煤及其灰分中41个微量元素的中子活化分析
煤中微量元素的赋存状态
煤中微量元素的赋存状态煤是地球上最主要的能源之一，也是重要的财富之一。
因此，研究煤中微量元素的赋存状态，不仅是煤的质量评价和综合利用，而且还是提高煤炭资源利用效率和经济效益的关键。
微量元素是指化学成分中分数较低，但比例较大的元素。
绝大多数微量元素对煤品质影响较大，因而被发现时经常被称为“煤中病毒”。
研究发现，煤中的微量元素主要有硫、磷、氮、氧、氟、氯等，它们在煤中的赋存状态也很丰富，包括含量较高的可燃物溶解状态、少量元素在煤体中的物理感应以及常温下不溶或难溶的沉淀物、少量元素在煤体中的化学吸附状态和少量元素在煤体中的结晶状态等。
可燃物溶解状态是指煤中含有少量S、P、N、O等元素，这些元素主要由煤的有机质溶出，并形成溶解态煤，可以在常温下溶于有机溶剂，但不溶于水，而且其中的微量元素含量较高。
物理感应状态是指煤体中的少量元素，这些元素以极小的量存在于煤结构中，但由于它们存在于气态、液态和固态中，煤体中的空气中随着温度变化而改变，因此这些元素受到温度影响和活动。
沉淀物状态是指煤中含少量元素，这些元素在温度较高、湿度较大的环境下难以溶于水，但可以在温度低、湿度低的环境下沉淀出来，其中的微量元素含量可以较高。
化学吸附状态是指煤中含少量元素，这些元素可以与煤体有机物发生化学反应，产生吸附物，这种状态下煤体中微量元素含量较低。
结晶状态是指少量元素在煤体中形成结晶，煤体中这些元素散布均匀，但通常其含量较低。
微量元素对煤品质影响是多方面、复杂的。
它们可以提高燃料的发热量、增加热值，也可以降低燃料的发热量、降低热值，还可以改变气态和液态的发生，影响产热效率、煤粉挥发率和煤灰中重金属相对含量等。
因此，研究煤中微量元素的赋存状态及其对煤品质的影响，是煤的质量评价和综合利用的重要内容。
为了增加对煤中微量元素的研究，现在科学家正在进行一系列的实验和研究，以更好地了解煤中微量元素的赋存状态及其对煤品质的影响。
以上就是关于煤中微量元素的赋存状态的文章，希望对大家的学习有所帮助。
浅谈煤的工业分析与化验中煤的灰分测定
浅谈煤的工业分析与化验中煤的灰分测定
煤是一种重要的能源资源，广泛应用于工业生产和生活中。
工业分析与化验是评价煤质的重要手段之一，其中煤的灰分测定是其中的一个关键指标。
本文将从工业分析与化验的背景出发，介绍煤的灰分测定方法，并对其重要性进行讨论。
工业分析与化验是确定煤品质的基础工作，通过对煤样的各项指标进行测定和分析，可以了解煤的性质和用途。
煤的灰分是评价煤炭质量的重要指标之一。
煤的灰分是指在煤燃烧过程中，煤中不燃烧部分的质量占总质量的比例。
灰分的含量对煤的利用价值有直接影响，高灰煤在燃烧过程中会产生大量的灰渣，不仅降低了燃烧效率，而且对环境造成了污染。
煤的灰分测定是煤质评价中的重要工作之一。
目前，常用的灰分测定方法有光学显微镜法、化学测定法和热解测定法。
光学显微镜法是一种定性分析方法，通过观察煤样中的灰分颗粒和矿物组成，来判断灰分的含量和性质。
化学测定法是一种定量分析方法，通过将煤样和化学试剂反应，来确定灰分的含量。
热解测定法是一种煤样的物理分析方法，通过加热煤样，使煤中的有机质燃烧，从而确定灰分的含量。
灰分测定方法的选择应根据实际需求和煤样的特点来决定。
光学显微镜法适用于含有较多无机物的煤样，可以直接观察和分析灰分颗粒的形状和组成，但是需要设备和技术的支持。
化学测定法适用于各种类型的煤样，可以得到比较准确的灰分含量，但是需要化学试剂和实验条件的支持。
热解测定法适用于含有较少无机物的煤样，不需要特殊设备和试剂，但是不能获得灰分的具体组成信息。
中子活化分析的应用情况
王家豪 PB15061384
1.材料元素分析中旳应用
• 水泥旳品质受其多种元素旳 相对含量旳影响很大。
2.地质样品旳元素分析
• 玉石原石 • 煤质分析 • 天文学上旳应用
2.1 玉石原石旳分析
对于玉石原石，怎原石旳分析
是这么用手电照一照？
2.1玉石原石旳分析
还是像这么切下一 小块？
2.1玉石原石旳分析
参照：Study on trace element geochemistry of Dushan jade from Nanyang area of Henan Provice by NAA JIA Xiuqin HAN Song WANG Changsui
3. 文物鉴定上旳应用
文物旳年代一般能够比较轻易地鉴定，但是对于其产地和品种就 没那么简朴了。
4. 人体中旳元素鉴定
头发能够反应人体中金属元素旳含量，故能够经过头发样品对人体金属中 毒及缺乏情况进行评估，进而对治疗金属中毒或缺乏提供参照。
4. 人体中旳元素鉴定
• 应用中子活化分析法测定了地方性砷中毒病区病人头发中 23 种 微量元素旳质量分数, 并与北京健康人发中微量元素旳质量分数 进行了比较。成果表白: As, Fe, Re, Ba,Br, Sb 在重病患者发中旳质 量分数最高, 轻病患者次之,正常人最低; 而 Se, Ca 在健康人发中旳 质量分数最高。而且头发中 As质量分数越高, 病人病情越严重。 Fe,Re 和 Ba 等微量元素可能加重砷旳中毒, 而 Se,Ca 和 Co 可能拮 抗砷旳毒性。
中子活化法研究砷中毒病区人发中微量元素旳分布 杨瑞瑛, 张智勇, 朱旭萍 Journal of Nuclear and Radiochemistry Nov. 2023
浅谈煤的工业分析与化验中煤的灰分测定
浅谈煤的工业分析与化验中煤的灰分测定煤的灰分是指煤中不能燃烧的无机物质的质量百分比。
灰分的含量直接影响煤的燃烧性能和热值。
高灰分的煤在燃烧过程中会产生大量灰渣，对锅炉和热交换设备造成损坏，同时也增加了环境污染。
准确测定煤的灰分对于煤质量分析和燃烧过程的控制具有重要意义。
通常情况下，煤的灰分测定是通过煤样在高温条件下的氧化燃烧实验来进行的。
实验中，将煤样与氧气混合进行燃烧，煤中的有机质在高温下燃烧生成二氧化碳和水蒸汽，而无机质则残留在燃烧残渣中。
经过一系列的处理和称量，可以得到煤样中灰分的质量百分比。
常用的灰分测定方法包括洗碳法、感热分析法和量热法等。
洗碳法是一种常用的灰分测定方法，其原理是通过酸洗和溶解煤中的有机质，然后将残渣进行称量来确定灰分的含量。
这种方法需要使用一定浓度的氢氟酸和盐酸等溶液对煤样进行处理，操作过程较为复杂，同时也对仪器设备和实验条件有较高的要求。
量热法是一种较新的灰分测定方法，其原理是利用煤中灰分的放热特性来测定灰分含量。
实验中，将煤样与过量氧气混合，在一定的温度下燃烧，利用煤中灰分燃烧产生的热量与灰分含量之间的关系来进行测定。
这种方法操作简单，结果准确，同时具有快速、灵敏度高等优点，逐渐被广泛应用于煤质检测和煤炭化验领域。
煤的灰分测定在化验和工业生产中具有重要的意义。
灰分的测定结果可以用于煤质量的评估和分级，为煤的选择和应用提供依据。
灰分的测定结果也可以用于判断煤的燃烧性能和热值，指导工业炉窑的设计和操作。
灰分测定结果还可以用于煤质的科学研究和环境保护等领域。
煤的灰分测定是煤质量分析中的一个重要参数，对于煤质量的控制和燃烧过程的优化具有重要意义。
目前常用的灰分测定方法包括洗碳法、感热分析法和量热法等，这些方法具有各自的优缺点，可以根据实际需要选择合适的方法进行测定。
