ГОСТ 2408.3-95 (ИСО 1994-76)

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Минск

ГОСТ 2408.3-95

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН МТК 179 "Уголь и продукты его переработки", институтом горючих ископаемых (ИГИ)

ВНЕСЕН Госстандартом России

2    ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 7—95 от 26 апреля 1995 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование государства	Наименование национального органа по стандартизации
Республика Беларусь	Бслстандарт
Республика Казахстан	Госстандарт Республики Казахстан
Российская Федерация	Госстандарт России
Украина	Госстандарт Украины

3    Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст ИСО 1994—76 "Уголь каменный. Определение содержания кислорода" и содержит дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны

4    Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 06.02.96 № 53 межгосударственный стандарт ГОСТ 2408.3-95 (ИСО 1994—76) введен непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1997 г.

5    ВЗАМЕН ГОСТ 2408-3-90

© ИПК Издательство стандартов, 1996

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России

п

Для восстановления хлорида платины вместо аргона через сажу пропускают ток водорода, полученный в аппарате для получения газа (5.2.15), постепенно нагревают печь до 850°С и продолжают продувать до прекращения выделения хлористого водорода, на что указывает нейтральность газа по метиловому оранжевому. Сажу продувают водородом при 850”С в течение 16 ч. Печь выключают и продолжают продувку водородом. После охлаждения трубки водород вытесняют аргоном.

Частицы менее 0,7 мм отсеивают.

Примечания

1    Измельченную в процессе работы сажу (чистую или платинированную)

смачивают водой до образования пасты и вновь гранулируют.

2    Дгся получения платинированной сажи вместо платины можно использовать

платинохлористоводородную кислоту, сохраняя соотношение сажи и платины 1:1.

5.1.19 Фенолфталеин. Высушивают при 105— 110°С до постоянной массы и хранят в эксикаторе над осушающим веществом.

5.2 Аппаратура

Схема установки для прямого определения кислорода макромето-дом приведена на рисунке 1.

5.2.1    Очистительная система. Для очистки аргона от водяных паров и диоксида углерода собирают систему, состоящую из сосудов, наполненных следующими реагентами по ходу аргона:

1)    серная кислота (5.1.9) или ангидрон (5.1.5) для поглощения воды, содержащейся в аргоне:

2)    аскарит (5.1.4) для поглощения диоксида углерода, содержащегося в аргоне;

3)    ангидрон (5.1.5) для поглощения воды, выделяющейся по реакции между диоксидом углерода и аскаритом.

В качестве сосудов очистительной системы применяют трубки стеклянные типа ТХ—U—2—200 по ГОСТ 25336, склянки типа СПТ и СПЖ по ГОСТ 25336.

Вместимость сосудов должна быть достаточной для того, чтобы смену реагентов производить не чаще, чем через 100 определений.

5.2.2    Аппаратура для пиролиза навески и окисления СО в С0₂,

Нагревают слои сажи и навески в лодочке согласно рисунку 1А

или 1 Б.

В первом случае установка для пиролиза состоит из двух печей, из которых одна — неподвижная, расположена над слоем сажи в трубке, а вторая — подвижная (электрогорелка), перемещается над лодочкой с навеской. Во втором случае установка состоит из одной неподвижной печи, длина которой достаточна для нагрева слоя сажи и лодочки с навеской; в этом случае лодочка перемещается с помощью магнитного толкателя (5.2.2.4).

8

3 и 5    6

о — с двумя печами, 6 — с одной печью / — баллон с аргоном, 2 — редуктор, 3 — кран тонкой регулировки, 4 — еосуд с серной кислотой, 5, 16. 20. 21 — (/-образные трубки, заполненные на 2/3 аскаритом и на 1/3 ангидроном. 6, 15 — трехходовые краны, 7 — П-образная трубка, 8 — реакционная трубка, 9 — лодочка с навеской, Ю — подвижная печь (злектрогорелка), 11, 26 — неподвижные печи, 12 — гранулированная сажа, 13 — битое кварцевое стекло, 14 — фильтр с вагой, 17 — трубка с оксидом меди, 18 — вертикальная печь. 19 — (/-образная трубка с ангидроном, 22 — реометр.

23 — одноходовой кран, 24 — склянка с серной кислотой, 25 — магнитным то ] кате ль

Рисунок 1 — Схема установки для определения кислорода макрометодом

Установка для окисления СО в С0₂ состоит из вертикальной печи, в которую помещена трубка с оксидом меди (5.1.15).

5.2.2.1    Печи

Печи трубчатые электрические горизонтальные внутренним диаметром 15 мм и длиной рабочей зоны 20 см, 6 или 11 см (СУОЛ 0,15.2/12МР, СУОЛ 0,15 • 0,6/12-МР или СУОЛ 0,15    1.1/12МР),

обеспечивающие устойчивый нагрев до температуры 1200°С.

