TCVN318:2009

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 318:2009 (ISO 1170: 2008) về Than và cốc - Tính kết quả phân tích trên những trạng thái khác nhau TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 318:2009 ISO 1170: 2008 THAN VÀ CỐC - TÍNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TRÊN NHỮNG TRẠNG THÁI KHÁC NHAU Coal and coke - Calculation of analyses to different bases Lời nói đầu TCVN 318: 2009 thay thế TCVN 318: 1997 TCVN 318: 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 1170:2008. TCVN 318: 2009 do Tiểu ban kỹ thu ậ t tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC27/SC3 Nhiên liệu khoáng rắn - Than bi ê n soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. THAN VÀ CỐC - TÍNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TRÊN NHỮNG TRẠNG THÁI KHÁC NHAU Coal and coke - Calculation of analyses to different bases 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này đưa ra những công thức cho phép biểu thị các số liệu phân tích liên quan đến than và cốc trên những trạng thái thông dụng khác nhau, có chú ý đến những hiệu ch í nh có thể áp dụng cho một số giá trị xác định của than trước khi tính toán trên những trạng thái khác. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên b ả n mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đ ổ i (nếu có). TCVN 4918 (ISO 602), Than - Xác định thành phần khoáng. ISO 17247, Coa l - Ultimate analysis (Than - Ph â n tích cuối c ù ng). 3. Nguyên tắc Để chuyển đổi kết quả phân tích biểu thị trên trạng thái này sang trạng thái khác thì nhân nó với hệ số đ ã tính từ công thức thích hợp (xem B ả ng 1) sau khi thay các ký hiệu bằng các trị số. 4. Các ký hiệu Các ký hiệu dùng trong các điều được quy định như sau, và có thêm các hậu tố (ph â n biệt bằng dấu chấm) “ ad ” (khô không khí), “ ar ” (như nhận được), “ d ” (kh ô ) , “ daf ” (khô, không tro) hoặc “ dmm f ” (khô, không chất khoáng) khi thấy thích hợp. w A là tro, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w C là hàm lượng cacbon, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w Cl là hàm lượng clo, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w Cl .inorg là hàm lượng clo vô cơ, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w C O 2 là hàm lượng cacbon dioxit, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w H là hàm lượng hydro, trừ hydro trong hàm lượng ẩm, nhưng kể cả hydro của nước hydrat hóa trong khoáng, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w H2 O là hàm lượng ẩm, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w h là nước hydrat hóa trong chất khoáng, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w MM là hàm lượng chất khoáng biểu thị bằng phần trăm khối lượng (xem Phụ lục A); w N là hàm lượng nitơ, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w O là hàm lượng oxy, trừ oxy trong hàm lượng ẩm, nhưng kể cả oxy của nước hydrat hóa trong khoáng, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w S , o là hàm lượng lưu huỳnh hữu cơ, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w s,p là hàm lượng lưu huỳnh pirit, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w S , s là hàm lượng lưu huỳnh sul f at, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w S , T là tổng hàm lượng lưu huỳnh, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; w V là hàm lượng chất bốc, biểu thị bằng phần trăm khối lượng; F C l là hệ số hiệu chính quốc gia để đánh giá hàm lượng clo vô cơ; F h l à hệ số hiệu chính quốc gia để đánh giá hàm lượng nước hyđrat hóa; F MM là hệ số hiệu chính quốc gia để đánh giá chất khoáng (xem Phụ lục A). 