煤化学实验报告
学院：化学工程学院
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全硫含量的测定--实验报告
实验目的
煤中的硫是一种有害元素，尤其作为燃料时，对硫的含量更有严格的要求。动力用煤中的硫变成废气，污染环境，所以煤的硫含量是评价媒质的重要指标之一。
一． 实验原理
煤样在1150℃高温和催化剂作用下于净化过的空气燃烧，反应式如下：
2232222Cl N SO SO O H CO O +++++→+煤（有机硫） 3222114O Fe O Fe →+
):(222224金属元素M O SO MO MSO ++→ 32222SO O SO ↔+
生成的二氧化硫和少量三氧化硫被空气带入电解池与水分成亚硫酸，立即被电解池中的碘（溴）氧化生成少量硫酸，使溶液中的碘（溴）减少而碘离子（溴离子）增加，破坏了溶液中的碘-碘化钾电对的电位平衡，系统便立即以自动电解碘化钾溶液生成的碘来氧化滴定亚硫酸：
222:I e I →+-阳极
222:H e H →++阴极
+++→++H SO H Br I O H SO H Br I SO H 2)(2)(:
42222322232碘（锈）氧化
电解生成的碘所耗用的库仑量，由电路采样变换，计算机进行积分运算，然后按法拉第电解定律，计算出试样中全硫含量的百分比。
)96500(100016)(m Q S ）（％⨯⨯=
）
试样质量，克（）电量，库仑（全硫含量（％）；g M C Q S ---;
二． 仪器设备和试剂
1．以库仑滴定为原理的自动测硫仪，包括以下部件：送样机构、高温炉、电解池、磁力搅拌器、电磁泵、净化系统、烟尘过滤器、控制系统等。
装备结构图如下：
6-电解池 7电磁泵 8净化管 9固态继电器
10控制板 11变压器 12硅整流器 13电源开关 14流量计15送样电机 16电源、控制线插座 17热电偶 18高温炉外壳
（1）送样机构
（2）高温炉：采用双螺纹硅碳管加热，采用铂铑-铂热电偶测温，计算机控制温度，恒温区长度大于90毫米，为保护硅碳管，在其外面套上刚玉
管，在刚玉管外与高温炉外壳之间填满硅酸铝棉，以达到良好的保温性
能。
（3）电解池和磁力搅拌器：电解池采用有机玻璃模制而成，容积400毫升，在盖上安装有一对电解电极和一对指示电极，每对电极极片相对平衡，
且两对电极成一字排列。电解池内有一搅拌子，它由磁力搅拌器带动在
电解液中旋转，实现搅拌作用。
（4）净化系统：由电磁泵、流量计、净化装置、烟尘过滤器等组成，其作用是对进入高温炉的气体进行干燥净化和对高温炉出来的气体进行干燥
处理。
2．实验配套仪器
电子天平一台量程1-200克感量0.1毫克称取试样用
3．试剂
碘化钾（化学纯）溴化钾（分析纯）冰醋酸(分析纯)
三氧化钨（化学纯）变硅胶（化学纯）
电解液：碘化钾、溴化钾各5克，冰醋酸100ml，蒸馏水250~300毫升四．实验准备
1．配制电解液、搅拌均匀。
2．硅胶的更换。
五．测定方法
1．开通电源
接通仪器电源，启动定硫仪软件，检查仪器各部件、气路、电解液是否处于良好的状态，并设置好每一项功能；打开主页面左上角开始加温，当炉温升至1150℃并恒定时，系统显示“系统就绪”便可开始做实验。 2．称重样品
样品称重，把事先称好的试样重量(约50毫克)数据直接输入到数据表栏中即可。 3．参数输入
称量完成后，输入试样的编号和分析水平。 4．实验过程
单击“煤样测试”后，送样机构将试样送入高温炉，实验过程由计算机控制。测试页面中的有关参数信息
随实验时间而变化，实验结束后，系统给出实验结果。
5.结果显示：每做完一个试样，样舟自动退出炉膛，实验结果显示在主画面 的“试验结果” 栏中。
六．实验误差
mg S ad t 含硫范围，,
平行测定误差，％
％ 同一实验室 不同实验室 ＜1 0.05 0.10 1~4 0.10 0.20 ＞4
0.20
化学实验报告0.30
七．实验结果记录及分析
八．思考题
1、试述煤中硫的不同形态、数量及分解难易。
答：煤中硫分，按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质硫。煤中的有机硫，是以有机物的形态存在于煤中的硫，其结构复杂，至今了解的还不够充分，大体有以下官能团：硫醇类，R-SH(-SH，为硫基)；噻吩类，如噻吩、苯并噻吩、硫醌类，如对硫醌、硫醚类，R-S-R，硫蒽类等；煤中无机硫，是以无机物形态存在于煤中的硫。无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫。硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫，少部分为白铁矿硫，两者是同质多晶体。还有少量的ZnS，PbS
中。煤中硫分，按其在空气中能否燃烧又分为可燃等。硫酸盐硫主要存在于CaSO
4
硫和不可燃硫。有机硫、硫铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，都是可燃硫。硫酸盐硫不能在空气中燃烧，是不可燃硫。煤燃烧后留在灰渣中的硫（以硫酸盐硫为主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有机硫、硫化钙和硫化亚铁等为主），称为固体硫。煤燃烧逸出的硫，或煤焦化随煤气和焦油析出的硫，称为挥发硫（以硫化氢和硫氧化碳（COS）等为主）。煤的固定硫和挥发硫不是不变的，而是随燃烧或焦化温度、升温速度和矿物质组分的性质和数量等而变化。煤中各种形态的硫的总和称为煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸盐硫（Ss）、硫铁矿硫（Sp）和有机硫（So），St=Ss+Sp+So，如果煤中有单质硫，全硫中还应包含单质硫。黄铁矿硫在300℃即开始分解，有机硫与元素硫在800℃以下都能分解，而硫酸盐要在1350℃以上才能分解。如果试样中加入石英砂（SiO
）
、三氧化钨等催化剂，则硫酸盐在低于1200℃
2
就可以分解，因此控制炉温在1200℃。
2、高温燃烧中和法的基本原理是什么？
答：将煤置于高温下，在充足的氧气流中燃烧，使煤中各种形态的硫化物氧化成硫的氧化物，然后用过氧化氢吸收，使其成为硫酸溶液，再用标准氢氧化钠溶液进行滴定。根据消耗的氢氧化钠溶液的量计算出煤中的全硫含量。
3、煤样中的氯对实验有什么影响？
答：当氯含量大于0.02﹪时，需作必要的校正。因为吸收过程中氯与过氧化氢反应生成盐酸。滴定时，生成的盐酸同样要消耗标准氢氧化钠溶液。
4、氧气流量、煤样推进速度及最终燃烧时间等条件的变化对测定值有何影响？
答：氧气流量过大，会使氧化硫来不及吸收，流量过小，会使燃烧不完全，而且也不能驱尽过氧化氢
溶液中溶解的二氧化碳，导致滴定终点不易确定，结果偏高煤样必须在500℃处预热5min，使煤中黄铁矿硫和有机硫在碳酸钙分解（500～800℃分解）之前就大部分分解，同时可使煤样中的挥发分大量逸出，避免发生燃烧舟推入高温区时发生爆燃现象；最终燃烧时间过短，煤样燃烧不够充分，含硫量相对真值也会减小。
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