一种测定电石渣化学成分的方法与流程

1.本发明属于测定技术领域，具体涉及一种测定电石渣化学成分的方法，更为具体的是一种用微波消解前处理通过原子发射光谱测定电石渣化学成分的方法。


背景技术：

2.石灰石作为火力发电企业脱硫系统的脱硫剂，常规消耗量大，价格较高，又增加设备的管道腐蚀，造成吸收塔浆液密度居高不下，导致浆液设备系统、石膏脱水系统耗电量的增加，目前发电企业的实际运行情况下，为巨大的投入。电石渣属于ⅱ类一般工业固体废物，主要成分为ca(oh)2，微溶于水，具有较强的保水性，其中氧化钙含量都基本≥60％以上，ca(oh)2的纯度一般在80％-90％，若长期堆积不但占用大量土地，而且对土壤有严重的侵蚀作用，从缓解经营和环境压力的角度出发，采用电石渣作为脱硫剂，反应速率及表面活性都高于常规石灰石，所以电石渣替代石灰石对提高脱硫效率降低脱硫成本效果显著，以达到废料综合利用的目的。
3.电石渣中的ca(oh)2作为脱硫的主要成分，其成分含量直接决定电石渣脱硫效率以及脱硫效果的好坏。但是还没有针对电石渣专用的化学成分测量方法，大多都是沿用gb/t3286.1-2012石灰石及白云石化学分析方法测试，融样繁测试周期长，融样繁琐，测量精度低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种通过微波消解融样及原子发射光谱测定电石渣化学成分方法，以解决现有技术中缺少电石渣中氧化钙测量方法的问题。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种测定电石渣化学成分的方法，包括以下步骤：
7.步骤1，将电石渣样置于马弗炉中，在炉门留有缝隙的情况下，升温至设定温度一，保持设定时间一后，升温至设定温度二；关闭炉门后，在设定温度二下灼烧设定时间二，取出冷却至室温，获得过程产物，将过程产物碾碎，置于马弗炉中在设定温度二下继续灼烧，直至灼烧物的质量变化不超过灼烧物质量本身的千分之一，获得灰化后的电石渣样；
8.步骤2，将电石渣样置于浓硝酸和氢氟酸的混合物中，在微波消解仪中进行第一次消解，消解完全后，在第一次消解溶液中加入饱和硼酸溶液，在消解仪中进行第二次消解，第二次消解后，获得待测溶液；
9.步骤3，通过标准溶液绘制标准工作曲线，将待测溶液和空白溶液均置于电感耦合等离子体原子发射光谱仪中，获得待测溶液中各个待测物质的浓度；
10.步骤4，通过各个待测物质的浓度确定电石渣中各组分的含量，所述组分以氧化物计。
11.本发明的进一步改进在于：
12.优选的，步骤1中，设定温度一为500℃，设定时间一为30min。
13.优选的，步骤1中，设定温度二为805～825℃，设定时间二为30min。
14.优选的，步骤2中，第一次消解时，浓硝酸和氢氟酸的体积比为9:1，电石渣在浓硝酸和氢氟酸混合物中的浓度为0.01g/ml。
15.优选的，第一次消解的加热分为三个阶段，依次为：在120℃下保持1min，在160℃下保持5min，在180℃下保持15min。
16.优选的，第二次消解的饱和硼酸溶液质量浓度为4％，第二次消解温度为100℃，第二次消解时间为15min。
17.优选的，步骤3中，所述空白溶液为不含电石渣样的待测溶液。
18.优选的，所述标准工作曲线的绘制过程为：配置标准溶液，将标准溶液置于电感耦合等离子体原子发射光谱仪中，获得标准工作曲线。
19.优选的，步骤2中，如果第一次消解，电石渣没有消解完全，则加入浓硝酸继续消解。
20.优选的，其特征在于，电石渣中各个组分的含量计算公式为：
[0021][0022]
式中：
[0023]
ω(r
x
oy)——被测组分的含量，％
[0024]
c1——待测样品溶液中被测元素的浓度，μg/ml；
[0025]
c0——待测空白溶液中被测元素的浓度，μg/ml；
[0026]
d——待测样品溶液的稀释倍数；
[0027]
v——样品溶液的体积，ml；
[0028]
g——被测元素换算成氧化物的系数。
[0029]