Печь трубчатая электрическая вертикальная внутренним диаметром 25 мм и длиной рабочей зоны не менее 150 мм, обеспечивающая температуру нагрева (300±10)°С.

Съемный нагреватель для высушивания пробы представляют собой трубчатую горизонтальную печь с длиной рабочей зоны около 10 см, обеспечивающий температуру нагрева 105—110°С.

5.2.2.2    Трубка реакционная (рисунок 2) из плавленного кварцевого стекла длиной 700 мм и наружным диаметром 12—13 мм.

5.2.2.3    Лодочка кварцевая или фарфоровая типа ЛС1 по ГОСТ 9147.

Лодочки прокаливают до постоянной массы и хранят в эксикаторе нал осушающим веществом.

5.2.2.4    Магнитный толкатель (рисунок 3), представляет собой кварцевую трубку, внутрь которой впаян железный стержень.

Рисунок 2 — Реакционная кварцевая трубка

1 — железный стержень; 2 - к парне или трубка Рисунок 3 — Магнитный толкатель

10

За реакционной трубкой по ходу аргона рас-положены:

5.2.2.5    Фильтр для очистки газов разложения от механических загрязнений, заполненный ватой (5.1.8), высушенной до постоянной массы.

Фильтр изготовлен из термостойкого стекла диа-метром 22—24 мм длиной 80 мм, концы оттянуты до диаметра 5 мм.

5.2.2.6    Стеклянная трубка типа ТХ—U—2—

100 (или 150) по ГОСТ 25336 для очистки газов разложения от кислых примесей (HCI, H₂S и др.), наполненная на 2/3 аскаритом (5.1.4) и на 1/3 анги-дроном (5.1.5). Ангидрон поглощает воду, выделяющуюся при реакции аскарита с кислыми газами.

5.2.2.7    При анализе топлив с содержанием серы более 4% между фильтром (5.2.2.5) и трубкой (5.2.2.6) помещают трубку типа ТХ—U—2—100 (или 150) по ГОСТ 25336, наполненную посеребренной пемзой (5.1.16) для очистки газов от кислых примесей.

5.2.2.8    Трубка с оксидом меди (рисунок 4). Трубку заполняют оксидом меди в проволоке (5.1.15) через незапаянную верхнюю часть до выходного отверстия внутренней трубки. После этого верхнюю часть трубки запаивают. У выходного конца помещают слой высушенной ваты.

5.2.2.9    Трубка типа TX-U-2-150 (или 200) по ГОСТ 25336 заполненная ангидроном (5.1.5) для защиты поглотительных сосудов (5.2.3) от воды, выделяющейся при взаимодействии газов разложения с нагретым оксидом меди в трубке (5.2.2.8).

5.2.3    Поглотительная система состоит из двух трубок типа ТХ— U—2-— 150 (или 200) по ГОСТ 25336 для количественного поглощения диоксида углерода. Трубки заполняют на 2/3 аскаритом (5.1.4) и на 1/3 ангидроном (5.1.5) для поглощения воды, выделяющейся при взаимодействии диоксида углерода с аскаритом.

Масса поглотительных трубок не должна превышать ПО г. Полнота поглощения диоксида углерода контролируется массой привеса второй (контрольной) трубки, который не должен превышать 1 мг.

5.2.4    Регулятор скорости потока аргона состоит из редуктора на баллоне и игольчатого клапана непосредственно перед очистительной системой, который обеспечивает тонкую регулировку подачи газа.

11

5.2.5    Лабораторный реометр любого типа для измерения расхода газа в пределах от 40 до 60 см’/мин по ГОСТ 9932, градуированный по вытеканию жидкости.

5.2.6    Трехходовые стеклянные краны по ГОСТ 7995.

5.2.7    П-образная стеклянная трубка диаметром 5—6 мм для обратного хода аргона. Размеры трубки определяют при сборке установки.

5.2.8    Для предотвращения попадания воздуха в систему используют сосуды-барботеры типа СН-1—25, СН-2—25 или СПЖ-50 по ГОСТ 25336, заполненные серной кислотой (5.1.9) так, чтобы конец внутренней трубки был погружен в кислоту на 20—25 мм.

5.2.9    Весы аналитические с погрешностью взвешивания не более 0,2 мг.

5.2.10    Пробирка стеклянная с пришлифованной пробкой для хранения лодочки с навеской.

5.2.11    Преобразователь термоэлектрический по ГОСТ 3044 (термопара) для измерения температуры до 1200°С с измерительным устройством.

5.2.12    Воронка Бюхнера 2 или 3 по ГОСТ 9147.

