碳、氢的测定
73.11.1.1 重量法
方法提要
一定量煤样在氧气流中燃烧，煤中碳生成二氧化碳、氢生成水。生成的二氧化碳和水分别被二氧化碳吸收剂和吸水剂吸收，根据吸收剂的增量，计算煤中碳、氢含量。煤样中硫和氯对碳测定的干扰，在三节炉法中分别用铬酸铅和卷状银丝除去，在二节炉法中用高锰酸银热分解产物除去氮 (氮氧化合物) 对碳测定的干扰，由粒状二氧化锰除去。
反应方程式如下。
燃烧反应:
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对CO2和H2O的吸收反应:
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排除硫、氯、氮对测定干扰的反应:
三节炉法中，在燃烧管内用铬酸铅脱除硫的氧化物，用卷装银丝脱氧: 二节炉法中，用高锰酸银热分解产物脱除硫和氯:
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在燃烧管外部，用粒状二氧化锰除去氮氧化物:
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仪器
碳氢测定装置 见图73.34。
碳氢测定装置主要由燃烧系统、净化系统和吸收系统 3 部分组成。
燃烧系统为一个三节炉或二节炉，炉内径 35mm，内有一燃烧管，管内装燃烧舟。
三节炉 第一节长 230mm，可加热到 (850 ± 10) ℃，能沿水平方向移动第二节长330～ 350mm，可加热到 (800 ± 10) ℃ 第三节长 130～ 150mm，可加热到 (600 ± 10) ℃ 。
两节炉 第一节长 230mm，可加热到 (850 ± 10) ℃，能沿水平方向移动第二节长130～ 150mm，可加热到 (500 ± 10) ℃ 。
燃烧管 素瓷、石英、刚玉或不锈钢制品，长 1100～1200mm (三节炉用) 或 800mm(两节炉用) ，内径 20～ 22mm，壁厚约 2mm。
燃烧舟 长约 80mm，素瓷、刚玉或石英制品。
净化系统包括两个干燥塔 (容积 500mL) 和一个流量计 (测量范围 0～150mL/min) 。
吸收系统包括 1 个吸水管、1 个除氮管和 2 个二氧化碳吸收管。
带磨口塞的玻璃管 (图73.35) 或小型干燥器 (不装干燥剂) 。
气泡计 容量约 10mL (图73.36) 。
橡胶帽 (图73.37) 或橡胶塞、铜接头。
图73.34 碳氢测定装置示意图
图73.35 玻带磨口塞的玻璃管(数字单位 mm)
图73.36 气泡计(数字单位 mm)
图73.37 橡胶帽(数字单位 mm)
试剂
碱石棉 粒度1～2mm或碱石灰，粒度0.5～2mm或粒状氢氧化钙，粒度1～3mm。
无水氯化钙 粒度 2～5mm或无水高氯酸镁，粒度 1～3mm。
氧化铜 线状，长约 5mm。
铬酸铅 粒度 1～4mm。
卷状银丝 丝直径约 0.25mm。
卷状铜丝 丝直径约 0.5mm。
氧气 不含氢。
硫酸。
三氧化钨。
二氧化碳钢瓶装气体。
粒状二氧化锰称取25gMnSO4·5H2O溶于500mL水中。另称16.4gKMnO4溶于300mL水中。把两种溶液都加热到50～60℃。将高锰酸钾溶液慢慢注入硫酸锰溶液中，并剧烈搅拌。加入10mL(1+1)H2SO4，再将溶液加热到70～80℃，继续搅拌5min，停止加热，静置2～3h。用热水以倾泻法洗到中性。将沉淀移到漏斗过滤，然后在150℃下烘干(约2～3h)，得到褐色疏松状的二氧化锰。小心破碎和过筛，取粒度0.5～2mm的颗粒备用。
氧化氮指示胶在瓷蒸发皿中将小于2mm的40g无色硅胶和30mLHCl搅拌均匀。在砂浴上蒸发多余的盐酸直到看不见明显的蒸气逸出为止。然后把硅胶粒浸入30mL100g/LKSCN溶液中，搅拌均匀后取出烘干。再把它浸入30mL2g/L雷伏奴耳(乳酸-6，9二氨基-2乙氧基吖啶)溶液中，搅拌均匀后取出，用黑纸包好烘干，放在深色瓶中置于暗处备用。
高锰酸银热分解产物称取100gKMnO4溶于2L沸水中。取107.5g的AgNO3溶于约50mL水中，然后在不断搅拌下缓缓注入沸腾的高锰酸钾溶液中，静置过夜后得到有光泽的深紫色结晶。用水洗涤数次，在60～80℃下干燥1h。将晶体一小份一小份地放在瓷皿中，在电炉上缓缓加热到骤然分解，得到银灰色疏松产物，收集在磨口瓶中备用。未分解的高锰酸银不宜大量贮存，以免受热分解引起爆炸。
试验准备
1)测定装置的填充和连接。将测定装置各部件和容器依次连接，燃烧管两端用耐热橡胶帽或橡胶塞、铜接头连接。
氧气净化系统包括两个气体干燥塔。一个气体干燥塔下部(约1/3)装碱石棉或碱石灰，上部(约2/3)装无水氯化钙或无水高氯酸镁另一个装无水氯化钙或无水高氯酸镁。净化剂经70～100次测定后，应检查并进行必要的更换。氧气由带有氧气吸入器的氧气钢瓶供给。为指示氧气流量，在两个干燥塔之间连接一个氧气流量计。
吸收系统由4个U型管组成，依次为吸水管(内装无水氯化钙或无水高氯酸镁)、除氮管(采用直径15mm、装试剂部分高120mm的大U型管，前1/2装二氧化锰，后1/2装无水氯化钙或无水高氯酸镁)和2个二氧化碳吸收管(前2/3装碱石棉或碱石灰，后1/3装无水氯化钙或无水高氯酸镁)。各U型管磨口塞处涂少许真空硅脂。吸收系统的末端连接一个空U型管(防止硫酸倒吸)和一个装有浓硫酸的气泡计。
用作吸水剂的无水氯化钙如果含有碱性物质，应先用二氧化碳饱和，并除去过剩的二氧化碳。处理方法:把无水氯化钙破碎到需要的粒度(如果氧化钙在保存或破碎过程中已吸水，可放到高温炉中在300℃下灼热1h)装入气体干燥塔内(可串联若干个)，缓慢通入干燥的二氧化碳气(由启普氏气体发生器或由带有减压装置的二氧化碳钢瓶供给)3～4h，然后关闭干燥塔，放置过夜。通入不含二氧化碳的干燥空气，将过剩的二氧化碳去除。处理后的无水氯化钙放入严密的容器中贮存。市售分析纯无水氯化钙的碱性物质(氢氧化钙)含量小于0.02%的，可不进行处理。
出现下列现象时，应更换U型管中的试剂:U形管中的无水氯化钙开始溶化并阻碍气体畅通第二个二氧化碳吸收管一次质量增加达50mg时，应更换第一个吸收管中的二氧化碳吸收剂二氧化锰一般使用50次左右应进行检查或更换。检查方法:将氧化氮指示胶装在玻璃管中，两端用棉花堵上，接在除氮管后面，或将指示胶少许放在二氧化碳吸收管的进气端棉花处。燃烧煤样，如果指示胶由草绿色变成血红色，表示应更换二氧化锰。
上述 U 型管更换试剂后，应以 120mL/min 流量通氧气，质量恒定后方能使用。
燃烧系统燃烧管按下述方式充填: 三节炉用燃烧管充填 (图73.38) ，首先制成 3 个长 30mm 和 1 个长 100mm 的卷装铜丝，直径略小于燃烧管的内径，以便能自由推入管内并与管壁保持尽可能小的间距。100mm 长的卷装铜丝二端带一个粗铜丝制成的环或钩，以便由管中取出或放入。制成的卷装铜丝应在高温炉中于 800℃下灼烧 1h。燃烧管出气端起，先留出约 50mm 空间，然后依次填充 30mm 卷状银丝、30mm 卷装铜丝、130～150mm(与第三节电炉长度一致) 铬酸铅 (如用石英管，应该用铜片把铬酸铅与管壁隔开) 、30mm 卷装铜丝、330～ 350mm (与第二节电炉长度一致) 线状氧化铜、30mm 卷装铜丝、310mm 空间 (与第一节电炉加上燃烧舟的长度相等) 和 100mm 卷装铜丝。燃烧管两端装橡皮帽或橡皮塞，以便分别同净化系统和吸收系统连通。橡皮帽或橡皮塞使用前应预先在105～ 110℃ 烘烤 8h。燃烧管中的充填物 (氧化铜、铬酸铅和卷装银丝) 经 70～ 100 次测定后应检查和更换。
氧化铜用孔径 1mm 筛筛去粉末后即可再用。铬酸铅可用 50g/L NaOH 热碱液浸泡，然后用水洗净碱液，烘干，在 500～ 600℃ 下灼烧至少 30min，即可再用。卷装银丝用NH4OH 浸 5min 后，在水中煮沸 5min，用水冲洗后烘干，可再用。
图73.38 三节炉燃烧管的充填方式示意图
两节炉用燃烧管充填 (图73.39) ，首先制 1 个长 100mm、两个长 10mm 的卷装铜丝，再用 100 目铜丝布剪成直径与燃烧管匹配的圆形片 3～4 个 (防止高锰酸银热解产物被带出) 。
图73.39 二节炉燃烧管的充填方式示意图
2) 炉温校正。将工作热电偶插入三节电炉的热电偶孔内，使热端稍进入炉膛内，冷端与高温表连接。将炉温升到规定温度，保温 1h。然后将标准热电偶热端沿燃烧管轴向依次插至燃烧管中对应第一、第二和第三节炉的中心处 (注意，勿使热电偶与燃烧管壁接触) 。根据标准热电偶指示，调节相应电炉控制器，使炉温达到规定温度，恒温 5min后记下相应工作热电偶的温度读数。在日常测定中，即以此为准进行温度控制。
3) 空白试验。将装置连接后，通电升温并以 120mL / min 流量通氧气，检查整个系统的气密性，直到各部分都不漏气为止。在升温过程中，将第一节电炉往返移动数次，通气20min 左右。取下吸收系统，关闭各 U 形管磨口塞，用绒布擦净，在天平旁放置 10min 后称量。第一节炉达到并保持在 (850 ±10) ℃，第二节炉达到并保持在 (800 ± 10) ℃，第三节炉达到并保持在 (600 ±10) ℃ 时，开始做空白试验。将第一节炉移至紧靠第二节炉，接上已称量过的吸收系统并接通氧气。在燃烧舟中放入三氧化钨 (质量尽可能与日常测定时一致) 。打开橡皮塞，取出卷装铜丝，将装有三氧化钨的燃烧舟推到第一节炉入口处。塞紧橡胶塞，调节氧气流量为 120mL/min。移动第一节炉，使燃烧舟位于第一节炉中心处。通气 23min，将第一节炉移回原位2min 后取下吸收管，用绒布擦净，在天平旁放置 10min 后称量。水分吸收管的增加量就是空白值。重复上述空白试验，直到连续两次所得空白值相差不超过 0.0010g 、除氮 U 型管和二氧化碳吸收管最后一次质量变化不超过0.0005g 时为止。取最后两次空白值的平均值作为当天空白值。负压供氧时，应先关闭靠近硫酸气泡计的 U 型管，再依次关闭其他 U 型管，然后取下。
