Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN172:1997

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 172 : 1997

THAN ĐÁ – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ẨM TOÀN PHẦN
Hard coal – Determination of total moisture

0. Lời giới thiệu

Hàm lượng ẩm trong than đá không phải là trị số tuyệt đối và những điều kiện xác định nó cần phải được tiêu chuẩn hóa. Các kết quả thu được theo những phương pháp khác nhau quy định ở đây phải so sánh được trong phạm vi những giới hạn của sai số trích dẫn.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định ba phương pháp xác định hàm lượng ẩm toàn phần trong than đá. Hai phương pháp áp dụng cho tất cả các loại than, còn phương pháp thứ ba chỉ áp dụng cho loại than không thể oxi hóa.

2. Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 1693:1995 (ISO 1988) Than đá – Lấy mẫu.

ISO 5272 Toluen cho sử dụng công nghiệp – Yêu cầu kỹ thuật.

3. Nguyên tắc

3.1 Phương pháp A (cho tất cả các loại than đá)

Mẫu thử được đun cùng toluen trong thiết bị chưng cất hồi lưu. Lượng ẩm của than được hơi toluen cuốn theo và đưa đến bình ngưng có lắp một ống thu chia độ ở đó nước tách ra trong bình tạo thành một lớp ở dưới, toluen dư tràn trở lại bình cất. Hàm lượng ẩm trong than được tính từ khối lượng của mẫu thử và thể tích nước thu được.

3.2 Phương pháp E (cho các loại than đá)

Mẫu thử được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105⁰C đến 110⁰C trong dòng khí nitơ và hàm lượng ẩm được tính từ khối lượng giảm đi.

3.3 Phương pháp C (chỉ dùng cho loại than đá không thể oxi hóa, xem 10.1)

Mẫu thử được sấy ở nhiệt độ 105⁰C đến 110⁰C trong không khí và hàm lượng ẩm được tính từ khối lượng mất đi.

4. Chuẩn bị mẫu thử

4.1 Mẫu để xác định hàm lượng ẩm phải được đựng trong hộp kín.

4.2 Với phương pháp A và phương pháp B, khối lượng mẫu thử không được nhỏ hơn 300g, kích thước hạt lớn nhất không quá 3 mm; với phương pháp C thường sử dụng với mẫu thử có kích thước hạt lớn nhất khoảng 20mm, khối lượng mẫu thử tính bằng kilogam không được nhỏ hơn 0,06 lần kích thước hạt lớn nhất tính bằng milimet.

4.3 Trong quá trình chuẩn bị mẫu thử, có thể làm khô không khí mẫu thử và trong trường hợp đó, cho phép dùng một công thức để tính hàm lượng ẩm toàn phần (xem mục 8).

4.4 Trước khi bắt đầu xác định bằng phương pháp A hoặc phương pháp B, hoặc theo điều 10.6, trộn đều mẫu thử ít nhất 1 phút trong hộp kín, tốt nhất là trộn bằng máy.

5. Phương pháp A

5.1 Thuốc thử

Khi phân tích chỉ dùng nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

5.1.1 Toluen (xem 10.3), phù hợp với yêu cầu của ISO 5272.

5.2 Dụng cụ

Dụng cụ thí nghiệm thông thường: dụng cụ có khắc độ đều phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế do ISO/TC48 “Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh” soạn thảo.

5.2.1 Bình chưng cất, dung tích nhỏ nhất 500ml.

5.2.2 Bình ngưng tụ dài ít nhất 200 mm, có miệng rộng đưa thẳng sản phẩm ngưng vào trong bình chứa, dọc theo trục của nó, không chạm vào thành (xem 10.3).

5.2.3 Bình chứa để đựng sản phẩm ngưng, có vạch chia tới 0,1 ml (xem 10.2)

Phải nối một ống tràn vào bình chứa hoặc vào phần dưới của bình ngưng để cho toluen ngưng lại trở về bình cất. Bình ngưng tụ có thể bố trí để làm lạnh luồng hơi đi lên hoặc luồng hơi đi xuống.

Bình ngưng, bình chứa và bình cất được lắp với nhau bằng các ống nối thủy tinh mài.

5.2.4 Các ống thủy tinh, đường kính 5mm và dài 5 mm, đầu nhọn (hoặc những phương tiện phù hợp khác để phòng ngừa sôi quá mạnh).