随着科学技术的发展，新的灰分测定方法也在不断出现，将进一步提高煤质量分析的准确性和效率。
中子活化分析原理及应用简介_李德红
以及靶核数目 N 成正比, 与活化( 照射) 时间 t 是 指数关系. 在中子活化分析过程中, 样品被中子束活
化后并不立刻进行放射性测量, 而是将活化后的样
品 冷却 ( 衰变) 一段时间, 才开始测量, 若冷却时间
为 t , 则冷却后的放射性活度为
ln 2
ln 2
At =
N
1-
-
e
Tt
1/2
e- T t 1/2
第 24 卷第 6 期 2005 年 6 月
大学物理 COL L EGE PHYSICS
Vol. 24 N o. 6 June. 2006
物理 自然 技术 社会
中子活化分析原理及应用简介
李德红, 苏桐龄
( 兰州大学 物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000)
摘要: 介绍了中子活化分析的基本原理 , 详细给出中子活化方程的推导过程, 概述其主要特点, 通过实例 对其应用进行 了
已经得到大量运用. 4) 无需定量分离, 不受试剂空白影响, 避免了
在痕量分析中定量分离操作的困难, 且不会造成试 剂污染. 这在超微量分析中非常重要.
5) 非破坏性分析, 在考古、艺术品鉴别等非破 坏性分析领域具有特殊优势.
快速分析技术在煤质检测中的应用
快速分析技术在煤质检测中的应用作者：张璐来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第07期摘要：煤质检测的质量将会直接的影响到电站燃煤锅炉的安全和稳定，怎样对煤质进行快速准确的检测，是当前很多的用煤的单位需要解决的问题，也是很多制造仪器的厂家是否能够在市场的竞争中立于不败之地的重要因素。
在传统的煤质检测技术中，比如热分析天平技术等，虽然能够很好的保证检测的精准度，但是进行测试的实践比较长。
而新的测试手段，比如γ射线、红外光谱分析等手段，虽然进行检测的时间比较短，但是原理还比较不成熟，测试的结果也不是很准确很稳定，可靠性比较差。
因此，想要保证煤质检测的速度和准确度，就需要一种既能够快速进行检测，又能够保证质量的技术。
本文就主要对当前在煤质检测中比较常见的快速分析方式的应用和原理进行了分析，并且对日后我国在煤质检测中的发展提出了一些建议。
关键词：快速分析技术;煤质检测;应用煤质是进行电厂锅炉设计和选型的基础，而煤质发生的变化也会对锅炉的整体运行状态产生一定的影响，对电厂的制粉系统、效率以及除尘系统等都会造成很大的影响，对锅炉机组的稳定性造成影响。
所以，对电厂的燃煤煤质进行快速的分析和检测将会直接的影响到电厂的安全生产和运行。
也正是因为这样，已经有越来越多的快速分析技术应用在煤质检测的过程中，本文也对这些快速分析技术进行了简单的评述。
1 快速分析技术在煤质检测中的应用1.1 热重分析技术国际热分析和量热协会把热分析技术进行了定义，“在程控的温度之下，测量物质和温度之间关系的一种技术”，也就是说，热分析技术是在热态的条件下，对物质进行研究，进而产生一些物理变化和化学变化的技术。
热分析技术的手段比较多，主要有差热分析法、差示扫描量热法以及热重分析等。
差热分析法是在程控的温度之下，对测量物和对照物之间的温度差和温度关系进行展示的技术。
差示扫描量热法指的是在程控的温度之下，对输入到测量物和对照物之间的功率差和温度之间的关系进行测量的技术。
煤炭灰分在线检测技术对比分析
煤炭灰分在线检测技术对比分析发布时间：2021-06-28T17:09:31.213Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：汪艳[导读] 摘要：在一定温度下，煤燃烧完成后，总残留质量百分比中的剩余固体物质为煤灰。
新疆华夏力鸿商品检验有限公司新疆 830011摘要：在一定温度下，煤燃烧完成后，总残留质量百分比中的剩余固体物质为煤灰。
采用传统的化学方法检测煤灰分，属于离线分析，耗时长，不能及时指导生产。
引入煤灰在线检测技术后，可以很好地处理化学检测方法引起的一系列问题，大大提高煤炭生产的合格率，促进现代化工厂的发展。
所谓煤灰在线检测技术，其核心技术是辐射测量技术。
其中，20世纪60年代，就有许多专家学者对放射性同位素应用于煤灰测量开展了研究工作。
到目前为止，较为常见的煤炭灰分在线检测技术包括：双能量γ射线透射技术、X射线荧光分析以及中子活化瞬发γ射线分析技术等。
不同的在线检测技术适用着不同的环境范围，其产生的效果也各有不同。
关键词：煤炭灰分；在线检测；技术对比1 检测原理主要依赖辐射测量技术的煤炭灰分在线检测方法，其理论基础为：把煤看作是两种原子序数元素的混合物，一种是以C为代表原子序数比较低的元素，平均值为6左右，简称为低Z元素；另一种是以Si、Al为代表，原子序数比较高的元素，平均原子序数大于12，简称为高Z元素。
在煤炭灰分中，SiO2和Al2O3的含量占绝大多数，而Si和Al在氧化物中约占一半，所以煤炭灰分中高Z元素质量约占50%的结论带有普遍意义，可以说只要测定煤中高Z元素的质量分数，乘以近似为Z的常数就是煤的灰分值。
利用辐射测量煤炭灰分的方法都需要测量某种射线的强度，而该强度与射线在煤中的作用概率以及衰减相关，射线在物质中衰减服从一个被广泛应用的指数衰减规律，即：I=I0×e－μρd式中：I是衰减后的强度；I0为射线的初始强度；d是物质厚度；ρ是物质密度；μ是物质的质量衰减（或吸收）系数，该系数与射线种类、能量、元素组成有关。
中子活化在线煤质分析仪
导读：DF-5703（A）中子活化在线煤质分析仪可对流经皮带的煤质物料进行在线煤质全元素分析，每分钟精确地分析出硫、灰分、水分、热值的成分信息以及相关的各工业指标。
对煤矿开采、洗煤、配煤、入炉混煤及其生产过程控制等具有重要意义。
DF-5703（A）在线分析仪的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。
DF-5703（A）运行时，皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不接触物料，不影响皮带运行。
DF-5703（A）每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含量以及相关的各工业指标。
对煤质进行有效的监督和控制，具有无需取样、全物料分析、分析精度高等特点，有效地解决煤质测试数据滞后等问题，根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效控制，改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。
原理：DF-5703（A）采用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术。
原子核俘获中子后处于激发态，退激时发出与核素相对应的特征γ射线，分析γ能谱，得出被测物料成分含量。
技术参数：1、测量参数：灰分、水分、硫分、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。
2、计数参数：热值、任何可以使用经验公式的可能参数。