做空白试验前，应先确定燃烧管的位置，使出口端温度尽可能高而又不会使橡胶帽或橡胶塞受热分解。若空白值不易达到稳定，可适当调节燃烧管的位置。
分析步骤
1) 三节炉法分析步骤。将第一节炉温度控制在 (850 ± 10) ℃ ，第二节的炉温控制在(800 ± 10) ℃，第三节的炉温控制在 (600 ± 10) ℃，并使第一节炉紧靠第二节炉。
在预先灼烧过的燃烧舟中称取 0.2g (精确至 0.0001g) 粒度小于 0.2mm 的空气干燥煤样均匀铺平。在煤样上铺一层三氧化钨。若不立即测定，可把燃烧舟暂时存放在专用的磨口玻璃管或不加干燥剂的干燥器内。
将已恒量的吸收系统 U 型管磨口塞旋开后，接上燃烧系统，以每分钟 120mL 的流量通入氧气。打开入口端的橡胶塞，取出卷装铜丝。若燃烧管内有瓷舟，用镍铬丝钩取出。将盛有煤样的燃烧舟迅速放入燃烧管中，用推棒推入，使瓷舟前端刚好在第一节炉口，将卷装铜丝放在燃烧舟后面，塞上橡胶塞。通入氧气，流量保持在 120mL/min。隔 1min，移动第一节炉，使燃烧舟的一半进入炉口过 2min，移动炉子，使燃烧舟全部进入炉口再过 2min，再移动炉子，使燃烧舟位于炉子中心处。保温 18min 后，把第一节炉移回原位。2min 后，拆下吸收系统的 U 型管并关闭其磨口塞，用绒布擦净，在天平旁放置 10min后称量 (除氮 U 型管不必称量) 。
2) 二节炉法分析步骤。在这种情况下，第一节炉温控制在 (850 ± 10) ℃ ，第二节炉温控制在 (500 ±10) ℃，并使第一节炉紧靠第二节炉，每次空白试验时间为 20min，燃烧舟在炉中心位置保温时间为 13min。其他操作与三节炉法时相同。
3) 测定装置和操作技术可靠性检查。称取约 0.2g 标准煤样，按规定步骤操作，若实测值与标准值的差值在规定的不确定度内，表明装置和操作正常。否则，需查明原因，彻底纠正后才能进行正式测定。
按下式计算空气干燥煤样的碳、氢含量:
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式中:Cad为空气干燥煤样中碳的质量分数，%Had为空气干燥煤样氢的质量分数，%m为空气干燥煤样的质量，gm1为二氧化碳吸收管的增量，gm2为水分吸收管的增量，gm3为空白值，g0.2729为由二氧化碳换算成碳的因数0.1119为由水换算成氢的因数Mad为空气干燥煤样的水分的质量分数。
碳酸盐二氧化碳含量大于2%时，则:
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式中:w(CO2，ad)为空气干燥煤样的碳酸盐二氧化碳的质量分数。
73.11.1.2 电量-重量法
方法提要
一定量煤样在氧气流中燃烧，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，电解偏磷酸，根据电解所消耗的电量，计算煤中氢含量生成的二氧化碳以二氧化碳吸收剂吸收，由吸收剂的增量，计算煤中碳含量。煤样燃烧后生成的硫氧化物和氯用高锰酸银热解产物除去，氮氧化物用粒状二氧化锰除去，以消除它们对碳测定的干扰。方法适用于褐煤、烟煤和无烟煤碳、氢的测定。
仪器装置
电量-重量法碳氢测定仪(图73.40)由氧气净化系统、燃烧装置、铂-五氧化二磷电解池、电量积分器和吸收系统等构成。
图73.40 电量-重量法碳氢测定仪示意图
氧气净化系统 净化炉，长约 300mm，炉外径约 100mm，炉膛直径约 25mm 的管式电炉，可控温 (800 ± 10) ℃。净化管，长约 500mm，外径约 22mm 的石英管或素瓷管。气体干燥管，3 个，容量约 150mL 的玻璃管。氧气流量计，测量范围 0～150mL/min。
燃烧装置 燃烧炉和催化炉，长约 450mm，炉外径约 100mm，炉膛直径约 25mm 连成一体的二节管式炉，其中催化段长约 150mm，可控温在 (300 ± 10) ℃，燃烧段长约300mm，可控温在 (850 ± 10) ℃ 。
燃烧管 总长约 650mm，一端外径约 22mm、内径约 19mm、长约 610mm，距管口约100mm 处接有外径约 8mm、内径约 6mm、长约 50mm 的支管另一端外径约 7mm、内径约 3mm、长约 40mm 的异径石英管 (图73.41) 。
图73.41 燃烧管示意图(数字单位 mm)