5.2.5 Ống nhánh - ống thủy tinh qua đó có thể cấp thêm toluen để rửa mặt trong của bình ngưng (chỉ cần khi sử dụng bình ngưng luồng hơi đi lên).

5.3 Cách tiến hành

5.3.1 Xác định

Cân với độ chính xác 0,1g khoảng 100g mẫu thử (xem 10.4) và đổ vào bình cất khô (5.2.1). Thêm 200 ml toluen (5.1.1) sao cho than bám ở cổ hoặc thành bình cất được thuốc thử rửa trôi xuống. Đặt hai hoặc ba đoạn ống thủy tinh (5.2.4) vào trong bình cất đề phòng sôi quá mạnh, đổ đầy toluen (5.1.1) vào bình chứa (5.2.3) và lắp ráp dụng cụ. Đun nóng bình cất và giữ cho sôi đều.

Tiếp tục cất cho đến khi không còn nước ngưng tụ thêm trong bình chứa khắc độ (5.2.3) và sau đó cất tiếp 10 phút. Trước khi kết thúc vài phút ngắt nước vào bình ngưng để luồng hơi toluen rửa sạch các giọt nước dính trên thành dụng cụ gom vào bình ngưng; có thể dùng những cách thích hợp khác.

Đọc thể tích V của nước chính xác đến 0,5ml. Nếu lớp trên của dung môi không trong, đặt bình chứa vào bếp cách thủy nóng 60⁰C trong 20 phút rồi làm nguội đến nhiệt độ phòng và đọc thể tích nước.

5.3.2 Hiệu chỉnh dụng cụ

Hiệu chỉnh dụng cụ bằng cách chưng cất một loạt thể tích nước đã đo chính xác bằng micro buret, bao gồm khoảng hàm lượng ẩm có thể gặp trong các nhiên liệu. Lập biểu đồ chỉ số mililit của nước thêm vào ứng với số mililit nước thu được, và dùng biểu đồ này để hiệu chỉnh thể tích nước thu được trong mỗi lần thử.

5.4 Biểu thị kết quả

Thừa nhận tỷ trọng của nước là 1g/ml, hàm lượng ẩm M của than được phân tích tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức:

trong đó

m là khối lượng mẫu thử, tính bằng gam;

V₀ là thể tích nước đã hiệu chỉnh đọc được trên biểu đồ, tính bằng mililit.

Kết quả phải được báo cáo với độ chính xác 0,1%, nói rõ là việc xác định tiến hành theo phương pháp A.

6. Phương pháp B

6.1 Thuốc thử

6.1.1 Nitơ khô và chứa hàm lượng oxi dưới 30 phần triệu (xem phụ lục A).

6.1.2 Chất hút ẩm – silicagel mới hoặc mới tái sinh hoặc chất hút ẩm khác, sử dụng trong bình hút ẩm.

6.2 Dụng cụ

Các dụng cụ thử nghiệm thông thường và:

6.2.1 Tủ sấy nitơ có thể khống chế được nhiệt độ trong phạm vi 105 đến 110⁰C, đảm bảo cho dòng nitơ khô không có oxi đi qua với tốc độ đủ để thay đổi không khí 15 lần/giờ. Tủ sấy thích hợp được trình bầy trong hình vẽ.

6.2.2 Chén cân, thấp, bằng silicat hoặc thủy tinh, có nút mài, hoặc bằng vật liệu chịu nhiệt, không bị ăn mòn và có nắp đậy kín. Đường kính của chén phải sao cho khối lượng của lớp than trên 1 cm² không vượt quá 0,3g mẫu thử.

6.2.3 Cân, độ chính xác đến 1mg.

6.3 Cách tiến hành

Cân với độ chính xác 0,01g một chén cân, khô, sạch cùng với nắp (6.2.2), và rải vào đó không dưới 10g mẫu thử. Cân chén cân đã được đậy kín cùng với than để xác định lượng than được lấy.

Đặt nắp vào bình hút ẩm và sấy than trong chén không nắp trong tủ sấy (6.2.1) ở nhiệt độ 105⁰C đến 110⁰C cho tới khi khối lượng không thay đổi (xem 10.5). Đậy nắp lại, làm nguội nhanh trên một tấm kim loại trong 10 phút, đưa vào bình hút ẩm và cân sau đó 10 phút.