产品应用：1、分类堆放DF-5703（A）系统可以与过程控制软件配合使用，进行物料分类，最大限度的把发热量较高的煤分拣出来，提高矿区各种资源的有效利用。
DF-5703（A）分类堆放应用2、配煤DF-5703（A）与自动配料软件结合使用，可为煤矿、选煤厂、电厂等工业企业进行煤质物料配料过程控制。
称重秤、分析仪将当前检测结果送入配料软件，配料软件根据用户质量控制参数（热值，硫分，灰分）目标值，控制各原料给料机给料量，使配料满足质量控制要求。
配料软件也可以采用手动模式，通过对讲系统调度各煤源给料量，进行指导配煤。
DF-5703（A）配煤应用。
仪器中子活化分析法测定中药材中微量元素
仪器中子活化分析法测定中医药材中微量元素摘要：黄芪、当归的根，甘草和党参，这些通常被用作为中国传统医学的药材，由仪器中子活化分析法（INAA）分析。
研究的样本收集于中国甘肃省的西北部，并在中国原子能科学研究院 (CIAE)通过15兆瓦重水反应堆进行辐射。
感应活动由一个校准低背景的c-分光计配备有高效率同轴高纯锗（HPGe）检测器进行计数。
对草药中十八种微量元素（钙，铁，钠，锌，钡，铷，铈，铬，镧，钴，钍，铯，锑，钪，钐，铪，铕和铽）的浓度进行了测定。
本文还对草药的药理作用和某些元素的含量之间可能存在的联系进行了讨论。
测量结果与文献报道的值进行比较。
关键词：中子活化分析；药用植物；微量元素简介近年来，作为一种替代方法，传统的草药已经不仅在发展中国家，而且在发达国家广泛使用。
除了有机化合物的身份，药用植物中元素含量的知识也是十分重要。
多种微量元素的活性成分对其疗效的形成发挥了重要作用。
这些元素对人体的各种代谢过程至关重要。
它们与人类的生长和一般健康状况密切相关。
这些元素的缺乏或不平衡可能导致生理紊乱。
此外，随着工业化和环境的污染，有必要检查药材中某些有毒元素的含量。
因此，药材中某些微量元素浓度的信息是有重大意义的。
有以下一些通常用于微量元素分析的技术：原子吸收光谱法（AAS ），能量色散X射线荧光（ EDXRF ），电热原子吸收光谱法（ ETAAS ），电感耦合等离子体原子发射光谱法（ ICP-AES ），电感耦合等离子体质谱（ICP -MS ），粒子激发X射线荧光分析（PIXE ），光子活化分析（ PAA ）和带电粒子诱发活化分析（ CPAA ）。
仪器中子活化分析（ INAA ）是一个用于测定多元素微量水平有着较高灵敏度，较普通方法可靠而有效的方法。
来自不同国家的几位作者进行了他们各自国家的药材用中子活化分析报告。
然而，并有没有关于中国的草药足够的数据分析。
在这项工作中，我们首次利用中子活化分析方法确定了四种重要中药中的18个元素，我们希望我们的发现将对设定的药用植物中元素含量的基准有用。
煤质在线检测新技术初探
用推广。目前，最成功的工业在线水分测定仪利用 通过回归方程由灰分值计算出煤发热量。
[2]许丽珍．德国煤质在线分析仪的技术考察[J]．中国
了微波技术,当微波信号穿透煤层时，引起自由水
2．4 各种测量原理的比较
电力,1995．
－59－
特性控制购煤参数，为电厂采购煤提供依据和检验 射线穿过物质时的减弱强度随物质的原子序数 以及硅、钙等元素成分。
手段，通过实现对煤质的控制来更好地控制燃料成 增大而增大。煤中挥发分与固定碳为可燃组分，由
e．中子源
本。
原子序数较小的原子组成，而灰分是不可燃组分，
大多数的 PGNAA 分析仪采用同位素中子
煤质在线分析技术自 20 世纪 80 年代中期 射源组成的射线测量质量补偿单元，可在负荷变化 法的误差会较大。而中子活化技术则与煤种无
开始就在美国、澳大利亚和欧洲得到了较快发展 ， 的输煤皮带上测量煤中水分。
关。
近 10 年来引入国内。初期的引进单位多为选煤厂
2．2 灰分分析
c．防护要求
和洗煤厂，在燃煤电厂的应用较少，主要用于对电
b．控制混煤特性
主要由硅、铁、钙等原子序数较大的原子组成。当 源，即锎一 252(Cf252)，它是一种自发裂变中子源，
目前，越来越多的电厂开始燃用混配煤，入炉 射线穿过煤层时，可燃组分中的各元素吸收效应较 平均能量为 2．5 MeV，自发裂变的中子产额可达
煤质的变化会给锅炉燃烧带来很大影响，给运行调 弱， 射线衰减系数小；反之，灰分中各元素吸收效 2．31×1 012 中子／(g·s)，中子半衰期为 2．5 年，之后直
a．控制燃料成本
速 中子活化技术。
d．测量指标
如果安装煤质在线分析装置用于入厂煤的分
煤炭质量检测分析技术的发展及趋势
煤炭质量检测分析技术的发展及趋势内蒙古鄂尔多斯017209摘要：随着我国整体经济建设的飞速发展，对各行业领域都起到良好地推动作用，行业领域对能源的需求程度不断提升，尤其是煤炭能源，在当前的使用环节已经不再局限于燃烧释放能量，而是可以处理转化为烷烃、低碳醇、烯烃以及芳烃等重要原料。
因此，针对煤炭内在结构进行检验，以此来明确不同煤炭的最佳用途，对于煤炭开采、制备以及检测工作的永续发展十分重要。
但是在当前的煤炭检验工作中，存在诸多影响因素，对煤炭检验结果的准确性造成一定的制约。
所以，在科学技术的发展背景下，煤炭检验工作也要从技术与方式等方面展开优化革新，避免各类误差对检验结构造成的不良影响，对促进煤炭能源的应用效率具有重要意义。
关键词：煤炭质量; 检测分析技术;发展及趋势1检测质量控制方法质量控制是为了监视质量形成过程，消除质量环节上引起不合格或不满意效果的因素，以达到质量要求而采用的各种质量作业技术和活动。
作为检测结果有效性的重要手段，实验室检测质量控制的方法种类较多。
全国认证认可标准化技术委员会于2020年7月实施的《检测和校准实验室能力的通用要求》（GB/T27025—2019）在资源要求和过程要求中规定了确保结果有效性的控制方法。
煤炭检测实验室常用的质量控制方法主要有以下几种：使用有证标准物质、设备检定/校准、期间核查、方法比对、人员比对、盲样测试、留样再测、报告审核等内部质量控制方法，同时还有外部实验室间比对以及能力验证提供者组织的能力验证计划和测量审核等外部质量控制方法。
2常见的几种煤炭检测技术方法2.1实验室人工煤质化验分析的方法实验室人工煤质检测技术是一种较为传统的煤质检测方法。
该种方法主要是依据人工+仪器的方式实行对煤质主要成分的检测。
由于实施过程较为繁琐，人为占比较大，因而也客观存在一定的缺陷。
首先，在检测的过程中，由于每个人的操作水平，不同人为因素对于检测结果具有较大的影响。
同时在抽样过程中，也有可能由于人为失误所导致抽取的样品出现特殊状况，进而对检测结果造成影响。
中子活化分析技术在煤质在线检测中的应用
丹东市科技计划项目（编号：１７１０６）。 龚亚林（１９６５—），男，高级工程师，１１８０００辽宁省丹东市滨江中
指标在合理的范围内，解决煤质多变对锅炉燃烧和 锅炉安全的影响。通过对国内外现有煤质在线检测 技术进行对比，认为瞬发 γ中子活化分析技术具有
关键词 入炉煤 煤质 中子活化 在线检测 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０８２．２０１９．０２．０６６
电厂为提升自身经济效益，混煤掺烧越来越普 遍。混煤掺烧过程中对混煤质量的要求尤为重要， 其直接关系到锅炉的安全经济运行及污染物的达标 排放。因此，电厂生产运行中迫切需要成熟的、性能 可 靠 的 煤 质 在 线 分 析 系 统，以 实 时 控 制 混 煤 质 量［１２］。