5. Tính toán đối với phép phân tích than 5.1. Giới thiệu Trong những tiêu chuẩn quốc gia về phân tích than, thường xác định trên các mẫu phân tích đã được làm khô không khí. Tuy nhiên khi sử dụng các phép phân tích này, thường cần phải biểu thị kết quả trên những trạng thái khác nhau. Các trạng thái khác thường dùng là “khô không khí", “như nhận được”, “khô", “khô, không tro”, và “khô, không chất khoáng”. 5.2. Cách ti ế n hành Mọi giá trị phân tích (trừ giá trị tỏa nhiệt thực) trên một trạng thái riêng có thể chuyển đổi sang một trạng thái khác bằng cách nhân nó với hệ số tính toán thích hợp cho trong Bảng 1, sau khi thay các ký hiệu bằng số để xác định hàm lượng ẩm xem TCVN 172 (ISO 589) và ISO 11722; đối với tro, xem TCVN 174 (ISO 1171). Tuy nhiên, trong một số phép xác định có tham gia trực tiếp của chất khoáng và trong những trường hợp đó, cần phải áp dụng hiệu chính đối với kết quả khô không khí trước khi t í nh trên trạng thái khô, không chất khoáng. Việc hiệu chính phụ thuộc vào bản chất cũng như số lượng của chất khoáng có trong mẫu thử và đối với các mẫu thử cần áp dụng công thức do cơ quan tiêu chuẩn hóa quốc gia của nước xuất xứ mẫu quy định. Tất cả các phép xác định có thể biểu thị trên trạng thái khô, không chất khoáng được xem xét riêng dưới đây. Nếu cần phải tính kết quả phân tích biểu thị trên trạng thái khô, không chất khoáng sang một trạng thái khác thì điều quan trọng là trong quá trình áp dụng các công thức từ (1) đến (10) các hiệu chính đã được trừ đi thì phải cộng lại vào giá trị khô, không chất khoáng trước khi áp dụng công thức trong B ả ng 1. 5.3. Cacbon Tổng cacbon, xác định trong than, bao gồm cả cacbon hữu cơ và cacbonat trong chất khoáng, được báo cáo trên trạng thái khô không kh í (xem TCVN 255 (ISO 609), ISO 625, hoặc ISO/TS 12902. Đ ể chuyển đổi tổng hàm lượng cacbon phân tích được sang trạng thái khô, không chất khoáng, thì trừ cacbon cacbonat trước khi chuyển đổi như cho trong công thức (1): 5.4. Hydro Hàm lượng hydro được báo cáo trên trạng thái khô không khí kể c ả hydro trong than và hydro có mặt (như trong nước) trong chất khoáng xem TCVN 255 (ISO 609), ISO 625 và ISO/TS 12902. Hydro có trong lượng ẩ m của mẫu khô không khí phải được trừ đi trước khi báo cáo w H .ad . Trước khi tính hydro của than trên trạng thái khô, không chất khoáng, cũng cần trừ đi lượng hydro của chất khoáng như cho trong công thức (2): Do nước hydrat hóa trong chất khoáng không xác định trước được, nước được ước lượng chung từ vật liệu có mặt và tổng hàm lượng chất khoáng theo công thức (3). w h.ad = F h x w A.ad (3) Trong đó F h là hệ số quốc gia, phụ thuộc vào loại than thực t ế . N ế u hệ số quốc gia có sẵn, có thể sử dụng một giá tr ị F h gần bằng 0,1 để có kết quả phù hợp. 5.5. Nitơ Hàm lượng nitơ được báo cáo trên trạng thái khô không khí xem TCVN 6014 (ISO 333). Không có nitơ trong chất khoáng, b ì nh thường chỉ có trong than và t í nh toán trên trạng thái khô, không chất khoáng như cho trong công thức (4): 5.6. Lưu huỳnh Tổng hàm lượng lưu huỳnh, w S,T . được báo cáo trên trạng thái khô không khí [ xem TCVN 175 (ISO 334), TCVN 4916 (ISO 351) hoặc ISO 19579 ] , kể cả lưu huỳnh hữu cơ, w S,o , lưu huỳnh pyrit, w S, p , và lưu huỳnh sulfat w S , s . Lưu huỳnh pyrit và lưu huỳnh sul f at được xác định còn lưu huỳnh hữu cơ nhận được bằng cách tính xem TCVN 4914 (ISO 157). Để chuyển tổng hàm lượng lưu huỳnh trên trạng thái khô, không chất khoáng, cần phải trừ đi hàm lượng lưu huỳnh pyrit và lưu huỳnh sulfat như cho trong công thức (5): 5.7. Oxy Mặc dù thành phần oxy có đáng kể trong than và cốc, có