煤中磷的测试及其意义

煤中磷的测试及其意义

煤中磷是有害元素之一，在炼焦时磷进入焦炭，炼铁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。

磷在煤中的含量不高，一般为0．001-0．1％，最高不超过1％。煤中的磷主要是无机磷，如磷灰石及微量有机磷。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。

但在作为动力燃烧时，煤中的含磷的化合物在高温下挥发，在锅炉加热面上冷凝下来，胶结一些飞灰微粒，形成难于消除的沉积物，严重影响锅炉效率。所以磷的分析虽不属于常规分析内容，但因其含量是煤质的重要指标之

一，存在冶金、焦用煤、动力用煤等方面时，需测定煤中磷的含量。

采用磷钼蓝比色法(GB／T216)测试煤中磷，优点是，灵敏度高、结果可靠、手续简便快速．干扰元素易于分离和消除。其反应机理是：在酸性溶液中正磷酸与钼酸作用生成磷钼酸，然后用抗坏血酸还原成蓝色的磷钼酸络合物。

测试步骤及其注意事项：

（1）煤样灰化：慢带灰化煤样，然后研细到手摸无颗粒感。

（2）灰的酸解：准确称取灰样0．05-0．1g于聚四氟乙烯坩埚中，加硫酸(10mol／l)2ml，氢氟酸5ml，放在电板上加热蒸发(温度约150℃)，直到氢氟酸白烟冒尽。冷却，再加上述硫酸0．5ml,继续升温加热蒸发，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，继续加热至近沸。用水将坩埚内容物洗入lOml容量瓶中并将坩埚洗净，冷至室温，用水释至刻度，混匀，澄清后备用。注意事项：(1)用硫酸—氢氟酸分解灰时不要蒸干，否则使可溶性的磷酸盐变成不溶性的磷的氧化物，使结果偏低。在分解灰时，开始温度要低，一般在100℃左右，以便氢氟酸与硅充分作用并生成氟化硅逸出。温度过高，氢氟酸易分解(沸点120℃)，不能将硅完全除去，之后，升高温度，有助于硫酸分解灰样。

（3）比色测定：吸取酸解后的澄清溶液10ml和空白溶液10ml，分别加入50ml容量瓶中，加入混合溶液5ml。(此混合溶液使用时现配：往35ml钼酸铵—硫酸中加入10ml抗坏血酸溶液及5ml酒石酸锑钾溶液。混匀o)用水稀释至刻度。混匀，于室温(高于10℃)下放置1小时，然后移入lO-30mm的比色皿内，在分光光度计(或比色计)上，用波长650nm(或相当于650nm的滤光片)，以水作参比，测其吸光度。若溶液中盐酸浓度高于硫酸浓度时，溶液会发绿，使吸光度降低；若溶液中有硝酸，它会破坏磷、钼、盐酸的颜色，它们都会所结果偏低。

注意事项：用抗坏血酸作还原剂是因为它的酸度适应范围大，呈色稳定，而氯化亚锡在常温下虽然反应很快，但还原时必须保持很窄的酸度范围，同时三价铁有干扰。硫酸肼虽然呈色稳定，但在还原时反应迟缓、需要加热，并须加入亚硫酸钠以消除铁的干扰。由于抗坏血酸内含有微量的铜，所以配制的抗坏血酸水溶液易氧化面失效。若往其中加入少量的EDTA将铜掩敝，即可延长其使用期。

本标准在50ml溶液中含0-0．03mg磷时符合朗伯特一比尔定律，因此，要注意使所取试液中磷量在该范围内。含磷高时要少取试液，但要用水稀释至10ml，目的是保证在显色过程中塔液的硫酸浓度为1．8mol／l。若磷含量很高，一定要采用稀释法取液，以免产生太大误差。显色后最好在4小时内比色，不要放置时间过长，否则吸光度有下降的趋势。因为用高氯酸——盐酸分解有灰样时，不能脱除二氧化硅，少部分难溶的磷灰石微粒被硅胶色在里面，不能被高氯酸所提取，所以人测得的磷结果偏低。

磷钼蓝法的主要干扰元素有砷、锗、硅。其干扰消除办法如下：

(1)硅的干扰：可用硫酸—氢氟酸分解样品时硅与氢氟酸作用生成氰化硅除去。

(2)锗与砷的干扰：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1．8N时，此时只有磷钼酸生成，并被抗血酸还原成蓝色。而砷、锗在该酸度下不与钼酸作用，还原时也不会显色。■