硅铁碳球发热量检测方法

硅铁碳球发热量检测方法

梁成杰，黄少兴，林 芝，周志航，康希平，崔鸿威

宝钢湛江钢铁有限公司制造管理部，广东，湛江，524072

摘要：硅铁碳球直接放入量热议进行发热量分析，硅铁碳球试样燃烧不完全，不能准确检测硅铁碳球发热量。硅铁碳球发热量测定时，在试样下部增加玻璃棉衬垫物，可使硅铁碳球试样在量热仪的氧弹中完全燃烧，从而实现硅铁碳球发热量准确测定。

关键词：硅铁碳球；玻璃棉；发热量；

Method for measuring the calorific value of ferrosilicon carbon spheres

LIANG Cheng-jie， Lin Zhi， Zhou Zhi-hang，Huang Shao-xing，Kang Xi-ping，Cui Hong-wei

Abstract: The ferrosilicon carbon ball is directly placed into a calorimeter for calorific analysis. The combustion of the silicon iron ferrosilicon carbon ball sample is incomplete and cannot accurately detect the calorific value of the silicon iron ferrosilicon carbon ball. When measuring the calorific value of silicon iron ferrosilicon carbon balls, adding a glass wool pad at the bottom of the sample can completely burn the silicon iron ferrosilicon carbon ball sample in the oxygen bomb of the calorimeter, thus achieving accurate measurement of the calorific value of silicon iron ferrosilicon carbon balls.

Key-words:Ferrosilicon carbon ball; Glass wool; calorific value;

1.前言

硅铁碳球主要由碳粉和合金组成，其灰分含量较高。硅铁碳球试样直接在量热仪的氧弹中燃烧测定发热量时，出现燃烧不完全现象，导致无法准确测定硅铁碳球发热量。对于难完全燃烧的物料可加热助燃剂或增加衬垫物的方式进行检测。硅铁碳球单独进行检测发热量和加入苯甲酸助燃剂方式检测发热量时，仍出现试样无法完全燃烧的现象。使用衬垫法测定发热量时，不使用有致癌特性的石棉，使用玻璃棉作为衬垫物，检测硅铁碳球发热量。

2.实验部分

2.1试验方法

准干净的坩埚，在坩埚底部铺垫一层薄玻璃棉并压平，然后在玻璃棉上面称取一定量试样，置于富氧环境下的氧弹中燃烧，从而检测其发热量。由于玻璃棉的加入，则需对玻璃棉的发热量进行确认。

2.2玻璃棉发热量测定

玻璃棉是以石英砂、白云石、蜡石等天然矿石为基本原料，在纯碱、硼砂等熔融状态下拉制、吹制或甩制成纤维状材料。在纤维加入一定的粘结剂和其他添加剂，经过加上形成玻璃棉制品。玻璃棉制作工艺看出，玻璃棉制品存在一定发热量，现需测定玻璃棉的发热量。

玻璃棉检测方法：首先测定苯甲酸的发热量，检测数据如表1。再称取约0.2g玻璃棉与1.0g苯甲酸进行发热量测定，通过换算计算出玻璃棉发热量。检测结果如表2。

表1苯甲酸发热量：

Table 1  Calorific value of benzoic acid

苯甲酸质量/g苯甲酸发热量(J/g)均值(J/g)

1.009026422.826441.5

0.983426429.6

1.016226432.4

0.974926458.2

0.964326464.7

表2 玻璃棉发热量检测结果：

Table 2  Test result of glass wool calorific value

玻璃棉试样质量/g玻璃棉发热量(J/g)均值(J/g)

0.2185195.9317.7

0.2081337.1

0.2065440.1

0.2049313.4

0.2047302.2

从表2中可知玻璃棉发热量约为318J/g。

2.3用玻璃棉做衬垫物试验现象

观察试样燃烧后的灰是发热量检测时检查试样是否完全燃烧方法之一。当试验燃烧后坩埚中还存在碳黑时说明试样燃烧不完全。

称取1g试样进行5次检测，试样坩埚无明显燃烧不完全现象。检测数据如表3

表3硅铁碳球燃烧后现象与数据：

Table 3  Phenomenon and data after combustion of ferrosilicon carbon ball

试样质量/g试样发热量（J/g）极差（J/g）试样坩埚现象

1.0000 20738626试样燃烧完全

1.0002 20572试样燃烧完全

1.0002 20706试样燃烧完全

0.9998 20112试样燃烧完全

1.0000 20503试样燃烧完全

从表3中可看出，玻璃棉衬垫的方法可让硅铁碳球在氧弹中燃烧完全，该方法能成功检测硅铁碳球发热量。煤发热量检测方法中的重复性为120J/g，再现性为300J/g。相比煤的发热量检测方法，该方法稳定性相对较差，5个平行试样的结果极差达到626J/g。为提高硅铁碳球发热量检测的稳定性，分别进行了试样量为1g、0.7g和0.5g的试验，检测结果如表4、表5和表6。

表4 1.0g试样检测结果：

Table 4  1.0g sample test result

试样质量/g试样发热量（J/g）极差（J/g）相对标准偏差

0.9999203656911.64

0.999919835

0.999819744

1.000220435

0.999819840

表5 0.7g试样检测结果：

Table 5  0.7g sample test result

试样质量/g试样发热量（J/g）极差（J/g）相对标准偏差

0.7000207422890.58

0.700221020

0.700020925

0.700021004

0.700221031

表6 0.5g试样检测结果：

Table 5  0.5g sample test result

试样质量/g试样发热量（J/g）极差（J/g）相对标准偏差

0.5003 209563280.63

0.5002 20891

0.4998 21219

0.5000 21140

0.5002 21048

从表4、表5和表6结果看出，试验用试样量为1g、0.7g、0.5g时，5次试样分析结果极差分别为691J/g,289J/g,328J/g。试验用试样量为1g时，分析结果稳定性较差。试验用试样量为0.7g和0.5g时，检测结果相对试样量为1.0g时稳定。

自动氧弹热量仪校准使用的标样为发热量是26400J/g左右的苯甲酸，分析时使用的试样量为1g左右。硅铁碳球发热量约为20000J/g，较苯甲酸发热量低。碳粉试样为0.7g燃烧时，较0.5g试样燃烧时的发热量更接近1g苯甲酸燃烧时的发热量。硅铁碳球发热量检测试样量为0.7g时更合理。

结束语

硅铁碳球的发热量测定中，采用玻璃棉作为衬垫物，可使硅铁碳球试样在充满氧气的氧弹中完全燃烧，实现硅铁碳球发热量准确检测。硅铁碳球发热量试验用试样量1.0g时检测结果稳定性相对较差。分析用试样量为0.7g较分析用试样量为0.5g时更准确。

参考文献:

[1] GB/T 213-2008煤的发热量测定方法[S].北京：中国标准出版社，2008

[2] 吴琨,苗均,魏凤英,郑丽 影响煤发热量测定值的因素浅探[J].新疆钢铁，2019,2:37

[3] 张屹东，朱春玲 氧弹量热计对玻璃棉热值的测定和初步探讨[J].墙材革新与建筑节能，2017:38

[4] 郝飞 影响煤炭发热量测量的常见因素分[J].煤质技术，2019,5:63

[5] 吴川林 高温玻璃棉在电厂热力工程中的应用[J].电力建设，2005,9:12

[6] 王金旺， 陈秋夏，李效文，夏海涛，卢翔 红树植物秋茄与无瓣海桑叶片热值比较研究[J].湿地科学，2016,3:377