USGS Boletín 1823 - Determinación de Las Formas de Azufre en El Carbón

8/18/2019 USGS Boletín 1823 - Determinación de Las Formas de Azufre en El Carbón

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3. 10 por ciento (w / v) de BaCl 2 solución, aproximadamente 1 L.

4. 20 por ciento (w / v) de solución de acetato de zinc, aproximadamente 1 L.

5. 50 por ciento (w / v) de NaOH, para la limpieza de material de vidrio.

6. 30 por ciento H 2 O 2 solución, para la limpieza de material de vidrio.

7. Cilindro de gas nitrógeno y el regulador de presión de dos etapas.

8. Cilindro de gas oxígeno y regulador de presión de dos etapas.

9. V 2 O 5 .

10. anhidro perclorato de magnesio (Anhydron-e TM )

11. LECO R modelo SC-132 determinador de azufre, barcos de combustión y accesorios.

12. LECO R normas carbón utilizado para la calibración: 0.52, 1.10, 1.77, y 2.97 por ciento de azufre.

13. Recursos Alpha, Inc., las normas de coque y el carbón números 771, 772, 774, 775, 780, y 782.Estos materiales se analizan junto con las muestras como las normas de control.

Espectrómetro de absorción atómica 14. Llama, Perkin-Elmer R modelo 370.

15. soluciones patrón de hierro en ácido nítrico 5 por ciento: 0,5, 1, 3, 5, 7, 10, 20, 40, 60, y 100 mg /ml de hierro.

16. Dos de laboratorio placa caliente - combinaciones agitador magnético.

17. Bastidor de soporte-red para ser utilizado como un bastidor para equipos de formas de equipo deazufre ( fig. 17 ).

18. tubo de metal con cinco puntos de venta y una entrada para nitrógeno y tubo de Tygon asociado.

19. matraces de fondo redondo, cada uno con un volumen de 200 ml y tres cuellos. Los dos cuellosexteriores tienen juntas esmeriladas 19/38; el centro cuenta con un cuello de vidrio esmerilado 24/40 (fig. 18 ). Estos matraces se limpian primero con una solución de 50 por ciento de NaOH y luego conuna solución de peróxido de hidrógeno al 30 por ciento. Finalmente, se enjuagan con agua del grifo y

después con agua destilada.

20. manta calefactora para adaptarse a 200 ml matraz de fondo redondo, con el acompañamiento deVariac para regular la temperatura.

21. tubos de ensayo de 70 ml y de apoyo tomas de laboratorio para elevar y tubos de ensayo inferiores(fig. 17).

22. Termómetro (150 ° C) que tiene un vidrio esmerilado 10/30 (fig. 18).

23. Condensador ( fig. 18 ) con vidrio esmerilado conjunta 14/35.

24. Pyrex TM de vidrio esmerilado casquillo de tipo adaptadores de reducción, exterior de la junta24/40, 14/35 conjunta interno (fig. 18).

25. Pyrex adaptadores de reducción: 19/38 a 10/30.

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26. frascos de vacío con volúmenes de 4 L y 250 ml, cada uno equipados con un filtro de vidrio poroso y un embudo de filtro y la abrazadera. Cada matraz se puede conectar a una bomba de vacío pequeña.

27. Filtros de vacío con diámetros de 25 y 47 mm y un tamaño de poro de 0,45 mm y hecha detriacetato de celulosa que contiene una pequeña cantidad de agente humectante.

28. Pyrex TM estándar de cono ISO 10/30 interior de la junta de vidrio esmerilado con una extensión

de tubo (diámetro externo de 8 mm; longitud de 130 mm) ( Fig. 18 ).

29. Pyrex TM tapón esmerilado 19/38.

30. Cilindros graduados: 5, 10, y 50 ml.

31. Horno de secado, se mantiene a 110 ° C.

32. matraces aforados, 200 ml.

33. Vasos de vidrio, de 250 ml, con 9 cm de diámetro SpeedivapTM

cubiertas vidrio de reloj.