5.2.13    Колба для фильтрования под вакуумом типа 1—250 (500) по ГОСТ 25336.

5.2.14    Насос стеклянный водоструйный по ГОСТ 25336.

5.2.15    Аппарат стеклянный для получения газа типа "Аппарат-500 (1000)" по ГОСТ 25336.

5.2.16    Пресс лабораторный для гранулирования сажи с отверстиями во вкладыше диаметром 2 мм.

5.2.17    Склянка 4 или 5—20 (газометр) по ГОСТ 25336.

5.2.18    Крючок из жароупорной проволоки, с помощью которого помешают и извлекают лодочку из реакционной трубки.

5.2.19    Трубки резиновые внутренним диаметром 2—3 мм по ГОСТ 5496.

5.2.20    Палочки стеклянные с оплавленными концами длиной 20—30 мм и диаметром 4—5 мм.

5.3 Подготовка к анализу

5.3.1 Подготовка реакционной трубки для пиролиза

Реакционную трубку (5.2.2.2) прокаливают при температуре 100(ГС.

Заполнение трубки начинают с конца, обращенного к поглотительной системе. В оттянутый конец трубки помещают тампон из прокаленного асбеста длиной 2—3 мм, слой битого кварцевого стекла

12

ГОСТ 2408.3-95

(размер кусков 2—3 мм) длиной 40— 50 мм, слой гранулированной сажи (5.1.17) или (5.1.18) толщиной 130—150 мм и слой прокаленного асбеста длиной 5—10 мм. Конец трубки закрывают резиновой пробкой со вставленным в нее прямым двухходовым краном. На оттянутый конец и отросток надевают резиновые трубки (5.2.19) для присоединения фильтра (5.2.2.5) и П-образной трубки (5.2.7) и закрывают их оплавленными на концах стеклянными палочками (5.2.20).

5.3.2    Сборка установки

Установку для определения кислорода макрометодом собирают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1.

При сборке установки все соединения выполняют встык "стекло к стеклу" при помощи резиновых трубок по 5.2.19. Боковые отводы всех аппаратов, трубок и сосудов должны иметь одинаковый наружный диаметр.

Подачу аргона осуществляют непосредственно из баллона через запорно-регулировочный вентиль с игольчатым клапаном, обеспечивающий тонкую регулировку подачи аргона (5.2.4).

Устанавливают печи так, чтобы неподвижные печи (11 и 26) находились над слоем сажи. Подвижную печь (электрогорелку) (10) помещают вплотную к неподвижной над свободным пространством трубки. Эта печь может свободно перемещаться вдоль реакционной трубки.

Реакционную трубку располагают в неподвижной печи так, чтобы ее выходной конец (без учета оттянутой части) находился на расстоянии 50 мм от края электропечи.

Трубки 5, 16, 20 и 21 заполняют на 2/3 аскаритом (5.1.4) и на 1/3 ангидроном (5.1.5). Между аскаритом и ангидроном и перед соединительными отростками помещают слой гигроскопической ваты, высушенной при 105°С. Трубки закрывают резиновыми пробками.

На соединительные отростки поглотительных трубок (20 и 21) надевают резиновые трубки (5.2.19) и закрывают их оплавленными на концах стеклянными палочками (5.2.20).

5.3.3    Проверка установки на герметичность

Для проверки на герметичность к установке присоединяют поглотительные сосуды и пропускают слабый ток аргона (1—2 пузырька в секунду) из газометра (5.2.17) или непосредственно из баллона. Обогрев печей не включают. Кран 23 закрыт. Открытый конец последнего по ходу аргона аппарата закрывают при помощи резиновой трубки со вставленной в нее стеклянной палочкой. Проверяют герметичность установки при прямом ходе аргона и при обратном

13

через П-образную трубку, для чего меняют положение трехходовых кранов (6 и 15).

В герметичной системе через 3—4 мин ток аргона через установку должен прекратиться. Если это условие не обеспечивается, установку проверяют на герметичность по частям, начиная с поглотительной системы, отсоединяя сосуды один за другим. Неисправности устраняют, добиваясь герметичности системы.

5.3.4    Прокаливание реакционной трубки

Прокаливание реакционной трубки проводят для удаления влаги

и очистки реагентов от загрязнений.

Поглотительные приборы не присоединяют.

Устанавливают скорость аргона по реометру 40—60 см³/мин. В течение 1,5—2 ч через реакционную трубку продувают аргон, не включая печей. Затем включают нагрев печей и в течение 2—3 ч поднимают температуру горизонтальных печей (11,26) до (1000±20)°С при использовании платинированной сажи или до (1150±20)°С — при использовании чистой гранулированной сажи, вертикальной печи (18)—до (300±10)°С. Подвижную печь (10) не включают. После достижения указанных температур продолжают продувку установки 2—3 ч.

