破碎使之全部通過(guò)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 按下圖連接各部件并使各連接處不漏氣。 

反應性測定裝置圖 

1—二氧化碳瓶；2—貯氣筒；3—洗氣瓶；4—氣體干燥塔；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—溫度控制器 

6.2.2 用橡皮塞將熱電偶套管固定在反應管中，使套管頂部位于反應管恒溫區中 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 將處理后3～6 mm粒度的試樣加入反應管，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 通入二氧化碳檢查系統有無(wú)漏氣現象，確認不漏氣后繼續通二氧化碳2～3min 趕凈系統內的空氣。 

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(wú)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(shí)，以500mL/min的速度通過(guò)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(shí)用奧氏氣體分析器在1min內抽 氣清洗系統并取樣，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，應在通二氧化碳3 min時(shí)記錄儀器所顯示的二氧化碳濃度)。 

7.5 在分析氣體的同時(shí)，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，通二氧化碳并取氣樣分析反應后氣體中的二氧化碳濃度，直到 測定溫度達1100℃時(shí)為止。特別需要時(shí)，測定到1300℃。 

8 數據處理及結果報告 

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

                    (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——反應后氣體中二氧化碳含量，%。 

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

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

8.3 結果報告： 

    每個(gè)試樣做兩次重復測定，并按GB 483規定的數據修約規則修約到小數后一 位。由測得的反應后氣體中的二氧化碳含量V，從α-V曲線(xiàn)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(diǎn)。在各點(diǎn)之間繪一條平滑的曲線(xiàn)——反應性曲線(xiàn)(見(jiàn) 附錄B)。將測定報告和反應性曲線(xiàn)一并報出。 

附 錄 A

反應氣體流速的校準 

(補充件)

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

                   (A1)

式中 v——測定反應性時(shí)，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(shí)際二氧化碳流量的關(guān)系曲線(xiàn)。 

附 錄 B

二氧化碳反應性測定報告(示例)

(參考件)

圖 

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