[发明专利]用离子色谱测量煤中磷元素含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用离子色谱测量煤中磷元素含量的方法。

背景技术

通常煤中含有一定量的磷元素，含量一般在(0.001％～0.20％)范围内。磷在煤中的主要存在形式是磷灰石和氟磷灰石等无机磷和微量的有机磷。用煤炼焦炭时，煤中无机磷元素不易挥发，转入焦炭中；用焦炭炼铁时，磷元素转入生铁中，导致钢铁发生冷脆。因此煤中磷元素的含量影响钢铁的质量，所以必须准确测量。

目前测量煤中磷元素含量的方法有多种。常用的方法是磷钼蓝比色法，主要过程是先将煤样灼烧灰化后，用浓硫酸和氢氟酸消解煤灰，脱除煤灰中二氧化硅和硅酸盐，使得磷元素转入溶液中；然后加入钼酸铵和抗坏血酸，在一定的酸度条件下生成磷钼蓝，最后用比色法测定。

另外，电感耦合等离子体—原子发射光谱法(ICP-AES)可以用于煤中磷元素含量的测量。主要过程是煤样加酸后用微波消解成溶液，或者煤灰加酸后用微波消解成溶液，然后用ICP-AES测量溶液中磷元素含量从而测定煤中磷元素含量。

第三种测量煤中磷元素含量的方法是采用X射线荧光光谱仪。主要过程是将煤灼烧灰化后，将煤灰加热至熔融，制成片状后，用X射线荧光光谱测量磷的含量。

上述方法存在一定缺点：磷钼蓝比色法样品前处理过程繁琐，测量周期长；ICP—AES法和X射线荧光光谱法需要大型仪器设备，设备价格高。

发明内容

本发明旨在提供一种用离子色谱测量煤中磷元素含量的方法，以解决现有技术存在的磷钼蓝比色法样品前处理过程繁琐，测量周期长；ICP—AES法和X射线荧光光谱法需要大型仪器设备，设备价格高的问题。

本发明的技术方案是：一种用离子色谱测量煤中磷元素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①煤样的微波氧燃烧处理；

②煤渣的微波消解；

③消解溶液的赶酸；

④离子色谱的校准；

⑤离子色谱法回收率的测定；

⑥煤样磷元素含量的测定。

所述的步骤①的具体方法包括以下步骤：

a.称取适量粉状煤样，压成圆片，将圆片状煤样用镜头纸包裹后放在石英支架上；

b.配制硝酸铵水溶液，用滴管吸取该溶液滴在包裹后的煤样上；

c.将石英支架放入石英罐内，罐底加入少量去离子水，盖上密封盖；充入氧气，直至压力达到2.0-2.2MPa；

d.将石英罐放入微波消解仪中固定，开启微波消解仪微波加热使硝酸铵受热分解放热，引燃镜头纸和煤样，在高压氧气条件下，煤样充分燃烧，生成水、二氧化碳和灰渣；煤样中的无机磷存在于灰渣中；

e.微波氧燃烧结束后，将吸收溶液和灰渣转移到聚四氟乙烯罐中，并用少量mL去离子水冲洗石英支架和石英罐，洗液也转移到同一个聚四氟乙烯罐中。

所述的步骤b中的硝酸铵水溶液的质量浓度为40-60％；所述的步骤d中，微波消解仪微波氧燃烧程序如下：加热功率900W，持续10min，最大压力不超过8MPa，最高温度不超过250℃；加热功率为0，持续20min后结束。

所述的步骤②煤渣的微波消解方法的步骤如下：

a.向盛有煤渣的聚四氟乙烯罐内加入0.2-0.6mL氢氟酸，盖上密封盖，放入微波消解仪中固定；

b.设置微波消解程序：温度上升期：加热功率450W，持续10min；温度保持期：加热功率450W，持续5min；温度上升期：加热功率900W，持续10min；温度保持期：加热功率900W，持续30min；冷却期：加热功率为零，持续15min；微波消解结束后，灰渣被消解完毕，溶液澄清透明。

所述的步骤③消解溶液的赶酸的具体方法：将聚四氟乙烯罐放在赶酸板上，加热赶酸，加热温度设置为150-200℃；溶液沸腾蒸发水分，当溶液仅剩1滴时，停止赶酸，加入去离子水稀释至100mL。

所述的步骤④离子色谱的校准方法包括以下步骤：

a.配置磷酸根质量浓度分别为0.102ppm、0.52ppm、1.03ppm、2.01ppm和5.06ppm的标准溶液；

b.用离子色谱仪测量上述5个磷酸根质量浓度的标准溶液；进样体积为20μL；

c.磷酸根以二氢磷酸根(H₂PO₄^-)形式从色谱柱上洗脱，在离子色谱图上的保留时间为21.5min；

d.用离子色谱分析软件对磷酸根色谱峰进行积分，得到色谱峰面积；