34. matraces Erlenmeyer de 250 ml, y cubiertas de vidrio de reloj de 5 cm de diámetro.

35. Balanza con una sensibilidad de 0,1 mg.

MÉTODOS

El azufre total

El contenido total de azufre de una muestra se determina por el uso de la LECO R analizador SC132azufre (LECO Corporation, 1980; Kirschenbaum, 1983). La calibración del analizador de azufre se

basa en uno de los estándares de carbón LECO (LECO Corporation, 1980). Después de la calibración,200 mg de la muestra se pesa en un barco de combustión luego se coloca en el tubo de combustión.Este tubo funciona a una temperatura de 1370 ° C en una atmósfera de oxígeno. El oxígeno, que fluyea través del tubo y sobre el barco, reacciona con el azufre para formar SO 2 . El liberados hasta el 2

pasa a través del detector de absorción de infrarrojos del analizador de azufre. Después de laintegración de la señal de absorción durante un período de 1 a 2 minutos, el instrumento extrapola eimprime la concentración de azufre.

Configuración de laboratorio para la separación de las formas de azufre

Dentro de los laboratorios de la US Geological Survey, las formas de azufre se separan a partir de 10muestras de carbón de forma simultánea. Diez de tres bocas, matraces de fondo redondo se colocan enlas chimeneas de calefacción. La primera y quinta matraces tienen los termómetros en un lateral delcuello ( fig. 17 ), mientras que los otros ocho frascos tienen tapones en ese lateral del cuello. Cadafrasco tiene un condensador refrigerado por aire conectada al cuello central. El pico en el extremo delcondensador se coloca en un tubo de ensayo de 70 ml que se apoya en un conector de laboratorio.Cada uno de los 10 matraces tiene un tubo de burbuja en un cuello lateral. Burbujas de nitrógeno através de cada una de las soluciones en los matraces de fondo redondo y luego pasa a través de loscondensadores y en los tubos de ensayo. La velocidad de burbujeo en un tubo de ensayo está regulada

por la altura de la toma de laboratorio.

Monosulfuro separación de azufre y Determinatlon

1. Coloque 500 ± 1 mg de muestra en cada matraz de fondo redondo. El uso de una mayor cantidad de

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muestra puede causar dificultades en los procedimientos de filtrado posteriores.

2. Añadir 25 ml de agua destilada a cada muestra.

3. Verter 15 ml de solución de acetato de zinc 20 por ciento y 285 ml de agua destilada en un vaso de precipitados. Coloque una barra de agitación magnética en esta solución, y establecer el vaso de precipitados en un plato caliente. Mientras se agitaba la solución de acetato de zinc diluida, añadir 3ml de 50 por ciento solución de NaOH. Caliente, pero no hervir, la mezcla resultante.

4. Colocar 40 ml de esta mezcla de acetato de zinc alcalina en cada tubo de ensayo.

5. nitrógeno de la burbuja a través del sistema durante 15 min para eliminar el oxígeno. Ajuste el flujode nitrógeno en cada uno de los tubos de ensayo a aproximadamente una burbuja por segundomediante el ajuste de las alturas de los jacks.

6. Se añaden 5 ml de ácido clorhídrico concentrado a cada matraz.

7. Encienda la energía eléctrica a los mantos de calefacción, y mantener la temperatura en los frascosa 80 ° C. Continuar a burbujear nitrógeno a través del sistema durante 90 minutos. A medida que la

solución se evapora de un matraz, añadir ácido clorhídrico 5 por ciento para mantener el nivel de lasolución.

8. vacío filtrar cada mezcla de acetato de zinc alcalina a través de un filtro de 47 mm.

9. Lavar cada precipitar a fondo con agua bidestilada.

10. Desechar el filtrado.

11. Coloque cada filtro en un vidrio de reloj marcada y luego transferir el vidrio de reloj en un hornode secado que se mantiene a 110 ° C en seco los filtros durante la noche.

