煤灰成分分析仪检测方案

煤灰成分分析方案、K+Na 总量、碱性氧化物、酸性氧化物分析

来源:官网 | 作者:中科银丰 | 发布时间: 2023-08-08 | 832 次浏览 | 分享到:

具有煤灰成分标样数据库，不需要用户提供二级标样即可精准检测，有效解决因基体效应造成的检测误差，先进的FP法和EC法

煤灰的用途及成分分析

煤灰是燃煤锅炉燃烧后形成的粉末，煤炭完全燃烧后，煤中的可燃部分燃烧释放热量，煤中水分蒸发，剩余部分为煤的矿物质中金属与非金属的氧化物与盐类形成的残渣，这些就是灰分。目前我国发电厂每年以1.6亿吨的速度排放废品粉煤灰，目前已积存了20亿吨。因此煤灰的潜在价值非常大，引起了很多行业对煤灰的深入研究。

1、煤灰的化学性质

粉灰是一种人工火山灰质混合材料，主要成分主要成分 NaO、MgO、AlO3、SiO2、P2O5、SO3、K2O、CaO、TiO2、FeO、MnO2等，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理（蒸汽养护）条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。

等级：根据GB /T 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》拌制砂浆和混凝土用粉煤灰分为三个等级∶I级、Ⅱ级、Ⅲ级。水泥活性混合材料用粉煤灰不分级。

国标I级∶采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正在全国迅速发展。

国标Ⅱ级∶优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。

国标Ⅲ级∶粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。

2、煤灰的主要用途

加工后的粉煤灰使用范围非常广阔，可应用于免烧砖厂、水泥厂、陶瓷、玻璃、钢铁、化肥、塑料、橡胶、公路的地基工程、混凝土工程等，还可用作农业肥料、土壤改良、剂净化污水、环境保护、工业废水处理，回收工业原料和作环境材料，还具有吸附、净化、催化等作用，所以在实验室中可以用煤灰代替很多药品进行各种实验。

2.1在混凝土中掺加粉煤灰的作用：

（1）节约了大量的水泥和细骨料;

（2）减少了用水量;

（3）改善了混凝土拌和物的和易性;

（4）增强混凝土的可泵性;

（5）减少了混凝土的徐变;

（6）减少水化热、热能膨胀性;

（7）提高混凝土抗渗能力;

（8）增加混凝土地修饰性。

2.2粉煤灰在水泥工业和混凝土工程中的应用∶

（1）粉煤灰代替粘土原料生产水泥，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏磨细制成的水硬胶凝材料，水泥工业采用粉煤灰配料可利用其中的未燃尽炭;

（2）粉煤灰作水泥混合材;

（3）粉煤灰生产低温合成水泥，生产原理是将配合料先蒸汽养护生成水化物，然后经脱水和低温固相反应形成水泥矿物;

（4）粉煤灰制作无熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是将干燥的粉煤灰掺入 10%—30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分别磨细后再混合均匀制成的水硬性胶凝材料;

（5）粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。

2.3 粉煤灰在建筑制品中的应用∶

（1）蒸制粉煤灰砖，以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料，也可掺入适量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成型、常压或高压蒸汽养护后而形成的一种墙体材料;

（2）烧结粉煤灰砖，以粉煤灰、粘土及其他工业废料为原料，经原料加工、搅拌、成型、干燥、培烧制成砖;

（3）蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖，以粉煤灰为主要原料，加入一定量的石灰和泡沫剂，经过配料、搅拌、烧注成型和蒸压而成的一种新型保温砖;

（4）粉煤灰硅酸盐砌块，以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料，煤渣、高炉矿渣等为骨料，加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的墙体材料;

（5）粉煤灰加气混凝土，以粉煤灰为原料，适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉，加水搅拌呈浆，注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料;

（6）粉煤灰陶粒，以粉煤灰为主要原料，掺入少量粘结剂和固体燃料，经混合、成球、高温培烧而制的一种人造轻质骨料;

（7）粉煤灰轻质耐热保温砖，是用粉煤灰、烧石、软质土及木屑进行配料而成，具有保温效率高，耐火度高，热导率小，能减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。

