Introducción al análisis de la calidad del carbón y a los instrumentos analíticos Instrumentos de análisis químico de uso común
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 obtener una pequeña cantidad de muestras de carbón representativas de una gran cantidad de muestras de carbón debido a una mezcla desigual, las muestras de carbón deben procesarse de acuerdo con ciertos procedimientos operativos. Durante el proceso de preparación de la muestra, después de triturarla hasta un determinado tamaño de partícula, se realiza una reducción, parte de la cual se retiene y otra parte se desecha. Esta reducción debe realizarse estrictamente de acuerdo con la normativa para garantizar la calidad de la muestra retenida y la desechada. muestras cercanas entre sí si la diferencia es grande, incluso si la siguiente parte es No importa cuán preciso sea el análisis de laboratorio, los resultados no tienen sentido. Desde este punto de vista, la preparación de la muestra es el vínculo más importante relacionado con la precisión de los resultados de las pruebas analíticas.
La preparación de muestras de carbón es el proceso de procesar una gran cantidad de muestras de carbón en una pequeña cantidad de muestras de carbón representativas de acuerdo con las regulaciones. 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 mediante el método de dicotomía, y luego preparar la muestra de carbón para el análisis. debe secarse a temperatura ambiente durante 1 hora. El cambio de calidad no es superior a 0,1 y alcanza el estado secado al aire para garantizar la estabilidad de los resultados de la inspección.
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. después de una combustión completa en condiciones específicas Hay dos métodos para medir el contenido de cenizas de los residuos, uno es el método de incineración lenta (método lento) y el otro es el método rápido de análisis convencional.
2.2 Determinación de la materia volátil
La materia volátil del carbón es la materia combustible gaseosa del carbón. Está compuesto principalmente de hidrocarburos. Los volátiles medidos en el análisis industrial no son los volátiles originales inherentes al carbón, sino los productos de descomposición térmica cuando el carbón se calienta en condiciones estrictamente especificadas.
2.3 Determinación del azufre total
Las normas nacionales estipulan que la determinación del azufre incluye el método gravimétrico (método Eka), 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, generando trióxido de azufre y agua, generando ácido sulfuroso y usando yodo. y bromo. La oxidación electrolítica y la valoración del ácido sulfuroso se utilizan para calcular el contenido total de azufre en el carbón en función de la electricidad consumida por la electrólisis del yodo y el bromo [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 están unidas entre sí mediante coloides y, a medida que aumenta la temperatura, los coloides se solidifican para formar coque. Entonces, el valor Y del espesor máximo de la capa de coloide es el valor máximo del coloide producido instantáneamente durante la formación y desaparición del coloide durante el proceso de calentamiento del carbón. Es sólo un concepto cuantitativo, no cualitativo. A veces los valores de Y son los mismos, pero la calidad es diferente, lo que significa que se producen más coloides y la adherencia no necesariamente es buena. Sólo evalúa la cantidad de coloides producidos por el carbón coquizable.
El proceso de determinación del índice de coloides refleja todo el proceso de coquización en hornos de coque industriales, y el valor Y refleja directamente las características y cantidad de coloides en el carbón. Es un símbolo de la calidad del rendimiento de la coquización del carbón. Está catalogado como indicador de proceso para la clasificación del carbón.
Índice de unión 2,5
El carbón coquizable también contiene componentes que no producen o producen una pequeña cantidad de coloides, que llamamos sustancias inertes. Estas sustancias se combinan formando coque a través de los coloides producidos. en la superficie de otras partículas de carbón. El valor del índice de adhesión G es un indicador de la capacidad de los coloides para unirse a sustancias inertes. El método de medición consiste en mezclar uniformemente una determinada masa de muestra de carbón coquizable y antracita especial (sin apelmazamiento) y calentarla para convertirla en coque en condiciones específicas. El coque obtenido se somete a una prueba de resistencia en un tambor de una determinada especificación y. Se mide la resistencia al desgaste del bloque de coque. Pruebe la capacidad de unión de las muestras de carbón.
El índice de apelmazamiento es un índice importante para distinguir el carbón en la clasificación del carbón. Tiene las ventajas de conveniencia, velocidad y menor consumo de muestras de carbón [2].
3. Instrumentos de análisis de la calidad del carbón y métodos de análisis modernos
3.1 Instrumentos analíticos generales
Los laboratorios de calidad del carbón con capacidades de análisis de la calidad del carbón generalmente necesitan comprar los instrumentos principales. incluyen: calorímetro para probar el poder calorífico del carbón; analizador industrial para probar los cuatro indicadores de humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo; medidor de azufre y medidor de hidrocarburos para probar el contenido de elementos del carbón y calderas relacionadas; probador de fusibilidad de cenizas de carbón; para quemar carbón de forma segura.
Analizador rápido de carbón por infrarrojos 3.2E-MAC
El analizador rápido de carbón por infrarrojos 5E-MAC se utiliza para el análisis industrial de carbón y los resultados son altamente confiables. El método GB212-91 original 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 puede completar el pesaje de una muestra en solo unos segundos. 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 y mejora la calidad del análisis, sino que también reduce el impacto de los factores humanos en la calidad del carbón y reduce el impacto del análisis. Esto no solo acelera el análisis y mejora la calidad del análisis, sino que también reduce el impacto de los factores humanos en los resultados del análisis. Por lo tanto, el analizador rápido de carbón infrarrojo 5E-MAC tiene muy buenas perspectivas de aplicación en el análisis industrial de carbón.
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 de pesaje, bajo condiciones atmosféricas específicas, pesa el muestra durante el proceso de calentamiento a una temperatura específica (se puede configurar) y un tiempo específico (se puede configurar), y luego calcula la humedad, las cenizas y otros indicadores de análisis industrial de la muestra. Durante el proceso de calentamiento, la muestra se pesa dentro de un tiempo específico (programable) para calcular la humedad, las cenizas y otros indicadores de análisis industrial. En comparación con los métodos de horno y mufla para determinar la humedad y las cenizas, este instrumento tiene muchas ventajas. El pesaje automático reduce los errores causados por el pesaje manual. El uso de la calibración del crisol n.º 0 elimina el tiempo de enfriamiento de la muestra y acorta el tiempo de prueba. El proceso de prueba no requiere intervención manual. Eliminar riesgos de seguridad durante las pruebas (alta temperatura quema al personal). Calcule e imprima automáticamente los resultados de las pruebas, reduzca los errores causados por los cálculos manuales, reduzca la intensidad de la mano de obra y mejore 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. Durante el proceso de prueba, solo necesita colocar la muestra en el crisol y los resultados de la medición se informan automáticamente [3].
3.4 Analizador de calidad del carbón por pulsos de neutrones
El uso de la tecnología de neutrones reduce los costos y acorta el tiempo de medición, los cuales son muy importantes para la industria del carbón. Otras técnicas analíticas, incluida la fluorescencia de rayos X (XRF) y el análisis transitorio de activación de neutrones gamma, no son propicias para el análisis de elementos como C y O. El análisis de activación de neutrones térmicos rápidos pulsados mide directamente la composición elemental de una sustancia y es ideal para analizar diferentes muestras. El haz de neutrones pulsados se puede utilizar para medir elementos C y O de bajo número atómico. El método de análisis de neutrones térmicos rápidos pulsados se basa en un generador de neutrones pulsados. Los generadores de neutrones D-T pulsados pueden iniciar una variedad de reacciones nucleares. Los rayos gamma producidos por estas reacciones se pueden medir con un detector adecuado (normalmente un cristal de germanato de bismuto). Durante el pulso de neutrones, el espectro de rayos γ consiste principalmente en 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 cuando chocan con elementos ligeros de la materia. A energías de neutrones inferiores a 1 eV, los neutrones son capturados por algunos elementos como H, N y Fe a través de reacciones (n, γ). Los rayos gamma producidos 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 importante fuente de energía en nuestro país Incluso hoy en día, con la creciente demanda de petróleo, el carbón sigue ocupando una posición muy importante como fuente de energía primaria.
Para utilizar los recursos de carbón de manera más completa y efectiva, se llevan a cabo una serie de inspecciones de la calidad del carbón durante la etapa de exploración de los recursos de carbón para planificar los planes de desarrollo. La calidad del carbón también se inspecciona y monitorea durante el proceso minero. Durante el proceso de venta de carbón, la calidad del carbón también se evaluará mediante análisis de calidad del carbón para determinar el precio de venta del carbón comercial. Es importante destacar que cuando el carbón se utiliza como materia prima importante en la industria química del carbón, el análisis de la calidad del carbón se vuelve aún más necesario. En resumen, ya sea el desarrollo, utilización, refinación o 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. Coquización e ingeniería química[M]. Enciclopedia de la metalurgia china[M].
[3] Zhang Qi, Liu Cuihua. Mejora de los métodos de análisis en la industria del carbón", Industria química y de combustibles, 1994, 25(4): 169～170..