图 ４ 热值测量结果对比
◆—实验室热值结果；▲—分析仪热值结果
４ 结 论
随着国家能源战略调整、环境保护及混
煤掺烧更加普遍，入炉煤煤质波动更加剧烈。煤质
在线检测技术通过实时检测数据，监测并控制煤质
图 １ 水分测量结果对比
◆—实验室水分结果；▲—分析仪水分结果
国外中子活化煤质在线分析技术于 ２０世纪 ９０ 年代末开始走入我国，并陆续在一些发电厂、选煤厂 安装应用，如洛阳龙宇电厂、中煤集团、晋煤集团、神 华集团等单位。同时，国内的中子活化煤质在线分 析技术的研究也取得了突破性的进展，技术水平已 与国外的处于同一层次。
２４３
总第 ５９８期
一种测定煤中灰分元素的分析方法[发明专利]
![一种测定煤中灰分元素的分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a9e860f14128915f804d2b160b4e767f5bcf8057.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1224157A[43]公开日1999年7月28日[21]申请号98104976.1[21]申请号98104976.1[22]申请日98.1.21[71]申请人中国科学院山西煤炭化学研究所地址030001山西省太原市165信箱[72]发明人刘东艳 张园力 樊彦贞[74]专利代理机构中国科学院山西专利事务所代理人张承华 魏树巍[51]Int.CI 6G01N 21/31权利要求书 1 页 说明书 4 页[54]发明名称一种测定煤中灰分元素的分析方法[57]摘要一种测定煤中灰分元素的分析方法,将煤按国际制样后,用氢氟酸超声提取,定容后用具有抗氢氟酸系统的电感耦合等离子原子发射光谱仪测定各灰分元素的含量,亦可将提取液用硼酸络合过量的氢氟酸后,再用原子吸收法、火焰光度法或化学法测定灰分元素含量。
该法简单、快捷,一次即可测定灰分中全部元素含量,提取率高达98%,样品加标回收率为96—104%。
98104976.1权 利 要 求 书第1/1页1．一种测定煤中灰分元素的分析方法，其特征在于步骤如下：(1)按国标GB474-83制得煤样；(2)称取一定量的上述煤样，放入带盖的聚四氟乙烯坩埚中，加入相应量的无机酸(如HF等)，封口，于超声水浴上提取1.5-2.5小时，将提取液转入聚乙烯烧杯中，100ml定容，以具有抗氢氟酸系统的电感耦合等离子原子发射光谱仪测定各灰分元素的含量。
2．如权利要求1所述的分析方法，其特征在于将所述的提取液加入一定的硼酸络合过量氢氟酸后，采用原子吸收法、焰光度法或化学法测定各灰分元素的含量。
98104976.1说 明 书第1/4页一种测定煤中灰分元素的分析方法本发明属于一种分析测试方法，具体涉及一种测定煤中灰分元素的分析方法。
现有测定煤中灰分元素的方法都是采用：1．粉碎。
将煤样粉碎至0.2mm 以下，制成分析煤样[(GB474-83)煤样的制备方法]；2．灰化。
煤的灰分及其测定知识点解说(全面版)资料
煤的灰分及其测定知识点解说（全面版）资料煤的灰分及其测定一、灰分测定的意义灰分是降低煤炭质量的物质，在煤炭加工利用的各方面都带来有害的影响，因此测定煤的灰分对于正确评价煤的质量和加工利用等都有重要意义。
1．灰分是表征煤炭质量的最主要指标，是考核煤矿和选煤厂煤炭产品质量的主要指标之一；商品煤灰分是煤矿、选煤厂和用（户）煤单位结算的依据；灰分也是现阶段我国制定煤炭出厂价格的基本依据。
2．煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。
矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量；灰分影响锅炉操作（如易结渣、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。
煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。
3．煤的灰分大小，直接影响着煤作为工业原料和能源使用时的作用。
如炼焦、气化、加氢液化以及制造石墨电极等都要求煤的灰分在一定限度以下，否则将影响这些工业的生产和产品质量。
在工业利用上，灰分小于10%称为特低灰煤，灰分在10%～15%称为低灰煤，灰分在15%～25%称为中灰煤，灰分在25%~40%称为富灰煤，灰分大于40%为高灰煤。
灰分对煤而言，虽然是“废料”，如何变废为宝，各地都有很多成功的经验。
如用煤灰制造硅酸盐水泥，矿渣支架、矿渣砖等。
煤灰还可以改良土壤，此外，从煤灰中可提炼锗、镓、钠、钒等重要元素，为国防工业和其它工业提供原料。
二、灰分来源煤中的灰分不是煤的固有成分，而是煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在一定温度下产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。
灰分常称为灰分产率。
煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。
内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。
1．原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质，其含量一般不超过1～2%；2．次生矿物质，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在煤中的。
次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。
内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分，内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分离出去。
燃煤灰渣中微量元素分布规律的研究
燃煤灰渣中微量元素分布规律的研究燃煤作为人类重要的能源，它的燃烧不仅能产生大量的热能，还会造成大量的硫、氮等有害物质的排放，因此研究燃烧产生的灰渣中微量元素分布规律及其影响机理，对我们了解它的有害性及如何减少污染物排放都具有重要作用。
燃煤灰渣是燃烧燃煤后产生的灰尘，主要组成由碳、氧、氮、水以及其他少量碳氮族元素组成，如硅、磷、锰、硫、铁、钙等，其中微量元素含量虽然占比很低，但对燃煤灰渣的环境影响是更加重要的。
因此，研究燃煤灰渣中的微量元素的分布规律及其影响机理，对于控制其有害性和污染物排放具有重要意义。
首先，要准确地了解燃煤灰渣中各种元素的分布情况，尤其是微量元素分布情况，便于分析其有害性及对污染物排放的影响。
为此，研究者用质谱仪分析了不同燃煤灰渣中的微量元素的相对含量，结果表明，不同燃煤灰渣中的微量元素的相对含量有一定的差异，综合考虑可以有效地控制污染物排放。
其次，要分析微量元素的状态、形态及分布规律，并认识到燃煤灰渣中微量元素的形态及其污染特性与其有害性密切相关。
比如，研究人员利用X射线衍射 (XRD)仪和扫描电镜 (SEM)研究了燃煤灰渣中不同形态元素的生成机理，研究发现，硅的形态会影响有害元素的毒性，可以运用湿化学法来改变灰渣中有害元素的形态，从而模拟实际应用中的有害元素污染物排放。
