Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11860:2018 về Tro xỉ nhiệt điện - Phương pháp xác định hàm lượng vôi tự do

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11860:2018

TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÔI TỰ DO

Thermal ash - Determination of free calcium oxide content

Lời nói đầu

TCVN 11860:2018 do Viện Vật liệu Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn. Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định. Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÔI TỰ DO

Thermal ash - Determination of free calcium oxide content

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng vôi tự do quy đổi từ tổng hàm lượng calci oxide tự do và hàm lượng calci hydroxide trong tro xỉ nhiệt điện.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

3  Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau

3.1  Tro xỉ nhiệt điện

Là loại thải phẩm thu được của nhà máy nhiệt điện từ quá trình đốt than, bao gồm tro bay và tro đáy.

3.2  Tro bay

Là loại thải phẩm bụi mịn thu được tại bộ phận lắng bụi khí thải của nhà máy nhiệt điện từ quá trình đốt than.

3.3  Tro đáy

Là thành phần không cháy được tập trung ở đáy lò của nhà máy nhiệt điện từ quá trình đốt than.

4  Quy định chung

4.1  Hóa chất dùng trong phân tích có độ tinh khiết không thấp hơn “tinh khiết phân tích” (TKPT) theo công bố của nhà sản xuất.

4.2  Nước dùng trong quá trình phân tích theo TCVN 4851 (ISO 3696) hoặc nước có độ tinh khiết tương đương (sau đây gọi là “nước”).

4.3  Khối lượng riêng (d) của thuốc thử đậm đặc được tính bằng gam trên mililít (g/ mL).

4.4  Chỉ tiêu phân tích được tiến hành song song trên hai lượng cân của mẫu thử và một thí nghiệm trắng (bao gồm các lượng thuốc thử như đã nêu trong tiêu chuẩn, nhưng không có mẫu thử) để hiệu chỉnh kết quả.

Chênh lệch giá trị tuyệt đối giữa hai kết quả xác định song song không được vượt giới hạn cho phép, nếu vượt giới hạn cho phép phải tiến hành phân tích lại.

4.5  Xác định khối lượng không đổi

Xác định khối lượng không đổi bằng cách: nung hoặc sấy mẫu đến nhiệt độ xác định và giữ ở nhiệt độ đó trong vòng 15 min, để nguội mẫu trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân. Quá trình được lặp lại cho đến khi độ chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 0,05 %.

4.6  Biểu thị kết quả

Kết quả cuối cùng tính bằng phần trăm (%), là trung bình cộng của hai kết quả phân tích tiến hành song song, lấy đến 2 chữ số có nghĩa sau dấu phẩy.

5  Hóa chất, thuốc thử

5.1  Butanoic acid (C₄H₈O₂), 3-oxo-ethyl ester (C₄H₆O₃) hoặc ethyl acetoacetat (C₆H₁₀O₃).

5.2  Butan - 2 - ol (C₄H₉OH)

5.3  Propan - 2 - ol (C₃H₇OH)

5.4  Chỉ thị bromophenol xanh (C₁₉H₁₀Br₄O₅S), 0,1 g bromophenol xanh pha trong 100 mL ethanol.

5.5  Ống chuẩn acid hydro chloride (HCl), 0,10 M

5.6  Isobutyl (C₄H₉OH)

5.7  Ethyl acetoacetic (C₆H₁₀O₃)

5.8  Ống chuẩn acid hydro perchlorate (HCIO₄), 0,20 M

5.9  Chỉ thị thymol xanh (C₂₇H₃₀O₅S), 0,1 g thymol xanh trong 100 mL ethanol.

6  Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm và:

6.1  Cân phân tích, có độ chính xác đến 0,0001 g.

6.2  Tủ hút hơi độc.

6.3  Tủ sấy, có bộ phận điều chỉnh và duy trì nhiệt độ đến (100 ± 5) °C.

6.4  Bếp từ, có bộ phận điều chỉnh và duy trì nhiệt độ, có tốc độ khuấy đến (600 ± 60) r/min, với 3 hoặc 4 con khuấy từ có đường kính (0,75 ± 0,10) mm.