Не прекращая подачу аргона, печи выключают. Когда горизонтальная печь охладится до 350—400°С, отсоединяют реометр, на свободный конец U-образной трубки с ангидроном (19) надевают резиновую трубку со вставленной в нее стеклянной палочкой, закрывают трехходовые краны (6 и 15), вентиль (3) и редуктор (2). Такой порядок отключения подачи аргона обеспечивает сохранение установки под давлением инертного газа.

Для того, чтобы оценить чистоту трубки после прокаливания, проводят контрольное определение.

Присоединяют поглотительные приборы, подготовленные и взвешенные по 5.3.5, к установке и пропускают ток аргона (40—60 см³/мин) в течение 2 ч при рабочих температурах печей.

Изменение массы сосудов не должно превышать 5 мг.

5.3.5    Подготовка и взве ш ивание поглотительных сосудов

После наполнения поглотительных трубок свежими реагентами их присоединяют к установке, находящейся в рабочем состоянии, и продувают аргоном в течение 20 мин. Скорость потока аргона должна быть такой же, как при проведении определения. Затем на концы соединительных отростков поглотительных приборов надевают отрезки резиновых трубок, закрытых оплавленными стеклянными па-

14

ГОСТ 2408.3-95

ломками, и помещают около весов. Поглотительные приборы находятся в рабочем состоянии (наполнены аргоном и отсоединены от атмосферы). Перед взвешиванием поглотительные приборы должны находиться около весов в течение 20 мин. Затем каждую трубку вытирают чистой тканью и быстро взвешивают, сняв на время взвешивания резиновые трубки со стеклянными палочками. После взвешивания приборы быстро закрывают с двух сторон резиновыми трубками со вставленными в них стеклянными палочками.

Порядок взвешивания поглотительных приборов до и после анализа должен быть одинаковым.

5.3.6 Для проверки готовности установки анализируют химически чистое вещество известного состава, например, фенолфталеин (5.1.19).

Содержание кислорода не должно отличаться от теоретического более, чем на 0,3%.

5.4 Проведение анализа

5.4.1    Установку для определения кислорода приводят в рабочее состояние:

в системе устанавливают скорость потока аргона 40—60 см³/мин; в течение анализа скорость потока аргона сохраняют неизменной;

включают нагрев печей, устанавливают температуру неподвижной печи в зависимости от используемого сажевого контакта: для платинированной сажи — (1000±20)°С, для чистой гранулированной сажи — (1150±20)°С; при работе с двумя печами (рисунок 1а) подвижную печь (электрогорелку) вплотную придвигают к неподвижной, устанавливают ее температуру (1000±20)^вС;

в вертикальной печи устанавливают температуру (300±10)°С;

в съемном нагревателе для высушивания пробы устанавливают температуру 105— 110°С.

5.4.2    Для установления прямого потока аргона закрывают кран (23), открывают трехходовой кран (6), направляя поток газа в реакционную трубку (8), фильтр (14) и через трехходовой кран (15) в U-образную трубку с аскаритом (16) и далее.

Для создания обратного потока аргона открывают кран (23), трехходовой кран (6) устанавливают таким образом, чтобы аргон поступал в П-образную трубку, затем через трехходовой кран (15) в реакционную трубку (8) и через барбатер (24) в атмосферу.

5.4.3    После приведения установки в рабочее состояние (5.4.1) при прямом потоке аргона (5.4.2) присоединяют поглотительные приборы (5.3.5), продувают их аргоном в течение 20 мин, отсоединяют и взвешивают.

15

5.4.4    Устанавливают обратный поток аргона (5.4.2).

5.4.5    Навеску топлива массой 0,2—0,5 г в зависимости от массовой доли кислорода, взятую из тщательно перемешанной сухой или воздушно-сухой аналитической пробы (4.1, 4.2), помещают во взвешенную лодочку (5.2.2.3). Топливо равномерно распределяют по дну лодочки. До начала анализа лодочка с навеской хранится в пробирке (5.2.10).

5.4.6    Открывают входное отверстие реакционной трубки (5.2.2.2) (закрытое резиновой пробкой с прямым двухходовым краном), вносят в нее лодочку с навеской (5.4.5) и при работе с одной печью — магнитный толкатель (5.2.2.4) и закрывают трубку той же пробкой.

Лодочку помещают на расстоянии 1—2 см от края печи.

Дальнейший ход анализа зависит от влажности навески.

5.4.7    При работе с сухой навеской продувают установку обратным потоком аргона в течение 2 мин.

Устанавливают прямой поток аргона и продувают установку еще 2 мин.

Присоединяют взвешенные поглотительные приборы (5.2.3; 5.4.4).

