煤對二氧化碳化學反應性的測定方法（圖）

1、范圍      

本標準規定可測定煤對二氧化碳化學反應性的方法提要所用的煤樣、儀器設備，測定步驟和結果表述。      

本標準適用于褐煤、煙煤、無煙煤及焦炭。      

2、方法原理      

煤的化學反應性又稱活性，系指在***溫度下煤與某種氣體介質如二氧化碳、氧及水蒸氣等化學反應性能。      

測定煤反應性的方法很多。本標準方法是以在***溫度下，煤將二氧化碳轉化為一氧化碳的轉化率作為其化學反應性指標。本方法的優點是，測定結果在生產實際中有***的指導意義，試驗設備簡單，操作簡便、測定結果重復性和再現性良好。     

3、方法提要    

先將煤樣干餾，除去揮發物（如試樣為焦炭則不需要干餾處理）。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***的流量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占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反應性的指標。      

4、試劑       

4.1無水氯化鈣（HGB3208）：化學純       

4.2硫酸（GB/T625）：化學純，相對密度1.84       

4.3氫氧化鈉(GB/T629)或氫氧化鉀(GB/T2306)：化學純       

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,應具有以下技術要求：        

反應爐：爐膛長約600mm，內徑28~30mm;最高加熱溫度可達1350℃的硅碳管豎式爐。       

反應管：耐溫1500℃的石英管或剛玉管，長800~***,內徑20~22mm,外徑24~26mm。       

溫度控制器:能按規定程序加熱,控溫精度±5℃，最高控制溫度不低于1300℃。       

5.2試樣處理裝置,應具有以下技術要求：       

管式干餾爐：帶有溫控器，有足夠的容積，溫度能控制在(900±20) ℃。       

干餾管：耐溫***0℃的瓷管或剛玉管，長550~660mm，內徑約30mm，外徑33~35mm。       

5.3氣體分析器：奧式氣體分析器或者其他二氧化碳氣體分析器，測定范圍為0~***%，精度為±2%。       

5.4鉑銠10-鉑熱電偶和鎳鉻-鎳硅熱電偶各一對。       

5.5熱電偶套管：長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（在氣壓低與799.9hPa即600mmHg柱的地區要用量程較大的流量計）。       

5.7圓孔篩：直徑200mm，孔徑3mm和6mm，符合板厚小于3mm的工業篩標準，并配有底和蓋。        5.8氣體干燥塔：內裝氯化鈣（4.1）。       

5.9洗氣瓶：內裝濃硫酸（4.2）。       

5.10穩壓貯氣筒。       

5.11氣壓計：測量范圍799.9~1066.6hPa,精度0.13hPa,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GB474規定制備3~6mm粒度的試樣約300g。       

6.1.2用橡皮塞把熱電偶套管(5.5)固定在干餾管中，并使其頂端位于干餾管的中心，將干餾管直立,加入粒度為6~8mm碎瓷片或碎剛玉片至加熱電偶套管露出瓷片約***mm，然后加入試樣至試樣層的厚度達200mm，再用碎瓷片或剛玉片充填干餾管的其余部分。       

6.1.3將裝好的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-鎳硅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，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(5.7)疊加在一起篩分試樣，留取3~6mm粒度的試樣作測定用。粘接性餒處理后其中大于6mm的焦塊***破碎使之全部通過6mm篩。       

注：煤樣也可以用***cm3的帶蓋坩堝在馬弗爐內按6.1.4規定的程序處理。      

6.2反應性測定儀的安裝       

6.2.1連接各部件并使各連接處不漏氣。       

6.2.2用橡皮塞將熱電偶套管固定在反應管中，使套管頂端位于反應管恒溫區中心，將反應管直立,加入粒度為6~8mm碎剛玉片或碎瓷片至熱電偶套管露出剛玉碎片或瓷片約50mm。       

7、測定步驟       

7.1將熱處理后3~6mm粒度的試樣加入反應管，使料層高度達***mm，并使熱電偶套管頂端位于料層的***，再用碎剛玉片或碎瓷片充填其余部分。       

7.2將裝好試樣的反應管插入反應爐內，用帶有導出管的橡皮塞塞緊反應管上端，把鉑銠10-鉑熱電偶插入熱電偶套管。       

7.3通入二氧化碳(4.4)檢查系統有無漏氣現象，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，并在30min左右將爐溫升到750℃(褐煤)或800℃?9煙煤、無煙煤），在此溫度下保持5min。當氣壓在（1013.3±13.3）hPa(760±10mmHg柱0室溫在12~28℃時,以500mL/min的流量通入二氧化碳(如氣壓和室溫偏離前述規定,應按附錄A(標準的附錄)校準)，通氣2.5min時用奧式氣體分析器在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3min時記錄儀器所顯示的二氧化碳濃度)。       

7.5在分析氣體的同時，繼續以20~25℃/min的速度升高爐溫。每升高50℃按7.4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、直至溫度達到1***℃時為止。特殊需要時，可測定到1300℃。       

8、數據處理及結果報告       

8.1根據以下關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系曲線：

式中：α—二氧化碳還原率%                  

a—鋼瓶二氧化碳氣體中雜質氣體含量%                   

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,***重新繪制a與V的關系曲線。       

8.2根據測得的反應后氣體中二氧化碳含量V，從a-V曲線上查得相應的二氧化碳還原率a。        8.3結果報告       

每個試樣做兩次重復測定，按GB/T483規定的數據修約規則，將測得的反應氣體中的二氧化碳含量V，修約到小數后一位，從a-V曲線上查得相應的二氧化碳還原率a，將測定結果填入附錄B(提示的附錄)所示的表中,以溫度為橫坐標，a值為縱坐標的圖上標出兩次測定的各試樣結果點,通過各點按***小二乘法原理繪一條平滑的曲線——反應性曲線將測定結果表和反應性曲線一并報出。       

9、精密度       

任一溫度下兩次測定的a值與反應性曲線上相應溫度下a值的差值應不超過±3%。       

附錄A       

(標準的附錄)       

二氧化碳流量的調整。        

A1 如果測定時氣壓與室溫偏離(1013. 3±13.3)hPa和12~28℃,則二氧化碳流量應按式(A1)進行調整： 

式中：V—需通入的二氧化碳流量,Ml/min                   

p—大氣壓力,hPa                   

t—室溫, ℃       

A2 如果計算值在(500±20)mL/min范圍內,仍可按500mL/min的流量通二氧化碳。       

附錄B

附加說明：本標準由中華人民共和國能源部提出。本標準由煤炭科學研究院北京煤化學研究所歸口并負責起草。本標準起草人陳麗珠、姚恩題。本標準于1962年***發布，1977年***次修訂。   

GB—220   89代替GB—220   77