煤灰成分分析以及煤灰应用探讨

摘要：文章以现阶段煤灰成分分析方法的阐述作为切入点，阐述了煤灰的主要成分和作用分析，并列举了几种煤灰的成分分析，同时探讨了煤灰成分分析过程中的分析误差和注意事项，最后讲述了煤灰的应用，希望能为煤灰分析和煤灰的应用提出一些可供参考的依据。

关键词：煤灰成分；成分分析方法；煤灰应用；误差分析；矿物成分 文献标识码：A

中图分类号：TQ533 文章编号：1009-2374（2015）12-0161-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.080

1 概述

关于煤灰成分的分析方法我国曾在20世纪90年代中发布过一份较为完整的规章制度，但是随着科技的日新月异和社会发展，当下进行煤灰成分分析的方法又应当是怎样的呢，煤灰的应用又有哪些呢？本文通过煤灰分析以及煤灰应用的探讨将重点解决这两个问题。

2 现阶段煤灰成分分析方法概述

2.1 计量单位

现阶段煤灰成分分析中的计量单位的书写应当参照最新的《有关量、单位和符号的一般原则》进行，例如灰化温度的标准就应当是（815±10）℃。而标准溶液浓度的表述方法应当是1mg/mL。此外，煤灰成分分析中容量分析需要计算出标准工作液滴定度，质量浓度和物质量浓度的符号就应当是ρ和c。最后，关于测定结果的表示应当以相应氧化物的分子式，即ω表示，原有的百分含量应当摒弃。

2.2 仪器设备

在煤灰成分分析过程中，随着仪器设备的更新和技术发展，仪器设备中增加了对瓷坩埚、铂埚钳和灰皿的要求，废除了以往对于容量瓶、滴定管和移液管的

规定。

2.3 灰样的制备

灰样的制备需要注意灰化方法和冷却方法。具体而言，在灰化方法上，通常都要使炉温保持在（815±10）℃之后，让其在炉门留15毫米和自然通风的条件下燃烧2小时。在冷却方法上，马弗炉中的煤样需待灼烧到质量恒定后才取出，并让其在自然条件下冷却5分钟再转入干燥器当中进行冷却。切忌将没有冷却的物品直接放入干燥器，否则在打开的时候会造成灰样飞溅，最终导致灰样报废。

2.4 参比溶液

参比溶液往往是为了避免由器皿和试剂纯度而引发的分析误差，在传统的煤灰成分分析过程中对于参比溶液的要求比较严格。但是，现阶段的煤灰成分分析方法中，广泛采用的是分光光度法，不需要采用参比溶液。

3 煤灰的主要成分和作用分析

煤灰的成分不同，导致其主要组成成分也不同，而不同组成成分的化学性质也差异也很大。加之煤灰本身就属于一种混合物，具有混合物的特性，所以煤灰主要组成成分的作用也是不同的。

拿氧化硅来说，其本身是一种无味、无毒、无嗅、无污染和无形的非金属氧化物，其自身具有一定的纳米效应，因此在材料中展现出了良好的消光、绝缘、增稠、补强、防流挂和触变等形式，广泛应用于塑料、橡胶、密封胶、黏合剂和涂料等相关高分子工业中。

氧化铝的特点是熔点高且不溶于水。故而煤灰在熔融的过程中它就充分发挥了“骨架”的作用，直接提升了煤灰熔融的温度。例如煤灰的熔融温度往往是伴随着氧化铝的增加而增加、减少而减少。一旦氧化铝含量突破了40%，煤灰软化温度将达到1500℃以上。

煤灰成分中的氧化铁能够溶于盐酸中当作颜料，广泛应用于油墨、油漆和橡胶等工业中；亦可以作为催化剂或者是金属、玻璃和宝石的抛光剂，还可以是炼铁的原料之一。最为重要的是，在弱还原的情况下，煤灰熔融的温度将随着氧化铁含量的增加而下降。

煤灰中的盐类主要是硅酸盐和硫酸盐。其中，硅酸盐是氧、硅和钙、镁、铝、铁、钠、钾等其他元素构成的化合物的总称，是花岗岩和土壤的重要组成部分。而硫酸盐则是一些金属离子和硫酸根离子共同组成的一种化合物，大多数硫酸盐都溶于水且是电解质。

4 三种煤灰成分的分析举例

4.1 二氧化硅的分析

关于二氧化硅的分析，首先要将二氧化硅的标准储备液吸取25mL，并在含有100mL盐酸（1+9）的400mL烧杯中不断搅拌并将其放入，加入大约100mL的水，并将其煮沸1分钟。这样的操作方式有效避免了实验过程中氯化氢的蒸发，确保了二氧化硅溶液的酸度稳定。

4.2 三氧化二铝的分析

三氧化二铝的分析必须采用碱熔法进行三氧化二铝标准工作液的制备。随后，在制备好的弱酸性溶液当中加入EDTA，让铝离子、铁离子和钛离子等充分络合。在酸碱度为9的情况下，用二甲酚橙作为指示剂，锌盐回滴到尚未加入溶液的EDTA。最后，将氯氟加入即可置换出钛、铝络合的EDTA，滴入乙酸锌标准溶液，去除钛的量之后就会得到铝的量。其中，乙酸锌标准溶液应当是0.01mol/L。

4.3 五氧化二磷的分析

关于五氧化二磷的分析，实验分析人员需要注意两个问题：第一，样灰分解过程中电热板的温度一定要保持在250℃以内，一旦超过250℃，其中的聚四氟乙烯将会分解产生出大量毒气，如全氟异丁烯气体；第二，在绘制工作曲线或者制作一元性回归方程的过程中，五氧化二磷标准工作液的曲子应当是0mL、1mL、2mL和3mL。

