Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

КОНТРОЛЬ ФТОРА В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ТОПЛИВЕ

стр. 381-386

Авторы: Муравьева И. В.1, Бебешко Г. И.2

1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)
Муравьева И. В. - к.т.н., доцент кафедры сертификации и аналитического контроля (email: Iravm@bk.ru)
2 Российский Федеральный Центр Судебной Экспертизы при Минюсте России (119034, Россия, Москва, Пречистенская набережная, д. 15)
Бебешко Г. И. - д.т.н., главный научный сотрудник (email: 109382@mail.ru)

Аннотация: Металлургическое топливо, включающее разнообразные виды минерального топлива: кокс, каменный уголь, бурый уголь, торф, горючие сланцы и продукты их технологического передела – нуждается в экологическом контроле безопасности применения. При сжигании металлургического топлива в окружающую среду попадают вредные вещества такие, как хлор, фтор, сера, мышьяк, что ухудшает экологическую обстановку. Технический регламент по безопасности угольной продукции содержит требования по ограничению содержания вредных примесей, их предельно допустимые концентрации. Вследствие широкой распространенности фтора в природных и техногенных объектах и высокой токсичности его соединений, особое внимание уделяется контролю содержания фтора при промышленном использовании металлургического топлива. Физические методы определения фтора в топливе, основанные на возбуждении различных спектров изучения, позволяют определять его без разложения непосредственно в исходном твердом материале, однако имеют ряд ограничений (чувствительность, точность определения, сложность аппаратурного оформления). В других методах, преимущественно ионохроматографических и ионометрических пробы разлагают, и определение содержание фтора выполняют в растворе. Для разложения обычно применяют высокотемпературные процессы: пирогидролиз, сжигание в атмосфере кислорода и калориметрической бомбе, а также щелочное сплавление. Целью данной работы является создание селективной методики ионометрического определения фтора с фторидселективным электродом. Объектами исследования были образцы углей: бурый, газовый, полукокс, коксик орешек. Предложено эффективное разложение проб путем двухступенчатого высокотемпературного сплавления с KNaCO3. Для переведения фтора в раствор в виде свободного фторид-иона выполняли гидролитическое соосаждение сопутствующих мешающих катионов с хлористым железом (II). Приведено описание процедуры анализа: разложение пробы и ионометрическое определение фтора. Выполнена оценка правильности и прецизионности разработанной методики методом варьирования навески. Найденные содержаний фтора в исследованных образцах не превышали предельных значений характерных для товарных образцов угольной продукции, что указывает на экологическую безопасность образцов при их последующем энергетическом применении. Разработанная методика перспективна для контроля примеси фтора в металлургическом топливе и отличается селективностью и простой исполнения.

Ключевые слова: металлургическое топливо, фтор, методы определения, контроль безопасности углей, ионометрический метод

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-5-381-386

Библиография:
  1. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. - М.: Недра, 1994. Кн. 2. С. 263-282.
  2. Юдович Я.И., Кетрис М.Л. Фтор в углях. Обзор // Биосфера. 2010. Т. 2. № 1. С. 59–72.
  3. Parry S.J., Benzing R., Bolstad K.L., Steinnes E. Epithermal/Fast Neutron Cyclic Activation Analysis for the Determination of Fluorine in Environmental and Industrial Materials // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2000. Vol. 244. P. 67–72.
  4. Havránek V., Kučera J., Řanda Z., Voseček V. Comparison of fluorine determination in biological and environmental samples by NAA, PAA and PIXE // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2004. Vol. 259. No. 2. P. 325–329.
  5. Roelandts I., Robaye G., Habaru JMD., Weber G. Determination of total fluorine in five coal reference materials by proton-induced gamma-ray emission spectrometry // Talanta.1996. Vol. 43. P. 439–449.
  6. Jankowski K., Jankowska A., Mrugalska M. Direct spectrometrie determination of total fluorine in geological materials by continuous powder introduction into helium microwave induced plasma // J. Anal. At. Spectrom. 2007. Vol. 22. No. 4. P. 386-391.
  7. De Moraes Flores Éder Lisandro, Smanioto Barin Juliano, de Moraes Flores Érico Marlon, Dressler Valderi Luiz. A new approach for fluorine determination by solid sampling  graphite furnace molecular absorption spectrometry // Spectrochim. acta. B. 2007. Vol. 62. No. 9. P. 918-923.
  8. Bebeshko G.I. and Karpov Yu.A. Determination of Fluorine in Inorganic Substances (Overview) // Inorganic materials. 2012. Vol. 48. No. 15. P. 1335-1340.
  9. Gao G.L., Yan B., Yang L. Determination of total fluorine in coal by the combustion-hydrolysis/fluoride-ion selective electrode method // Fuel. 1984. Vol. 63. P. 1552-1555.
  10. Rice T.D. Determination of fluorine and chlorine in geological materials by induction furnace pyrohydrolysis and standard-addition ion-selective electrode measurement // Talanta. 1988. Vol. 35. No. 3. P. 173-178.
  11. Doolan K.J. A pyrohydrolytic method for the determination of low fluorine concentrations in coal and minerals // Anal. chim. Acta. 1987. Vol. 202. P. 61-73.
  12. ГОСТ 32982-2014 (ИСО 11724:2004). Топливо твердое минеральное. Определение содержания общего фтора. – М.: Стандартинформ, 2015.
  13. ГОСТ Р 54239-2010. Топливо твердое минеральное. Выбор методов определения микроэлементов. – М.: Стандартинформ, 2011.
  14. Wenhua Geng, Tsunenori Nakajima, Hirokazu Takanashi, Akira Ohki. Determination of total fluorine in coal by use of oxygen flask combustion method with catalyst // Fuel. 2007. Vol. 86. P. 715-721.
  15. Maurizio Bettinelli. Determination of fluorine in environmental standard reference materials with a fluoride ion-selective electrode // Analyst. 1983. March. P. 404-407.
  16. Flores Erico M.M., Mesko Marcia F., Moras Diogo P. Determination of halogens in coal after digestion using the microwave-induced combustion technique // Anal. Chem. 2008. Vol. 80. No. 6. P. 1865-1870.
  17.  ГОСТ 33501-2015. Топливо твердое минеральное. Определение содержания общего фтора сжиганием в калориметрической бомбе с последующим определением в растворе с помощью ион-селективного электрода. - М.: Стандартинформ, 2016.
  18. Josephus Thomas, Jr., and Harold   J. Gluskoter. Determination of fluorine in coal with the fluoride ion-selective electrode // Anal. Chem. 1974. Vol. 46. No. 9. P. 1321-1323.
  19. Rosemary A. Wood, Leslie S. Dale, Kenneth W. Riley. A borate fusion method for the determination of fluorine in coal // Fuel. 2003. Vol. 82. P. 1587-1590.
  20. Муравьева И.В., Бебешко Г.И. Контроль содержания хлора в углях // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 8. С. 23-26.
  21. Muravyeva I.V., Bebeshko G.I. Determination of Fluorine in Aluminum Production Waste // Inorganic Materials. 2014. Vol. 50. No. 14. P. 1408-1411.

Дата поступления: 14.12.2018

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия