煤中氯元素檢測方法研究

摘 要：本文主要研究當前煤礦中氯元素的檢測方法。氯元素作為煤中的主要有害元素之一會對工作人員的身體造成嚴重的影響，除了氯元素以外，其他有害元素也會對煤礦的生產工作帶來影響。因此對煤中氯元素的檢測方法進行探究是非常必要的，從樣品處理、測定儀器、檢測方法、結果處理等方面進行研究，從而為煤中氯元素的檢測方法提供借鑒。

關鍵詞：有害元素;氯元素;檢測方法

1 煤中的主要有害元素

煤礦資源是當前國內的支柱性能源之一，隨著社會經濟的迅猛發(fā)展和城市化發(fā)展建設的需求，人們對于煤礦資源的需求量也逐漸提升。當前城市內霧霾天氣的不斷增加，社會各界對于煤炭的環(huán)保利用不斷提起了重視，煤炭當中含有許多有害元素，不僅對人體存在一定的傷害，還會對周邊環(huán)境造成污染。

煤炭中常見的有害元素包括氮、硫、氟、氯等元素，在燃燒的過程中會產生對人體和環(huán)境造成危害的氣體。其中氟、氯在燃燒過程中會形成氟化物和氯化物，并以氣體的形式排出，不僅對煤礦企業(yè)的煙氣凈化設備和鍋爐等設備造成嚴重的腐蝕和破壞，也會對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染，最后對人體造成危害。磷也是煤炭中含有的有害成分之一，在煤炭煉焦的過程中磷元素會與礦物質結合形成焦炭，使生鐵出現(xiàn)冷脆性，對鐵礦的生產造成損失，影響產業(yè)鏈的有序運行。而煤炭中的砷元素在燃燒的過程中一部分會形成廢氣進入大氣，對大氣與生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞，另一部分會殘留在煤礦燃燒之后的飛灰殘渣中，這些結合物在大氣中飄散很容易被呼吸至人體內部，從而使人體產生砷中毒的情況，破壞人體的免疫功能，對人們的健康造成嚴重的危害。需要注意的是，砷屬于揮發(fā)性較強的元素，并且伴隨著較強的毒性，因此需要加強對煤中有害元素的檢測與處理，切實提升煤礦燃燒過程當中的安全性與可靠性，避免煤礦能源在使用過程當中對人體和環(huán)境造成的破壞和影響。

2 氯對汞排放控制的影響

雖然說在煤炭燃燒的過程當中，氯元素會與其他物質結合，對人體和環(huán)境造成影響。但是燃煤電廠作為最主要的人為汞排放污染源，急需要對煤礦中的各項有害元素進行處理，而在進行汞元素處理時可以借助煤礦中的氯元素對汞的形態(tài)進行轉化和脫除。

汞元素具有非常強的毒性，并且基于能夠在生物鏈中的積累性和高揮發(fā)性因此成為了當前全球性嚴重的循環(huán)污染元素，汞元素能夠通過呼吸和皮膚吸收以及消化道的途徑進入人體，對人體造成嚴重的破壞和影響。包括使人腎功能衰竭、運動失調或產生語言障礙等情況。氯元素在煤炭中屬于一種較為常見的有害元素，當煤炭中氯元素的含量超過了0.3%的時候一般來說就已經不允許在粉煤發(fā)電鍋爐中使用。如果煤中的氯含量超過0.3%，就會在燃燒的過程當中腐蝕鍋爐器材等管道，并且在鍋爐內壁出現(xiàn)碳化，直接減少設備的使用壽命。另外在煤的氣化液化和其他加工利用的過程當中如果氯含量超過0.3%也會對設備造成嚴重的腐蝕影響，并且會產生結垢等現(xiàn)象。

世界范圍內的煤種多種多樣，而不同的煤礦種類內部所含的氯元素也存在一定的差異。國內的煤礦大多數(shù)都是低氯霉和特低氯煤，因此基本不會在燃燒的過程當中對設備造成侵蝕現(xiàn)象。雖然氯元素屬于煤炭中的有害元素之一，但是通過近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，煤炭中的氯元素含量直接影響著汞的排放和控制，能夠有效提升煤礦的脫汞效率。在煤礦燃燒過程當中，煙氣組分會直接影響汞在煙氣中的形態(tài)分布，而煙氣中的氯元素對于煙氣組分具有非常明顯的影響，在氧化性一致的情況下，煙氣中所含的氯元素含量越高能夠越有效地對煙氣進行脫汞處理。

