采用火焰光度计准确测定煤灰中氧化钾和氧化钠的体会

薛玲芳

【摘 要】依据GB/T 1574—2007《煤灰成分分析方法》及火焰光度法在实际中的应用,阐述了采用FP 10火焰光度计准确测定煤灰中氧化钾和氧化钠的几个关键之处,主要包括灰样制备、样品准备、工作曲线的绘制及使用、样品测试等,并运用标样监控、设备比对、自查互查、能力验证等手段对检测结果的质量进行有效控制.该火焰光度计可用于低浓度范围样品的测试,可实现测试数据电子存储、传输功能. 【期刊名称】《煤质技术》 【年(卷),期】2018(000)005 【总页数】4页(P56-58,71)

【关键词】火焰光度计;煤灰;氧化钾;氧化钠;灰样制备;样品准备;工作曲线 【作 者】薛玲芳

【作者单位】阳泉煤业(集团)股份有限公司 煤质检测管理中心,山西 阳泉 045000 【正文语种】中 文 【中图分类】TQ533 0 前 言

煤灰成分分析对判断煤的矿物成分、初步判断煤灰的熔融温度有着指导意义，可为灰渣的综合利用提供基础技术资料。根据煤灰中钾、钠和钙等碱性氧化物成分的高低，可大致判断煤在燃烧时对锅炉的腐蚀和沾污情况[1-4]。阳煤集团煤质中心实

验室(以下简称阳煤实验室)采用火焰光度法测定煤灰中氧化钾和氧化钠，由于阳煤实验室多年来使用的光度计已老化，于2016年引入FP 10火焰光度计，现介绍笔者在其使用过程中灰样制备、待测样品溶液的制备、工作曲线的生成及使用、样品测试、仪器设备的正确使用及检测结果的质量控制等方面的心得体会。 1 灰样制备

按照GB/T 1574—2007中第5条进行灰样的制备，将煤样灼烧后研细至0.1 mm，并进行检查性灼烧至质量恒定[5]。灰样制备过程中需注意以下3个方面的事项： (1)煤样在灰皿中摊铺厚度不得超过0.15 g/cm2，否则会影响灰样灼烧质量[4-6]。 (2)严格按国标要求烧样后研细至0.1 mm以下，否则影响灰样分解。 (3)若不及时称样，则需在称样前于(815±10)℃下再灼烧30 min。 2 待测样品溶液的制备

按照GB/T 1574—2007《煤灰成分分析方法》中9.2.3.1进行灰样分解，同时制备空白溶液(不加入灰样)。按要求加入指定试剂，熔样过程中注意温度的控制，如在电热板上缓慢加热以确保灰样充分分解，即将溶液蒸至干涸但不焦黑为止；在待测样品溶液转移过程中应谨慎操作，以避免融熔物洒出所造成的损失；熔液冷却至室温后再进行定容，待用。 3 工作曲线的生成及使用

(1)工作曲线的生成。依据GB/T 1574—2007中10.3.3.1准确绘制工作曲线，即用火焰光度计依次测量(浓度由低到高)各浓度点溶液氧化钾、氧化钠的吸光度后绘制工作曲线。FP 10火焰光度计系统可自动生成曲线，使用已有曲线测待测样品即可得氧化钾、氧化钠的质量mk(K2O)、mNa(Na2O)，无需人工计算或曲线上查找。氧化钾、氧化钠的标准混合溶液配制的精确性对于工作曲线的绘制及氧化钾、氧化钠测定过程中消除系统误差有着至关重要的作用，在曲线配置过程中要使用能准确测量溶液体积的滴定管、移液管、容量瓶等，并严格操作。

(2)工作曲线的使用。标准曲线常为1条向浓度弯曲的曲线，为减少弯曲所导致的误差，可根据待测样品浓度范围点与点之间的浓度差缩小以满足分析要求[2]。该实验室日常测试的阳煤集团所属矿井各煤种的煤灰工作曲线只需0 mg/mL、0.4mg/mL、0.8 mg/mL、1.2 mg/mL、1.6 mg/mL、2.0 mg/mL 此6个点即可满足实际测试需求。FP 10火焰光度计可存储和调用标定数据，避免了因抄录或计算所造成的错误，也可实现测量数据的真实溯源。 4 样品测试

(1)FP 10火焰光度计使用注意事项。实验室测试煤灰中氧化钾和氧化钠所用的火焰光度计为全新设计的FP 10火焰光度计，使用时应注意以下几点：①设备安装位置要合适，使其免于日光照射，避免震动和强气流及腐蚀性物质的侵蚀。②按顺序开启仪器电源及空压机，同时将毛细管放入蒸馏水中，再打开液化气钢瓶的开关，才可进行点火操作。③点火前确保废液杯有水排出，点火后不能空烧，一定要将毛细管放入水中进样，同时确保排水畅通。④设备在进蒸馏水的条件下预热30 min才可进行测试。该设备操作简便、测试速度快，只要严格按要求操作即可确保数据准确、可靠。

(2)测试过程及结果计算。设备调试完毕后先测试曲线并保存，切换菜单，用空白溶液校准后开始依次测试标样溶液及待测样品溶液，可得氧化钾、氧化钠的质量(mk、mNa,%)。

