Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4918:2018 Than - Xác định hàm lượng chất khoáng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 4918:2018
ISO 602:2015

THAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT KHOÁNG

Coal - Determination of mineral matter

Lời nói đầu

TCVN 4918:2018 thay thế TCVN 4918:1989.

TCVN 4918:2018 hoàn toàn tương đương với ISO 602:2015.

TCVN 4918:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC27 Nhiên liệu khoáng rắn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

THAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT KHOÁNG

Coal - Determination of mineral matter

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng chất khoáng có trong các loại than, bao gồm cả than nâu và than non.

2  Tài liệu viện dẫn

Tiêu chuẩn này không có tài liệu viện dẫn.

3  Nguyên tắc của phương pháp

Áp dụng các nguyên tắc sau:

a) xác định từng phần mẫu than bằng cách xử lý với axit clohydric và axit flohydric dưới các điều kiện mà bản chất của than không bị thay đổi;

b) ghi lại khối lượng hao hụt của than do xử lý với axit và xác định phần chất khoáng không tan bằng cách xác định hàm lượng tro của mẫu than sau khi đã khử khoáng một phần.

c) xác định hàm lượng sắt của tro để có thể tính được lượng pyrit có trong than đã chiết xuất; và

d) xác định lượng axit clohydrlc bị than hấp thụ.

4  Hóa chất, thuốc thử

Trong quá trình phân tích chỉ sử dụng các loại thuốc thử có độ tinh khiết phân tích và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

4.1  Axit clohydric, p1,18g/ml.

4.2  Axit clohydric, dung dịch, c(HCI) 5 mol/l.

4.3  Axit flohydric, p1,13g/ml.

CẢNH BÁO - Rất độc khi hít, tiếp xúc với da hoặc uống phải. Gây bỏng nặng.

Bảo quản bình chứa axit flohydric đã đậy nắp kín ở nơi thoáng khí. Trong trường hợp bị bắn vào mắt phải rửa ngay bằng rất nhiều nước và phải đến các cơ sở y tế xử lý.

Phải mặc quần áo bảo hộ lao động và đeo găng tay phù hợp. Trong trường hợp bị tai nạn hay cảm thấy khó chịu, phải đến ngay các cơ sở y tế xử lý (mang theo nhãn sản phẩm nếu có thể).

5  Dụng cụ và thiết bị

Tất cả các dụng cụ, thiết bị nêu dưới đây phải bền với axit, đặc biệt với axit flohydric. Vật liệu thích hợp là nhựa polyvinyl clorua (PVC).

5.1  Cốc thử, dung tích 200 ml, có nắp đậy.

5.2  Ống đựng nhiệt kế: Ống có một đầu dưới bịt kín dùng để đựng nhiệt kế.

5.3  Que khuấy.

5.4  Bình rửa phun tia.

5.5  Bộ lọc, giấy lọc định lượng có kích thước lỗ 1 µm và tấm lọc bằng nhôm xốp, như thể hiện trên Hình 1.

CHÚ DẪN

1 Giấy lọc gắn với phần trên của ống trụ bằng chất kết dính

2 Tấm nhôm xốp

3 Goăng cao su

4 Ống trụ làm bằng vật liệu chịu axit (thí dụ polivinyl clorua)

5 Ống trụ làm bằng vật liệu chịu axit (thí dụ polivinyl clorua)

Hình 1 - Bộ lọc (nửa phía trái được thể hiện theo mặt cắt)

5.6  Bình lọc.

5.7  Cân, có độ chính xác đến 0,1 mg.

6  Chuẩn bị mẫu

Than sử dụng để xác định thành phần khoáng là mẫu phân tích đã được nghiền vá sàng qua sàng có kích thước lỗ bằng 200 µm. Nếu cần, trải mẫu thành lớp mỏng trong thời gian ngắn nhất đủ để độ ẩm của mẫu đạt xấp xỉ cân bằng với độ ẩm phòng thí nghiệm [xem TCVN 11152 (ISO 11722) về độ ẩm của mẫu phân tích].

Trước khi bắt đầu xác định, trộn kỹ mẫu phân tích đã sấy khô trong không khí (xem Chú thích) ít nhất trong 1 min, tốt nhất là trộn bằng các công cụ cơ học.

CHÚ THÍCH: Cũng có thể chọn cách sấy mẫu than ở 105 °C đến 110 °C trước khi tiến hành thử.

7  Cách tiến hành

Cân khoảng 6 g mẫu than với độ chính xác đến 0,1 mg, sau đó cho vào cốc thử (5.1) và cho vào 40 ml dung dịch axit clohydric (4.2) (Xem Chú thích 1). Cho vào que khuấy (5.3), ống đựng nhiệt kế (5.2) và đậy nắp cốc. Đặt cốc vào bếp cách thủy, duy trì ở nhiệt độ từ 55 °C đến 60 °C. Cứ 5 min khuấy hỗn hợp một lần, sau 45 min lấy cốc ra và để huyền phù than lắng trong 10 min. Lọc dung dịch qua bộ lọc (5.5) bằng cách lọc hút.

Rửa phần than còn trên bộ lọc bằng nước, gạn nước rồi dùng không quá 5 ml nước đề chuyển phần than vào cốc thử. Cần cẩn thận để tránh hao hụt than do bắn toé ra (xem Chú thích 2).

Cho thêm 40 ml axit flohydric (4.3) vào cốc thử, và lặp lại quá trình xử lý nhiệt và lọc như mô tả ở trên. Sau đó dùng không quá 5 ml nước để rửa phần than trên bộ lọc vào cốc thử. Cho 50 ml axit clohydric (4.1) vào cốc thử, lại đặt cốc vào bếp cách thủy và lặp lại quá trình xử lý như đã mô tả ở trên. Lọc và rửa gạn than ba lần. Chuyển toàn bộ phần than vào bộ lọc và rửa 20 lần bằng nước nóng, mỗi lần khoảng 25 ml. Dùng que có đầu bọc cao su và nước lạnh để thu nốt phần than còn dính ở cốc thử. Gạn bỏ nước khỏi than bằng cách lọc hút trong 5 min đến 10 min.