При работе с двумя печами (рисунок 1а) передвигают электрогорелку (10) навстречу потоку аргона с такой скоростью, чтобы через 10—15 мин после начала движения лодочка находилась в центре рабочей зоны печи. Продолжительность нахождения печи в этот положении 10—15 мин. Затем в течение 1—2 мин передвигают электрогорелку навстречу потоку аргона до начала трубки. Для того, чтобы полностью вытеснить газы пиролиза из трубки, передвигают электрогорелку по ходу потока аргона за 2—3 мин до исходного положения (вплотную к неподвижной печи). Общая продолжительность пиролиза составляет около 30 мин.

При работе с одной печью (рисунок 16) при помощи магнитного толкателя и магнита перемещают лодочку с навеской в реакционной трубке по следующей схеме: 2—5 мин выдерживают лодочку у входа в печь, в течение 10 мин передвигают ее в раскаленную часть печи и выдерживают в этом положении 15 мин.

5.4.8    Отсоединяют поглотительные сосуды, закрывают боковые отводы резиновыми трубками со вставленными в них оплавленными стеклянными палочками и взвешивают их по 5.3.5.

5.4.9    Устанавливают обратный поток аргона.

Открывают входное отверстие реакционной трубки и с помощью магнита и крючка из жаропрочной проволоки (5.2.18) осторожно вынимают магнитный толкатель и лодочку. Закрывают входное отверстие реакционной трубки.

16

ГОСТ 2408.3-95

Лодочку освобождают от остатков пробы и прокаливают в муфеле.

5.4.10    При работе с воздушно-сухой навеской съемный нагреватель для высушивания пробы, нагретый до 105—110°С (5.2.2.1), помещают над лодочкой с навеской и продувают установку обратным потоком аргона в течение 20 мин.

Снимают нагреватель для высушивания пробы, устанавливают прямой поток аргона и продувают установку 2 мин.

Присоединяют взвешенные поглотительные приборы и далее ведут пиролиз по 5.4.7—5.4.9.

5.4.11    При проведении серии анализов после окончания определения печи и поток аргона на выключают; подвижную печь оставляют придвинутой к неподвижной. Установка находится в рабочем состоянии и полностью готова к проведению следующего определения.

5.4.12    Для выключения установки после окончания определения устанавливают прямой поток аргона и выключают электропечи. Продувают систему до тех пор, пока температура в печах не снизится до 350—400°С. Боковой отвод трубки с ангидроном (19) закрывают резиновой трубкой со вставленной в нее стеклянной палочкой. Последовательно закрывают краны 15 и 6 и прекращают подачу аргона из баллона.

5.4.13    Ежедневно через все стадии анализа, но без навески топлива проводят холостые опыты для внесения поправки в результат испытания. Масса привеса поглотительных трубок с аскаритом допускается не более 5 мг. Холостые опыты повторяют до тех пор, пока разность привеса поглотительных трубок при параллельных определениях будет не более 0,6 мг.

5.5 Обработка результатов

5.5.1 Массовую долю кислорода в аналитической пробе топлива ((У¹) в процентах вычисляют по формуле

где т — масса навески воздушно-сухого топлива, г;

п\\ — суммарное увеличение массы поглотительных сосудов для диоксида углерода при проведении определения, г;

/«2 — суммарное увеличение массы поглотительных сосудов для диоксида углерода при проведении холостого опыта, г; 0,3636 — коэффициент пересчета массы диоксида углерода на кислород;

17

ГОСТ 2408.3-95

Содержание

1    Область применения................................ 1

2    Нормативные ссылки............................... 1

3    Расчетный метод определения кислорода................. 3

4    Экспериментальные методы определения кислорода........4

4.1    Сущность методов.................................4

4.2    Приготовление пробы.............................. 5

5    Макрометод определения кислорода....................6

5.1    Реактивы........................................6

5.2    Аппаратура......................................8

5.3    Подготовка к анализу.............................. 12

5.4    Проведение анализа............................... 15

5.5    Обработка результатов.............................. 17

5.6    Точность метода.................................. 18

6    Полумикрометод определения кислорода................. 19

6.1    Реактивы........................................ 19

6.2    Аппаратура......................................22

6.3    Подготовка к анализу..............................27

6.4    Проведение анализа............................... 28

6.5    Обработка результатов.............................. 31

6.6    Точность метода.................................. 31

in

(C0₂)?_f — массовая доля диоксида углерода из карбонатов в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 13455, %. 5.5.2 Массовую долю кислорода в сухой пробе топлива ((У¹) в процентах вычисляют по формуле

,,    0,3636    (т.    -    т,)    л

O^d =-—!-¹¹ • 100 - V,, • (С0₂)*,

где л;₃ —- масса навески сухого топлива, г.

