淺談蘭炭產(chǎn)品的發(fā)展及檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

白向陽(yáng) 張利萍

1.鄂爾多斯市蒙西鑫源煤業(yè)有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 016100

2.內(nèi)蒙古自治區(qū)石油化工監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

1 蘭炭產(chǎn)品的發(fā)展

蘭炭產(chǎn)品是將無(wú)粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的高揮發(fā)分煙煤經(jīng)低溫干餾熱解，然后再經(jīng)過(guò)脫水、干餾、裂解等一系列反應(yīng)，除掉大部分的灰分、水分、活性硫等，與此同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生煤焦油和焦?fàn)t煤氣等產(chǎn)品，通過(guò)這一過(guò)程得到的蘭炭產(chǎn)品[1]具有熱值高、有害物質(zhì)少，灰分少，比電阻高、表面空隙率高的特性，蘭炭的使用可以有效避免對(duì)環(huán)境造成的污染，2008 年，蘭炭被納入國(guó)家產(chǎn)品目錄。

1.1 蘭炭產(chǎn)品的特性

蘭炭具有較高的發(fā)熱量，其低位發(fā)熱量與無(wú)煙煤相當(dāng)，著火溫度較低，與無(wú)煙煤和貧煤相比，其揮發(fā)分二者相接近，但卻更易燃。蘭炭的比表面積較大，是原煤的2 倍，具有一定的吸附功能，燃燒過(guò)程中增加了與空氣的接觸面積，更容易燃燒完全。蘭炭的灰分和硫含量相對(duì)較小，有效降低燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染。蘭炭的電阻率較高，在常溫下，電阻率約為冶金焦炭的6 倍，在高溫下電阻率也可以達(dá)到冶金焦炭的2．5 倍。

1.2 蘭炭產(chǎn)品的應(yīng)用

蘭炭產(chǎn)能巨大，而且由于其固有的特性，可以經(jīng)過(guò)改性或者與其他產(chǎn)品混合后應(yīng)用在很多領(lǐng)域，其應(yīng)用前景廣泛，高效利用蘭炭產(chǎn)品對(duì)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。

蘭炭可以用于電石行業(yè)，以往電石行業(yè)主要采用冶金焦，但是由于蘭炭具有高電阻率，較低的硫含量和灰分，可以摻入混合焦中進(jìn)行使用，可以顯著提高電石的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且能夠大幅度減小耗電量，蘭炭是電石生產(chǎn)的優(yōu)良碳素材料[2]。

蘭炭比表面積大，空隙率高，經(jīng)過(guò)改性后，可以具有類似活性炭的吸附特性，可以用作活性炭吸油劑以及工業(yè)廢水處理等方面[3]。

隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，新型清潔環(huán)保材料蘭炭可以實(shí)現(xiàn)煤炭的高效環(huán)保使用，按照一定的比例與動(dòng)力煤摻混后，蘭炭可以用作電廠發(fā)電，大幅度降低了污染物的排放，而且彌補(bǔ)了低熱值煤炭的不足。

蘭炭與冶金焦按照一定的比例混合可以用作冶金行業(yè)，既能夠降低企業(yè)成本，提高企業(yè)利潤(rùn)，同時(shí)由于蘭炭中有害物質(zhì)含量和硫含量較低，有效降低了對(duì)環(huán)境的污染。除此之外，蘭炭還可以用作化肥生產(chǎn)行業(yè)、電極材料的制備。

2 蘭炭產(chǎn)品的檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

為了確保蘭炭產(chǎn)品的安全環(huán)保使用，2010 年9 月26 日有中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢驗(yàn)總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了GB/T25211-2010《蘭炭產(chǎn)品技術(shù)條件》[4]，作為一項(xiàng)推薦性標(biāo)準(zhǔn)于2011 年2 月1 日實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同用途蘭炭的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、運(yùn)輸及貯存等。GB/T25211-2010 按照不同的用途將蘭炭分為：