m——试样质量。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0031]
本发明公开了一种测定电石渣化学成分的方法，该方法首先将电石渣灰化去除其中的水分后，通过浓硝酸和氢氟酸消解后，通过饱和硼酸消解，最终在标准溶液的基础上，通过对比待检测溶液和空白溶液，获得最终的各个成分的浓度，然后换算成氧化物的含量，试验结果表明氧化钙的回收率96％以上，且准确度、精密度都符合标准要求。
[0032]
说明书附图
[0033]
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细描述：
[0035]
本发明公开了一种测定电石渣化学成分方法，参见图1，该方法包括以下步骤：
[0036]
步骤1，高温灰化
[0037]
称取一定量的空气干燥电石渣样于灰皿中，铺平，使其每平方厘米不超过0.15g，将灰皿送入温度不超过100℃的马弗炉中，在自然通风和炉门留有15mm缝隙的条件下，用30min缓慢升至500℃，在此温度下保持30min后，缓慢灰化的目的电石渣中的有机硫和硫化
铁充分氧化并排出，在升至815
±
10℃，然后关上炉门在此温度下灼烧2h，取出冷却后，用玛瑙碾钵将电石渣样碾细到0.1mm。然后，再置于灰皿中，于815
±
10℃下再灼烧30min，直到其质量变化不超过灰样质量的千分之一为止，即为恒重。目的是确保电石渣中水分(含结晶水)或易挥发易分解物质挥发、分解完全，减小试验误差。提高试验结果的精密度，后取出，放入干燥器中，称样前，应在815
±
10℃下灼烧30min，电石渣样经高温灰化后失去全部水分及可燃物后转化为无机物的残留物。
[0038]
该过程使用到的马弗炉，带有温控装置，带有控温装置，能升温至1200℃，并在815
±
10℃保持恒定，炉膛应具有相应的恒温区。
[0039]
步骤2，消解过程
[0040]
该过程通过微波消解罐消解，微波消解罐材质为pfa(可溶性聚四氟乙烯)、tfm(改性聚四氟乙烯)或石英；容积不小于50ml。
[0041]
步骤2.1，第一次消解
[0042]
准确称取(0.1
±
0.01)g一般分析试验电石渣样(精确至0.0002g)于消解罐中，缓慢加入9ml浓硝酸、1ml氢氟酸，加盖并拧紧，按照微波消解仪操作说明书中规定的方法，置于微波消解仪内，推荐按表1规定的微波消解程序进行参数设置并依次进行加热消解。
[0043]
第1次微波消解程序参数设置
[0044]
升温程序功率，w升温时间，min目标温度及保持时间第1阶段16005120℃下保持1min第2阶段16005160℃下保持5min第3阶段16004180℃下保持15min
[0045]
第1次消解结束后，消解罐内温度冷却至室温，取出消解罐，缓慢地打开盖子检查，查看样品是否消解完全。如未消解完全则再加入5ml浓硝酸，加盖并拧紧，置于微波消解仪内，按表1规定重复第1次消解，加入浓硝酸目的是因为硝酸是一种强氧化剂能氧化金属，使之成为可溶性的硝酸盐，能溶解大多数的硫化物，通常与氢氟酸同时使用。使消解完全，保证电石渣中的二氧化硅，以四氟化硅的气态形式释放出来，直到消解完全，但最终溶液容积不能超过仪器规定的安全容积。
[0046]
步骤1.2，
[0047]
待消解完全、消解罐内温度冷却至室温后，取出消解罐，缓慢地打开盖子，加入10ml4％饱和硼酸溶液，目的是利用其是一种助溶剂，保证电石渣中化学成份(酸性氧化物+碱性氧化物)能够完全溶解，加盖并拧紧，置于微波消解仪内，按表2规定的微波消解程序参数进行设置并进行第2次消解。
[0048]
第2次微波消解程序参数设置
[0049]
升温程序功率，w升温时间，min目标温度及保持时间第1阶段16005100℃下保持15min
[0050]
待第2次消解结束、消解罐内温度冷却至室温后，取出消解罐，打开盖子，用水冲洗消解罐盖子及内壁，将消解液移入100ml塑料容量瓶，用水定容，获得待测溶液。
[0051]
步骤3，和空白溶液对比，进行测量。
[0052]