5.5.3    Результаты, предпочтительно среднее арифметическое результатов двух определений, округляют до 0,1%.

5.5.4    Пересчет результатов определения массовой доли кислорода на другие состояния топлива производят по ГОСТ 27313.

5.6 Точность метода

Максимально допускаемые расхождения между полученными результатами, % абс

в разных лабораториях (воспроизводимость)

5.6.1    Сходимость

Результаты параллельных определений, выполненных в разное время в одной и той же лаборатории одним и тем же лаборантом при использовании одной и той же аппаратуры из одной и той же аналитической пробы не должны отличаться более, чем на величину, указанную выше.

5.6.2    Воспроизводимость

Средние результаты параллельных определений, выполненных в двух разных лабораториях на представительных порциях, взятых из одной и той же пробы последней стадии ее подготовки, не должны отличаться более, чем на величину, указанную выше.

5.6.3    Если расхождение между результатами двух определений превышает значения, приведенные в таблице, то проводят третье определение. За результат принимают среднее арифметическое двух наиболее близких результатов в пределах допускаемых расхождений.

Если результат третьего определения находится в пределах допускаемых расхождений по отношению к каждому из двух предыдущих результатов, то за результат анализа принимают среднее арифметическое результатов трех определений.

ГОСТ 2408.3-95 (ИСО 1994-76)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ

Методы определения кислорода

Solid fuel Methods for determination of oxygen content

Дата введения 1997—01—01

1    ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на бурые и каменные угли, антрацит, лигниты, торф, кокс и твердые продукты обогащения (далее — топливо) и устанавливает три метода определения кислорода: расчетный и два экспериментальных — макро- и полумикромето-ды.

При возникновении разногласий массовую долю кислорода определяют одним из прямых методов.

Дополнения и изменения, отражающие потребности экономики страны, выделены курсивом.

2    НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 61-75 Кислота уксусная. Технические условия

ГОСТ 1277-75 Серебро азотнокислое. Технические условия

ГОСТ 2408.1-95 Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода

ГОСТ 3044-84 Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования

ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия

Издание официальное

ГОСТ 4919.1-77 Реактивы и особо чистые вещества. Методы приготовления растворов индикаторов

ГОСТ 5496-78 Трубки резиновые технические. Технические условия

ГОСТ 5556-81 Вата медицинская гигроскопическая. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины. Технические условия

ГОСТ 7995-80 Краны соединительные стеклянные. Технические условия

ГОСТ 8606-93 Топливо твердое. Методы определения серы ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 9932-75 Реометры стеклянные лабораторные. Технические условия

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 10538-87 Топливо твердое. Методы определения химического состава золы

ГОСТ 10742-71 Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний

ГОСТ 11022-90 Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности

ГОСТ 11303-75 Торф и продукты его переработки. Метод приготовления аналитических проб

ГОСТ 11305-83 Торф. Методы определения влаги ГОСТ 11306-83 Торф и продукты его переработки. Методы определения зольности

ГОСТ 13455-91 (ИСО 925—80) Топливо твердое минеральное. Методы определения диоксида углерода карбонатов

ГОСТ 14837-79 Платина в порошке. Технические условия ГОСТ 16539-79 Меди (II) оксид. Технические условия ГОСТ 23083-78 Кокс каменноугольный, пековый и термоантрацит. Методы отбора и подготовки проб для испытаний

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 27313-89 Топливо твердое. Обозначение аналитических показателей и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива

2

ГОСТ 2408.3-95

ГОСТ 27314-91 (ИСО 589—81) Топливо твердое минеральное. Методы определения влаги

ГОСТ 27589-91 (ИСО 687—74) Кокс. Метод определения влаги в аналитической пробе

ГОСТ 29086-91 (ИСО 602—83) Уголь. Метод определения минерального вещества

ГОСТ 28743-90 Топливо твердое минеральное. Методы определения азота

3 РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

Метод основан на вычислении массовой доли кислорода в органической массе топлив, исходя из представления, что сумма массовых долей влаги, минеральной и органической масс топлива составляет 100%.

