煤灰熔融性的测定方法（GB/T219-2008）

GB/T219-2008 煤灰熔融性测试方法

代替GB219-1996

1. 范围 

本标准规定了煤灰溶融性测定的定义、方法提要、试剂和材料、仪器设备、试验条件、操作手续以及精密度等。

本标准适用于褐煤、烟煤和无烟煤。

2. 引用标准 

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准本的可能性。

GB212-1991 煤的工业分析方法

3. 定义 

3.1 变形温度（DT） 

尖锥或棱开始变圆或弯曲时的温度（图1DT）。

图1 灰锥熔融特征示意图

注：如灰锥尖保持原形，则锥体收缩和倾斜不算变形温度。

A. 软化温度（ST） 

灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形的温度（图1ST）。

B. 半球温度（HT） 

灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度（图1HT）。

C. 流动温度（FT）

灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度（图1FT）。

4. 方法提要 

将煤灰制成尺寸的三角锥，在气体介质中，以升温速加热，观察灰锥在受热过程中的形态变化，观测并记录它的四个特征熔融温度：变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。

5. 试剂和材料 

A. 氧化镁（HG/T2573）：工业品，研细至粒度小于0.1mm。 

B. 糊精：化学纯，配成100g/L溶液。 

C. 碳物质：灰分低于15%，粒度小于1mm的无烟煤、石墨或其他碳物质。 

D. 参比灰：含三氧化二铁20%～30%的煤灰，预先在强还原性（100的氢气或一氧化碳，或它们与惰性气体的混合物构成的气氛）、弱还原性和氧化性气氛中分别测出其熔融特征温度^*，在例常测定中以它作为参比物来检定试验气氛性质。 

* 在强还原性和氧化性气氛中的软化温度、半球温度和流动温度约比还原性气氛者高100～300℃。

E. 二氧化碳。 

F. 氢气（GB/T3634）或一氧化碳。 

G. 刚玉舟（图2）：耐温1500℃以上，能盛足够量的碳物质。

图2 刚玉舟

H. 灰锥托板：在1 500℃下不变形，不与灰锥作用，不吸收灰样。灰锥托板可购置，或按下述方法制做：

取适量氧化镁（5.1），用糊精溶液（5.2）润湿成可塑状。将灰锥托板模（6.4.5）的垫片放入模座，用小刀将镁砂铲入模中，用小锤轻轻锤打成型。用顶板将成型托板轻轻顶出，先在空气中干燥，然后在高温炉中逐渐加热到1500℃。

除氧化镁外。也可用三氧化二铝或用等质量比的高岭土和氧化铝粉混合物制做托板。

6. 仪器和设备 

A. 高温炉：凡满足下列条件的高温炉都可使用： 

a. 能加热到1 500℃以上。 

b. 有足够的恒温带（各部位温差小于5℃）； 

c. 能按规定的程序加热； 

d. 炉内气氛可控制为弱还原性和氧化性； 

e. 能在试验过程中观察试样形态变化。

图3为一种适用的管式硅碳管高温炉。

1热电偶；2-硅碳管；3-灰锥；4-刚玉舟；5-炉壳；6-刚玉外套管；

7-刚玉内套管；8-泡沫氧化率保温砖；9-电极片；10-观测孔

图3 硅碳管高温炉

B. 铂铑-铂热电偶及高温计：测量范围0～1 500℃，小分度5K，加气密刚玉管保护。 

C. 灰锥模子（图4）：由对称的两个半块构成的黄铜或不锈钢制品。 

图4 灰锥模子

D. 灰锥托板模（图5）：由模座、垫片和顶板三部分构成，用硬木或其他坚硬材料制做。 

图5 灰锥托板模

E. 常量气体分析器：可测定一氧化碳、二氧化碳和氧气含量。

7. 试验条件 

A. 试样形状和尺寸 

试样为三角锥体，高20mm，底为边长7mm的正三角形，锥体的一侧面垂直于底面。

B. 试验气氛及其控制 

a. 弱还原性气氛，可用下述两种方法之一控制： 

i. 炉内通入（50±10）%（V/V）的氢气和（50±10%）（V/V）的二氧化碳混合气体，或（40±5）%（V/V）的一氧化碳和（60±5）%（V/V）的二氧化碳混合气体。 

ii. 炉内封入碳物质（5.3）。

b. 氧化性气氛，炉内不放任何含碳物质，并使空气自由流通。

8. 试验步骤 

A. 灰的制备 

取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB212-91规定将其全部灰化，然后用玛瑙研钵研细至0.1mm以下。