（1）用作鐵合金等冶煉用還原劑的蘭炭產(chǎn)品。

（2）用作電石還原劑的蘭炭產(chǎn)品。

（3）用作固定床氣化原料的蘭炭產(chǎn)品。

（4）用作高爐噴吹原料的蘭炭產(chǎn)品。

（5）用作工業(yè)及民用燃料的蘭炭產(chǎn)品。以上五類蘭炭產(chǎn)品均對(duì)全水分、灰分和全硫的指標(biāo)和試驗(yàn)方法做出相應(yīng)規(guī)定。下面對(duì)全水分、灰分和全硫的檢測(cè)方法進(jìn)行討論。

全水分采用GB/T211-2017《煤中全水分的測(cè)定方法》，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩種全水分的測(cè)定方法，一種是兩步法，可以分為氮?dú)飧稍锓ǎ磳?3mm 的試樣現(xiàn)在不高于40℃的環(huán)境下干燥至質(zhì)量恒定，然后將試樣破碎成最大顆粒為3mm 的試樣，在105℃-110℃下，在氮?dú)饬髦袑⒃嚇痈稍锏劫|(zhì)量恒定，根據(jù)兩步干燥后的質(zhì)量損失計(jì)算全水分；兩步法中還有空氣干燥法，其與氮?dú)飧稍锓ǖ牟煌幵谟?，第二步干燥是在空氣流中進(jìn)行。另外一種方法為一步法，同樣分為氮?dú)飧稍锖涂諝飧稍飪煞N，即將一定量的6mm 或者13mm 的試樣直接在105℃-110℃下在氮?dú)饬骰蛘呖諝饬髦懈稍镏梁愣?，根?jù)試樣干燥后的質(zhì)量損失計(jì)算全水分。

灰分采用GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩種測(cè)定灰分的方法，即緩慢灰化法和快速灰化法，其中緩慢灰化法為仲裁方法。緩慢灰化法是稱取一定量的試樣，在馬弗爐中以一定的速度加熱到815±10℃進(jìn)行灰化灼燒至質(zhì)量恒定通過(guò)殘留的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分比來(lái)計(jì)算煤樣的灰分?？焖倩一ㄓ袃煞N方法，一種是利用灰分快速測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，另一種是將裝有煤樣的灰皿由爐外逐漸送入到預(yù)先加熱至815±10℃的馬弗爐中灰化并灼燒至質(zhì)量恒定，得到殘留物質(zhì)量，計(jì)算灰分。

全硫采用GB/T214-2007《煤中全硫的測(cè)定方法》，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了三種測(cè)定全硫的方法，分別為艾士卡法、庫(kù)倫法、高溫燃燒中和法，其中艾士卡法為仲裁方法。艾士卡法是將煤樣與艾氏卡試劑混合后進(jìn)行灼燒，煤中的硫會(huì)生成硫酸鹽、然后使硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算煤中全硫的含量；庫(kù)倫滴定法是將煤樣在催化劑的作用下，在空氣流中燃燒分解生成硫氧化物，其中二氧化硫被碘化鉀溶液吸收，生成碘，對(duì)碘進(jìn)行滴定，根據(jù)所消耗的電量計(jì)算全硫含量；高溫燃燒中和法是將煤樣在催化劑的作用下于氧氣流中燃燒生成硫氧化物，用過(guò)氧化氫溶液吸收硫氧化物，然后用氫氧化鈉溶液滴定，根據(jù)消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的量來(lái)計(jì)算全硫含量。

3 結(jié)語(yǔ)

蘭炭作為一種新型材料，可以廣泛應(yīng)用于電石行業(yè)、冶金行業(yè)、環(huán)保吸附材料制備等行業(yè)，其高效利用是煤炭資源分級(jí)轉(zhuǎn)化梯級(jí)利用的重要部分，我國(guó)在蘭炭以及其他煤炭相關(guān)產(chǎn)品的分析檢測(cè)領(lǐng)域，已建立了較為完善的分析檢測(cè)技術(shù)，為煤炭產(chǎn)品的安全環(huán)保使用提供支撐。