燃烧舟 长 70～77mm 瓷舟。新舟使用前应在约 850℃下灼烧 2h。
带推棒的橡皮塞 (图73.42) 由镍铬丝推棒1 (直径约2mm，长约700mm，一端卷成直径约 10mm 的圆环) 、翻胶帽 2、硅橡胶管 3 (内径约 6mm，外径约 11mm) 、玻璃管 5(外径约 7mm，长约 60mm) 、橡皮塞 4 等组成。在橡皮塞上打一直径约 6mm 的孔，将玻璃管的一端穿过孔并伸出约 2mm玻璃管的另一端通过硅橡胶管与翻胶帽紧密连接，在翻胶帽的正中穿一小孔，使镍铬丝推棒的一端通过玻璃管后由翻胶帽上的小孔穿出。
图73.42 带推棒的橡皮塞示意图
镍铬丝钩 直径约 2mm，长约 700mm，一端弯成小钩。
硅橡胶管 内径约 5mm，外径约 9mm。
聚氯乙烯软管或聚四氟乙烯管 内径约 6mm，外径约 8mm。
电解池 长约100mm、外径约8mm、内径约5mm 的专用电解池 (图73.43) ，铂丝间距约 0.3mm，池内表面涂有五氧化二磷。电解池外有外径约 50mm、内径 9～10mm、长约80mm 的冷却水套。
电量积分器 电解电流 50～700mA 范围内积分线性误差小于 ±0.1%配有 4 位数字显示器，数字显示精确到 0.001mg 氢。
吸收系统 除氮 U 型管，直径约 15mm 的 U 型管，内装粒状二氧化锰，装试剂部分高 100～120mm，两端堵以硅酸铝棉。吸水 U 型管，直径约 15mm 的 U 型管，内装无水高氯酸镁或无水氧化钙，装试剂部分高 100～120mm。吸收二氧化碳 U 型管，2 个，直径约15mm 的 U 型管，4 /5 装碱石棉，1 /5 装无水高氯酸镁或无水氯化钙，装试剂部分高 100～120mm。气泡计，容量约 10mL，内盛少许硫酸。
图73.43 Pt-P2O5电解池示意图
带磨口的玻璃管或小型干燥器 (不放干燥剂) 。
试剂
碱石棉 化学纯，粒度 1～2mm或碱石灰，化学纯，粒度 0.5～2mm。
无水氯化钙 粒度 2～5mm。
无水高氯酸镁 粒度 1～3mm。
氧化铜 线状 (长约 5mm) 。
三氧化钨。
粒状二氧化锰 制法与 73.11.1.1 相同。
高锰酸银热分解产物 制法与 73.11.1.1 相同。
真空硅脂。
变色硅胶 化学纯。
硅酸铝棉 工业品。
硫酸。
无水乙醇。
涂液 磷酸与丙酮以 (3 +7) 比例混和。
氧气 氧气钢瓶需配有可调节流量的带减压阀的压力表(可使用医用氧气吸入器) 。
测定准备
1) 净化系统各容器的充填和连接。净化管内充填线状氧化铜，装填部分长约280mm，两端堵以硅酸铝棉。3 个气体干燥管内按氧气流入方向依次充填变色硅胶、碱石棉和无水高氯酸镁。按顺序将净化系统各容器连接好。
2) 燃烧管的填充和安装。在燃烧管细颈端先充填约 10mm 硅酸铝棉，然后填入约100mm 高锰酸银热解产物，最后再充填约 10mm 硅酸铝棉。将带推棒的橡皮塞塞住燃烧管入口端并将燃烧管放入燃烧炉内，使装填部分的位置在催化段。
3) 电解池涂膜及五氧化二磷膜的生成。先用外径约 5mm 的软毛刷和洗涤剂清洗电解池内壁，然后依次用自来水、蒸馏水冲洗，最后用丙酮或无水乙醇清洗并用热风吹干。此时，电解池两铂极间电阻应为无穷大。
将电解池前端向上竖起，从前端滴入涂液。涂液沿池内壁流下，当涂液流到池体 1/3处时，立即倒转电解池，使多余的涂液流出，并用滤纸拭净池口。边转动电解池，边用冷风吹至无丙酮气味。以同样方法涂液 3 次，但第2 次使涂液流到池体的2/3 处时，倒出多余涂液第 3 次使涂液流到距池体尾端约 10mm 处时，倒出多余的涂液。
接通氧气，调节氧气流量约为 80mL/min。用硅橡胶管将涂液后的电解池与燃烧管细颈端口对口连接。装好电解池冷却水套，通入冷却水，将电解池两电极与电解电源引线相接。选择 10V 电压，启动电解，每隔 3min 改变电解电源极性 1 次，直至电解终点。选择24V 电压启动电解，直至电解终点改变电解电源极性，启动电解，至电解终点。如此重复 4～5 次，五氧化二磷膜形成完毕或按涂膜键自动涂膜。
4) 吸收系统各容器的充填和连接。把按要求准备的吸收系统各容器按顺序连接好，氧气净化系统与燃烧管间以聚氯乙烯软管或聚四氟乙烯管连接，电解池与 U 型管及 U 型管与 U 型管间均以硅橡胶管连接。当出现下列现象时，应更换 U 型管中试剂，或清洗电解池: 某次试验后，第 2 个吸收二氧化碳 U 型管的质量增加 50mg 以上时，应更换第 1 个U 型管二氧化锰、无水高氯酸镁或无水氯化钙一般使用约 100 次应更换。电解池使用100 次左右或发现电解池有拖尾等现象时，应清洗电解池，重新涂膜。
5) 测定仪整个系统的气密性检查。将仪器按图73.40 所示连接好。将所有 U 型管磨口塞旋开，与仪器相连，接通氧气下调节氧气流量约为 80mL/min。然后关闭靠近气泡计处 U 型管磨口塞，此时若氧气流量降至 20mL/min 以下，表明整个系统气密否则，应逐个检查 U 型管的各个磨口塞，查出漏气处，予以解决。气密性检查时间不宜过长，以免 U型管磨口塞因系统压力过大而弹开。