3.1 Массовую долю кислорода в органической массе аналитической пробы топлива {О ^) в процентах вычисляют по формуле

02= №-(W^a + ММ^а + Cg+ //g + N^tt + S§,    (1)

где W⁰ — массовая доля влаги в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 11305, ГОСТ 27314 или ГОСТ 27589,

%;

СQ— массовая доля органического углерода в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 2408.1, %;

Н g — массовая доля органического водорода в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 2408.1, %;

№ — массовая доля азота в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 2408.2, %;

5о — массовая доля органической серы в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 8606, %;

ММ° — массовая доля минеральной массы в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 29086 или рассчитанная по формуле

ММ ^а = А“ + (С0₂)^а„ + W%_M + 0,625 • S‘i - 2,5 (^ - 5g₀ ),    (2)

* *1

где А^а — зольность аналитической пробы топлива, определенная по ГОСТ 11306 или ГОСТ 11022, %;

(СОг)"^ — массовая доля диоксида углерода из карбонатов в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 13455, %;

з

S⁽* 550 — ^массовая доля пиритной и сульфатной разновидностей ⁴ серы в аналитической пробе топлива, определенных по ГОСТ 8606, %;

— массовая доля серы в золе топлива, определенная по ГОСТ 10538 и пересчитанная на аналитическое состояние топлива, %;

W^aMw — массовая доля гидратной влаги в аналитической пробе топлива, % вычисленная по формуле

л^а

ИТ», = (А'₂Оз)л ■ 0,353 йо -

где (А1₂0з) — массовая доля оксида алюминия в золе топлива, определенная по ГОСТ 10538, %.

3.2    Массовую долю кислорода в органической массе аналитической пробы топлива (О$) в процентах приближенно вычисляют по формуле

O^ad = m-(W^a + A^(l + S⁽j+ С7+ //?+ N%    (4)

где S⁽! — массовая доля общей серы в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 8606, %;

С" — массовая доля общего углерода в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 2408.1, %;

H⁽j — массовая доля общего водорода в аналитической пробе топлива, определенная по ГОСТ 2408.1, %.

При массовой доле диоксида углерода из карбонатов в аналитической пробе (С0₂)^ более 2,0%

О % - 100 - (W^a + А ^а + (С0₂)^ + £" + Cg + //,+ N% (5)

3.3    Пересчет результатов на другие состояния топлива производят по ГОСТ 27313.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА 4.1 Сущность методов

При термическом разложении навески сухого топлива в потоке инертного газа (аргона, азота) кислород топлива количественно выделяется в виде С0₂, СО и Н₂0. Эти оксидные соединения восстанавливаются над раскаленной гранулированной чистой или платинированной (с нанесенной платиной) сажей до СО и Н₂, превращая таким образом весь кислород топлива в оксид углерода.

ГОСТ 2408.3-95

Температура восстановления на чистое} саже составляет от 1100 до 1170°С, а на платинированной — от 900 до 1020°С.

Оксид углерода количественно окисляют до оксида и последний определяют гравиметрически (5, 6.5.1.2, 6.5.2.2) или титриметрически (6.5.1, 1, 6.5.2.1).

При пиролизе топлива в условиях прямого метода кислород минеральных веществ, содержащихся в топливе, выделяется также в виде диоксида углерода и воды, что вносит ошибку в результат определения. Для снижения погрешности прямого определения кислорода в органической массе топлив зольность пробы не должна превышать 5% при определении полумикроме-тодом и 10% — макрометодом. При более высокой зольности топливо подвергают частичной деминерализации по ГОСТ 29086 или обогащению.

Масса навески при определении кислорода полумикрометодом составляет 20—50мг, макрометодом — 200— 500 мг.

При прямом определении киаюрода из воздушно-сухой пробы до начсиа пиролиза происходит частичная неконтролируемая потеря влаги из навески топлива_t что вносит ошибку в результат ансииза. Для предотвращения этого пиролизу подвергают сухую пробу, причем навеску высушивают до (4.2) или в ходе анализа, нагревая пробу на первой стадии определения при 105—ПО⁹С объемным нагревателем для высушивания (5.2.2.1).

4.2 Приготовление пробы

Лая прямого определения кислорода полумикро- и макрометодом используют аналитическую пробу тотива с крупностью зерен менее 0,2 мм (200 мкн) в воздушно-сухом или сухом состоянии.

Аналитическую пробу тотива готовят в зависимости от вида тотива по ГОСТ 10742, ГОСТ 11303 ти ГОСТ 23083.

Пробу выдерживают в тонком слое минимально необходимое время для достижения приблизительного равновесия между влагой пробы и влажностью лабораторного помещения.

Для приготовления сухой пробы тотиво в анаштическом изме1ьче-нии высушивают при 105—110^QC до постоянной массы и хранят в эксикаторе над осушающим веществом.

Перед выполнением определения auajiumunecKyw пробу перемешивают не менее 1 мин.

В аналитической пробе определяют массовую долю влаги по ГОСТ 27314, ГОСТ 11305 или ГОСТ 27589 диоксид углерода из карбонатов топлива по ГОСТ 13455 и зольность по ГОСТ 11022 или ГОСТ 11306.

5 МАКРОМЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

5.1    Реактивы

5.1.1    Все реактивы должны быть квалификации ч.д.а.; для анализа применяют дистиллированную воду по ГОСТ 6709.

5.1.2    Аргон, газ в баллоне, по ГОСТ 10157.

