煤灰成分分析以及煤灰應用探討

摘要：文章以現階段煤灰成分分析方法的闡述作為切入點，闡述了煤灰的主要成分和作用分析，并列舉了幾種煤灰的成分分析，同時探討了煤灰成分分析過程中的分析誤差和注意事項，最后講述了煤灰的應用，希望能為煤灰分析和煤灰的應用提出一些可供參考的依據。

關鍵詞：煤灰成分；成分分析方法；煤灰應用；誤差分析；礦物成分 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ533 文章編號：1009-2374（2015）12-0161-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.080

1 概述

關于煤灰成分的分析方法我國曾在20世紀90年代中發布過一份較為完整的規章制度，但是隨著科技的日新月異和社會發展，當下進行煤灰成分分析的方法又應當是怎樣的呢，煤灰的應用又有哪些呢？本文通過煤灰分析以及煤灰應用的探討將重點解決這兩個問題。

2 現階段煤灰成分分析方法概述

2.1 計量單位

現階段煤灰成分分析中的計量單位的書寫應當參照最新的《有關量、單位和符號的一般原則》進行，例如灰化溫度的標準就應當是（815±10）℃。而標準溶液濃度的表述方法應當是1mg/mL。此外，煤灰成分分析中容量分析需要計算出標準工作液滴定度，質量濃度和物質量濃度的符號就應當是ρ和c。最后，關于測定結果的表示應當以相應氧化物的分子式，即ω表示，原有的百分含量應當摒棄。

2.2 儀器設備

在煤灰成分分析過程中，隨著儀器設備的更新和技術發展，儀器設備中增加了對瓷坩堝、鉑堝鉗和灰皿的要求，廢除了以往對于容量瓶、滴定管和移液管的

規定。

2.3 灰樣的制備

灰樣的制備需要注意灰化方法和冷卻方法。具體而言，在灰化方法上，通常都要使爐溫保持在（815±10）℃之后，讓其在爐門留15毫米和自然通風的條件下燃燒2小時。在冷卻方法上，馬弗爐中的煤樣需待灼燒到質量恒定后才取出，并讓其在自然條件下冷卻5分鐘再轉入干燥器當中進行冷卻。切忌將沒有冷卻的物品直接放入干燥器，否則在打開的時候會造成灰樣飛濺，最終導致灰樣報廢。

2.4 參比溶液

參比溶液往往是為了避免由器皿和試劑純度而引發的分析誤差，在傳統的煤灰成分分析過程中對于參比溶液的要求比較嚴格。但是，現階段的煤灰成分分析方法中，廣泛采用的是分光光度法，不需要采用參比溶液。

3 煤灰的主要成分和作用分析

煤灰的成分不同，導致其主要組成成分也不同，而不同組成成分的化學性質也差異也很大。加之煤灰本身就屬于一種混合物，具有混合物的特性，所以煤灰主要組成成分的作用也是不同的。

拿氧化硅來說，其本身是一種無味、無毒、無嗅、無污染和無形的非金屬氧化物，其自身具有一定的納米效應，因此在材料中展現出了良好的消光、絕緣、增稠、補強、防流掛和觸變等形式，廣泛應用于塑料、橡膠、密封膠、黏合劑和涂料等相關高分子工業中。

氧化鋁的特點是熔點高且不溶于水。故而煤灰在熔融的過程中它就充分發揮了“骨架”的作用，直接提升了煤灰熔融的溫度。例如煤灰的熔融溫度往往是伴隨著氧化鋁的增加而增加、減少而減少。一旦氧化鋁含量突破了40%，煤灰軟化溫度將達到1500℃以上。

煤灰成分中的氧化鐵能夠溶于鹽酸中當作顏料，廣泛應用于油墨、油漆和橡膠等工業中；亦可以作為催化劑或者是金屬、玻璃和寶石的拋光劑，還可以是煉鐵的原料之一。最為重要的是，在弱還原的情況下，煤灰熔融的溫度將隨著氧化鐵含量的增加而下降。

煤灰中的鹽類主要是硅酸鹽和硫酸鹽。其中，硅酸鹽是氧、硅和鈣、鎂、鋁、鐵、鈉、鉀等其他元素構成的化合物的總稱，是花崗巖和土壤的重要組成部分。而硫酸鹽則是一些金屬離子和硫酸根離子共同組成的一種化合物，大多數硫酸鹽都溶于水且是電解質。

4 三種煤灰成分的分析舉例

4.1 二氧化硅的分析

關于二氧化硅的分析，首先要將二氧化硅的標準儲備液吸取25mL，并在含有100mL鹽酸（1+9）的400mL燒杯中不斷攪拌并將其放入，加入大約100mL的水，并將其煮沸1分鐘。這樣的操作方式有效避免了實驗過程中氯化氫的蒸發，確保了二氧化硅溶液的酸度穩定。

4.2 三氧化二鋁的分析

三氧化二鋁的分析必須采用堿熔法進行三氧化二鋁標準工作液的制備。隨后，在制備好的弱酸性溶液當中加入EDTA，讓鋁離子、鐵離子和鈦離子等充分絡合。在酸堿度為9的情況下，用二甲酚橙作為指示劑，鋅鹽回滴到尚未加入溶液的EDTA。最后，將氯氟加入即可置換出鈦、鋁絡合的EDTA，滴入乙酸鋅標準溶液，去除鈦的量之后就會得到鋁的量。其中，乙酸鋅標準溶液應當是0.01mol/L。

