秦改萍
(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)
原料煤的灰熔融性是影响壳牌气化炉稳定运行的重要因素，当灰熔点流动温度低于1 250 ℃，煤渣流动性太好，水冷壁渣层偏薄，通过渣口的熔渣颗粒直径太小，受渣饼区域的合成气旋流离心力在渣饼集聚，逐步形成不稳定大块，脱落后堵塞渣池导致停车；而当灰熔点流动温度高于1 450 ℃时，流动性太差，会在水冷壁内表面形成滚雪球效应，渣层变厚，逐步堵塞渣口。煤灰中Al2O3含量越大，灰熔融性越高，SiO2质量分数45%～60%时，灰熔融性随SiO2含量增高而降低，小于45%或大于60%时灰熔融性与SiO2含量的关系不够明显[1]。w(SiO2)/w(Al2O3)比越高，煤灰的流动温度呈直线增加趋势，气化操作空间越大。灰中w(SiO2)/w(Al2O3)控制在1.7～2.7之间，气化操作空间一般可控制在160 ℃～370 ℃，增加气化炉适应煤种、煤质波动的能力，有利于稳定操作，同时减少渣口和渣池堵渣几率。所以，煤灰中SiO2和Al2O3含量的测定就显得非常重要。目前行业内普遍采用X-荧光光谱法进行测定，该方法分析速度快，操作简便。本文对该方法进行详细介绍，并与化学容量法结果进行了对比。
1 实验条件
本实验采用荷兰帕纳科AxiosmaX X-荧光光谱仪进行实验，具体参数设置见表1。
2 实验部分
2.1 灰样的制备
取一定量粒度小于0.2 mm的分析煤样于灰皿中，密度不超过0.15 g/cm3，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15 mm左右缝隙的条件下，用30 min缓慢升温至500 ℃，在此温度下保持30 min后，升至(815±10) ℃，在此温度下灼烧2 h，取出冷却后，将灰样研磨至全部通过0.1 mm标准筛。然后再置于灰皿中，于(815±10) ℃下灼烧1 h，取出，于空气中放置5 min，转入干燥器内，冷却至室温后立即制备分析样片。如不能及时制备样品，则在使用前于(815±10) ℃再灼烧1 h。
表1 仪器参数设置
2.2 样品的制备
称取0.700 0 g灰样、7.000 g助溶剂(66.6%四硼酸锂和33.3%偏硼酸锂混合溶剂，优级纯)于铂黄金坩埚中，用玻璃棒搅拌均匀后，利用熔样机在约1 000 ℃下熔融直至样品完全分解，加入适量脱模剂(碘化铵)，将熔融试样快速倒在已预热且调整好冷却速度的铂黄金模具中，水平静置冷却为玻璃圆片(制备的样品应表面平整、光滑，出现未熔物、结晶或气泡时，应丢弃或重新进行熔融)。将熔片倒出后在非检测面贴标签并放于干燥器中待检。
依照2.1和2.2步骤，对5个实验煤样CCM、YWM、GCM、LCM和GHM进行处理得到实验样片。
黄坩埚在使用时不能与碳接触，否则会变脆直至开裂，因为高温下碳能溶于铂。也不能和铁、铅接触，否则可击穿器皿，引起中毒。所以，在灰样制备时必须保证煤样燃烧完全，不得有单质碳存在，且在熔片过程中使用的坩埚钳必须包有铂金头。
2.3 标准曲线绘制
选用煤灰成分分析国家标准样品GSB06-2119-2007(ZBM0942)、GSB06-2120-2007(ZBM0952)、GSB06-2122-2007(ZBM1082)、GSB06-2123-2007(ZBM1212)、GSB06-2182-2008(ZBM1102)、GSB06-2928-2012(ZBM1072)分别用玛瑙研钵研细到全部通过0.1 mm筛，于(815±10) ℃的烘箱内恒重，再按照2.2的步骤制成相应的系列样片，然后将样品装入测量杯中，对各元素的X-荧光强度进行测量，绘制标准曲线。
3 结果及讨论
3.1 仪器精密度实验
为验证仪器性能，按照本方法所设定参数条件对一个标准样片和分析样品样片进行10次平行测定，获得标准偏差。具体结果如表2所示。
表2 仪器精密度实验结果
3.2 加标回收实验
为进一步对整个实验过程进行验证，利用国家标准物质中心的标准溶液进行加标回收实验[2]。
称取两份质量为0.7 g的YWM煤灰于2个铂黄坩埚中，并将其中一份加入0.1 g ZBM0942，依2.2所述过程进行处理后进行含量测定，结果列于表3。结果显示熔片过程没有损失，方法准确性良好。
表3 加标回收实验数据
3.3 准确性实验
为验证本方法的准确性，分别用本方法和《GB/T1574-2007煤灰成分分析方法》 对CCM、YWM、GCM、LCM和GHM5个样品进行测量，结果见表4。
表4 准确性实验结果
由上述实验结果可以看出，采用X荧光法测定与国标规定的仲裁化学法相差不大，且都在误差允许范围内。
4 结语
本方法操作简单方便，节省人力和时间，而且准确度和精密度较高，整个方法的相对标准偏差和回收率都能取得满意的结果，完全可以取代繁琐的化学法，为气化炉原料煤品质监测提供了有力技术支持。