3、煤灰成分检测的意义

3.1背景简介

煤灰成分是煤炭利用中一项重要的参数,是煤中矿物质经燃烧后生成的各种金属和非金属的氧化物与盐类。根据煤灰成分可以大致推测煤的矿物质组成；在动力燃烧中,根据煤灰成分可以初步判断煤灰熔点的高低;根据煤灰中碱性成分的高低,可以判断煤灰对燃烧室的腐蚀程度。

3.2 煤灰成分对灰熔点以及锅炉结焦的影响：

3.2.1 SiO₂/Al₂O₃比的影响:硅铝钛都有增高灰熔点的作用，SiO₂+Al₂O₃含量越高，熔化温度越高。当SiO₂/Al₂O₃比超过2时，含硅的氧化矿物和硅酸盐矿物与其它组份会形成大量的低熔点共熔体。

3.2.2 CaO和MgO的影响:CaO是低熔点共晶体的重要组份。在CaO<10%时，随着其含量的增加，灰的熔点下降。MgO和CaO具有相同的助熔特性。

3.2.3 FeO的影响:煤灰中铁的氧化物含量增加，灰熔点往往显著降低。灰中Fe₂O₃含量越大，弱还原性气氛下的灰熔融性就要比氧化性气氛下低得越多。这是因为在高温半还原气氛下，Fe₂O₃会还原成FeO，FeO会与SiO₂、Al₂O₃、CaO等化合生成低熔点共晶体，从而使灰的熔点比在氧化气氛中低30—50℃，甚至200℃。

3.2.4 碱金属氧化物Na₂0和K₂O的影响:在高温火焰作用下，碱金属会升华，燃烧温度越高，可升华的成份含量越多，并与烟中的SO₃结合在一起，凝聚在受热面上形成易熔的Na₂SO₄、K₂SO₄等，构成易粘附灰垢的温床。呈熔融状态的K₂SO₄和Na₂SO₄会侵蚀管壁生成复合硫酸盐（K₂NaFeSO₄），其熔点只有500—600℃，造成受热面发生高温腐蚀。

3.2.5 SO₃的影响:煤中硫主要以黄铁矿的形式存在，转化的磁黄铁矿FeS熔点很低，且易与FeO形成熔点更低（930—1000℃）的共熔体，因而在常见的烟温条件下会熔化，且由于自身密度大，熔融小球易惯性穿过气流而达到管壁上。

3.3 其他关系

在相同的气氛性质中，煤灰熔点完全取决于煤灰化学成分的性质和含量。煤灰中的硫、钙、钠、钾等元素能大大强化结渣现象。还原性气氛下灰的软化温度较氧化性气氛下低。在氧化性和弱还原性两种气氛下，灰的变形温度与软化温度均随灰中碱性氧化物（如Fe₂O₃、CaO、MgO等）的含量增加而下降。

下表展示了煤灰成分与锅炉结焦倾向的关系，可用于预防锅炉结焦。

二、煤灰成分的常用分析方法

1、规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T212 煤的工业分析方法

GB/T475 商品煤样人工采取

GB/T1574 煤灰成分分析方法

GB/T6003.1 金属丝编制网试验筛

GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法

DL/T567.1 火电厂燃料试验方法一般规定

DL/T567.3 飞灰和炉渣样品的采集和制备

DL/T567.6 飞灰和炉渣可燃物测定方法

DL/T567.7 灰及渣中硫的测定和燃煤可燃硫的计算

GBT176-2008 水泥化学分析方法

GBT1596-2017 用于水泥和混凝土中的粉煤灰

DLT 1037-2016 煤灰成分分析方法（中华人民共和国电力行业标准）

GB/T 37673-2019煤灰中硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、磷、钛、锰、钡、锶的测定 X射线荧光光谱法

2、测量方法及仪器

准确快速对煤灰成分进行检测具有重要的意义。当前煤灰成分分析大多采用化学滴定法、原子吸收法、ICP法,由于煤灰化学成分复杂而且含有大量的SiO₂和Al₂O₃,导致化学滴定法、原子吸收、ICP法检测的试样处理均比较困难,针对不同的成分还需要分别处理,或针对待测成分含量范围进行分别稀释,均不是真正意义上的多元素同时测量。

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