6) 测定仪可靠性的检验。为了检查测定仪是否可靠，可称取 0.070～ 0.075g 标准煤样 (精确至 0.0001g) 进行碳、氢测定。如果实测的碳、氢值与标准值的差值不超过标准煤样规定的不确定度，并且无明显系统偏差，表明测定仪可用，否则需查明原因并纠正后才能进行正式测定。
分析步骤
选定电解电源极性 (每天应互换 1 次) ，通入氧气并将流量调节约为 80mL/min，接通冷却水，通电升温。升温同时，接上吸收二氧化碳 U 型管 (应先将 U 型管磨口塞开启)和气泡计，使氧气流量保持约 80mL/min，按下电解键 (或预处理键) 至终点。然后，每隔 2～3min 按一次电解键 (或预处理键) 。10min 后取下吸收二氧化碳 U 型管，关闭所有U 型管磨口塞，在天平旁放置 10min 左右，称量。然后再与系统相连，重复上述试验，直到两个吸收二氧化碳 U 型管质量变化不超过 0.0005g 为止。
将燃烧炉、净化炉和催化炉温度控制在指定温度。将煤样以转瓶法混和均匀，在预先灼烧过的燃烧舟中称取 0.070～0.075g (精确至 0.0001g) 粒度小于 0.2mm 的空气干燥煤样，并均匀铺平。在煤样上盖一层三氧化钨。如不立即测定，可把燃烧舟暂存入不带干燥剂的密闭容器中。
接上质量恒定的吸收二氧化碳 U 型管，保持氧气流量约 80mL/min，启动电解至电解终点。打开带有镍铬丝推棒的橡皮塞，迅速将燃烧舟放入燃烧管入口端，塞上带推棒的橡皮塞，将氢积分值和时间计数器清零。用推棒推动燃烧舟，使其一半进入燃烧炉口。煤样燃烧后 (一般 30s) ，按电解键 (或测定键) ，当煤样燃烧平稳，将全舟推入炉口，停留2min 左右，再将燃烧舟推入高温带并立即拉回推棒 (不要让推棒红热部分拉到近橡皮塞处，以免使橡皮塞过热分解) 。约 10min 后 (电解达到终点，否则需适当延长时间) ，取下吸收二氧化碳 U 型管，关闭其磨口塞，在天平旁放置约10min 后称量。第2 个吸收二氧化碳 U 形管质量变化小于 0.0005g，计算时忽略。记录电量积分器显示的氢的质量 (mg) 。打开带推棒的橡皮塞，用镍铬丝钩取出燃烧舟，塞上带推棒的橡皮塞。
空白值的测定。氢空白值的测定可与吸收二氧化碳 U 型管的恒量试验同时进行，也可在碳氢测定之后进行。在燃烧炉、净化炉和催化炉达到指定温度后，保持氧气流量约为80mL / min，启动电解到终点。在一个预先灼烧过的燃烧舟中加入三氧化钨 (数量与煤样分析时相当) ，打开带推棒的橡皮塞，放入燃烧舟，塞紧橡皮塞。将氢积分值和时间计数清零。用推棒直接将燃烧舟推到高温带，立即拉回推棒。按空白键或9min 后按下电解键。到达电解终点后，记录电量积分器显示的氢质量 (mg) 。重复上述操作，直至相邻两次空白测定值相差不超过 0.050mg，取这两次测定的平均值作为当天氢的空白值。
对于微计算机控制的测定仪可按照说明书规定的方法操作。
按下式计算空气干燥基煤样的碳氢含量:
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式中:Cad为空气干燥煤样中碳的质量分数，%Had为空气干燥煤样中氢的质量分数，%m为空气干燥煤样的质量，gm1为吸收二氧化碳U型管的增量，gm2为电量积分器显示的氢值，mgm3为电量积分器显示的氢空白值，mg0.2729为将二氧化碳换算成碳的因数0.1119为将水换算成氢的因数Mad为空气干燥煤样水分的质量分数。
当需要测定有机碳时，按式(73.71)计算有机碳的含量。
如何测煤炭中碳，氢的含量
煤（23个参数）（水、挥发分、灰分、固定碳）（全水、全硫、硫酸盐硫、硫化物硫、有机硫、磷、二氧化碳）（砷、硒、铬、镉、铅、汞、钾、钠、钙、镁、锰、氟） GB/T 212－1991 煤的工业分析方法 GB/T（211、214～216、218）－1996 煤中×××的测定方法 GB/T 3058－1996 煤中砷的测定方法GB/T 16415－1996 煤中硒的测定方法 GB/T 16658－1996 煤中铬镉铅的测定方法 GB/T 16659－1996 煤中汞的测定方法 GB/T 4634－1996煤灰中钾,钠,铁,钙,镁,锰的测定方法 GB/T 4633- 1997 煤中氟的测定方法 就是没有碳 氢检测标准,其它检测联系用户名
1、全水：称取6毫米以下煤样10~12克精确至0.001克，放入事先升温至105~110度的鼓风干燥箱内，无烟煤烘干3小时，烟煤烘干2小时后取出。
2、分析水：称取0.2毫米以下煤样1克精确至0.0001克，放入事先升温至105~110度的鼓风干燥箱内，无烟煤烘干1.5小时，烟煤烘干1小时后取出。