6.4 Biểu thị kết quả

Hàm lượng ẩm M của than phân tích, tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức:

trong đó

m₁ là khối lượng của chén và nắp, tính bằng gam;

m₂ là khối lượng của chén, nắp và mẫu thử trước khi sấy, tính bằng gam;

m₃ là khối lượng của chén, nắp và mẫu thử sau khi sấy, tính bằng gam.

Kích thước tính bằng milimet

Hình – Lò nitơ

Kết quả được báo cáo với độ chính xác 0,1%, ghi rõ là việc xác định được tiến hành theo phương pháp B.

7. Phương pháp C

7.1 Dụng cụ

7.1.1 Lò không khí có khả năng giữ nhiệt độ trong phạm vi 105 đến 110⁰C với tốc độ thông khí nhanh 3 tới 5 lần mỗi giờ.

7.1.2 Khay bằng vật liệu chịu nhiệt và không bị ăn mòn, có kích thước đủ chứa được toàn bộ mẫu thử (xem điều 4.2) với tỷ lệ xấp xỉ 1 gam mẫu trên 1 cm² bề mặt khay.

7.1.3 Cân đủ độ nhạy cho phép cân mẫu thử và hộp chứa với độ chính xác 0,1%.

7.2 Cách tiến hành

Cân mẫu và hộp chứa với độ chính xác 0,1% (nếu mẫu có kích thước lớn nhất 3mm). Cân khay khô (7.1.2) cho toàn bộ mẫu vào khay, trải đều trên khay, mỗi 1 cm² bề mặt khay có mẫu. Làm khô hộp chứa cùng mẫu dính vào đó bằng cách sấy, sau đó đổ phần mẫu thu còn trong khay và cân hộp khô.

Đặt khay có mẫu thử vào tủ sấy (7.1.1) ở nhiệt độ 105 đến 110⁰C. Sấy khay có mẫu cho tới khối lượng không đổi (xem 10.5), cân khi đang nóng để tránh hiện tượng hấp thụ ẩm trong quá trình nguội. Thời gian cần thiết có thể từ 3 đến 6 giờ hoặc nhiều hơn, tùy theo kích thước hạt của than.

7.3 Biểu thị kết quả

Hàm lượng ẩm M của than phân tích, tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức:

trong đó

m₁ là khối lượng của hộp và mẫu, tính bằng gam;

m₂ là khối lượng của khay, tính bằng gam;

m₃ là khối lượng của khay và mẫu sau khi sấy, tính bằng gam;

m₄ là khối lượng của hộp khô, tính bằng gam.

Kết quả phải được báo cáo với độ chính xác 0,1%, ghi rõ là việc xác định được tiến hành theo phương pháp C.

8. Tính toán và báo cáo hàm lượng ẩm toàn phần

8.1 Mẫu thử chưa làm khô không khí

Khi không tiến hành làm khô không khí trong quá trình chuẩn bị mẫu, hàm lượng ẩm của than được phân tích, M (xem 5.4; 6.4; hoặc 7.3), phải được báo cáo như là hàm lượng ẩm toàn phần.

8.2 Mẫu thử được làm khô không khí

Khi có tiến hành làm khô không khí trong quá trình chuẩn bị mẫu, theo quy định trong TCVN 1693:1995 (ISO 1988), hàm lượng ẩm toàn phần, tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức:

X + M (1 – X/100)

trong đó

X là hao hụt do làm khô của mẫu thử ban đầu, tính bằng phần trăm khối lượng;

M là hàm lượng ẩm còn lại, xác định được trong mẫu thử được làm khô không khí, tính bằng phần trăm khối lượng.

Kết quả việc xác định hàm lượng ẩm toàn phần phải được báo cáo với độ chính xác 0,1% và phải ghi thử theo phương pháp nào.

9. Độ chính xác của phương pháp

9.1 Độ lặp lại

Những kết quả của thử nghiệm hai lần (xem 10.7) tiến hành ở các thời điểm khác nhau, trong cùng phòng thí nghiệm, do một người làm, với cùng dụng cụ, với các mẫu thử lấy ở cùng mẫu chung, không được sai lệch quá trị số nói trên.

9.2 Độ tái lặp

Không có trị số nào về độ tái lặp có thể trích dẫn cho những thử nghiệm được tiến hành trong các phòng thí nghiệm khác nhau, vì không có đủ bằng chứng về vấn đề này.