最后，要研究有害元素排放的环境影响，并尽可能有效地控制有害元素排放。
比如，研究人员采用粉尘控制技术和湿法技术，综合分析和比较不同灰渣处理方案，可以有效地控制燃煤灰渣中有害元素的污染物排放。
研究发现，燃煤灰渣中有害物质的分布规律和影响因素的具体分析有助于提高我们对燃煤灰渣的环境影响的认识，以有效地控制燃煤灰渣中有害物质的污染物排放。
基于此，我们应当加强对燃煤灰渣中微量元素分布规律及其影响机理的研究，为提高燃煤灰渣的环境效率提供有力的理论支持。
综上所述，燃煤灰渣中微量元素分布规律的研究对了解它的有害性及如何减少污染物排放都具有重要作用。
果叶中主量元素与微量元素的中子活化分析
果叶中主量元素与微量元素的中子活化分析果叶中的元素包括主量元素和微量元素，其中主量元素是果叶中含量较高的元素，微量元素是果叶中含量较低的元素，因此，对它们的分析对果叶的品质和功能有重要的影响。
最近，中子活化分析（NAA）技术受到了广泛的关注，它可以有效地分析出果叶中的元素，既可以用来评估果叶的品质和营养，也可以用来判断果叶是否受到有害物质的污染。
中子活化分析技术是一种利用中子照射样品，并对放射性产物的放射性来测定和分析样品中元素含量的分析方法。
它是一种半定量分析技术，可以检测出果叶中含量较低的元素，比如钛（Ti）和锶（Sr）等，同时还可以检测出大量的元素，如铝（Al），钙（Ca），镁（Mg）和钾（K）等。
在实验中，中子照射对果叶中的元素会产生一定的“中子活化产物”，如放射性氦（He），用测量仪可以测量出果叶中的元素含量。
中子活化分析技术具有很多优点：首先，NAA是一种非破坏性技术，它不会对果叶产生任何污染。
其次，它可以用来快速分析出果叶中含量较低和较高的元素，而且能够快速精确地分析出元素的含量。
再次，它可以通过不同的中子活化产物进行分析，可以用来分析不同类型的果叶，如多糖果叶，苦果叶，酸果叶等，它可以用来测定果叶中的元素含量，并有助于更准确地控制和评估果叶的质量。
此外，NAA技术也可以用来检测果叶中固定元素和游离元素的含量，并可以更准确地评估果叶中元素的含量，有助于研究其影响果叶质量的因素。
另外，由于NAA可以快速准确地测定果叶中的元素，也可以用来检测果叶中的有害物质，如重金属离子等，有助于评估果叶是否受到污染。
因此，中子活化分析技术在分析果叶中主量元素和微量元素的应用中是十分有效的，它不仅可以用来评估果叶的品质和营养，而且可以用来检测果叶是否受到有害物质的污染，从而提高果叶的质量。
另外，它也可以帮助我们快速精确地定量分析果叶中的元素，有助于我们更准确地评估果叶的质量。
因此，中子活化分析技术可以说是一项全面而有效的技术，对于评估果叶的品质和提高果叶质量具有重要意义。
中子活化分析在煤质分析中的应用_侯新生
第24卷 第4期核 技 术V ol .24,No .4 2001年4月N UCLEAR T ECHN IQ U ESA pril 2001 第一作者:侯新生,男,1949年出生,1975年毕业于原成都地质学院,长期从事放射性物探及核技术应用等工作,副教授收稿日期:1999-11-05,修回日期:2000-02-18中子活化分析在煤质分析中的应用侯新生 马英杰 方 方 邱元德 周蓉生(成都理工学院核原料与核技术工程系 成都 610059)摘要 利用中子活化分析方法对云、贵、川三省部分原煤中的常量、微量及有害元素的含量进行了检测,获知燃煤中主要的固态有害元素的大致分布情况,对防治由燃煤引起的大气污染起到了积极的作用。
同时介绍了原煤燃烧前后大部分固态元素的变化规律。
关键词 中子活化分析,煤炭,微量元素,有害元素中图分类号 O642.5+44当今引起全球关注的威胁人类生存的酸雨、温室效应和臭氧层枯竭都与煤炭燃烧过程中排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物直接有关。
因此提高煤炭利用率、减少污染、保护环境和生态平衡是煤炭合理利用和综合利用的重要内容和主攻方向。
本工作利用灵敏度高、准确性好、多元素、无损害、基本效应小的中子活化分析方法,对我国西南云、贵、川三省部分原煤中某些常量、微量以及有害元素的含量进行了检测。
1 材料和方法1.1 样品采集我国新的煤炭分类法将煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类。
这三大类型的煤炭在西南三省都有出现,其中无烟煤和烟煤主要在贵州、四川,而云南则一半以上是褐煤。
本实验中无烟煤采自四川省的沐川、平武、安县、奉节,贵州省的遵义、兴仁,云南省的富源、南华、峨山。
烟煤采自四川省的甘洛、峨边、峨眉、仁寿、大邑,贵州省的兴仁、荔波、普安,云南省的禄丰。
褐煤采自四川省的盐源、理塘,云南省的景东、石屏、蒙自、南华、寻甸、宜良、保山、澜沧、小龙潭、华宁、景东、思矛。
1.2 实验方法煤样采集后经干燥、研磨、逐级缩分,经过200目网筛后制备成样品。
2煤灰基本特征及其微量元素的分布规律
第26卷 第2期2003年4月煤炭转化COAL CONV ER S I ONV o l .26 N o.2A p r .2003 3国家自然科学基金资助项目(40273035)、安徽省科学基金资助项目(01045101)和中国科技大学火灾科学国家重点实验室开放基金资助项目(H Z 20012KF 02).1)博士、副教授;3)教授、博士生导师,中国科学技术大学地球与空间科学学院;2)讲师,中国科学技术大学火灾科技国家重点实验室,230026 合肥收稿日期:2003201209煤灰基本特征及其微量元素的分布规律3刘桂建1) 杨萍王月2) 彭子成3) 摘 要 对兖州矿区煤灰的化学成分、微量元素分布及灰的岩石学特征等方面进行了研究,并对灰产率与微量元素含量分布之间的关系进行了研究.同时对影响煤灰化学成分的因素方面进行了初步探讨.通过对兖州矿煤灰的采样分析可知,研究区煤灰由结晶物质、玻璃状物质和未燃尽有机质组成.其化学成分主要为Si O 2,A l 2O 3,Fe 2O 3和CaO 及少量的SO 3,P 2O 5,N a 2O ,K 2O 和T i O 2.煤燃烧过程中微量元素发生了再分布,多数微量元素在煤灰中富集.同时它们在飞灰中富集的浓度明显高于底灰,即随着煤灰粒度的变小,它们在其中富集的浓度越高,其含量与煤灰的粒度成反比.微量元素T h ,V ,Zn ,Cu ,Pb 与灰产率之间成正相关关系,而C l 与灰产率成负相关关系.关键词 煤灰,地球化学特征,微量元素,兖州矿区中图分类号 TQ 536140 引 言煤在许多国家一次性消耗能源中比重较大,尤其是在中国占一次性消耗能源的75%以上,估计到2020年仍将占65%左右,煤的开采和需要的绝对数量继续在增加.目前煤炭的主要用途是通过燃烧(特别是发电用煤)以获取热能,但是以燃烧煤为主的热电厂不仅产生了热量和能量,同时也是环境主要污染源之一.在热电厂,灰渣倒入贮灰场保存,如果倒入贮灰场中的灰分不能及时地综合利用和处理,则占用土地,灰尘不断扬起,污染环境,危害生态,并在淋滤作用下污染地表水和减少地下水.[1,2]因此,在许多国家尖锐地提出了热电站(厂)主要废料之一的煤灰综合利用问题.[3,4]研究其地球化学性质、化学成分和元素成分,可为解决煤灰综合利用、减少污染提供科学依据.