í t yêu cầu xác định trực tiếp để quyết định m ở rộng phạm vi của một tiêu chuẩn ISO. Hàm lượng oxy được xác định bằng cách tính tr ê n trạng thái khô không khí cho trong công thức (6) , lấy theo ISO 17247: T í nh hàm lượng “oxy ở dạng khác” kể cả oxy trong than, c á c chất khoáng cacbonat (như cacbon dioxit) và trong nước của sự hydrat hóa trong chất khoáng. Hàm lượng oxy trên trạng thái khô, không chất khoáng có thể tính theo công thức (7): Cần c ẩn thận với kết quả đánh giá nhận được đối v ớ i “oxy bằng nhi ề u cách khác” vì n ó bao gồm tổng các lỗi trong kết quả của các nguyên tố khác. 5.8. C lo Hàm lượng clo được báo cáo tr ê n trạng thái khô không khí [ xem TCVN 5230 (ISO 587) ] kể cả clo có trong chất khoáng và clo liên kết trong than. Vì vậy cần phải trừ đi lượng clo vô cơ trước khi tính trên trạng thái khô, không chất khoáng cho trong công thức (8): Có thể tính toán hàm lượng clo v ô cơ bằng cách sử dụng hệ số quốc gia, F C l , như cho trong công thức (9): Đối với than có phẩm cấp cao, không có clo liên kết với than [1] Vì vậy giá trị F Cl = 1 có thể sử dụng để đối với các loại than n à y. 5.9. Hàm lượng chất b ố c Chất khoáng trong với mẫu than cũng hao hụt khối lượng dưới các điều kiện của phép xác định hàm lượng chất bốc xem TCVN 174 (ISO 562), lượng hao hụt phụ thuộc vào c ả bản chất và số lượng của chất khoáng có mặt. Vì vậy cần hiệu chính trước khi tính hàm lượng chất bốc trên trạng thái khô, không chất khoáng để tính được lượng hao hụt lưu huỳnh, nước của quá trình hydrat hóa, cacbon dioxit và clo như cho trong công thức (10): Lưu huỳnh pyrit hao hụt trong quá trình làm không để bay hơi trong khoảng nửa giới hạn lưu huỳnh trong pyrit. 5.10. Giá trị t ỏa nhiệt thực Tính giá trị tỏa nhiệt thực được mô tả chi tiết trong TCVN 200 (ISO 1928), tuy nhiên không bao gồm tính trên trạng thái khô, không chất khoáng, v ì trạng thái này không quan trọng đối với giá trị tỏa nhiệt thực. CHÚ THlCH: Giá trị tỏa nhiệt thực không th ể chuyển đổi sang b ấ t kỳ trạng th á i nào kh á c bằ ng cách nhân trực tiếp với công thức thích hợp cho trong Bảng 1 v ì giá trị t ỏa nhiệt thực đ ã bao gồm hiệu chính đối với nhiệt lượng của sự bay hơi có liên quan đến hàm lượng ẩ m thực t ế 6. Tính toán đối với phép phân tích cốc Các phân tích cốc c ó thể biểu thị trên trạng thái “khô không khí”, “như nhận được”, “khô", và “khô, không tro ” , và các giá trị này (trừ giá trị tỏa nhiệt thực) được tính bằng cách dùng các công thức thích hợp cho trong Bảng 1, sau khi thay thế các ký hiệu bằng số đ ể xác định hàm lượng ẩ m xem ISO 579 và TCVN 4919 (ISO 687); đối với độ tro, xem TCVN 173 (ISO 1171). Hiện nay không khuy ế n cáo tính chuyển đổi các kết quả phân tích cốc sang trạng thái khô, không chất khoáng. 7. Bảng để tính trên các trạng thái khác nhau Bảng 1 - Các công thức đ ể tính kết quả tr ê n những trạng thái khác nhau Trạng thái để cho giá trị Trạn g thái để lấy giá trị Như phân tích (khô không khí) (ad) Như nhận được a (ar) Khô ( d) Khô không tro (adf) Khô không chất khoáng (dmmf) Như phân tích (kh ô không Khí) (ad) — Như nhận được (ar) — Khô (d) — Khô , không tro ( daf) — Khô , không ch ấ t khoáng (dmm f) — a Chú ý là các công thức đ ể tính kết quả trên trạng thái “như nhận được ” c ó thể sử dụng đ ể t í nh chúng tr ê n trạng thái hàm lượn g ẩ m khác, v í dụ hàm lượn g ẩ m lưu hoặc hàm lượng ẩ m n ề n. Phụ lục A (quy định) Chất khoáng Để tính toán các kết quả phân tích than trên trạng thái khô, không chất khoáng cần phải biết tổng lượng chất khoáng có mặt. Thông thường nó được xác định trong mẫu phân tích khô không khí theo phương pháp quy định