煤中氯元素检测方法研究

摘 要：本文主要研究当前煤矿中氯元素的检测方法。氯元素作为煤中的主要有害元素之一会对工作人员的身体造成严重的影响，除了氯元素以外，其他有害元素也会对煤矿的生产工作带来影响。因此对煤中氯元素的检测方法进行探究是非常必要的，从样品处理、测定仪器、检测方法、结果处理等方面进行研究，从而为煤中氯元素的检测方法提供借鉴。

关键词：有害元素;氯元素;检测方法

1 煤中的主要有害元素

煤矿资源是当前国内的支柱性能源之一，随着社会经济的迅猛发展和城市化发展建设的需求，人们对于煤矿资源的需求量也逐渐提升。当前城市内雾霾天气的不断增加，社会各界对于煤炭的环保利用不断提起了重视，煤炭当中含有许多有害元素，不仅对人体存在一定的伤害，还会对周边环境造成污染。

煤炭中常见的有害元素包括氮、硫、氟、氯等元素，在燃烧的过程中会产生对人体和环境造成危害的气体。其中氟、氯在燃烧过程中会形成氟化物和氯化物，并以气体的形式排出，不仅对煤矿企业的烟气净化设备和锅炉等设备造成严重的腐蚀和破坏，也会对周边生态环境造成污染，最后对人体造成危害。磷也是煤炭中含有的有害成分之一，在煤炭炼焦的过程中磷元素会与矿物质结合形成焦炭，使生铁出现冷脆性，对铁矿的生产造成损失，影响产业链的有序运行。而煤炭中的砷元素在燃烧的过程中一部分会形成废气进入大气，对大气与生态环境造成污染和破坏，另一部分会残留在煤矿燃烧之后的飞灰残渣中，这些结合物在大气中飘散很容易被呼吸至人体内部，从而使人体产生砷中毒的情况，破坏人体的免疫功能，对人们的健康造成严重的危害。需要注意的是，砷属于挥发性较强的元素，并且伴随着较强的毒性，因此需要加强对煤中有害元素的检测与处理，切实提升煤矿燃烧过程当中的安全性与可靠性，避免煤矿能源在使用过程当中对人体和环境造成的破坏和影响。

2 氯对汞排放控制的影响

虽然说在煤炭燃烧的过程當中，氯元素会与其他物质结合，对人体和环境造成影响。但是燃煤电厂作为最主要的人为汞排放污染源，急需要对煤矿中的各项有害元素进行处理，而在进行汞元素处理时可以借助煤矿中的氯元素对汞的形态进行转化和脱除。

汞元素具有非常强的毒性，并且基于能够在生物链中的积累性和高挥发性因此成为了当前全球性严重的循环污染元素，汞元素能够通过呼吸和皮肤吸收以及消化道的途径进入人体，对人体造成严重的破坏和影响。包括使人肾功能衰竭、运动失调或产生语言障碍等情况。氯元素在煤炭中属于一种较为常见的有害元素，当煤炭中氯元素的含量超过了0.3%的时候一般来说就已经不允许在粉煤发电锅炉中使用。如果煤中的氯含量超过0.3%，就会在燃烧的过程当中腐蚀锅炉器材等管道，并且在锅炉内壁出现碳化，直接减少设备的使用寿命。另外在煤的气化液化和其他加工利用的过程当中如果氯含量超过0.3%也会对设备造成严重的腐蚀影响，并且会产生结垢等现象。

世界范围内的煤种多种多样，而不同的煤矿种类内部所含的氯元素也存在一定的差异。国内的煤矿大多数都是低氯霉和特低氯煤，因此基本不会在燃烧的过程当中对设备造成侵蚀现象。虽然氯元素属于煤炭中的有害元素之一，但是通过近几年的研究发现，煤炭中的氯元素含量直接影响着汞的排放和控制，能够有效提升煤矿的脱汞效率。在煤矿燃烧过程当中，烟气组分会直接影响汞在烟气中的形态分布，而烟气中的氯元素对于烟气组分具有非常明显的影响，在氧化性一致的情况下，烟气中所含的氯元素含量越高能够越有效地对烟气进行脱汞处理。

近年来通过电厂现场测试也证明了煤中的氯元素在汞氧化方面的重要作用，烟气当中氯元素含量的不断增加能够有效提升污染物控制设备在汞脱除方面的工作效率。因此当前在脱汞技术中，积极应用率在活性炭改性方面的作用，从而借助活性炭提升对汞的脱除效率。在活性炭改性中氯是非常重要的改性物质之一，将氯活性炭进行结合能够有效提升活性炭颗粒的吸附作用，并借助氯元素与碳元素的基团对汞元素进行处理。而近几年氯也逐渐成为了燃煤添加剂之一，从而在燃烧环节切实提升煤炭脱汞率。

