🔥 煤中的全硫——1350 °C氧气中燃烧、红外检测
三句话速览
将0.2～0。该检测依据 ISO 19579:2006；适用范围：灰分 < 40 %的煤。整个程序共 6 个步骤；主要用于：用自动分析仪日常测定烟煤与褐煤（包括软褐煤lignite）中的全硫、从SO2排放角度对动力煤进行质量控制、将煤划分为低硫煤（< 1 % S）与硫含量偏高的煤（> 1.5 % S）。
要点速览
- 标准: ISO 19579:2006
- 类别: 石油化工
- 操作步骤数: 6
- 燃烧温度: 氧气流中约1350 °C
- 适用范围: 灰分 < 40 %的煤
- 称样量: 0.2～0.5 g，称准至0.001 g；试样磨至 < 212 µm
概述
ISO 19579标准规定了一种替代方法：借助市售仪器，用高温燃烧与红外（IR）吸收测定烟煤与褐煤（包括软褐煤lignite）中的全硫含量；已证明该方法适用于灰分低于40 %的煤样。硫在煤中以三种形态存在：无机硫化物（黄铁矿FeS2）、与矿物质结合的无机硫酸盐以及煤物质中的有机硫。该标准在波兰标准化委员会没有对应文件（无目录卡）——此处给出ISO编号；标准引用了参考方法ISO 334（艾士卡法）与ISO 351（高温燃烧法）。
煤中全硫含量在0.3 %至约5 %（质量分数）之间波动，取决于矿床而非煤化度；低于1 %的煤属于低硫煤，高于1.5 %的属于硫含量偏高的煤。燃烧过程中大部分硫（70～95 %）以SO2形态进入烟气，故该测定对电力行业与大气保护具有重要意义。最通行的方法包括艾士卡法以及带碱量滴定的高温燃烧法；元素组成分析仪的应用日益普遍，其所需试样量极少。
校准需要组成与受检样品相近的标准物质：某些碳酸盐含量高的煤以及含羧酸钙盐的低煤化度煤需要更长的燃烧与积分时间，因为SO2的释放被延迟。标准物质通常以干基定值，因此必须测定其水分（ISO 11722、ISO 687或ISO 5068-2）并将数值换算为分析基。
方法原理
煤样在1350 °C的氧气流中燃烧。固体颗粒与水蒸气在玻璃棉与高氯酸镁的捕集装置中被除去，随后气体流经一个测量池，其中的二氧化硫由与微处理器相连的红外吸收检测器测定。仪器用标准物质校准，试样中硫的百分数由微处理器依据该校准计算。校准应定期（建议每五次测定）用已知硫含量的标准物质核查；若偏差超出重复性限，则舍弃此前的结果，重新校准并重新分析样品。
应用领域
- 用自动分析仪日常测定烟煤与褐煤（包括软褐煤lignite）中的全硫
- 从SO2排放角度对动力煤进行质量控制
- 将煤划分为低硫煤（< 1 % S）与硫含量偏高的煤（> 1.5 % S）
- 焦炭的分析（标准物质：按ISO 334 / ISO 351的煤或焦炭）
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 燃烧温度 | 氧气流中约1350 °C |
| 适用范围 | 灰分 < 40 %的煤 |
| 称样量 | 0.2～0.5 g，称准至0.001 g；试样磨至 < 212 µm |
| 结果 | 两次测定的平均值，保留至0.01 %（质量分数） |
| 重复性 | r = 0.02 + 0.03·x（x为结果的平均值） |
| 校准核查 | 建议每五次测定一次，使用已知硫含量的标准物质 |
标准
- 标准编号
- ISO 19579:2006
- 标准名称（波兰语）
- Paliwa stałe — Oznaczanie siarki metodą spektrometrii IR (tłumaczenie robocze; brak karty PKN)
- 标准名称（英语）
- Solid mineral fuels — Determination of sulfur by IR spectrometry
分步操作程序
-
试样制备
使用磨至212 µm以下的分析试样；以最短时间铺成薄层，使其与气氛接近水分平衡并混匀。称取试样后，另取一份按ISO 11722、ISO 687或ISO 5068-2测定水分。
-
仪器准备
按制造商说明准备分析仪；校准前宜先通过两个试样以调质仪器。