近年來通過電廠現(xiàn)場測試也證明了煤中的氯元素在汞氧化方面的重要作用，煙氣當中氯元素含量的不斷增加能夠有效提升污染物控制設備在汞脫除方面的工作效率。因此當前在脫汞技術中，積極應用率在活性炭改性方面的作用，從而借助活性炭提升對汞的脫除效率。在活性炭改性中氯是非常重要的改性物質之一，將氯活性炭進行結合能夠有效提升活性炭顆粒的吸附作用，并借助氯元素與碳元素的基團對汞元素進行處理。而近幾年氯也逐漸成為了燃煤添加劑之一，從而在燃燒環(huán)節(jié)切實提升煤炭脫汞率。

3 氯的測定

當前國內針對煤中的氯元素檢測方法基于ISO系統(tǒng)化測定要求，固體礦物燃料氯元素的測定通過艾士卡法要求在測量的時候需要1克的煤炭樣品，通過艾試劑對這1克煤炭樣品進行熔樣處理，之后采用硫氫酸鉀滴定法對于煤炭樣品進行處理工作，也可以采用指示劑法或者是電位滴定法進行煤炭中氯元素檢測工作。按照氧彈燃燒離子選擇電極法對煤中氯含量的試驗方法進行測定，基于氧彈燃燒離子選擇的電極法能夠有效分析煤炭含量中的氯元素。同時也可以采用高溫燃燒水解電位滴定法，對煤中的氯元素含量進行測定和實驗。另外基于煤中氯元素的測定方法要求也可以采用高溫燃燒水解技術配合電位滴定法和艾氏劑熔樣加上硫氫酸鉀滴定法多種方法配合對煤中的氯元素含量進行測算。當前國內三種測定標準分別為ISO587-1997、ASTMD4208-2013以及GB/T3558-2014，這三種不同的煤中氯元素測定標準在標準規(guī)定和實際樣品方面的要求存在一定的區(qū)別。在標準規(guī)定方面，這三種標準號的測定范圍、重復性限以及再現(xiàn)性限都各不相同，實際樣品在重復性限與再現(xiàn)性限數(shù)值也存在差異。

綜上所述，在進行煤炭樣品處理的過程當中一般采用艾氏劑熔樣、氧彈燃燒法以及高溫燃燒水解法這三種技術進行處理，而進行煤中有害氯元素測定的過程中一般采用化學滴定法和定位法進行測定。相比于其他煤炭樣品前處理方法，艾氏劑熔樣法在實際用的過程當中實驗周期相對較長，因為需要通過緩慢高溫灰化的方式進行樣品處理工作。而應用氧彈燃燒法對煤礦樣品進行前處理的時候相對而言耗時較短，并且不需要引入其他元素進行處理，直接減少了對實驗結果的干擾性。但是在煤礦樣品燃燒過程之后需要對溶液進行提取，一旦出現(xiàn)操作不當?shù)膯栴}就會直接影響回收率。另外在應用氧彈燃燒法進行煤礦樣品處理時很有可能會造成煤礦樣品爆燃，使得氧彈出現(xiàn)炸裂的情況，直接影響著實驗的安全性。最后應用高溫燃燒水解法對煤礦樣品進行前處理的時候處理流程較為簡單。高溫燃燒水解法對于煤樣的處理耗時基于艾氏劑熔樣以及氧彈燃燒法，但是由于前處理后所得到的煤礦樣品溶液成分相對更簡單，因此在樣品回收方面也能保證回收率。

進行煤礦樣品中氯元素測定的過程中采用硫氰酸鉀滴定法能夠有效防止樣品元素溶解度過大出現(xiàn)測定誤差，在實際應用的過程當中需要在進行煤礦樣品的測定溶液中配合正乙醇和硝基苯等有機試劑使用。但是需要注意的是這兩種試劑均為有毒試劑，會對人體造成一定危害。而使用氧彈燃燒離子選擇電極法進行煤礦樣品中氯元素檢測時，基于當前前處理方法存在一定的缺陷和問題往往使得最后氯元素含量測算結果偏低，對實驗結果的準確性造成一定影響。最后應用高溫燃燒水解電位滴定法對煤礦樣品中氯元素進行測定時，相對而言其他試劑應用更少，能夠有效提升對煤礦樣品溶液的分析速度，提升氯元素含量的測定準確性。

4 小結

當前在進行煤中有害元素檢測的過程中具有幾種常見的檢測方法，不僅能夠對煤中的氯元素進行檢測，還能夠檢測出煤中其他有害元素。但是在實際應用的過程中受檢測要求和檢測成本等方面的限制不能完全普及所有檢測辦法。因此在實際進行煤中氯元素的檢測工作中需要實驗室根據(jù)自身實際條件情況對檢測方法進行選擇，切實提升煤礦中有害元素的檢測水平。

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作者簡介：

薛菲菲（1990- ），女，山西太原，2018年畢業(yè)于太原理工大學，化學工程與工藝，本科，工程師，煤質分析檢測檢驗。