本文通过对山东兖州矿区山西组3煤层煤样和电厂原煤、灰分分析,以研究煤燃烧产物灰分的环境地球化学特征,分析各微量元素在不同粒度的灰中的分布、富集规律及与灰产率之间的相关关系,从而为煤灰的综合利用提供科学依据.1 样品采集及测试本次研究对兴隆庄煤矿山西组3煤层进行了系统刻槽采样,垂直方向上每015m ～0.8m 采一个样品,共采七个样品,样品号为1,2,3,4,5,6和7.从热电厂的烟气道除尘器及炉前采取了飞灰(FA )和底灰(BA )以及发电用的原煤煤样(M P ).飞灰颗粒一般小于100Λm ,底灰大于100Λm .并对每一个煤样品按煤炭测试标准进行了工业分析和常量元素分析,并对发电厂原煤中微量元素和所有灰样品中微量元素进行了测试.对电厂采取的飞灰和底灰分别用光学显微镜、扫描电子显微镜进行了镜下鉴定,用化学方法、工业分析法、原子光谱吸收法、X 2衍射等方法对灰中的矿物、化学成分和微量元素等进行了测试.微量元素的测试方法在文献[5]中已进行过详细的说明.2 煤灰的基本特征煤灰是煤中无机物、有机物在煤燃烧过程中剩下的残余体.煤灰的产出率、地球化学性质决定于煤的质量和煤的形成条件,同时也受煤燃烧的温度和方式等方面的控制.对原煤灰分测试结果可知,所采山西组3煤层样品的灰产率为9126%～24189%,按我国对煤灰的分类标准划分,本区灰属低2中灰类.据研究区发电厂记录和综合分析,煤经过发电厂燃烧后形成的飞灰、底灰产率分别为:45%～70%和55%～30%,一般随烟道进入大气中的烟尘、粉尘和细小微粒约为3%.2.1 煤灰的岩矿特征工业灰分是热电厂中煤在高于1000℃的温度条件下燃烧时所形成的极分散的尘状粉末.研究表明[6,7],在煤燃烧过程中,组成煤的物质发生复杂的物理、化学变化,导致其矿物部分发生变化.例如,高岭石先转变为无水变高岭石,后转变为多铝红柱石;方解石和菱镁矿转变为钙和镁的氧化物,赤铁矿转变为磁铁矿.在肉眼下可以看出飞灰呈灰白色粉末状,粒度大多数在100Λm以下,其中30Λm～40Λm占大多数,光学显微镜下和电子显微镜下观察有各种玻璃状微粒,不规则不定形颗粒磁珠、石英颗粒以及未燃尽的残存炭等,X2衍射分析以非晶质无定形物、莫来石和石英为主,但镜下一般较难观察到莫来石晶体.底灰在宏观上可明显分为两种类型,一类呈灰绿色,比重较大,油脂光泽,气孔孔径较大,但数量较少,坚硬不易碎;另一类颜色较复杂,可有褐色、灰、黄白色等,比重小,土状光泽,气孔较小,不发育,疏松易碎.底灰在镜下以莫来石晶体为主,含少量未燃尽的炭粒和石英颗粒,X2衍射分析表明莫来石结晶较好且非晶质玻璃物质相对较少.用X2光谱衍射等方法对煤灰中矿物成分进行了分析,它们主要有结晶物质、玻璃状物质和有机质组成.从岩石学角度讲,飞灰和底灰均可由无机质和有机质两部分组成,无机物主要来源于煤中的矿物质,是煤在燃烧过程中,从煤中矿物质继承下来的;煤灰中未燃尽的炭粒主要来源于煤中的有机质.煤灰中的结晶物质主要是在燃烧中遇见的容易熔融的矿物碎片,在燃烧过程中,只有部分矿物(方解石、石英、辉石、磁铁矿)变化,并生成新生矿物如铝红柱石和变高岭石等.玻璃状物质是燃烧过程中部分矿物质未完全结晶的产物,是由铁、镁、硅、铝氧化物组成的小球或颗粒.2.2 煤灰的化学成分煤灰的成分取决于煤中的无机矿物质、有机物的成分.煤在燃烧过程中,煤中的有机质与无机质要发生迁移变化:一部分挥发出来并随着煤烟以气体的形式进入空气;一部分存在于飞灰、粉尘等微小颗粒物中,以固体颗粒的形式进入空气;另一部分物质仍保留在灰渣中.灰中部分无机物的化学组分来源于煤中的有机物,并作为一种新的相变和矿物质存在于灰分.通过对本区原煤、飞灰、底灰的化学分析,各矿物的含量列于第83页表1(表1中,M V——样品1～7的平均值;FA——飞灰样品;BA——底灰样品;AV——FA和BA的平均值).从表1样品1～7的灰成分分析结果知,灰分中Si O2,A l2O3是灰的主要成分,二者占60%以上,如7号样品中,A l2O3为35151%,Si O2为49169%,二者之和为85120%,3号样品中含量最少,A l2O3为32167%,Si O2为27177%,二者之和为60144%,同时Si O2和A l2O3在灰分中的含量与灰分产率存在着明显的正比关系,随着Si O2和A l2O3含量的增大,灰产率也相对增大.在灰分中除Si O2,A l2O3二者占主要成分外,其次为Fe2O3和CaO,Fe2O3含量稳定,变化量小,一般在5%左右,而CaO含量变化大,在7号样品中为2147%,而在3号样品中为23108%,N aO, M nO,K2O和P2O5含量少,多在1%以下,其他成分含量多在1%～5%间变化.煤在灰分中Si O2和A l2O3含量较高,这可能与泥炭形成过程或成煤过程中的母岩有关,也与成煤植物有关,李河名[8]认为硅易被草本植物吸附,并沉淀在细胞壁上,而石松类植物则首先吸附铝.从发电厂采的样品分析可知,随着灰粒度的变小,Si O2,Fe2O3,SO3,P2O5和N a2O的含量呈增加趋势,它们在飞灰中的含量较高,在底灰中的含量较低;而A l2O3,CaO,T i O2,K2O和N a2O在飞灰中的含量低,在底灰中的含量高.3 煤灰中的微量元素3.1 微量元素在煤灰中的分布煤是供热、发电和动力的最主要能源.在煤的开采、洗选、贮藏和运输过程中均会对环境产生影响,但燃烧造成的影响最为严重.煤的燃烧除产生大量的SO x和NO x等气体污染环境外,煤中微量元素会28 煤 炭 转 化 2003年发生再分配、迁移转化和入侵环境.20世纪70年代后期,各国燃煤量剧增,排放到大气环境中的有害性元素也逐年增加,燃煤造成的环境污染越来越严重.因此,这就促使学者将注意力转移到燃煤与环境的关系上,并且多集中研究H g,Pb,A s,B e,Cd,C l,U 和F等有害元素或放射性元素在煤灰中的分布规律[9214]、存在状态[15216]在煤燃烧转化等过程中的去向[17,18]和对生态环境的影响.[19]表1 煤的灰成分分析结果(%)T ab le1 A nalysis resu lts of compo siti on of coal2ashes(%)Samp le A sh yieldCompo siti on of ashesSi O2A l2O3Fe2O3CaO M gO SO3T i O3K2O N a2O M nO P2O51919644.1732.735.417.621.694.871.120.460.730.030.07 29.9739.5732.355.9511.132.435.331.190.190.660.060.07 313.6832.6727.774.4623.081.984.730.920.230.670.1020.90 416.3343.6235.832.527.351.742.981.400.500.540.050.31 510.1136.8130.956.6512.232.235.811.850.380.8890.050.68 69.2640.3032.886.757.971.985.092.550.590.750.020.14 724.8949.6935.514.072.471.591.542.151.910.450.040.08 M V40.9832.575.1210.261.954.341.600.610.670.050.32 FA50.8918.8316.456.970.842.860.210.870.620.051.49 BA48.5221.7514.387.821.142.370.821.190.500.031.31 AV49.7120.2915.427.400.992.620.521.030.560.041.40 发电厂燃煤向大气中释放的各种有害气体是大气的主要污染物,不同粒度的煤灰中,微量元素的分布、富集的浓度不同.