煤中磷的测定方法

煤中磷的测定方法

实

习

报

告

师傅：辛宇

实习人：黄泽龙

2011年2月

煤中磷的测定方法实习报告

一、煤中磷测定的意义

煤中磷是有害元素之一，在炼焦时煤中磷进入焦炭，炼铁时磷又从焦炭进入生铁，当其含量超过0.05%时就会使钢铁产生冷脆性，因此，磷含量是煤质的重要指标之一。

二、基本原理

煤中的磷主要以无机磷存在，如磷灰石[3Ca3(PO4)2CaF2]，也有微量的有机磷。由于无机磷的沸点很高，（一般为1700℃以上），所以在煤灰化过程中磷不会挥发损失，而含量甚微的有机磷，虽然挥发，但对结果影响不大。国际标准和我国现行标准都采用还原磷钼酸分光光度法，其优点是，灵敏度高，结果可靠，实验简便快速，干扰元素易于分离和消除，它试用于微量磷的分析。

磷钼蓝的反应机理

在酸性溶液中正磷酸与钼酸作用生成磷钼酸，然后抗坏血酸还原成蓝色的磷钼酸络合物。其反应及磷钼蓝的组成，至今尚无统一的意见，其中的一种观点认为：

H3PO4+12H2MoO4→H3[P（Mo3O10）4]+12H2O

H3[P（Mo3O10）4]+4C6H8O6→(2Mo24MoO3)2H3PO4+4C6H6O6+4H2O

当磷含量较低时，其蓝色强度与磷含量成正比。

三、方法提要

将煤样灰化后用氢氟酸—硫酸分解，脱除二氧化硅，然后加入钼酸铵和抗坏血酸，生成磷钼蓝后，用分光光度计测定吸光度。

四、实验步骤

1、试样处理

煤样灰化：按GB/T212中规定的慢速灰化煤样，然后研细到全部通过0.1mm的筛子。

灰的酸解：准确称取0.05-1g（准确至0.0002g）于聚四氟乙烯（或铂）坩埚中，加硫酸2mL，氢氟酸5mL，放在电热板上缓慢加热蒸发（温度约

100o C）直到氢氟酸白烟冒尽。冷却，再加入硫酸0.5mL，升高温度

继续蒸发，直至冒硫酸白烟（但不要干涸）。冷却，加数滴冷水并摇

动，然后再加20mL热水继续加热至进沸。冷却至室温，转移到100mL

容量瓶中用水稀释至刻度，混匀澄清后备用。

空白样品的制备：分解一批样品应同时制备一个样品空白溶液，制备方法同上，但不加灰样。

2、测定步骤

标准工作曲线的绘制：分别吸取磷标准工作溶液0mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL

于50mL容量瓶中，加入混合溶液5mL，用水稀释至刻度，

混匀，于室温（高于10 o C）下放置1h，然后移入10mm-

30mm的比色皿内。在分光光度计上，用波长650mm，

以空白溶液为参比，测定其吸光度。以磷含量为横坐标，

吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

测定：吸取酸解后的澄清溶液10mL和空白溶液10mL，分别移入50mL容量瓶中，然后以以上步骤测定其吸光度。

复吸情况：若分取的10mL试液中磷的质量超过0.030mg，应少取溶液或减少称样量，计算时作相应的校正。

五、注意事项

1、影响反应的因素

1.1 干扰元素

主要干扰元素有砷，锗，硅。其消除办法如下：

硅的干扰：可用硫酸—氢氟酸分解样品是硅与氢氟酸作用生成的SiF4除去。

锗和砷的干扰：可通过严格控制磷钼蓝的显色酸度来消除。

当显色时控制硫酸浓度为1.8mol/L时，有磷钼酸生成，并被抗坏血酸还原成蓝色。而砷和锗在该酸度下不与钼酸作用，还原时也不会显色，

当显色时控制硫酸浓度低于1.8mol/L时，砷首先显色

当显色时控制硫酸浓度低于1.2mol/L时，锗将显色

当显色时控制硫酸浓度低于1mol/L时，钼酸也被还原显色

以上三种情况使得结果偏高。

当显色时控制硫酸浓度高于2mol/L时，虽然砷和锗不显色，但磷钼蓝显色不完全，因为随酸度的增长，磷酸和钼酸生成的磷钼酸的量逐渐减少，这样会使结果偏低。

1.2 灰化过程的重要性。

用硫酸—氢氟酸分解灰时不要蒸干，否则在加水稀释时会看到少量片状不溶物，其原因是将可溶解的磷酸盐变成不溶解的磷的氧化物，使结果偏低。

在分解灰时，开始温度要低，一般在130度左右，以便氢氟酸与硅充分作用并生成SiF4逸出，温度过高，氢氟酸易分解，不能将硅完全除去，之后，升高温度到400度左右，这样的高温有助于硫酸分解灰样，此时坩埚中溶液迅速减少，在10分钟左右，溶液减少到只能盖住坩埚的底部，这时就迅速降低温度，准备下一步工作，这样就可以确保灰化过程的完整和减少损失到最低。

1.3 本标准在0~003 mg磷时符合朗伯特—比尔定律，因此，要注意使所取试液的磷量在这个范围内。当含磷量高时要先将其稀释。

1.4 使用分光光度计应注意的问题。

新疆天气寒冷，加之仪器对环境条件要求严格，使得仪器操作产生很多问题，以下是总结出的一些常见问题：

A、环境温度一定要控制在20度以上，而且温度要稳定。

B、仪器必须要在实验开始前半小时开启，以获得稳定的读数。

C、显色过程后最好在4h以内完成比色过程。

D、比色过程应遵循先检测吸光度值小的样品，然后依次检测吸光度值较

大的样品。

E、比色皿一定要干净，不能残留水分，这样对比色的结果影响很大。

六、心得体会

通过学习使我了解了磷的测定原理，基本掌握了磷的测定方法，也认识到煤中磷的含量是煤质的一个重要指标。作为微量元素磷的测定，步骤较多，每一步的失误都会遭成测量结果的不准确，所以在实验中一定要每一步都仔细认真。严格按照标准进行操作。

七、对比数据

八、师傅评语