空白溶液，除不加入样品外，其他步骤同样品熔解方法(重复步骤1.1-1.2)，得到相对应的空白溶液。
[0053]
本测定过程应在遵照原子发射光谱仪使用说明书的基础上进行。事先应确定仪器的最佳工作状态参数(包括高频功率、雾化压力、载气流量、进样速率、积分时间)。
[0054]
在进行试样溶液测定前，应建立固定的测试方法，包括设定预测定元素，相应的可靠谱线、标定用标准系列溶液浓度。
[0055]
步骤3.1，标准工作曲线的绘制
[0056]
选择测定方法，按照标准溶液浓度从小到大的顺序依次将标准系列溶液通过雾化器吸管引入等离子体，仪器自动分析并根据试验结果用内标法绘制标准工作曲线，横坐标是元素标准溶液浓度，纵坐标为相对应元素的吸光度，次标准曲线应是通过原点的直线，标准曲线的斜率应达到98％以上，确定得到的曲线可靠后保存，否则应查找原因，更正后重新标定。
[0057]
标准工作溶液的方法：
[0058]
(1)，确定标准储备溶液：(现有常规方法dl/t1037-2018)包括元素钾、钠、锰、铁、钙、镁、铝、钛、的储备液，其中钾、钠、锰、铁、钙、镁、铝、钛、溶液浓度为1000mg/l，。标准储备溶液的配制应使用纯度为99.999％以上的纯金属或盐，亦可用市售的有证标准溶液代替或配制
[0059]
内标溶液：钇元素(或其他元素如钪、铟)的标准储备液，溶液浓度为500mg/l。
[0060]
(5+95)硝酸(gb/t626)溶液：移取50ml浓硝酸稀释至1000ml。
[0061]
(2)混合标准系列溶液：
[0062]
配制铝、铁、钛、钠混合标准工作溶液，具体的要求为：铝离子浓度125mg/l、铁离子浓度250mg/l，钛离子浓度10mg/l，钠离子浓度50mg/l。
[0063]
配置过程为：准确吸取铝标准储备溶液12.5ml、铁标准储备溶液25ml、钛标准储备溶液1ml、钠标准储备溶液5ml于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
[0064]
配制钙、镁、钾、锰混合标准工作溶液。钙离子浓度250mg/l、镁离子浓度50mg/l、钾离子浓度50mg/l、锰离子浓度50mg/l)
[0065]
准确吸取钙标准储备溶液25ml、镁标准储备溶液5ml、钾标准储备溶液5ml及锰标准储备溶液5ml于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。转入塑料瓶中。(3)混合系列标准工作溶液
[0066]
使用混合标准系列溶液按表1、2、配制二组仪器标定用混合系列标准工作溶液，包括铝、铁、钛、钠混合系列标准工作溶液和钙、镁、钾、锰混合系列标准工作溶液和。在配制时加入1ml内标溶液，最后统一用四硼酸锂溶液定容至50ml，并储存于塑料瓶中。
[0067]
表1第1组混合系列标准工作溶液(铝、铁、钛、钠)
[0068][0069]
表2第2组混合系列标准工作溶液(钙、镁、钾、锰)
[0070][0071]
步骤2，待测样品的测定
[0072]
选择标定好元素工作曲线，将待测溶液、和空白溶液、依次通过雾化器吸管引入感耦合等离子体原子发射光谱仪(icp)中，仪器自动分析，并根据测定结果查取内标曲线，得到待测样品溶液中待测元素的浓度。
[0073]
3.1计算
[0074]
按下式计算电石渣各组分(以氧化物计)的含量：
[0075][0076]
式中：
[0077]
ω(r
x
oy)——被测组分的含量，％
[0078]
c1——待测样品溶液中被测元素的浓度，μg/ml；
[0079]
c0——待测空白溶液中被测元素的浓度，μg/ml；
[0080]
d——待测样品溶液的稀释倍数；
[0081]
v——样品溶液的体积，ml；
[0082]
g——被测元素换算成氧化物的系数，参见表6；
[0083]
m——试样质量，g；
[0084]
表6被测元素换算成氧化物的系数g
[0085]
氧化物换算系数
sio22.139al2o31.890fe2o31.430cao1.399mgo1.658p2o52.291na2o1.348k2o1.205tio21.668so32.497mno21.579
