试验四、煤中全硫含量的测定

试验四、煤中全硫含量的测定 一、仪器简介及使用范围

CLS-2型库仑测硫仪是实验室通用的硫含量测定仪。它根据微库仑分析原理，通过双铂指示电极检测和控制滴定过程，用微计算机实时控制燃烧炉温度及试验过程并进行数据处理；可自动生成校正系数；自动计算并显示样品中硫的百分含量；它有效地防止了过滴定现象；解决了电解液倒吸问题并减少了管道吸附；可自动跟踪滴定某些“拖尾”样品，以获得准确的测定值。

该仪器灵敏度高，测量结果准确，重复性好，操作简便。适用于煤炭、煤炭渣、焦炭及矿物、岩石、石油化工产品等多种物料的硫含量测量。

二、工作原理

(一)分析原理

该仪器根据动态库仑分析原理，通过双铂指示电极检测和控制滴定过程，电解电流随被测样品中硫含量的增减而增减，实现了动态跟踪滴定，以获得准确的测定结果。

含硫样品在高温（如1150℃）状态下，经催化剂（如三氧化钨）催化作用，于净化空气流中燃烧，生成二氧化硫及少量三氧化硫。 样品中各种形态的硫氧化分解如下： 样品中有机硫+O 2→S02+H 20+CO 2+Cl 2+…… 4FeS 2+11O 2→2Fe 2O 3+8SO 2

样品中的硫酸盐+O 2→SO 2+…… 2S02+O 2→2S03

生成的SO 2及少量SO 3随净化空气（载气）载入电解池中，与电解液中的水化合生成亚硫酸及少量硫酸，电解液中碘一碘化钾的动态平衡被破坏，指示电极间的信号发生变化，该信号经放大后，去控制电解电流，电解产生碘。 电极及电解液反应如下： 电解阳极：2I --2e →I 2

电解阴极：2H +

+2e →H 2

I 2+H 2SO 3+H 20→2I -+H 2S04+2H +

随着电解的不断进行，电解液中原有的碘一碘化钾平衡得到恢复，指示电极间信号重新回到零，电解终止。溶液处于平衡态时，指示电极上存在如下可逆平衡： 指示阳极：2I --2e ═ I 2 指示阴极：I 2十2e ═ 2I -

仪器根据电生碘所消耗的电量（Q ），由法拉第定律（W ＝96500

Q ·N

M ）计算出试样中全

硫量及百分含量。

(二)仪器工作原理：

仪器以MCS —51系列的8031为核心，配有EPROM 程序存贮器，E 2ROM 2817A 数据存贮器，8255并行扩展口，7109ADC ，8279键盘显示、接口芯片及微型打印机等。 控制系统分三个部分：

(1)温度控制部分：热电偶的信号经温度补偿、放大器放大，由A ／D 转换成数字信号，在显示器上显示裂解炉温度，并控制裂解炉升温速度。裂解炉炉温可由键盘在常温至1200℃内任意设定。超过1300℃时有自动报警功能同时切断电源。

(2)电解电流采样与控制部分：指示电极间的电信号经放大器放大，由终点控制器控制电解电流的大小，电解电流经采样器采样，A／D转换，换算成硫的毫克数，由显示器显示，当到达终点时，再换算成硫的百分含量，并打印结果。

(3)进样控制部分：当按下键盘上的启动键后，开始进样，行程由单片机的定时器控制。样品在500℃、800℃、1150℃温度段的停留时间由键盘设定。当到达终点时自动退回，并报警。

四、仪器的组成

CLS-2型库仑测硫仪由主机、裂解炉、电解池、搅拌器、电磁泵及空气净化系统等组成。

五、安装及使用

(一)仪器的安装环境条件

1、环境温度：0℃～40℃

2、相对湿度：≤85％

3、工作电源：AC220V±22V，50Hz±0.5Hz (仪器安装需两组电源，即一组为裂解炉提供电源，另一组为主机、搅拌器、气泵电源，防止同组时受干扰。)

4、仪器安装位置需通风良好，周围无腐蚀性气体，无强磁场或电场干扰。

5、仪器应有良好的接地。

6、工作台面不小于长2米，宽0.7米，应避免光线直射及振动。

(二)仪器各面板功能介绍：

1、主机部分

(1)主机前面板(见图2)及功能键说明(见表1)

图2 主机面板示意图

1——炉温显示窗口2——积分／S％显示窗口3——电解电流显示窗口

4——功能键区5——升温灯显示6——恒温灯显示

7——降温灯显示8——打印机

表1

(2)主机后面板（见图3）：

图3 主机后面板示意图

1——电源开关2——保险丝座3——电源插座4——接地柱5——通讯口6——温度插座7——电极接口8——裂解炉插座9——电风扇

2、裂解炉后面板图(见图4)：

图4 裂解炉后面板示意图

1——风扇插座2——裂解炉加热插座3——保险丝座

4——温度插座5——排风扇

3、搅拌器前面板及后面板(见图5、图6)

图5 搅拌器前面板示意图

1——流量计显示窗口2——气体调节阀3——电源开关

4——搅拌速度5——电解池位置

图6 搅拌器后面板

1——干燥管夹2——保险丝座3——电源插座

4——气路出口5——气路进口

(三)电解池（见图7）

图7 电解池结构示意图

1——电解阳极 2——电解阴极 3——指示正极 4——指示负极

5——抽放气口 6——上盖 7——磨口处 8——电解电极对铂片

9——抽放液口 l0——搅拌子 11——玻璃熔板 12——指示电极对铂片

13——进气口

电解池分为上盖和池体两部分，电解池上盖固定有电解电极对和指示电极对，电解阴极位于上盖圆心处，阳极位于电解池边缘；指示电极对电解电极对排列在一条直线上，正极靠近圆心，负极靠近边缘。两对电极通过接线柱与主机相连，上盖具有抽气孔和排气孔，用于排放废气及控制电解液吸入，池体体积约为850mL，电解池进气口一侧装有玻璃熔板气体过滤器，可使燃烧气体以气雾状进入电解池，池体底部有抽、放液口，用于放出电解液，也可经该孔通过池内负压向电解池内注入电解液。电解池内搅拌子由搅拌器带动搅拌电解液。

电解池上盖与池体通过玻璃磨口以蒸馏水密封连接，气密性好。

电磁搅拌器：电磁搅拌器以1250转／分的转速带动磁铁通过搅拌子快速搅拌电解液，调节时，要由低速慢慢调节到高速，以免引起搅拌子失步或跳动，保护池体内铂片。

电解液被快速搅拌，使电解生成的碘及时扩散，定量滴定二氧化硫并准确控制终点。

(四)仪器安装前的准备工作

1、石英管硅酸铝棉支架制作

将2kW电炉丝拉直取约4cm长，按图8绕制，盘绕后的直径以石英管内径可放置为宜，两端盘绕平面与中间呈垂直即可待用。

图8 支架绕制图

2、石英管硅酸铝棉填充

(1)取少许硅酸铝棉由石英管开口处填入，再将上述绕制好的支架同时塞进石英管。

(2)取一根进样杆将支架另一端直接推至到石英管出气端为止，取出进样杆。

(3)取少量硅酸铝棉塞进石英管开口处，用进样杆将其推至支架上，并轻轻推紧，并使硅酸铝棉在石英管内充满长约1cm左右，要求保持空气流畅为准，装好后待用。

图9 石英管装填示意图

1——支架 2——硅酸铝棉 3——石英管