12. Transferir el precipitado seco en cada filtro a un barco de combustión separada.

13. Place 500 mg de V 2 0 5 sobre cada precipitado.

14. Determinar el por ciento de azufre mediante el uso de la LECO R analizador de azufre como sedescribió anteriormente.

15. Para determinar la concentración de azufre en un espacio en blanco, coloque 500 mg de V 2 0 5 en

un barco de combustión y medir el porcentaje de azufre. Restar esta concentración a partir delresultado anterior para obtener el porcentaje de monosulfuro de azufre en la muestra.

Sulfato de separación de azufre y Determinatlon

1. vacío filtrar la solución en cada matraz de fondo redondo a través de un filtro de 25 mm.

2. Lavar el residuo con 100 ml de ácido clorhídrico 1 por ciento.

3. Coloque el residuo en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, y guardarlo para la determinación deazufre de piritas.

4. Llevar el filtrado y los lavados en un vaso de precipitados de 250 ml.

5. Añadir agua destilada hasta que el volumen de líquido en el vaso de precipitados es de 200 ml.

6. Colocar el vaso en un plato caliente, y llevar la solución a ebullición.


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7. Añadir 5 ml de 10 por ciento BaCl 2 a la solución en ebullición.

8. Coloque un Speedivap TM vidrio de reloj en el vaso de precipitados. Ajuste el vaso de precipitadosen el plato caliente grande, y se evapora la solución a sequedad (durante la noche).

9. Añadir 150 ml de ácido clorhídrico 1 por ciento al vaso de precipitados que contiene residuo seco, yllevar la mezcla a ebullición. Esto evita la formación de coloidal BaSO 4 , lo que provoca dificultades

en el filtrado.

10. Filtrar la mezcla a través de un filtro de vacío de 25 mm. Lavar el vaso de precipitados con ácidoclorhídrico 1 por ciento, y filtrar la solución de lavado.

11. Coloque el filtro con el precipitado sobre un vidrio de reloj marcada, y se seca durante la noche enun horno de secado a 110 ° C.

12. Posteriormente, coloque el filtro con el precipitado en un barco de combustión. Spreadaproximadamente 500 mg de V 2 0 5 sobre el precipitado, y determinar la concentración de azufre por

el analizador de azufre. Restar la pieza en bruto a partir de este resultado para obtener la

concentración de azufre sulfato.

La separación de azufre de piritas y Determinación

1. Añadir 45 ml de agua destilada a cada uno de los residuos en los matraces Erlenmeyer.

2. Añadir 5 ml de ácido nítrico concentrado a cada matraz.

3. Coloque un vidrio de reloj en la parte superior de cada frasco, y establecer el matraz en un baño devapor. Mantener el matraz en el baño de vapor durante 90 min.

4. vacío filtrar la mezcla en cada matraz a través de un filtro de 25 mm.

5. Lavar el residuo con agua destilada; descartar el residuo.

6. Coloque el filtrado y los lavados en un matraz aforado de 200 ml y diluir a volumen con aguadestilada.

7. Determinar el hierro lixiviado de la muestra por el ácido nítrico por espectrometría de absorciónatómica de llama en las siguientes condiciones: 248,3 nm, ancho de ranura de 0,2 nm, lámpara decátodo hueco y una llama de aire-acetileno (oxidante magra, azul).

8. Calcular la pirita de azufre por ciento de la siguiente manera:


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Cálculo de sulfuro orgánico

azufre unido orgánicamente no está determinado por análisis directo sino que se determina por diferencia, como se muestra en la siguiente ecuación:

DISCUSIÓN

Tablas 27 a 33 presentan los resultados de las determinaciones de las formas de azufre en las normasde carbón; También se muestran los valores y las desviaciones estándar aceptado para medicionesrepetidas.