B. 灰锥的制做

取1～2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液（5.2润湿并调成可塑状，然后用小尖刀铲入灰锥模中挤压成型。用小尖刀将模内灰锥小心地推至瓷板或玻璃板上，于空气中风干或于60℃下干燥备用。

注：除糊精溶液外，可视煤灰的可塑性用水或100g/L的可溶性淀粉溶液。

9. 测定手续 

A. 在弱还原性气氛中测定 

用糊精水溶液（5.2）将少量氧化镁（5.1）调成糊状，用它将灰锥固定在灰锥托板（5.8）的三角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面垂直。

将带灰锥的托板置于刚玉舟（5.7）上。如用封碳法来产生弱还原性气氛，则预先在舟内放置足够量的碳物质（5.3）*。

* 一般在刚玉舟放置石墨粉15～20g，两端放置无烟煤40～50g（对气疏高刚玉管炉膛）；或在刚玉舟放置石墨粉5～6g（对气密刚玉管炉膛）。

打开高温炉（6.1）炉盖，将刚玉舟徐徐推入炉内、至灰锥位于高温带并紧邻电偶（6.2）热端(相距2mm左右）。

关上炉盖，开始加热并控制升温速度为：

900℃以下，15～20℃/min；

900℃以上，（5±1）℃min。

如用通气法产生弱还原性气氛，则从600℃开始通入氢气或一氧化碳和二氧化碳混合气体（7.2.1.1），通气速度以能避免空气渗入为准。

随时观察灰锥的形态变化（高温下观察时，需戴上墨镜），记录灰锥的四个熔融特征温度-变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。

待全部灰锥都达到流动温度或炉温升至1 500℃时断电，结束试验。

待炉子冷却后，取出刚玉舟，拿下托板，仔细检查其表面，如发现试样与托板作用，则另换一种托板重新试验。

B. 在氧化性气氛下测定

测定手续与9.1条相同，但刚玉舟内不放任何含碳物质，并使空气在炉内自由流通。

10. 试验气氛性质的检查 

定期或不定期地用下述方法之一检查炉内气氛性质：

A. 参比灰锥法 

用参比灰（5.4）制成灰锥并测定其熔融特征温度（ST、HT和FT），如其实际测定值与弱还原性气氛下的参比值相差不超过50℃，则证明炉内气氛为弱还原性；如超过50℃，则根据它们与强还原性或氧化性气氛下的参比值的接近程度以及刚玉舟中碳物质的氧化情况来判断炉内气氛。

B. 取气分析法

用一根气密刚玉管从炉子高温带以差不多的速度（以不改变炉内气体组成为准，一般为6～7mL/min）取出气体并进行成分分析。如在1 000～1 300℃范围内，还原性气体（一氧化碳、氢气和甲烷等）的体积百分含量为10%～70%，同时1 100℃以下它们的总体积和二氧化碳的体积比不大于1∶1、氧含量低于0.5%，则炉内氛为弱还原性。

11. 精密度 

煤灰熔融性测定的精密度如表1规定。

                  表1                                    

12. 试验记录和报告 

A. 记录灰锥的4个熔融特征温度：DT、ST、HT和FT，计算重复测定值的平均值并化整到10℃报出。 

B. 记录试验气氛性质及控制方法。 

C. 记录托板材料及试验后的表面状况。 

D. 记录试验过程中产生的烧结、收缩、膨胀和鼓泡等现象及其相应温度。