煤灰中鉀鈉含量的測定及影響因素研究

（伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊寧 835000）

引言

眾所周知，我國地大物博，資源豐富。其中煤炭資源的豐富度也排在世界前列，并且煤炭資源在我國的工業(yè)生產(chǎn)中用途較為廣泛，其中大部分的煤炭都被應用于了工業(yè)燃燒。在煤炭燃燒后生成的煤灰中含有鉀、鈉等堿性化合物，這些堿性物質(zhì)在高溫條件下受熱揮發(fā)，在鍋爐煙道高溫受熱表面冷凝后富集。最終造成鍋爐出現(xiàn)腐蝕和結(jié)垢的現(xiàn)象。因此，如果能夠準確測定煤灰中的鉀、鈉含量，則有利于工業(yè)生產(chǎn)過程中有效地利用煤炭資源，與此同時，還會降低煤炭在鍋爐中燃燒帶來的風險。

現(xiàn)階段，我國很多地區(qū)的燃煤電站都在使用煤炭。如新疆、內(nèi)蒙古等地區(qū)。因此，為了準確測量低階煤中的鉀、鈉含量，評估和防止其在鍋爐設備中的腐蝕和積灰。相關單位應該選擇合適的方法進行檢測?，F(xiàn)有的煤炭測試標準中只有測定煤灰中鉀和鈉的方法，而這種方法由于煤灰過程中溫度較高，導致低階煤中的鉀的部分損失，和鈉含量降低，導致測量結(jié)果不能完全反映煤中的鉀和鈉含量。因此，本文選用原子吸收光譜法（AAS）進行測量和相關分析。

一、鉀鈉含量的測定

（一）試劑

氫氟酸、高氯酸、氯化鍶、鹽酸等為分析純；氧化鉀、氧化鈉標準溶液為光譜純，以及去離子的水。

（二）實驗步驟

對于碳灰中鉀和鈉的測定，采用原子吸收分光光度法。測定基本分為兩個階段：一是選擇合適的工作條件；二是配備標準溶液、樣品溶解和測定。

（三）實驗方法

取樣品，將其平均分成10 份，每份0.1000g，取其中一份煤灰試樣放入鉑坩堝中，加少量的無離子的水，緩慢加入6-7ml 氫氟酸和0.5ml 高氯酸，在通風櫥內(nèi)用低溫電熱板加熱蒸發(fā)至微干。取下冷卻溶液定容于250ml 的容量瓶中，采用靈敏線進行測定。繪制工作曲線，最后在原子光譜儀上測定。

重復實驗9 次，求其平均值，以減少實驗誤差。

（四）實驗儀器工作條件的選擇

原子吸收分析在儀器的最佳操作條件下進行測量，可以得到最好的分析結(jié)果。因此從靈敏度、穩(wěn)定性和干擾等方面的參數(shù)考慮最佳的儀器。

光通量的選擇：對于每個元件的測定，應從分析的角度選擇合適的工作電流，在其滿足實驗需求的同時，使用最小工作電流，選擇燈的工作電流盡可能降低到額定電流的40%～60%之間。工作電流只有在工作燈預熱10～30 分鐘后才能穩(wěn)定，穩(wěn)定后才能測量。

燃燒器高度的選擇：可以調(diào)節(jié)燃燒器的高度，控制得到空心陰極燈的輻射光從基態(tài)原子濃度最大的火焰區(qū)域通過，以達到理想的靈敏度。

火焰的選擇。鉀、鈉試驗采用空氣乙炔火焰，最高火焰溫度約為2300 左右。助燃劑的正確比例也很重要。可采用實驗方法確定最佳助燃率。

二、影響測定結(jié)果的因素

原子吸收分光光度法測定煤灰中鉀、鈉的含量，影響測定準確性的因素很多。主要分析鉀、鈉的含量，結(jié)合工作實踐，得出的結(jié)果容易被忽略，但容易影響結(jié)果精度的因素。

（一）標準溶液

標準貯藏液（1mg/ml）和低于1mg/ml的標準溶液應存放在惰性塑料容器中，濃度若低于1ug/ml 時，溶液不穩(wěn)定，使用時間不要超過1～2d，以防減少或污染標準溶液。

用于建立標準曲線的若干標準溶液的濃度應包括其范圍內(nèi)的樣品溶液的濃度。在實際操作中需要注意的是，配制的標準溶液的吸光度最好在0.1～0.5的范圍內(nèi)，這樣原則上可以達到靈敏度和準確度的要求。

特別要注意的是，標準溶液和樣品溶液應在同一儀器中，在相同的測量條件下進行測量。每次測量前或測量過程中，應將標準溶液霧化，并對標準曲線不時的進行必要的校準。

（二）試樣溶液的制備

在配制樣品溶液時，必須保證分析結(jié)果的準確性和精確性，既要避免污染，又要防止被測元素鉀、鈉隨樣品流失。

玻璃器皿污染對測量結(jié)果的影響：鈉元素無處不在，需防止鈉離子的污染。注意：容量瓶在使用前應先用3：97 的鹽酸熱溶液沖洗，直至檢測結(jié)果為無溶解的鈉離子才能使用，樣品只與玻璃接觸一小段時間；應仔細檢查瓶口和使用瓶蓋是否完好無破損，若有異常則不應使用。防止玻璃碎片落入溶液中，溶解鈉離子。

初始加熱溫度對混合酸分解過程中測量結(jié)果的影響：煤灰的分析與硅酸鹽的分析類似，硅酸鹽的分解可分為兩大類：酸溶法和堿溶法，本實驗方法通常涉及用酸分解樣品。在我們的實驗室里，我們使用強氧化性的高氯酸和氫氟酸來分解樣品，使所有被測元素都在溶液中。去除樣品中含有的大量硅（氫氟酸可使SiF4 從硅化學中逸出），使被測溶液的基質(zhì)減少。為了避免干擾原子吸收測量，氫氟酸的沸點很低，所以它與硅反應良好。初始加熱溫度必須低，整個過程的最高溫度不能超過250 攝氏度。

分解時間對結(jié)果的影響：必須讓坩堝中的溶礦加熱到白煙。坩堝也必須在水中浸泡后蒸發(fā)，防止氫氟酸殘留在坩堝出口，整個溶解過程不得少于5 小時。

酸度對測定結(jié)果的影響：隨著鹽酸濃度的增加，鉀、鈉的吸收量減少，濃度為1%～2%（按體積計）。加入鹽酸后，吸光度下降1%～3%，所以必須檢查這個量，使得驗證樣品和標準溶液的酸度在1,5%。

（三）導入樣品速度對測定精度的影響

應控制樣品的引入率，若引入率過低，則原子粒子數(shù)過少；若引入率過高，則原子數(shù)過少。蒸發(fā)過程造成火焰能量消耗過大，留給原子化的能量很少。

三、結(jié)語

在分析測定煤灰中的鉀、鈉含量時，認為為了提高測定質(zhì)量，除了嚴格按照技術規(guī)定進行工作外，還應分析元素的特性和影響測定結(jié)果的因素，并盡可能避免這些因素的可能影響。只有這樣才能保證分析的準確性。