3、灰分：打开高温炉电源，用灰皿称取0.2毫米以下煤样1克精确至0.0001克，打开炉门将试样放在炉门口，缓慢将试样推入炉膛中央的高温带。
4、挥发分：用挥发份坩埚称取0.2毫米以下煤样1克精确至0.0001克，打开炉门将试样放在炉门口，迅速将试样放入炉膛中央的高温带。取出后在空气中冷却约5分钟后放入干燥器15分钟后称量。
扩展资料
精煤化验的指标：
1、胶质层最大厚度：烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大，容易结焦；冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求。
2、粘结指数：在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，它是煤炭分类的重要标准之一，是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高，结焦性越强。
参考资料来源：百度百科-煤炭化验
全水份(Mt)：是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。
空气干燥基水份(Mad)：指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。
灰分
空气干燥基灰分(Aad)
干燥基灰分(Ad)
收到基灰分的(Aar)
挥发份(全称为挥发份产率)V
空气干燥基挥发份(Vad)
干燥基挥发份(Vd)
干燥无灰基挥发份(Vdaf)
收到基挥发份(Var)。
其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一
固定碳
不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。
FC+A+V+M=100
相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad
FCd=100-Ad-Vd
FCdaf=100-Vdaf
全硫St
空气干燥基全硫(St,ad)
干燥基全硫(St.d)
收到基全硫(St,ar)
发热量
煤的弹筒发热量(Qb)：煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧(25～35个大气压左右)中燃烧后产生的热量(燃烧产物的最终温度规定为25C)。
煤的高位发热量(Qgr) 煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。
煤的恒湿无灰基高位发热量(Qmaf)
恒湿，是指温度30C，相对湿度96%时，测得的煤样的水分(或叫最高内在水分)。煤的恒湿无灰基高位发热量，实际中是不存在的，是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位发热量，
除去灰分影响后算出来的发热量。 恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。
5.3.1 瓦斯含量直接测定方法
1）密封式煤（岩）心采取器：这种仪器在钻孔内采取煤（岩）样的同时可利用出心接收器上、下两端的活门自动将煤样密封，使煤样在未脱气状态下提到地面，并保持气密状态送到实验室，然后通过测定和计算求出瓦斯含量。其方法是在实验室运用破碎、密闭加热和真空降压等方法，将煤样中的全部瓦斯（包括吸附瓦斯）抽出，测定抽出瓦斯的体积和成分，并用天平称出原始煤样和放气后煤样的质量，二者之差即为煤样中所含瓦斯的质量，最后经过计算求出单位质量煤中含有的瓦斯量。
2）集气式煤（岩）心采取器：这种采取器上部有一特制的集气室，可以在钻进和提升过程中收集从煤心中泄出的瓦斯。采样后应将装有煤心的采取器送交实验室，对集气室中的瓦斯量进行测定和分析，然后测定煤样的残存瓦斯量，最后计算出煤的瓦斯含量。
目前，上述两种仪器已在一些煤田地质勘探部门使用，但其使用和维护比较复杂，采样中的瓦斯损失不易估计；此外，薄煤层用这些仪器采样有一定困难，有时不够精确。
3）气测井法：利用半自动测井仪测定钻孔冲洗液中溶解的瓦斯量、煤池瓦斯量及钻屑中残存的瓦斯量。根据测得的总瓦斯量（即上述三者之和），除以钻进切除的煤量，得出煤层的瓦斯含量。
5.3.2 瓦斯含量间接测定法
（1）主要步骤
一般常用的是室内容量测定。其主要步骤是：将新鲜煤样密封送实验室，人工破碎至0.20～0.25mm；将破碎煤样在60℃和高真空条件下（压力为（1.3～1.3）×10－3Pa）抽气2～15 d；然后，进行甲烷气吸附试验，求吸附常数a值和b值；最后，换算出在标准压力（指要测定地点的压力）下每克煤的吸附瓦斯量。所计算出的瓦斯容量，可视为在给定条件下的煤层瓦斯含量。