5.1.3    Платина металлическая в порошке по ГОСТ 14837 или платинохлористоводородная кислота.

5.1.4    Аскарит, частицы размером 2—3 мм.

По мере отработки цвет аскарита изменяется от светло-коричневого до белого.

5.1.5    Перхлорат магния безводный Mg (СЮ^, ангидрон, с размерами зерен 2—3 мм.

По мере отработки ангидрон оплавляется.

Не разрешается регенерировать ангидрон из-за его пожаро- и взры воопасности.

5.1.6    Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277 и 3%-ный раствор, подкисленный азотной кислотой.

5.1.7    Цинк металлический гранулированный.

5.1.8    Вата гигроскопическая хлопковая по ГОСТ 5556.

5.1.9    Кислота серная плотностью 1,84 г/см³ по ГОСТ 4204.

5.1.10    Кислота азотная плотностью 1,4 г/см³ по ГОСТ 4461.

5.1.11    Кислота соляная плотностью 1,18 г/см³ по ГОСТ 3118 и раствор 1:3 (по объему).

5.1.12    Кислота уксусная по ГОСТ 61 и раствор 1:9 (по объему).

5.1.13    Метиловый оранжевый, индикатор, 0,1 %-ный водный раствор по ГОСТ 4919.1.

5.1.14    Аммония гидроксид, раствор по ГОСТ 3760.

5.1.15    Меди оксид в проволоке или гранулированный по ГОСТ 16539.

Оксид меди обрабатывают горячим раствором уксусной кислоты (5.1.12), промывают водой, сушат и прокаливают при 800°С в течение 30 мин.

5.1.16    Пемза посеребренная.

40 г азотнокислого серебра растворяют в 200 см³ воды. Насыщенный раствор углекислого натрия приливают в раствор азотнокислого серебра до полного осаждения углекислого серебра. Осадок отфильтровывают на воронке с отсосом через плотный фильтр, промывают водой и растворяют в растворе гидроксида аммония (5.1.14). Кусочки пемзы обрабатывают полученным раствором, сушат и прокаливают при 300°С.

5.1.17    Сажа по ГОСТ 7885, гранулированная, с зольностью не более 0,03%.

6

ГОСТ 2408.3-95

Очистка сажи. Для очистки сажи от органических примесей (масел) ее прокаливают в инертной атмосфере при темно-красном калении.

Для обеззоливания сажу кипятят в соляной кислоте (5.1.11) в течение 1 ч, несколько раз промывают горячей водой с декантацией и отфильтровывают через воронку с отсосом на плотном фильтре с синей лентой. Сажу на фильтре промывают горячей водой до исчезновения в промывных водах ионов хлора по реакции с раствором азотнокислого серебра (5.1.6).

Если зольность сажи превышает 0,03%, обработку повторяют.

Гранулирование сажи. К очищенной саже добавляют воду и при перемешивании получают однородную пасту. Если паста получается жидкая, ее упаривают. Пасту гранулируют с помощью лабораторного пресса, продавливая ее через отверстия вкладыша (5.2.16). Полученные нити режут на гранулы длиной 2—4 мм и сушат при температуре 105°С в течение 2 ч. Высушенные гранулы помещают в кварцевую трубку, находящуюся в печи; через трубку пропускают ток аргона в течение 30 мин, затем, не прекращая тока аргона, постепенно в течение 2—3 ч нагревают печь до (1150±20)°С. Сажу продувают аргоном при этой температуре в течение 8—10 ч. Печь выключают и продолжают продувку до охлаждения печи до 350—400°С. Частицы менее 0,7 мм отсеивают.

Полученные гранулы хранят в банке с притертой пробкой в эксикаторе.

5.1.18 Сажа платинированная, гранулированная, приготовлена из сажи по 5.1.17. Содержание платины 50%.

5 г платины растворяют в "царской водке" (три части соляной кислоты и одна азотной), несколько раз упаривают раствор почти досуха, добавляя каждый раз 5—10 см³ концентрированной соляной кислоты до тех пор, пока не прекратится выделение оксидов азота. Раствор выпаривают досуха, смачивают остаток 2 см³ концентрированной соляной кислоты и приливают горячую воду до растворения хлорида платины.

К раствору добавляют 5 г очищенной сажи по 5.1.17 и, если необходимо, воду для получения после тщательного перемешивания однородной пасты.

Если паста получается жидкая, ее упаривают. Пасту гранулируют по 5.1.17. Гранулы сушат при 150°С в течение 2 ч, затем помещают в кварцевую трубку, через которую для вытеснения воздуха пропускают ток аргона. Трубку помещают в печь и постепенно нагревают до 800°С в течение 6 ч. Затем печь выключают, продолжая пропускать аргон.