按照以下公式(1)、(2)计算分别可得氧化钾、氧化钠的质量分数(ωk、ωNa,%)，其中m为灰样的质量(g)。 (1) (2)

待测样品溶液制备完毕后要及时进行测试，长期放置会影响其测试的准确性。 5 检测结果的质量控制

阳煤实验室多年来运用标样监控、设备比对、自查互查、能力验证等手段对测试人员、测试设备、检测过程和结果进行有效监控。

(1)选择有证标准物质监控测试结果的准确性。在日常检测过程中，选择适宜的标准物质对每批检测结果的准确度进行监控，即将标准物质检测结果x与给定值X进行比较；若|x-X|≤UREF，则表明检测结果有效(UREF为有证标准物质的不确定度)，从而监控检测人员、测试设备是否满足要求[7]。该实验室使用FP 10火焰光度计时采用有证标准物质进行监控，2017年标准物质GBW 11129、GBW 11130氧化钾、氧化钠部分测定结果见表1，其中测值的差值以d表示(以下同)。从表1中可看出，标样的测试结果合格、有效，该设备可正常使用。 表1 GBW 11129、GBW 11130氧化钾、氧化钠部分测定结果 %项目GBW 11129标准值测值|d|判定GBW 11130标准值测值|d|判定

K2O1.36±0.121.330.03<0.120.88±0.050.860.02<0.051.350.01<0.120.880.00Na2O0.22±0.020.220.00<0.021.18±0.111.180.00<0.110.210.01<0.021.220.04

(2)自查互查以监控检测结果的精密度。在日常内部质量控制中，通过自查互查利用重复性限(r)和再现性临界差(R)可监控检测人员、检测设备及测试结果的精密度[7]。阳煤试验室2017年氧化钾、氧化钠自查、互查结果如下，即设备比对部分数据见表2、FP 10自查部分数据见表3。

表2 设备比对部分数据 %煤样名称K2O 031802031801|d|判定Na2O031802031801|d|判定

GBW111300.0.0.00≤0.101.171.220.05≤0.20HB13160003(MC)0.240.240.00≤0.100.050.030.02≤0.10HB10160005(MC)0.500.500.00≤0.100.780.840.0

6≤0.10HB10160001(SP14)1.061.070.01≤0.200.0.570.03≤0.10 注：031802为FP10火焰光度计，031801为10火焰光度计。

表3 自查部分数据 %煤样名称K2O 原测值复测值|d|判定Na2O原测值复测值|d|判定

ZC31700050.240.200.04≤0.100.030.050.02≤0.10ZC31700060.370.320.05≤0.100.260.270.01≤0.10ZC31701951.611.570.04≤0.200.830.840.01≤0.10 根据国标GB/T 1574—2007中10.5节对氧化钾、氧化钠测定结果的精密度进行判定，标准判定设备比对、自查结果均≤R且≤r，测试结果合格，故FP 10火焰光度计运行正常。

(3)参加能力验证活动。实验室定期参加能力验证活动用以评估其技术能力。阳煤实验室于2016年、2017年采用FP 10火焰光度计测定能力验证样品的氧化钾、氧化钠以验证该设备，测试数据见表4。由表4可知，|Z|≤2，故说明阳煤实验室参加能力验证活动均已获得满意结果，其技术能力得以验证。 表4 2016、2017年氧化钾、氧化钠能力验证结果统计

测试项目样品编号稳健平均值/%实验室测试结果/%实验室Z比分数K2OCCRITC P16020.570.580.63CCRITC P17023.143.05-1.02Na2OCCRITC P16020.440.43-0.29CCRITC P17021.451.480.43 6 结 语

阳煤实验室采用FP 10火焰光度计测试氧化钾、氧化钠已2年多，其测试数据准确可靠，极大程度地提高了工作效率，为实验室工作的有序开展提供保障。 (1)该仪器结构简单、示值稳定、响应时间短并可同时测试钾、钠，节省了检测时间。使用旧的火焰光度计测试1批样品，需分上、下午分别进行钾、钠2次曲线测试、样品测试、曲线回归、结果计算等步骤，费时费力且示值不稳定；而FP 10火焰光度计基于以上优点，测试人员可便捷地测得准确、可靠的数据。

(2)该仪器更适用于低浓度范围样品的测试。阳煤实验室日常测试样品氧化钾含量为0.11%～2.10%、氧化钠含量为0.03%～1.31%，经标物监控、方法比对、留样再测可知，标准曲线的线性良好，样品测试的准确性和精密度良好；当浓度较高时，受燃烧过程中自吸、自蚀等因素的影响测值易不稳定，如该实验室测试能力验证样品CCRITC P1702时其Z比分数>1。

(3)该仪器可实现测试数据电子存储、传输功能。FP 10火焰光度仪具有数据直接打印装置、与电脑联机进行数据处理的装置和程序，经与实验室信息管理系统(LIMS)联网，即可实现电子数据和电子报告的采集、保存、上传，从而进一步提高实验室管理水平。

【相关文献】

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