（2）计算公式
根据已知的基本参数，利用朗格缪尔方程进行计算。
一般的计算公式
煤成（型）气地质学
式中：Wm为煤层瓦斯含量，m3/t；Wx为吸附瓦斯量（可燃基），m3/t；Wy为游离瓦斯量（可燃基），m3/t；a，b为吸附常数，取决于煤质，通过吸附试验求得，一般a值为20～70，b值为0.03～0.30；p为煤层瓦斯压力（绝对压力），Pa（计算时转换成at）；u为煤的孔隙率，%，计算公式为
煤成（型）气地质学
式中：ρ视为煤的视密度，g/cm3，计算公式为
煤成（型）气地质学
ρ真为煤的真密度，g/cm3，其计算公式为
煤成（型）气地质学
其中，ρw为水的密度，一般取1g/cm3；H2为煤中氢含量，%；Ma，d，Vdaf，Ad分别为煤的水分、挥发分和灰分含量，%。f是在0.005×0.25 H的静压力作用下单位体积煤的压缩百分比，H为计算地点的煤层埋藏深度，m；0.25 H为岩石静压力，Pa；0.005 为经验数值；中等变质程度的煤，压力为39.2 MPa时体积减小2%。
由于煤的水分、灰分、结构及地温、地压等的影响，需采用一系列校正系数参与计算，才能得到煤层瓦斯含量的更为精确的结果。其计算公式如下：
煤成（型）气地质学
式中：T0/Kpt为温度与压力对游离瓦斯量影响的校正值，T0＝273℃，Kpt为瓦斯压缩系数（可查表得出）；
K1为煤中灰分和水分影响的校正系数，其值为
煤成（型）气地质学
K2、K3为地温、地压对煤吸附影响的校正系数，其中
K2＝ enp－n
K3＝ 1－0.00001（90 ＋p）
，可查表得出；
煤成（型）气地质学
其中，t为测点的煤层实际温度，℃；t0为进行吸附试验时煤样的温度，℃；p为试验时的压力，at。
理想气体等温压缩的计算公式为
煤成（型）气地质学
式中：ρ为煤的密度，t/m3；Wx1为瓦斯压力为p、煤层温度为t条件下煤的吸附瓦斯量，m3/ m3。
上述公式表明，煤的吸附瓦斯量主要取决于煤层的瓦斯压力p和煤的吸附常数a、b，煤的游离瓦斯量主要取决于岩体的孔隙率和瓦斯压力。
（3）计算例题
已知某矿某煤层实测瓦斯压力为117.6×104Pa（13at），已测得煤的吸附常数 a ＝38.17，b＝0.079，孔隙率u＝6%，灰分Ad＝5%，水分Ma，d＝2%，煤的密度ρ＝1.3 t/m3，求该煤层的瓦斯含量。
解：将已知数据代入式（5.10）中，即
煤成（型）气地质学
（4）我国部分矿井的有关参数
现将我国部分矿井的有关参数列于表5.12中，以供参考。
表5.12 我国部分矿井有关参数值
①为唐家庄矿资料；②为阳泉三矿资料；③为王封矿资料。
5.3.3 经验公式法
在精度要求不高时，可用经验公式推算煤层的瓦斯含量。一个地区经验公式的建立，要做大量的研究工作。这是由于瓦斯含量涉及的因素很多，所得公式往往比较复杂，其适用范围也是有限的。现介绍几个计算煤层瓦斯含量的经验公式，以供参考。
（1）经验公式之一
在无测定条件和一般要求的情况下，可根据煤质化验数据，利用下列公式计算，即
煤成（型）气地质学
式中：a＝2.4＋0.21 Vdaf，b＝1－0.004 Vdaf，a、b也可查表得；en为温度系数（查表可得）；Kpt为在p，t条件下的瓦斯压缩系数。
（2）经验公式之二
煤成（型）气地质学
式中：B0为水分对煤吸附能力的影响系数，一般取1，其计算公式B0＝p/0.9792。
（3）经验公式之三
煤成（型）气地质学
式中：A、B、C为系数，查表可得；u空容为煤的空隙容积，m3/t；Wpt为相当于p、t条件下的瓦斯含量，m3/t。
5.3.4 图解法
国外一般是视煤的变质程度来确定煤层和瓦斯含量的（图5.11）。如已知其Vdaf值，则可从图上查得煤层瓦斯含量。这种方法看起来很简单，但对于影响瓦斯含量因素比较复杂的地域来说（如我国煤种多，构造复杂），单纯利用Vdaf值来确定瓦斯含量似显粗略，有时会带来误差。不过，在一定范围内这一方法可以借鉴。
图5.11 图解参考图
（据王大曾，1992）
1—苏里茨曲线（德国）；2—文介尔曲线（德国）；
3—斯柯夫曲线（荷兰）；4—巴尔巴拉曲线（波兰）
5.3.5 瓦斯含量的预测
瓦斯含量预测的一般方法是利用勘探地质或矿井地质已经掌握的瓦斯资料，找出与瓦斯含量最密切的相关因素，建立数学模型进行计算。例如，我国江西萍乡煤田龙潭组主采煤层，经分析研究发现，瓦斯含量与煤的挥发分和埋藏之间的相关程度最高，从而建立了以下数学模型：
Qh＝ 11.981 ＋0.014H－0.4202Vdaf
式中：Qh为瓦斯含量，cm3/kg；H 为预测地点的煤层埋深，m；Vdaf为煤体的挥发分值，%。
经验证明，在H＜800 m、Vdaf＞7%的情况下，这一公式完全通用；但超出这个范围则有误差。