3 氯的测定

当前国内针对煤中的氯元素检测方法基于ISO系统化测定要求，固体矿物燃料氯元素的测定通过艾士卡法要求在测量的时候需要1克的煤炭样品，通过艾试剂对这1克煤炭样品进行熔样处理，之后采用硫氢酸钾滴定法对于煤炭样品进行处理工作，也可以采用指示剂法或者是电位滴定法进行煤炭中氯元素检测工作。按照氧弹燃烧离子选择电极法对煤中氯含量的试验方法进行测定，基于氧弹燃烧离子选择的电极法能够有效分析煤炭含量中的氯元素。同时也可以采用高温燃烧水解电位滴定法，对煤中的氯元素含量进行测定和实验。另外基于煤中氯元素的测定方法要求也可以采用高温燃烧水解技术配合电位滴定法和艾氏剂熔样加上硫氢酸钾滴定法多种方法配合对煤中的氯元素含量进行测算。当前国内三种测定标准分别为ISO587-1997、ASTMD4208-2013以及GB/T3558-2014，这三种不同的煤中氯元素测定标准在标准规定和实际样品方面的要求存在一定的区别。在标准规定方面，这三种标准号的测定范围、重复性限以及再现性限都各不相同，实际样品在重复性限与再现性限数值也存在差异。

综上所述，在进行煤炭样品处理的过程当中一般采用艾氏剂熔样、氧弹燃烧法以及高温燃烧水解法这三种技术进行处理，而进行煤中有害氯元素测定的过程中一般采用化学滴定法和定位法进行测定。相比于其他煤炭样品前处理方法，艾氏剂熔样法在实际用的过程当中实验周期相对较长，因为需要通过缓慢高温灰化的方式进行样品处理工作。而应用氧弹燃烧法对煤矿样品进行前处理的时候相对而言耗时较短，并且不需要引入其他元素进行处理，直接减少了对实验结果的干扰性。但是在煤矿样品燃烧过程之后需要对溶液进行提取，一旦出现操作不当的问题就会直接影响回收率。另外在应用氧弹燃烧法进行煤矿样品处理时很有可能会造成煤矿样品爆燃，使得氧弹出现炸裂的情况，直接影响着实验的安全性。最后应用高温燃烧水解法对煤矿样品进行前处理的时候处理流程较为简单。高温燃烧水解法对于煤样的处理耗时基于艾氏剂熔样以及氧弹燃烧法，但是由于前处理后所得到的煤矿样品溶液成分相对更简单，因此在样品回收方面也能保证回收率。

进行煤矿样品中氯元素测定的过程中采用硫氰酸钾滴定法能够有效防止样品元素溶解度过大出现测定误差，在实际应用的过程当中需要在进行煤矿样品的测定溶液中配合正乙醇和硝基苯等有机试剂使用。但是需要注意的是这两种试剂均为有毒试剂，会对人体造成一定危害。而使用氧弹燃烧离子选择电极法进行煤矿样品中氯元素检测时，基于当前前处理方法存在一定的缺陷和问题往往使得最后氯元素含量测算结果偏低，对实验结果的准确性造成一定影响。最后应用高温燃烧水解电位滴定法对煤矿样品中氯元素进行测定时，相对而言其他试剂应用更少，能够有效提升对煤矿样品溶液的分析速度，提升氯元素含量的测定准确性。

4 小结

当前在进行煤中有害元素检测的过程中具有几种常见的检测方法，不仅能够对煤中的氯元素进行检测，还能够检测出煤中其他有害元素。但是在实际应用的过程中受检测要求和检测成本等方面的限制不能完全普及所有检测办法。因此在实际进行煤中氯元素的检测工作中需要实验室根据自身实际条件情况对检测方法进行选择，切实提升煤矿中有害元素的检测水平。

参考文献：

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[2]陈静霞.煤中氯元素检测方法研究[J].中国化工贸易，2019（8）：77.

[3]张振轩.煤中有害元素检测标准方法论述[J].冶金与材料，2019（3）：182-183.

作者简介：

薛菲菲（1990- ），女，山西太原，2018年毕业于太原理工大学，化学工程与工艺，本科，工程师，煤质分析检测检验。