Tháo bộ lọc, đánh tơi phần than ướt rồi sấy bộ lọc và than trong tủ sấy chân không ở 50 °C và dưới áp suất tuyệt đối bằng 3,5 kPa (tức là 35 mbar) trong khoảng 1,5 h. Lấy (bộ lọc đựng than) ra khỏi tủ sấy và để nguội trong không khí trong khoảng 1 h để đạt cân bằng, sau đó đem cân. Thu và chuyển phần than càng nhiều càng tốt vào bình thủy tinh có nắp. Gạt sạch than khỏi bộ lọc và giấy lọc rồi cắn lại. Mức chênh lệch của hai lần cân là khối lượng than chiết được.

Trộn kỹ phần than chiết được và xác định độ ẩm [xem TCVN 11152 (ISO 11722) về độ ẩm của mẫu phân tích], hàm lượng tro [xem TCVN 173 (ISO 1171) về xác định tro], và hàm lượng clo [xem TCVN 5230 (ISO 587) về xác định clo], cũng như tổng hàm lượng sắt có trong tro [xem TCVN 4914 (ISO 157) về xác định các dạng lưu huỳnh]: đồng thời cũng xác định độ ẩm và hàm lượng tro của mẫu ban đầu, mỗi phép xác định đều phải áp dụng theo các tiêu chuẩn phù hợp (xem Thư mục tài liệu tham khảo). Tính axit clohydric tương đương theo hàm lượng clo và pyrit tương đương theo tổng hàm lượng sắt.

CHÚ THÍCH 1: Đối với các loại than có khả năng phản ứng cao. bao gồm cả than náu và linhit, có thể cho axit vào cốc thử trước khi cho mẫu vào để tránh hiện tượng quá nóng cục bộ.

CHÚ THÍCH 2: Đối với các loại than có hàm lượng cacbon dioxit nhỏ hơn 0,5 % (khối lượng) không cần tiến hành chiết axit clohydric lần đầu.

8  Tính kết quả

Tất cả các kết quả sử dụng trong tính toán đều phải tính theo trạng thái khô. Hàm lượng chất khoáng ký hiệu là MM, biểu thị bằng phần trăm khối lượng, xác định theo Công thức (1):

                             (1)

trong đó:

m₁ là khối lượng phần mẫu đã lấy, tính bằng gam;

m₂ là khối lượng phần mẫu sau khi chiết, tính bằng gam;

m₃ là khối lượng của pyrit trong than đã chiết, tính bằng gam;

m₄ là khối lượng của axit clohydric trong than đã chiết, tính bằng gam;

m₅ là khối lượng tro không tính đến oxit sắt tạo ra từ pyrit trong than đã chiết, tính bằng gam.

Hệ số chất khoáng, F_MM được tính theo Công thức (2):

                                                          (2)

trong đó: A là hàm lượng tro của mẫu than ban đầu, tính theo phần trăm.

Ví dụ về tính toán xem Phụ lục A.

Báo cáo kết quả (tốt nhất là báo cáo giá trị trung bình của hai phép xác định song song, xem Điều 9) chính xác đến 0,1 %.

CHÚ THÍCH 1: Nếu cần tính chuyển chất khoáng từ phần trăm tro thì áp dụng theo công thức, xem TCVN 318 (ISO 1170).

CHÚ THÍCH 2: Hệ số 1,1 cho phép tính gần đúng lượng nước hydrat hóa của các cấu tử nhôm và silic trong than khử khoáng. Trong hầu hết các trường hợp, sự hiệu chỉnh đều nhỏ và có thể bỏ qua.

9  Độ chụm của phương pháp

Bảng 1 - Số liệu về độ chụm

9.1  Độ lặp lại

Kết quả của các phép xác định hai lần lặp lại được thực hiện tại các thời điểm khác nhau, trong cùng một phòng thí nghiệm do cùng một người thao tác trên cùng thiết bị và cùng mẫu phân tích, sự chênh lệch không được vượt quá trị số nêu trong bảng trên.

9.2  Độ tái lập

Vì không có đủ sẵn các dữ liệu, nên không xác định được độ tái lập cho các phép xác định tiến hành tại các phòng thí nghiệm khác nhau.

10  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau:

a) nhận dạng sản phẩm đem thử;

b) viện dẫn phương pháp áp dụng;

c) các kết quả và phương pháp tính toán đã sử dụng;

d) những điểm không bình thường được ghi nhận trong quá trình xác định;

e) bất kỳ thao tác nào không quy định trong tiêu chuẩn sử dụng, hoặc coi là tùy chọn.

Phụ lục A

(quy định)

Ví dụ về tính toán kết quả

Ví dụ dưới đây minh họa phương pháp tính toán. Tất cả các kết quả đều được tính ở trạng thái khô.

Thư mục các tài liệu tham khảo

[1] TCVN 173 (ISO 1171), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định tro

[2] TCVN 318 (ISO 1170), Than và cốc - Tính kết quả phân tích trên những trạng thái khác nhau

[3] TCVN 4914, (ISO 157), Than đá - Xác định các dạng lưu huỳnh.

[4] TCVN 5230 (ISO 587), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định clo sử dụng hỗn hợp Eska.

[5] TCVN 11152 (ISO 11722), Nhiên liệu khoáng rắn - Than đá - Xác định độ ẩm của mẫu phân tích sấy khô bằng nitơ