6.5  Sàng các loại, có kích thước lỗ 0,20 mm ; 0,10 mm; 0,063 mm.

6.6  Chày, cối mã não.

6.7  Pipet bầu, dung tích 5 mL; 10 mL; 50 mL; 100 mL.

6.8  Pipet thẳng, dung tích 5 mL; 10 mL; 50 mL.

6.9  Bình thủy tinh tam giác chịu nhiệt có nút nhám, dung tích 250 mL.

6.10  Bình định mức, dung tích 100 mL; 250 ml; 500 mL; 1000 mL.

6.11  Bình hút ẩm, chứa hạt silicagel.

6.12  Buret, dung tích 5 mL; 10 mL; 25 mL.

6.13  Cốc thủy tinh, dung tích 100 mL; 250 mL; 1000 mL.

6.14  Ống sinh hàn hồi lưu

6.15  Phễu lọc, có đường kính Φ 7 mm.

6.16  Lọ thủy tinh có nút nhám, dung tích từ 250 mL đến 500 mL.

6.17  Giấy lọc không tro

- Giấy lọc định lượng không tro chảy chậm (đường kính lỗ trung bình khoảng 2 μm).

7  Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử

Mẫu đưa đến phòng thí nghiệm có khối lượng không ít hơn 400 g, kích thước hạt không lớn hơn 4 mm. Trộn đều mẫu thử, dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 100 g. Phần còn lại bảo quản trong lọ thủy tinh (5.16) đậy kín làm mẫu lưu tránh hiện tượng cacbonat hóa và lưu mẫu trong vòng 1 tháng. Nghiền nhỏ mẫu đến lọt hết qua sàng có kích thước lỗ 0,20 mm. Dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 50 g, tiếp tục nghiền nhỏ đến lọt hết qua sàng có kích thước lỗ 0,10 mm (khi gia công mẫu thử, nếu sử dụng dụng cụ bằng thép, phải dùng nam châm để loại sắt lẫn vào mẫu). Dùng phương pháp chia tư, lấy khoảng 15 g đến 20 g nghiền mịn trên cối mã não đến lọt hết qua sàng có kích thước lỗ 0,063 mm làm mẫu phân tích hóa học. Mẫu để phân tích hóa học được sấy ở nhiệt độ (105 ± 5) °C đến khối lượng không đổi.

8  Phương pháp thử

Tùy theo điều kiện phòng thí nghiệm, có thể sử dụng một trong hai phương pháp sau và hai phương pháp này là tương đương nhau:

8.1  Phương pháp thứ nhất

8.1.1  Nguyên tắc

Hòa tan vôi tự do trong tro xỉ nhiệt điện bằng hỗn hợp isoetyl và acetoacetic tạo thành calciacetoacetat. Chẩn độ lượng calciacetoacetat này bằng acid hydro perchlorate 0,20 M.

8.1.2  Cách tiến hành

Cân một lượng mẫu theo Bảng 1, tùy thuộc vào hàm lượng vôi tự do có trong mẫu, chính xác đến 0,0001 g đã được chuẩn bị theo Điều 6 vào bình tam giác chịu nhiệt có nút nhôm dung tích 250 mL đã được sấy khô, thêm vào 70 mL hỗn hợp dung dịch isobutyl (4.6) và acetoacetic (4.7) theo tỷ lệ về thể tích (20 + 3) lắc đều. Nối bình tam giác với ống sinh hàn hồi lưu (5.14), vừa đun sôi nhẹ vừa khuấy trên bếp từ (5.5) trong 15 min. Tháo bình ra, để nguội, lọc hỗn hợp này qua phiễu lọc, dựng giấy lọc chảy chậm. Rửa phần cặn trên phễu bằng 15 mL isobutyl (4.6). Nếu dung dịch lọc bị đục thì loại bỏ ngay và làm lại thí nghiệm như trên.Thêm vào dung dịch lọc vài giọt chỉ thị thymol xanh (4.9), chuẩn độ dung dịch lọc bằng dung dịch acid hydro perchlorate 0,20 M (4.8) cho đến khi dung dịch đổi từ màu xanh nước biển sang màu vàng chanh. Ghi thể tích acid hydro perchlorate 0,20 M tiêu thụ (V₁).