[14,17,20]杨绍晋等[12]在研究了天津火力发电厂炉前煤、炉灰、入口灰及湿灰中三十多种微量元素的含量后,依分布特征将元素分为三类:第一类19种元素(L a,Ce,U,Sn,N d,T b,Sc, H f,R b,C s,Sr,Fe,C r,T h,Yb,T a,K,Zr和W)等大部分留在炉灰中;第二类5种元素(A s,Se,Sb,B r和Zn)部分留在炉灰中;第三类元素(Ga,U,B a,N a, Co和In)介乎一、二类两种分布性质之间.王起超等[10,21]分析了燃煤灰渣中微量元素的分布规律,并重点分析了H g元素.研究区的煤灰中除常量元素(A l,Fe,Si和Ca 等)外,还含有微量元素(N i,Co,Pb,Sn和Zn)等.为了进一步分析该区山西组3煤层的煤灰及发电厂灰样品中微量元素的分布,对采取的煤样和煤灰样分别进行了微量元素Pb,Cu,Zn,A s,V,T h,C l和F 的测试分析,各微量元素在原煤(M P)、飞灰(FA)和底灰(BA)中的含量见表2.从表2中FA,BA和M P样品测试结果可以看出,Pb,Cu,Zn,A s,V和T h在灰分中的含量高于原煤中的含量,与原煤相比,这些微量元素在煤灰中含量较高,例如,Cu在原煤中含量为20180×10-6,飞灰中224.1×10-6,底灰125.9×10-6,在煤灰中的含量明显高于在原煤中的含量,这说明在燃烧过程中微量元素发生了再分布,并在灰中进行了富集.同时它们在飞灰中富集浓度明显高于底灰,也就是说,随着煤灰粒度的变小,它们在其中富集的浓度越高,即在灰中的含量与煤灰的粒度成反比.[13]许多学者都曾得出相似的研究结果,如徐应成等[13]对华能南京电厂不同粉煤灰中微量元素分布及其富集规律进行研究时,认为由于煤粉所含的矿物质在高温燃烧过程中的气化(凝聚作用)导致大多数微量元素均有在细粒粉煤灰富集的趋势.D avison等[22]在研究天空中不同粒级的飞灰中的微量元素分布时,发现有些微量元素如Pb,Se,Cd,A s,N i,Zn和C r等含量随颗粒粒径的减小而增加.表2 微量元素在各种灰和原煤中的含量T ab le2 Concen treati on of trace elem en ts in coal and ash Samp leContents of trace elem ents×10-6T h V C l A s F Pb Cu Zn12.3956.3140.41.5138.974.9148.7370.422.5458.1121.31.7429.578.1151.2368.933.21108.347.51.3261.8121.4281.8547.243.85129.740.11.1232.6149.5392.4678.753.05101.456.20.9831.593.7189.5403.562.3940.8160.50.9423.772.8130.2361.876.78171.170.31.8768.1200.1450.3970.4FA27.80214.811.56.9525.9124.6224.1109.8 BA18.90205.242.72.527.8108.3125.965.2 M P15.40102.3342.82.3125.915.120.8010.48 C l和F在煤灰中的含量则明显低于原煤中的含量,如C l在原煤中的含量为34218×10-6,而在灰中的最高含量为4217×10-6,明显低于在原煤中的含量,并且C l和F在煤灰中的含量与煤灰的粒度成正比.根据表2中Pb,Cu,Zn,A s,V和T h在灰分中的含量高于在原煤中的含量,C l和F则低于原煤中的含量以及它们与灰粒度的相关关系,计算出微量元素在底灰、飞灰及原煤中的含量比值(见第84页表3),可38第2期 刘桂建等 煤灰基本特征及其微量元素的分布规律 更进一步说明各微量元素在灰中富集程度.表3 微量元素在灰和原煤中含量的相互比值T ab le 3 R ati o of trace elem en ts betw een ash and raw coal in the pow er stati onR ati oCuPbZnA sT h VC lFF ly ashR aw coal 10.778.2410.483.011.812.100.0320.120Bo ttom ashR aw coal 6.057.166.221.091.232.010.1250.301F ly ashBo ttom ash1.781.151.682.761.471.050.2690.128 从表3中知,飞灰和底灰中的微量元素Pb ,Cu ,Zn ,A s ,V 和T h 的含量与原煤中这些微量元素含量的比值均高于1,这表明在各种灰中,这些微量元素的含量都有明显的升高,其幅度为1+x (x 为正数)倍,说明煤在燃烧后,Pb ,Cu ,Zn ,A s ,V 和T h 从煤中继承下来,并在飞灰和底灰中进一步聚集.C l 和F 在各种灰中的浓度与原煤中的浓度比均小于1,这是因为C l 和F 在煤中可能以有机态赋存方式为主,在煤高温燃烧时,分子结构被破坏,大部分C l 和F 都随烟尘以气体形式排放出去.刘桂建等[5,11]通过实验研究发现卤组元素(C l ,B r ,I 和F )和Se 等在煤高温燃烧时几乎全部挥发掉,少数元素如C s ,K 和V 则部分挥发,而绝大多数的元素几乎全部被保留于煤中.又从表3中可知,飞灰和底灰中微量元素Pb ,Cu ,Zn ,A s ,V 和T h 的含量比值(飞灰底灰)大于1,这证明微量元素在飞灰中富集能力强,这是因为飞灰颗粒小,比表面积大,吸附于飞灰表面上的微量元素Pb ,Cu ,Zn ,A s ,V 和T h 浓度高,因此,在粒度小的灰中微量元素含量高.而C l 和F 元素恰恰与上述各元素相反,它们则在底灰中富集的浓度偏大,这是因为底灰颗粒大,其中未燃尽的炭粒含量相对于其他灰分高,而C l 和F 主要存在于未燃尽的炭粒中,所以底灰中C l 和F 的含量高.3.2 灰产率与微量元素的关系煤中微量元素与灰产率(X )的相关关系见图1.从表2中可知,灰中微量元素与灰产率呈现以下关系:一是微量元素在灰分中的含量分布随着灰产率的升高而减小,主要是指C l .从图2中可以明显的看出这一变化规律性,即二者呈现较明显的负相关关系,相关系数-015128.这主要是因为C l 元素在煤中主要以有机态存在,在燃烧时,有机态结构被破坏,C l 常以气体HC l 的形式释放出来.这一点与V assilevt 等[23225]研究结果基本一致.图1 灰产率与微量元素的关系F ig .1 T he relati on sh i p betw een ash yield and trace elem en ts48 煤 炭 转 化 2003年 另一类关系是微量元素在灰分中含量分布均随灰产率的升高而增大,即它们之间均成正相关的规律性变化(见图1),如微量元素T h ,V ,Cu ,Pb 和Zn 等.