10. Chú thích về cách tiến hành

10.1 Nói chung có thể coi than là dễ bị oxi hóa nếu than thuộc loại 0 đến 5 theo phân loại than đá quốc tế, đã được Ủy ban Kinh tế Châu Âu của Liên Hiệp Quốc chấp nhận. Trong trường hợp nghi ngờ, phải sử dụng phương pháp A hoặc phương pháp B.

10.2 Điều quan trọng là bình chứa và bình ngưng phải sạch. Để đảm bảo điều đó phải xử lý bình bằng các hóa chất làm sạch. Chẳng hạn dung dịch đậm đặc kali dicromat trong axit sunfuric.

10.3 Độ hòa lẫn của nước trong toluen thấp và có rất ít khả năng phát sinh sai số trong khi xác định do thay đổi điều kiện bão hòa của chất cuốn sử dụng. Để giảm sai số đó tới trị số không đáng kể, cần phải sử dụng chất cuốn ở cùng trạng thái khi xác định cũng như khi hiệu chỉnh dụng cụ.

10.4 Có thể lấy 50g mẫu nếu lượng ẩm làm cho bình chứa không đủ chỗ khi cần lấy 100 g.

10.5 Tính không đổi của khối lượng được định rõ khi thay đổi không vượt quá 0,2% của hao hụt khối lượng toàn phần sau khi đốt nóng một thời gian không dưới 30 phút.

10.6 Nếu mẫu thử dùng theo phương pháp C đã được nghiền tới kích thước 3mm, phải lấy không ít hơn 10g và dùng phương pháp B, trừ khi lò không khí (điều 7.1.1) thay cho lò nitơ (điều 6.2.1).

10.7 Các thử nghiệm song song theo phương pháp C có thể tiến hành trên các mẫu đúng theo công thức quy định trong TCVN 1693:1995 (ISO 1988).

11. Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả thử gồm có những mục sau đây:

a) Sự nhận biết về sản phẩm được thử;

b) Phương pháp sử dụng;

c) Các kết quả và cách biểu thị các kết quả;

d) Mọi hiện tượng bất bình ghi nhận trong khi thử;

e) Mọi thao tác không nêu trong tiêu chuẩn này hoặc coi như tùy ý.

PHỤ LỤC A

THIẾT BỊ TINH CHẾ NITƠ

Điều thiết yếu là nitơ dùng quạt vào khoảng trống nhỏ nhất của lò phải tương đối sạch, và chỉ một lượng nhỏ oxi trong nitơ thương phẩm cũng đủ gây oxi hóa, do đó cho kết quả thấp về hàm lượng ẩm thể hiện qua hao hụt khối lượng trong khi làm khô. Cần phải có thiết bị tốt để làm sạch nitơ, ở đây mô tả một loại phù hợp có thể xử lý ít nhất 600ml trong một phút ở áp suất một vài milimet thủy ngân. Nguồn khí thích hợp là một ống hình trụ chứa nitơ nén. Thiết bị làm sạch là một ống thạch anh dài 500 mm, đường kính trong 37 mm, chứa 1,2 kg đồng khử dạng sợi, ống làm sạch được đốt nóng bằng lò thích hợp bao quanh ống trên một đoạn dài 380 mm và để dây đồng thò ra ở đầu ra của ống đựng khoảng 80 mm, với mục đích làm hạ nhiệt độ của dòng khí. Đồng khử được đốt nóng tới khoảng 500⁰C. Bề mặt lớn của đồng loại trừ những vệt oxy cuối cùng.

Nếu cần khử đồng oxit sinh ra trong quá trình làm sạch nitơ, có thể cho hidro đi qua ống chứa đồng, ống này được đốt nóng tới 450⁰C đến 500⁰C. Trong khi tiến hành khử, nước sinh ra được thải ra khí quyển. Phải tẩy rửa ống bằng nitơ trước khi dùng, bỏ đồng khử ra khỏi ống và gỡ sạch các chất tụ lại trong đó rồi mới cho lại vào ống.

Có thể dùng nguồn nitơ bán trên thị trường khi thiếu thiết bị làm sạch, khi chứa trong bình hình trụ quy định không được vượt quá 30 phần triệu oxi.

Trong cả hai trường hợp, nitơ đã được làm sạch phải đi qua cột magie peclorat để loại trừ các vết ẩm có thể có mặt.