8.1.3  Biểu thị kết quả

Hàm lượng calci oxide tự do (CaO_td) tính bằng phần trăm (%), theo công thức (1):

trong đó:

0,02804 là khối lượng calci oxide tương ứng với 1 mL dung dịch acid hydro perchlorate 0,20M, tính bằng gam trên mililít (g/ mL);

C là nồng độ của acid hydro perchlorate, tính bằng mol trên lít (mol/ L);

V₁ là thể tích dung dịch acid hydro perchlorate 0,20 M đã tiêu thụ cho phép chuẩn độ, tính bằng mililít (mL);

m₁ là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam (g).

Chênh lệch giá trị tuyệt đối giữa hai kết quả xác định song song theo Bảng 1.

8.2  Phương pháp thứ hai

8.2.1  Nguyên tắc

Hòa tan vụi tự do trong tro xỉ nhiệt điện bằng hỗn hợp acid butanoic, 3-oxo-ethyl ester và Butan-2-ol tạo thành calci butanoat. Chuẩn độ lượng calci butanoat này bằng acid hydro chloride 0,10 M.

8.2.2  Cách tiến hành

Cân một lượng mẫu theo Bảng 1, tùy thuộc vào hàm lượng vôi tự do có trong mẫu, chính xác đến 0,0001 g đã được chuẩn bị theo Điều 6 vào bình tam giác chịu nhiệt có nút nhám dung tích 250 mL đã được sấy khô, thêm vào 12 mL hỗn hợp dung dịch butanoic acid, 3-oxo-ethyl ester (4.1) và 80 mL butan-2-ol (4.2) lắc đều. Nối bình tam giác với ống sinh hàn hồi lưu (5.14), vừa đun sôi nhẹ vừa khuấy trên bếp từ (5.5) trong 3 h. Tháo bình tam giác ra, lọc nóng hỗn hợp này qua phễu lọc, dựng giấy lọc chảy chậm. Rửa phần cặn trên phễu bằng 50 mL propan-2-ol (4.3). Nếu dung dịch lọc bị đục thì loại bỏ ngay và làm lại thí nghiệm như trên. Thêm vào dung dịch lọc vài giọt chỉ thị bromophenol xanh (4.4), chuẩn độ dung dịch lọc bằng dung dịch acid hydro chloride 0,10 M (4.5) cho đến khi dung dịch chuyển từ xanh tím sang vàng. Ghi thể tích acid hydro chloride 0,10 M tiêu thụ (V₂).

8.2.3  Biểu thị kết quả

Hàm lượng calci oxide tự do (CaO_td) tính bằng phần trăm (%), theo công thức (3):

trong đó:

0,02804 là khối lượng calci oxide tương ứng với 1 mL dung dịch acid hydro chloride 0,10M, tính bằng gam (g);

C là nồng độ của acid hydro chloride, tính bằng mol trên lít (mol/ L);

V₂ là thể tích dung dịch acid hydro chloride 0,10 M đã tiêu thụ cho phép chuẩn độ, tính bằng mililít (mL);

m₂ là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam (g).

Chênh lệch giá trị tuyệt đối giữa hai kết quả xác định song song theo Bảng 1.

Bảng 1: Biểu thị chênh lệch giá trị tuyệt đối giữa hai kết quả xác định song song.

9  Báo cáo thử nghiệm

Trong báo cáo thử nghiệm bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Các chi tiết cần thiết để nhận biết mẫu thử;

c) Kết quả thử ở Điều 7;

d) Các đặc điểm bất thường ghi nhận trong quá trình thử;

e) Các thao tác bất kỳ được thực hiện không quy định trong tiêu chuẩn này.

MỤC LỤC

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn.

3  Thuật ngữ, định nghĩa

4  Quy định chung

5  Hóa chất, thuốc thử

6  Thiết bị, dụng cụ

7  Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử.

8  Phương pháp thử

8.1  Phương pháp thứ nhất

8.2  Phương pháp thứ hai

9  Báo cáo thử nghiệm