从图1中可知Zn ,T h 和Pb 与灰产率的相关系数分别为019961,019804和019821,其他V 和Cu 元素与灰产率的相关系数也均超过了019,这说明它们与灰产率密切相关.是因为在煤中主要以无机态存在,而以有机态存在的性能较小,当煤燃烧时,保留在灰分中.对于F 和A s 来说,它们虽然与灰产率成正相关关系,但相关系数较小,说明二者之间不密切.从表2可以观察出随着灰产率的升高,它们在灰分中的含量变化没有规律,时而与灰产率成正增长,时而与灰产率呈负增长.这主要是因为F 和A s 在煤中不仅部分以无机态存在,而且还有部分以有机态存在,当煤燃烧时,它们以气溶胶形式释放于大气中,或吸附于微小粉尘颗粒的表面从而降低了它们在灰中的含量.4 结 论(1)在显微镜下观察煤灰主要由结晶物质、玻璃状物质和未燃尽的炭粒组成.(2)灰的主要矿物成分是Si O 2,A l 2O 3,Fe 2O 3和CaO 及少量的SO 3,P 2O 5,N a 2O ,K 2O 和T i O 2.(3)微量元素(T h ,V ,Zn ,Cu ,Pb 和A s 等).在灰中有较明显的富集现象,并且与灰的粒度大小有密切的关系.灰粒粒径越小,其比表积越大,对微量元素的吸附能力相对越强,则微量元素的含量相对越高.(4)本区煤的灰产率一般小于20%,属于中2低灰.灰产率与微量元素T h ,V ,Zn ,Cu ,Pb ,A s 和F 成正相关关系,但C l 元素与上述结果相反,这主要与它们的存在状态相关.参 考 文 献[1] M arcal P ,H aidi F ,E lba C T .Geochem ical D istributi on of T race E tem ents in Coal :M odelling and Environm ental A spects .Fu 2el ,1997,76:142521437[2] L iu Guijian .Experi m ent of Coal L each ing and Study of the Separati on of T race E lem ents ,A cta Geo logical Sinica ,2000,74(2):3862390[3] H enry A F ,T hom as L R ,Jam es C H et al .Characterizati on 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seam of Shanx i Fo rm ati on w ere ana2 lyzed.T he m inerals and chem ical com po siti on of coal ashes and the relati on sh i p s betw een ash yield and trace elem en ts w ere studied.T he ai m of th is w o rk is to p rovide the data fo r u tilizing coal ashes in the fu tu re.O n the basis of ash sam p les determ ined,the ash is m ade up from crystal, glassy and un2bu rn ing o rgan ic m atter.T he ash com po siti on m ain ly are Si O2,A l2O3,Fe2O3,CaO and m ino r am oun t of SO3,P2O5,N a2O,K2O and T i O2.T he trace elem en ts re2distribu ted and m o stof them en riched in ash du ring coal com bu sti on p rocess.In the m ean ti m e,the m o st of trace ele2 m en ts m o re en rich in fly ash that in bo ttom ash.It is to say that the h igher con ten t of the trace el2 em en ts is,the s m aller size the ash is,and the negative relati on sh i p betw een ash size and trace ele2m en ts.T he po sitive relati on sh i p betw een ash yield and trace elem en ts A s,Pb,Cu,Zn,F,T h and negative relati on sh i p betw een ash yield and elem en t C l.KEY WORD S coal ash,geochem ical characteristics,trace elem en ts,Yanzhou m in ing district。
煤灰成分分析方法
中华人民共和国能源部标准SD323-89煤灰成分分析方法中华人民共和国能源部1989-3-27发布1989-10-01实施1总则1.1适用范围煤灰、焦炭灰及煤矸石灰的分析方法。
1.2分析方法常量、半微量、容量和原子吸收法等，可根据实际情况选用。
1.3通则1.3.1测定用水，系指蒸馏水或去离子水。
试剂，仅列出测定中直接使用的试剂；其配制方法，仅列出配制比较复杂的试剂。
凡未标明浓度的试剂，系指浓溶液(如硫酸指浓硫酸，氨水指浓氨水)或固体(如氯化钾指固体氯化钾)。
1.3.2溶液的百分浓度，液体试剂按体积比混合，固体试剂指100mL溶剂中所加溶质的克数。
1.3.3在测定过程中应同时作空白实验，并对测定值进行校正。
1.3.4对每一个项目均应进行两次平行测定，取两次测定值的算术平均值作为报告值。
如两次平行测定值超过允许误差，则应进行第三次测定，取两次符合允许误差的测定值的算术平均值作为报告值。
如第三次测定值与前两次测定值之差均在允许误差之内，则取三次的算术平均值作为报告值。
如三次测定值均超出允许误差，则结果全部作废，查找原因，重新测定。
1.3.5分析结果用灰样的百分数表示。
除五氧化二磷保留两位有效数字外，其余各项均保留到小数点后第二位数字。
1.3.6允许误差均为绝对误差。
2煤灰灰样的制备取5～10g分析煤样(按灰分多少选定)置于灰皿中进行灰化，其灰量不少于1.5～2g。
而后将灰样置于玛瑙研钵中研细，使之全部通过孔径90μm筛子，然后放入灰皿内，于815±10℃的高温炉中灼烧到恒重，装入磨口瓶中，并存放于干燥器内。
称样前，应在815±10℃的高温炉中灼烧30min。
3常量分析方法3.1二氧化硅的测定(动物胶凝聚重量法)3.1.1要点灰样加氢氧化钠熔融，用沸水浸取，盐酸酸化，蒸发至干。
在盐酸介质中用动物胶凝聚硅酸，沉淀过滤，灼烧，称重。
3.1.2试剂3.1.2.1氢氧化钠(GB629—77)分析纯，粒状。