-
校准
用标准煤或标准焦炭校准仪器（可能时采用多点校准），使其涵盖预期浓度上下的范围。将0.2～0.5 g标准物质称准至0.001 g置于舟中，把质量输入处理器，将舟推入热区；燃烧结束（由仪器提示）后取出舟。另取两份重复。
-
校准的核查
将校准物质与另一硫含量较低的标准物质作为未知样品分析；若结果不落在方法的重复性范围内——重新校准。应计入CRM的水分：wS,aa = wS,d × (100 − wH2O)/100。
-
测定
按与标准物质相同的程序测定试样中的硫（0.2～0.5 g，1350 °C氧气中燃烧，对SO2信号积分）。
-
核查与结果
定期（建议每五次测定）分析已知硫含量的标准物质；若出现偏差，舍弃此前结果，重新校准并重做分析。结果：两次测定的平均值，以分析基表示，保留至0.01 %（质量分数）；平行结果之差不得超过r = 0.02 + 0.03·x。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 硫分析仪（燃烧 + 红外） | 约1350 °C的电阻炉、陶瓷燃烧管、陶瓷舟、气体净化通路（玻璃棉、高氯酸镁）、带微处理器的NDIR检测器 | — |
| 天平 | 精度1 mg | — |
| 用于滴定法（经典替代法）的炉与装置 | 带石英管、可在1250 °C燃烧的炉、推杆、转子流量计、吸收洗气瓶（弗罗茨瓦夫工业大学指导书） | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 无水粒状高氯酸镁 | — | 烟气通路中的水蒸气捕集剂 |
| 压缩工业氧，体积分数99.5 % | — | 载气与氧化气体 |
| 玻璃棉 | — | 固体颗粒的过滤材料 |
| 标准煤或标准焦炭（CRM） | — | 其硫含量按ISO 334或ISO 351测定，可溯源至公认的定值机构；用非CRM样品校准时须用CRM加以验证 |
职业健康与安全
- 1350 °C的炉子与带压氧气——存在灼伤与助燃风险；保持气路清洁，与氧接触处不得使用润滑脂
- 高氯酸镁是强氧化剂——不得与有机物混合，用过的捕集剂应作为氧化性废物处置
- 称样时的煤尘——口罩与护目镜
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 ISO 19579:2006 — 《Solid mineral fuels — Determination of sulfur by IR spectrometry》。
该方法的原理是什么？
煤样在1350 °C的氧气流中燃烧。固体颗粒与水蒸气在玻璃棉与高氯酸镁的捕集装置中被除去，随后气体流经一个测量池，其中的二氧化硫由与微处理器相连的红外吸收检测器测定。
测量范围和准确度是多少？
燃烧温度：氧气流中约1350 °C；适用范围：灰分 < 40 %的煤；称样量：0.2～0.5 g，称准至0.001 g；试样磨至 < 212 µm；结果：两次测定的平均值，保留至0.01 %（质量分数）。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 6 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
硫分析仪（燃烧 + 红外）、天平、用于滴定法（经典替代法）的炉与装置。
该检测用于哪些场景？
用自动分析仪日常测定烟煤与褐煤（包括软褐煤lignite）中的全硫；从SO2排放角度对动力煤进行质量控制；将煤划分为低硫煤（< 1 % S）与硫含量偏高的煤（> 1.5 % S）；焦炭的分析（标准物质：按ISO 334 / ISO 351的煤或焦炭）。
需要采取哪些安全防护措施？
1350 °C的炉子与带压氧气——存在灼伤与助燃风险；保持气路清洁，与氧接触处不得使用润滑脂；高氯酸镁是强氧化剂——不得与有机物混合，用过的捕集剂应作为氧化性废物处置；称样时的煤尘——口罩与护目镜。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 ISO 19579。