15.1. Определение содержания общей серы в ТГИ

Для определения содержания общей серы существует несколько различных способов. Но наиболее распространён метод Эшка, предложенный ещё в 1874 г., не потерявший своего значения до сих пор, признанный арбитражным и регламентированный в ГОСТ 8606-93 (ИСО 334:1992) «Топливо твёрдое минеральное.

Стандартный метод определения общей серы по методу Эшка распространяется на бурые и каменные угли, антрацит, лигнит, кокс, горючие сланцы, торф, брикеты и твёрдые продукты обогащения.

Гравиметрический метод определения общей серы по методу Эшка заключается в сжигании навески топлива путем спекания со смесью оксида магния и безводного углекислого натрия (смесь Эшка) в окислительной атмосфере при (800±25)°С. В этих условиях происходит сгорание органи­ческой массы топлива и превращение серы в сульфаты натрия и магния. Образовавшиеся сульфаты натрия и магния растворяют в воде или соля­ной кислоте; сульфат-ион количественно осаждают в солянокислой среде хлористым барием в виде сернокислого бария. По массе осадка BaSО₄ рассчитывают содержание общей серы в навеске топлива.

Подготовка к испытанию. Тигли фарфоровые (высота 40 мм, верхний диаметр 30 мм) должны быть пронумерованы, прокалены до постоянной массы при (800±25)°С и взвешены. Все взвешивания производят с пределом допускаемой погрешности ±0,1 мг. Тигли должны храниться в эксикаторе с осушающим веществом. Перед каждым определением масса тигля уточ­няется.

Для определения общей серы применяют электропечь муфельную с терморегулятором и максимальной температурой нагрева 900°С. Система вентиляции в муфельной печи должна обеспечивать примерно пятикратную смену воздуха в минуту.

При проведении определения должны применяться реактивы квали­фикации не ниже ч. д. а. Смесь Эшка – это смесь оксида магния и безводного углекислого натрия (2:1). Она должна полностью проходить через сито с номинальным размером отверстий 212 мкм.

Проведение испытания. Дно тигля покрывают слоем смеси Эшка в количестве 0,5 г. Из аналитической пробы топлива, доведенной до воздушно-сухого состояния, отбирают навеску угля 1 г при S_t^a до 5% или 0,5 г при S_t^a от 5 до 10% и взвешивают. Навеску тщательно перемешивают стеклянной палочкой с 2,5 г смеси Эшка в подходящем сосуде, затем переносят в ти­гель, покрывают ещё 1-1,5 г этой смеси. Общая масса смеси Эшка может составить до 6 г.

Тигель помещают в холодную муфельную печь и в течение 1 ч температуру в печи поднимают до (800±25)°С, затем прокаливают навеску при этой температуре не менее 1,5 ч.

После охлаждения содержимое тигля разрыхляют стеклянной палочкой и переносят в стакан вместимостью 400 см³. Тигель тщательно промывают 100 см³ горячей дистиллированной воды. Если при этом будут обнаружены всплывшие несожженные частицы топлива, опыт бракуют и определение повторяют, увеличивая время прокаливания навески.

Сульфаты переводят в раствор с помощью кислотной или водной экстракции.

Кислотная экстракция. В химический стакан для растворения осадка осторожно добавляют достаточное количество концентрированной соляной кислоты, осторожно кипятят в течение 5 мин и фильтруют, собирая филь­трат в стакан вместимостью 400 см³.

Водная экстракция. Содержимое стакана нагревают до кипения, дают отстояться и затем декантируют через неплотный фильтр в стакан вместимостью 600 см³. Эту операцию повторяют 3 раза. Осадок переносят на фильтр и тщательно промывают горячей водой, взмучивая его струей из промывалки. К фильтрату приливают 2-3 капли индикатора метилового оранжевого и несколько капель концентрированной соляной кислоты до слабокислой реакции и ещё 1 см³ НСl после нейтрализации раствора.

После кислотной или водной экстракции объём фильтрата должен быть не более 300 см³.

Осаждение сульфата бария. Фильтрат нагревают до кипения и осаждают сернокислый барий, в течение 20 с приливая из пипетки в центр стакана 10 см³ 10%-ного холодного раствора ВаС1₂ при перемешивании. Раствор с осадком выдерживают не менее 30 мин (желательно 2 ч) при температуре, близкой к кипению, либо оставляют отстаиваться в течение 12 ч. После полного осаждения осадка BaSО₄ и осветления раствора, фильтруют через плотный беззольный фильтр (синяя лента). Осадок на фильтре промывают горячей водой до полного удаления ионов хлора (по реакции с раствором азотнокислого серебра).

Влажный фильтр с осадком переносят в предварительно прокаленный и взвешенный тигель ёмкостью 25 см³. Фильтр в тигле слегка уплотняют и осторожно высушивают в сушильном шкафу. Затем фильтр обугливают, не допуская его воспламенения, после чего прокаливают в муфельной печи при (800±25)°С в течение 15-20 мин. После охлаждения тигель с осадком взвешивают.

Одновременно с анализом навески топлива проводят контрольный опыт, как описано выше, но без навески топлива.

Массовую долю общей серы (S_t^a) в аналитической пробе в процентах вычисляют по формуле:

S_t^a = 13,74·(m₂ – m₃ + 0,03348ρ_K2SO4)/m₁, (15.1)

где т₁ – масса наве­ски, г;

т₂ – масса сульфата бария, полученного при определении, г;

т₃ – масса сульфата бария, полученного при контрольном определении, г;

ρ_K2SO4 – массовая концентрация раствора сульфата калия, г/дм³.

Результаты анализа вычисляют с точностью до третьего десятичного зна­ка, а окончательный результат округляют до второго десятичного знака.

Расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 15.1.

Таблица 15.1 – Максимально допустимые расхождения между результатами определения массовой доли общей серы

Пересчёт результатов на рабочее и сухое состояния топлива производят по формулам, приве­денным в табл. 13.1. Поскольку общая сера содержится в минеральной и органической массах ТГИ, этот показатель не может быть пересчитан на сухое беззольное состояние и органическую массу.