trong TCVN 4918 (ISO 602). Tuy nhiên có th ể xảy ra những cơ hội thuận lợi để đánh giá lượng chất khoáng từ phần tro bằng cách áp dụng công thức có tính đến những thay đổi về mặt hóa học sinh ra trong quá trình hóa tro. Những thay đổi chính là: a) giải phóng nước hydrat hóa từ silicat, b) giải phóng cacbon dioxit từ cacbonat, c) giải phóng clo từ clorua, d) oxy hóa pyrit thành sắt(lll) oxit cùng với sự thất thoát của lưu huỳnh, e) cố định lưu huỳnh bằng các bazơ oxit. Các giá trị hiệu chính cho bốn thay đổi vẻ mặt hóa học cuối có thể t í nh với một độ chính xác hợp lý từ các yếu tố hợp thành được xác định sẵn. Tuy nhiên, việc hiệu chính nước hydrat hóa trong các khoáng silicat thường lớn hơn tổng số còn lại và thông thường không đúng và cũng không chính xác vì phép xác định phức tạp và ít khi được tiến h à nh. Các nồng độ của nước hydrat hóa nằm trong khoảng từ 5 % đến 20 % đ ã được báo cáo tại một số vùng trên thế giới và rõ ràng là không có công thức đơn lẻ nào có thể được chấp nhận. Có thể ví dụ công thức, đơn gi ả n như cho trong công thức (A.1). W MM.ad = F MM x W A.ad (A.1) trong đó F MM là hệ số quốc gia, phụ thuộc vào loại than thực t ế . Nếu không có hệ số quốc gia, có thể lấy giá trị F MM bằng 1,1 sử dụng để tính kết quả ước lượng. Công thức quốc gia có thể phức tạp hơn vì bao gồm nhiều biến số hơn là hàm lượng tro, w A.ad . Nếu cần dùng một giá trị tính (thay cho giá trị xác đ ị nh) cho chất khoáng thì công thức sử dụng là công thức được quy định trong tiêu chuẩn quốc gia của nước xuất xứ mẫu. Công thức phải được tr í ch dẫn mỗi khi sử dụng. THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Frank E. Huggins and gerald P. Huffman: Clorine in coal: an XAFS spectroscopic investigation, Fuel, Volume 74, Issue 4, April 1995, pp. 556-569 [2] TCVN 4914 (ISO 157), Than - Xác định các dạng lưu huỳnh [3] TCVN 6014 (ISO 333). Than - Xác định nitơ - Phương pháp Kjeldahl bán vi [4] TCVN 175 (ISO 334), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định tổng hàm lượng lưu huỳnh - Phương pháp Eschka [5] TCVN 4916 (ISO 351), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định tổng hàm lượng lưu huỳnh - Phương pháp đốt ở nhiệt độ cao [6] TCVN 174 (ISO 562), Than đá và cốc - Xác định hàm lượng chất bốc [7] ISO 579, Cốc - Xác định tổng hàm lượng ẩ m [8] TCVN 5230 (ISO 587), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định clo sử dụng hỗn hợp Eschka [9] TCVN 172 (ISO 589), Than đá - Xác định tổng hàm lượng ẩ m [10] TCVN 255 (ISO 609), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định cacbon và hydro - Phương pháp đốt ở nhiệt độ cao [11] ISO 625, Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định cacbon và hydro - Phương pháp Liebig [12] TCVN 4919 (ISO 687), Nhiên liệu khoáng rắn - Cốc - Xác định hàm lượng ẩ m trong mẫu thử phân tích chung [13] TCVN 173 (ISO 1171), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định tro [14] TCVN 200 (ISO 1928), Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định gi á trị tỏa nhiệt bằng phương pháp bom đo nhiệt lượng và tính giá trị tỏa nhiệt thực [15] ISO 11722, Nhiên liệu khoáng rắn - Than đá - Xác định hàm lượng ẩ m trong mẫu th ử phân tích chung bằng dòng nitơ khô [16] ISO/TS 12902, Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định tổng cacbon, hydro và nitơ - Phương pháp dụng cụ 1) [17] ISO 19579, Nhiên liệu khoáng rắn - Xác định lưu huỳnh bằng phép đo phổ IR . 1) ISO/TS 12902 sẽ được thay thế b ằ ng ISO 29541, Nhi ê n liệu khoáng r ắ n - Xác định tổng hàm lượng cacbon, hydro và nitơ - Phương pháp dụng cụ, phương pháp này chuẩn bị được ban hành.