🔥 Gesamtschwefel in Kohle — Verbrennung in Sauerstoff bei 1350 °C mit IR-Detektion

Petrochemie ISO 19579

Übersicht

Die Norm ISO 19579 legt ein alternatives Verfahren zur Bestimmung des Gesamtschwefelgehalts in Steinkohle und Braunkohle (einschließlich Lignit) durch Hochtemperaturverbrennung und Infrarotabsorption (IR) mit handelsüblichen Geräten fest; es wurde gezeigt, dass das Verfahren für Kohleproben mit einem Aschegehalt unter 40 % anwendbar ist. Schwefel kommt in Kohle in drei Formen vor: als anorganische Sulfide (Pyrit FeS2), als an die Mineralsubstanz gebundene anorganische Sulfate und als organischer Schwefel in der Kohlesubstanz. Die Norm hat beim Polnischen Komitee für Normung keine Entsprechung (keine Katalogkarte) — angegeben ist die ISO-Bezeichnung; die Norm nimmt auf die Referenzverfahren ISO 334 (Eschka) und ISO 351 (Hochtemperaturverbrennung) Bezug.

Der Gesamtschwefelgehalt der Kohle schwankt von 0,3 % bis etwa 5 Massenprozent und hängt von der Lagerstätte und nicht vom Inkohlungsgrad ab; Kohlen unter 1 % zählen zu den schwefelarmen und solche über 1,5 % zu denen mit erhöhtem Schwefelgehalt. Bei der Verbrennung geht der größte Teil des Schwefels (70–95 %) als SO2 in das Rauchgas über, daher die Bedeutung der Bestimmung für die Energiewirtschaft und für die Luftreinhaltung. Zu den verbreitetsten Verfahren gehören das Eschka-Verfahren und die Hochtemperaturverbrennung mit alkalimetrischer Titration; immer allgemeiner werden Elementaranalysatoren verwendet, denen sehr kleine Probenmengen genügen.

Die Kalibrierung verlangt Referenzmaterialien mit einer Zusammensetzung nahe der der untersuchten Proben: manche Kohlen mit hohem Carbonatgehalt und niedrig inkohlte Kohlen mit Calciumsalzen von Carbonsäuren verlangen längere Verbrennungs- und Integrationszeiten, weil die SO2-Abgabe verzögert ist. Referenzmaterialien sind gewöhnlich im wasserfreien Zustand zertifiziert, deshalb ist ihre Feuchte zu bestimmen (ISO 11722, ISO 687 oder ISO 5068-2) und der Wert auf den Analysenzustand umzurechnen.

Prinzip der Methode

Eine Kohleprobe wird bei 1350 °C im Sauerstoffstrom verbrannt. Feste Partikel und Wasserdampf werden dem Gasstrom in Fallen aus Glaswolle und Magnesiumperchlorat entzogen, worauf das Gas eine Zelle durchströmt, in der das Schwefeldioxid von einem Infrarot-Absorptionsdetektor gemessen wird, der mit einem Mikroprozessor verbunden ist. Das Gerät wird mit Referenzmaterialien kalibriert, und der Prozentsatz des Schwefels in der Probe wird vom Mikroprozessor auf der Grundlage dieser Kalibrierung berechnet. Die Kalibrierung wird regelmäßig (empfohlen alle fünf Bestimmungen) mit einem Standard bekannten Schwefelgehalts überprüft; bei einer Abweichung außerhalb der Wiederholgrenzen werden die vorherigen Ergebnisse verworfen, es wird erneut kalibriert und die Proben werden erneut analysiert.

Anwendungen

• Routinemäßige Bestimmung des Gesamtschwefels in Steinkohle und Braunkohle (einschließlich Lignit) mit automatischen Analysatoren
• Qualitätskontrolle von Kesselkohle im Hinblick auf die SO2-Emission
• Einstufung der Kohle als schwefelarm (< 1 % S) und als mit erhöhtem Schwefelgehalt (> 1,5 % S)
• Analyse von Koks (Referenzmaterialien: Kohlen oder Kokse nach ISO 334 / ISO 351)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

ISO 19579:2006

Titel (PL)

Paliwa stałe — Oznaczanie siarki metodą spektrometrii IR (tłumaczenie robocze; brak karty PKN)

Title (EN)

Solid mineral fuels — Determination of sulfur by IR spectrometry

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung der Probe

   Eine auf unter 212 µm gemahlene Analysenprobe verwenden; für die kürzestmögliche Zeit in dünner Schicht bis zum ungefähren Feuchtegleichgewicht mit der Atmosphäre ausbreiten und mischen. Nach dem Einwägen der Portion die Feuchte in einer weiteren Portion nach ISO 11722, ISO 687 oder ISO 5068-2 bestimmen.

2. Vorbereitung des Geräts

   Den Analysator nach der Anleitung des Herstellers vorbereiten; vor der Kalibrierung ist es ratsam, zwei Proben zur Konditionierung des Geräts durchlaufen zu lassen.

3. Kalibrierung

   Das Gerät mit einer Referenzkohle oder einem Referenzkoks kalibrieren (Mehrpunktkalibrierung, wenn möglich) und dabei Konzentrationen unter und über der erwarteten einschließen. 0,2–0,5 g des Referenzmaterials auf 0,001 g genau in ein Schiffchen einwägen, die Masse in den Prozessor eingeben und das Schiffchen in die heiße Zone schieben; nach dem Ende der Verbrennung (vom Gerät angezeigt) das Schiffchen herausnehmen. Mit zwei weiteren Portionen wiederholen.

4. Überprüfung der Kalibrierung

   Das Kalibriermaterial und ein anderes Referenzmaterial mit niedrigerem Schwefelgehalt als unbekannte Proben analysieren; liegen die Ergebnisse nicht innerhalb der Wiederholbarkeit des Verfahrens — die Kalibrierung wiederholen. Die Feuchte des CRM berücksichtigen: wS,aa = wS,d × (100 − wH2O)/100.

5. Bestimmung

   Den Schwefel in der Probe nach demselben Verfahren wie bei den Referenzmaterialien bestimmen (0,2–0,5 g, Verbrennung bei 1350 °C in Sauerstoff, Integration des SO2-Signals).

6. Kontrolle und Ergebnis

   Regelmäßig (empfohlen alle fünf Bestimmungen) einen Standard bekannten Schwefelgehalts analysieren; bei einer Abweichung die vorherigen Ergebnisse verwerfen, erneut kalibrieren und die Analysen wiederholen. Ergebnis: der Mittelwert zweier Bestimmungen auf 0,01 Massenprozent im Analysenzustand; parallele Ergebnisse dürfen sich um nicht mehr als r = 0,02 + 0,03·x unterscheiden.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Ofen bei 1350 °C und Sauerstoff unter Druck — Gefahr von Verbrennungen und verstärkter Verbrennung; die Gasstrecke sauber halten, keine Schmierstoffe in Kontakt mit Sauerstoff verwenden
• Magnesiumperchlorat ist ein starkes Oxidationsmittel — nicht mit organischen Stoffen mischen, verbrauchte Fallen als oxidierenden Abfall entsorgen
• Kohlenstaub beim Einwägen — Maske und Schutzbrille

Häufige Fragen