4.3 五氧化二磷的分析

關于五氧化二磷的分析，實驗分析人員需要注意兩個問題：第一，樣灰分解過程中電熱板的溫度一定要保持在250℃以內，一旦超過250℃，其中的聚四氟乙烯將會分解產生出大量毒氣，如全氟異丁烯氣體；第二，在繪制工作曲線或者制作一元性回歸方程的過程中，五氧化二磷標準工作液的曲子應當是0mL、1mL、2mL和3mL。

5 煤灰成分分析過程中的分析誤差和注意事項

5.1 分析結果不準確的造成因素

煤灰成分的變化較大，分析結果也容易出現誤差，歸結起來主要有三個方面：第一，在樣灰的制備規程中，由于溫度低，樣灰的灰化時間不夠，造成了樣灰未磨細或者樣灰未燒透，最終就會使得分析的數據和測定值不準確；第二，在樣灰的稱取方式上，樣灰燒好后工作人員沒有及時稱取，樣灰就會吸收一定的二氧化碳和空氣中的水，或者是在稱取過程中由于所用器皿上仍然殘留一些樣灰，銀坩堝中的樣灰不夠；第三，熔融時間不夠、熔融溫度低，熔融樣灰的時候鍋爐溫度上升太快，坩堝內的樣灰掉落；銀坩堝中以往的熔融物沒有處理干凈。這些問題都是由于熔融樣灰在熔融過程中造成的分析結果誤差。

5.2 煤灰成分分析過程中的注意事項

5.2.1 熔融樣灰是紅色透明的液體；熔融樣灰加入濃鹽酸之后沒有黑色顆粒；坩堝干凈，且熔融過程中樣灰沒有掉落。這些都是樣灰是否熔融完成的判定要素。

5.2.2 坩堝必須通過濾紙的反復擦拭，干凈之后才能放入燒杯。坩堝中加入沸水后盡量等待一段時間，以確保其中物質能夠溶解到水中。

5.2.3 加熱采用的電爐功率不能太大，要充分掌握好沸騰的度。

5.2.4 母液制備好之后應當迅速完成三項比色的項目分析，防止沉淀時間過長產生一些意想不到的化學變化。

5.2.5 在進行滴定實驗的過程中，次序一定不能顛倒，各種試劑的加入要按順序進行，且在滴定過程中速度不能太快。

6 煤灰的應用

6.1 工業上的應用

煤灰本身就屬于化工行業，所以其成分在工業上的應用是最為典型、廣泛，也是最為重要的。根據煤灰上文中關于煤灰成分分析和煤灰的主要作用來看，煤灰在工業上主要是當作建筑材料的原料應用于粉煤灰磚、粉煤灰水泥、粉煤灰加氣混凝土以及粉煤灰硅酸鹽切塊等的生產過程。這是因為煤灰中的成分具有良好的抗酸性、抗鹽酸性以及不透水性、透氣性、耐高溫性等。而且，煤灰的加入使得原有的建筑材料生產成本更低、更具性價比，抗腐蝕性能也更高。

6.2 農業上的應用

通過煤灰成分分析得知煤灰中含有氧化二鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化二鉀等，而這些成分在與水相互融合之后能夠產生出堿性，對于酸雨、生態破壞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變土壤的板結、硬化和黏性等，煤灰中的鈉元素、鈣元素、鎂元素和磷元素等也是種植植物生長的重要營養元素，故而煤灰在農業上的應用是相當廣泛的。

6.3 建筑上的應用

6.3.1 燒結粉煤灰磚、泡沫粉煤灰保溫磚、蒸制粉煤灰磚等通過煤灰制作的磚塊往往都能作為墻體建筑的基本材料。

6.3.2 由煤灰作為原料生產的粉煤灰加氣混凝土能夠作為輕質多孔的建筑材料運用到實際建筑施工過

程中。

6.3.3 耐熱保溫磚和粉煤灰陶粒這些材料都具有良好的耐火性、低導熱性、高保溫性。采用了這些材料的建筑能夠有效減輕建筑墻體的厚度，降低建筑材料

成本。

6.4 化學上的應用

作為化工行業中相當重要的一個組成部分，煤灰在化學上的應用也是相當廣泛的。經過多年來的實驗證明，煤灰可以作為化學實驗中化學反應的良好催化劑，促進化學實驗的順利進行。例如雙氧水分解的化學實驗中，化學反應就可以采用煤灰以作催化劑；甲烷的制作過程中加入煤灰，通過催化反應更加劇烈；無水酒精的氧化反應也可以采用煤灰作為催化劑。

6.5 環保上的應用

通常煤灰都是一種污染環境的物資，殊不知煤灰在環保上也有良好的應用。首先，許多環保材料都是通過煤灰制作的，如速凝劑、分子篩和吸附材料等。其次，煤灰中含有氧化鈣、三氧化二鋁等活性成分，這些成分能夠產生一些對氟具有絮凝的膠體粒子，故而在電鍍廢水、含氟廢水、含油廢水以及含有重金屬離子廢水的處理上也可以運用粉煤灰。最后，關于二氧化氮、氯氣等有毒氣體，粉煤灰中含有的無機離子的吸附脫色和交換特性作用能夠對其進行吸附。

7 結語

盡管煤灰成分分析是一項過程復雜、操作困難的工作，但是如果依據嚴格和規范的方法進行，煤灰成分中的大致礦物成分也能分析出來。而且，煤灰組成部分的作用相當大，廣泛應用于工業、農業、環保、化學等行業中，故而煤灰成分分析以及煤灰應用有著相當重要的探討意義。隨著科學技術的發展，煤灰成分分析過程中工作人員一定也要注意相關事項，將影響分析結果的因素消滅在萌芽狀態，煤灰的成分分析和應用才會得到進一步提升。

參考文獻

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作者簡介：王妍（1985-），女，山西汾陽人，山西省地質礦產研究院工程師。

（責任編輯：陳 倩）