Las concentraciones totales de azufre de las determinaciones repetidas en nueve estándares de coque y

carbón se muestran en la tabla 27 . Los valores aceptados (Alfa Resources, Inc., 1985) se obtuvieronutilizando el método ASTM para el análisis de las formas de azufre (ASTM, 1984) recomienda. Ladeterminación del total de azufre, a partir de un peso inicial de la muestra al resultado, requiereaproximadamente 3 min. Este tiempo de medición es comparable a las de otros métodosinstrumentales; Además, el tiempo es mucho menor que la requerida para los métodos clásicos (Elliot,1981). El límite de determinación de azufre total es de 0,02 por ciento para una muestra de 200 mg.Las concentraciones medidas para el total de azufre están en buen acuerdo con los valores publicados,y la precisión es de aproximadamente 7 por ciento de desviación estándar relativa.

Las concentraciones medias y desviaciones estándar de azufre monosulfuro obtenido durante seis Alfa

Recursos R normas de carbón se muestran en la tabla 28 . Los resultados de las determinacionesmonosulfuro de azufre para los estándares de carbón numeradas 774, 775, 780, y 782 están por debajodel límite de determinación del procedimiento , que es 0,01 por ciento de azufre.

Las concentraciones de azufre sulfato determinados para los estándares numeradas 772, 780, y 782 (cuadro 29 ) están en buen acuerdo con los valores aceptados (Alpha Resources, Inc., 1985). Lasconcentraciones de azufre en sulfato de normas 771, 774, y 775 están por debajo del límite dedeterminación del método. Las desviaciones estándar para las concentraciones medidas de las normas772, 780, y 782 reflejan la baja precisión de las mediciones en la proximidad del límite dedeterminación.

Las concentraciones de azufre pirıticos determinadas normas para 771, 772, 774, 775, 780, y 782 se presentan en la tabla 30 . La concordancia entre los valores medidos y aceptados de azufre de piritas para el estándar 782 no es particularmente buena. La muestra puede contener un mineral de hierro-cojinete que se disuelve de forma incompleta en ácido clorhídrico; Por lo tanto, el hierro se presentacomo hierro pirita en una digestión posterior con ácido nítrico. Minerales que puedan producirse en elcarbón incluir la siderita, hematita, marcasita, y goethita (Elliot, 1981) que lleva hierro. Azufre de

piritas, después de la oxidación por el ácido nítrico y precipitación con Baci 2 , se determina como se

ha descrito previamente para el azufre sulfato ( tabla 31 ). Resultados para el azufre unidoorgánicamente, que se determina en el residuo de filtrado, aparecen en el cuadro 32 . Los cálculos desulfuro orgánico ( cuadro 33 ) están en buen acuerdo con los valores aceptados.

Como se ilustra por los datos en el cuadro 31 , las concentraciones determinadas para el azufre de piritas en la norma 782 es más alto que el valor aceptado, pero el valor para el azufre unidoorgánicamente en la norma 782 ( cuadro 32 ) es menor. Esta observación indica que la concentraciónde azufre aceptado para pirıtico puede ser baja. Sin embargo, el azufre unido orgánicamente puede

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haberse oxidado en la digestión del ácido nítrico, por lo tanto, dando valores altos de azufre de piritasen nuestras determinaciones. Debido a que las mediciones de azufre en los niveles 771 y 772 estáncerca del límite de determinación del método, la precisión es baja.

Referencias

Alfa Resources, Inc., 1985, Certificación de carbón y coque últimas normas: Stevensville, Michigan,

Alpha Resources, Inc.

Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM), 1984, 1984 libro anual de las normasASTM, productos de petróleo, lubricantes y combustibles fósiles, la secta. ., V 5 05.05: Loscombustibles gaseosos, carbón y coque: Filadelfia, ASTM, p. 350-354.

. Elliot, Martin, ed, 1981, Química de la utilización del carbón, (suppl 2d volumen.): New York,Wiley-Interscience, p. 386-391, 415, 416.

Kirschenbaum, Herbert, 1983, El análisis clásico de las rocas de silicato - el viejo y el nuevo: USGeological Survey Bulletin 1547, p. 48-49.

LECO Corporation, 1980, manual de instrucciones del sistema de azufre SC-132: St. Louis, Missouri.

NBS materiales de referencia estándar Catálogo 1984-1985, National Bureau of Standards (NBS),1984, Publicación Especial 260, Washington, DC, US Government Printing Office.

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