5 煤灰成分分析过程中的分析误差和注意事项

5.1 分析结果不准确的造成因素

煤灰成分的变化较大，分析结果也容易出现误差，归结起来主要有三个方面：第一，在样灰的制备规程中，由于温度低，样灰的灰化时间不够，造成了样灰未磨细或者样灰未烧透，最终就会使得分析的数据和测定值不准确；第二，在样灰的称取方式上，样灰烧好后工作人员没有及时称取，样灰就会吸收一定的二氧化碳和空气中的水，或者是在称取过程中由于所用器皿上仍然残留一些样灰，银坩埚中的样灰不够；第三，熔融时间不够、熔融温度低，熔融样灰的时候锅炉温度上升太快，坩埚内的样灰掉落；银坩埚中以往的熔融物没有处理干净。这些问题都是由于熔融样灰在熔融过程中造成的分析结果误差。

5.2 煤灰成分分析过程中的注意事项

5.2.1 熔融样灰是红色透明的液体；熔融样灰加入浓盐酸之后没有黑色颗粒；坩埚干净，且熔融过程中样灰没有掉落。这些都是样灰是否熔融完成的判定要素。

5.2.2 坩埚必须通过滤纸的反复擦拭，干净之后才能放入烧杯。坩埚中加入沸水后尽量等待一段时间，以确保其中物质能够溶解到水中。

5.2.3 加热采用的电炉功率不能太大，要充分掌握好沸腾的度。

5.2.4 母液制备好之后应当迅速完成三项比色的项目分析，防止沉淀时间过长产生一些意想不到的化学变化。

5.2.5 在进行滴定实验的过程中，次序一定不能颠倒，各种试剂的加入要按顺序进行，且在滴定过程中速度不能太快。

6 煤灰的应用

6.1 工业上的应用

煤灰本身就属于化工行业，所以其成分在工业上的应用是最为典型、广泛，也是最为重要的。根据煤灰上文中关于煤灰成分分析和煤灰的主要作用来看，煤灰在工业上主要是当作建筑材料的原料应用于粉煤灰砖、粉煤灰水泥、粉煤灰加气混凝土以及粉煤灰硅酸盐切块等的生产过程。这是因为煤灰中的成分具有良好的抗酸性、抗盐酸性以及不透水性、透气性、耐高温性等。而且，煤灰的加入使得原有的建筑材料生产成本更低、更具性价比，抗腐蚀性能也更高。

6.2 农业上的应用

通过煤灰成分分析得知煤灰中含有氧化二钠、氧化钙、氧化镁、氧化二钾等，而这些成分在与水相互融合之后能够产生出碱性，对于酸雨、生态破坏等造成的酸性土壤就一定的改良作用。煤灰成分也可以用于改变土壤的板结、硬化和黏性等，煤灰中的钠元素、钙元素、镁元素和磷元素等也是种植植物生长的重要营养元素，故而煤灰在农业上的应用是相当广泛的。

6.3 建筑上的应用

6.3.1 烧结粉煤灰砖、泡沫粉煤灰保温砖、蒸制粉煤灰砖等通过煤灰制作的砖块往往都能作为墙体建筑的基本材料。

6.3.2 由煤灰作为原料生产的粉煤灰加气混凝土能够作为轻质多孔的建筑材料运用到实际建筑施工过

程中。

6.3.3 耐热保温砖和粉煤灰陶粒这些材料都具有良好的耐火性、低导热性、高保温性。采用了这些材料的建筑能够有效减轻建筑墙体的厚度，降低建筑材料

成本。

6.4 化学上的应用

作为化工行业中相当重要的一个组成部分，煤灰在化学上的应用也是相当广泛的。经过多年来的实验证明，煤灰可以作为化学实验中化学反应的良好催化剂，促进化学实验的顺利进行。例如双氧水分解的化学实验中，化学反应就可以采用煤灰以作催化剂；甲烷的制作过程中加入煤灰，通过催化反应更加剧烈；无水酒精的氧化反应也可以采用煤灰作为催化剂。

6.5 环保上的应用

通常煤灰都是一种污染环境的物资，殊不知煤灰在环保上也有良好的应用。首先，许多环保材料都是通过煤灰制作的，如速凝剂、分子筛和吸附材料等。其次，煤灰中含有氧化钙、三氧化二铝等活性成分，这些成分能够产生一些对氟具有絮凝的胶体粒子，故而在电镀废水、含氟废水、含油废水以及含有重金属离子废水的处理上也可以运用粉煤灰。最后，关于二氧化氮、氯气等有毒气体，粉煤灰中含有的无机离子的吸附脱色和交换特性作用能够对其进行吸附。

7 结语

尽管煤灰成分分析是一项过程复杂、操作困难的工作，但是如果依据严格和规范的方法进行，煤灰成分中的大致矿物成分也能分析出来。而且，煤灰组成部分的作用相当大，广泛应用于工业、农业、环保、化学等行业中，故而煤灰成分分析以及煤灰应用有着相当重要的探讨意义。随着科学技术的发展，煤灰成分分析过程中工作人员一定也要注意相关事项，将影响分析结果的因素消灭在萌芽状态，煤灰的成分分析和应用才会得到进一步提升。

参考文献

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[2] 李咏霞.X-射线荧光经验系数法测定神东煤灰成分

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[3] 王进伟，赵新木，李少华，等.循环流化床锅炉煤灰成分对其磨耗特性的影响[J].化工学报，2007，（3）.

作者简介：王妍（1985-），女，山西汾阳人，山西省地质矿产研究院工程师。

（责任编辑：陈 倩）