[0086]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将电石渣样置于马弗炉中，在炉门留有缝隙的情况下，升温至设定温度一，保持设定时间一后，升温至设定温度二；关闭炉门后，在设定温度二下灼烧设定时间二，取出冷却至室温，获得过程产物，将过程产物碾碎，置于马弗炉中在设定温度二下继续灼烧，直至灼烧物的质量变化不超过灼烧物质量本身的千分之一，获得灰化后的电石渣样；步骤2，将电石渣样置于浓硝酸和氢氟酸的混合物中，在微波消解仪中进行第一次消解，消解完全后，在第一次消解溶液中加入饱和硼酸溶液，在消解仪中进行第二次消解，第二次消解后，获得待测溶液；步骤3，通过标准溶液绘制标准工作曲线，将待测溶液和空白溶液均置于电感耦合等离子体原子发射光谱仪中，获得待测溶液中各个待测物质的浓度；步骤4，通过各个待测物质的浓度确定电石渣中各组分的含量，所述组分以氧化物计。2.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，步骤1中，设定温度一为500℃，设定时间一为30min。3.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，步骤1中，设定温度二为805～825℃，设定时间二为30min。4.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，步骤2中，第一次消解时，浓硝酸和氢氟酸的体积比为9:1，电石渣在浓硝酸和氢氟酸混合物中的浓度为0.01g/ml。5.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，第一次消解的加热分为三个阶段，依次为：在120℃下保持1min，在160℃下保持5min，在180℃下保持15min。6.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，第二次消解的饱和硼酸溶液质量浓度为4％，第二次消解温度为100℃，第二次消解时间为15min。7.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，步骤3中，所述空白溶液为不含电石渣样的待测溶液。8.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，所述标准工作曲线的绘制过程为：配置标准溶液，将标准溶液置于电感耦合等离子体原子发射光谱仪中，获得标准工作曲线。9.根据权利要求1所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，步骤2中，如果第一次消解，电石渣没有消解完全，则加入浓硝酸继续消解。10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种测定电石渣化学成分的方法，其特征在于，电石渣中各个组分的含量计算公式为：式中：ω(r
x
o
y
)——被测组分的含量，％c1——待测样品溶液中被测元素的浓度，μg/ml；c0——待测空白溶液中被测元素的浓度，μg/ml；d——待测样品溶液的稀释倍数；
v——样品溶液的体积，ml；g——被测元素换算成氧化物的系数；m——试样质量。

技术总结
本发明公开了一种测定电石渣化学成分的方法，该方法首先将电石渣灰化去除其中的水分后，通过浓硝酸和氢氟酸消解后，通过饱和硼酸消解，最终在标准溶液的基础上，通过对比待检测溶液和空白溶液，获得最终的各个成分的浓度，然后换算成氧化物的含量，试验结果表明氧化钙的回收率96％以上，且准确度、精密度都符合标准要求。合标准要求。合标准要求。


技术研发人员：吴颖庆 马筠 李宇航 杜晓光 刘立新 杜玲 田野
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/7