此外，也可用相似条件比拟法，即根据已知的矿井（采区）情况，来预测与之条件相似矿井（采区）的瓦斯含量。
煤炭化验采制化流程：
1、 采样:
在被采样四周取有代表性的八个点，共采3~5千克 .采样深度为0.4米，煤堆表面的煤不宜采取。因为堆表面的煤在空气中经受了不同程度的氧化后，性质也逐渐变化。取样铲的使用角度与煤堆表面呈垂直状，遇到矸石、大块、黄铁矿时不可以随意舍弃。
采样后如不及时化验，试样应密封。
2、破碎:
将试样粒度破碎至<13mm或<6mm水分小的可一次性破碎到6mm
3、缩分 :
堆锥四分法(二分器法取一边的一份，全部通过二分器，再进行缩分至需要重量） 方法：将破碎过的试样摊成圆锥状，十安交叉分成四份，取对角两份，另两份舍去，然后，再混合摊成圆锥状，进行缩分，直至最后缩分至所需重量既可（约100g）
4、烘干:
将缩分过的试样平摊于不锈钢盘中，厚度不大于粒度的1.5倍，待干燥箱温度升至145度时，将试样放入，鼓风条件下（提前3分钟鼓风），干燥30~40分 注：预先鼓风是为了使温度均匀
5、全水分（外水） :
a、用预先干燥并称量过的称量瓶（75乘35），迅速称取粒度小于6mm的煤样10~12g，平摊在称量瓶中
b、打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到145度的干燥箱中，鼓风条件下，干燥30~40分(国标法：105~110度，鼓风情况下，烟煤1小时，无烟煤1.5小时）
c、从干燥箱中取出称量瓶，立既盖上盖，在空气中冷却约5分，然后放入干燥器中，冷却至室温（约20分）称量
d、进行栓查性干燥，每次30分，直到连续两次干燥煤样质量的减少不超过0.01g或质量有所增加为止。在后一种情况下，应采用质量增加前一次的质量作为计算依据。水分在2%以下时，不必进行检查性干燥。
扩展资料：
化验测量对象：
一、水分（M )
煤的水分分为两种，一是内在水分（Minh ) ，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ) ，是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分。全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低 。
水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时，煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ，发热量降低100kcal/kg(大卡/千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ，结焦时间延长5 一10min .
二、灰分（A )：
煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。
灰是有害物质。动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2% 发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1 % ，焦炭强度下降2 % ，高炉生产能力下降3 % ，石灰石用量增加4 % 。
三、挥发分（V )：
煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高，瘦煤、无烟煤挥发分较低。
四、固定碳含量（FC )：
固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物，它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准，可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。
五、发热量（Q )：
发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克（MJ/kg ) 。为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤。
国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（ Qnet,ar) ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量（ Qnet,ar) ，它能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。
参考资料：煤炭化验_百度百科
对于Vdaf>37的煤,Hdaf=0.835*Vdaf+1.206
