MTT601995煤矿用炸药爆炸后有毒气体量测定方法和判定规则

中华人民共和国煤炭行业标准MT/T60—1995煤矿用炸药爆炸后有毒气体量测定方法和判定规则1996-01-15批准1996-05-01实施中华人民共和国煤炭工业部批准目次前言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………1主题内容与适用范围1……………………………………………………………………………………2术语1………………………………………………………………………………………………………3试样的制备和采集1………………………………………………………………………………………4有毒气体量测定2…………………………………………………………………………………………5判定规则6…………………………………………………………………………………………………ⅠMT/T60—1995煤矿用炸药爆炸后有毒气体量测定方法和判定规则1主题内容与适用范围本标准规定了煤矿用炸药爆炸后有毒气体中,一氧化碳用化学吸收法和气相色谱法测定,氮氧化物用分光光度法测定,并规定了有毒气体量判定规则。本标准适用于煤矿井下用炸药(以下简称炸药)。2术语有毒气体toxicgas;poisongas本标准中所指的有毒气体,只包括一氧化碳和氮氧化物。3试样的制备和采集3.1试剂和材料a.石英砂(GB178):二氧化硅含量不低于90%;b.雷管(GB8031):8号金属壳瞬发电雷管;c.液体石蜡。3.2仪器、设备a.爆炸弹筒:外径600mm,内径350mm,内部深度为550mm的钢制圆筒;b.钢炮:外径240mm、高300mm的圆柱体,其中心孔直径45mm、深度200mm;c.真空泵:抽空速率不低于4L/s;极限真空度6.7×10-2hPa;d.动槽水银压力计:准确度±0.4hPa;e.架盘天平:感量0.5g;f.分析天平:感量0.2mg;g.真空表:测量范围0~0.1MPa,准确度1.5级;h.压力表:测量范围0~0.1MPa,准确度1.5级;i.U型水银压差计:准确度±0.1kPa;j.采样瓶:容量50mL;k.贮气瓶:内盛液体石蜡作限定液;l.U型干燥管:内装经焙烧的无水硫酸铜;m.注射器:50mL。3.3炸药试样制备随机取2卷炸药,称取110.0±0.5g炸药卷。雷管插入药卷深度为雷管全长的2/3。3.4爆炸生成气试样采集1MT/T60—19953.4.1按图1进行组装。1—弹筒盖;2—弹筒;3—阀门;4—钢炮;5—石英砂;6—雷管;7—药卷;8—压力表;9—真空表;10—三通活塞;11—真空泵;12—U型干燥管;13—水银压差计;14—贮气瓶;15—注射器;16—采样瓶图1爆炸生成气试样采集装置示意图3.4.2用抽真空方法检查弹筒通气阀门是否通畅,用钢丝刷或砂纸把接线柱上的灰尘和锈垢擦净,并把残留于弹筒中的灰尘用吸尘器清除干净。3.4.3将炸药试样装入钢炮(4)内孔中,再将称量好的300.0±0.5g石英砂自然充填在炸药卷周围与上部。雷管脚线分别接到两个接线柱上。3.4.4盖紧弹筒盖(1),然后用真空泵(11)将弹筒(2)内气体抽至真空度33.3hPa以下,关闭阀门(3)。3.4.5用发爆器起爆药卷(7)。3.4.6炸药爆炸后,待弹筒(2)内气体冷却至室温后,开启阀门(3)。读取大气压力、室温和水银压差计(13)压差值。3.4.7排放弹筒(2)内一定量气体,以清洗系统内残留气体后,取弹筒一部分气体经过硫酸铜管脱水于贮气瓶(14)中和球胆中留待测定用。4有毒气体量测定4.1一氧化碳含量的测定4.1.1化学吸收法:4.1.1.1原理:爆炸生成气体中,二氧化碳用氢氧化钾溶液吸收,氧气用焦性没食子酸溶液吸收,一氧化碳用氨性氯化亚铜溶液吸收,剩余的一氧化碳经氧化铜管燃烧转化成二氧化碳,再用氢氧化钾溶液吸收。根据氨性氯化亚铜溶液吸收后减少的体积和氢氧化钾溶液吸收由一氧化碳转化成二氧化碳的体积,换算成一氧化碳的体积。4.1.1.2试剂和材料:a.线状氧化铜(HG/T3—1289);b.氢氧化钾溶液:用氢氧化钾(GB/T2306)配制成25%溶液(m/m);c.氯化铵溶液:用氯化铵(GB/T658)配制成25%溶液(m/m);d.硫酸溶液:用相对密度1.84的硫酸(GB/T625)配制成10%(m/m)溶液;e.碱性没食子酸溶液:用焦性没食子酸配制成22%(m/m)溶液(A溶液);用300g氢氧化钾(GB/T2306)溶于200g水中(B溶液)。使用时,以1份A溶液与6份B溶液加以混合。f.氨性氯化亚铜溶液:称取32g氯化亚铜(HG/T3—1287)溶解于110mL25%氯化铵2MT/T60—1995(GB/T658)溶液中,再加入80~100mL氨水(GB/T631)。4.1.1.3仪器:气体分析器见图2。1—氢氧化钾溶液吸收器;2—硫酸溶液吸收器;3—焦性没食子酸溶液吸收器;4—氨性氯化亚铜溶液吸收器;5—补偿压力计;6—量管;7—以水银为限定液的水准瓶;8—梳形管;9—氧化铜管;10—电炉图2气体分析器示意图4.1.1.4测定步骤:4.1.1.4.1从氮气瓶充入氮气检查梳形管(8)等测定系统的气密性;4.1.1.4.2测定时,取贮气瓶(14)中经脱水的干燥气体试样40.0±0.1mL于仪器量管(6)中。4.1.1.4.3将气体试样依次压入氢氧化钾溶液吸收器(1)、焦性没食子酸溶液吸收器(3)、氨性氯化亚铜溶液吸收器(4)。4.1.1.4.4用电炉(10)加热氧化铜管(9)燃烧氢气后经硫酸溶液吸收器(2)吸收。剩余的一氧化碳再经氢氧化钾溶液吸收器(1)吸收一氧化碳转化成的二氧化碳。4.1.1.5测定结果的表述:一氧化碳含量按式(1)计算:n1=V'co+V″coV'o…………………………(1)式中:n1———一氧化碳百分含量,%(V/V);V'co———氨性氯化亚铜溶液吸收的一氧化碳量,mL;V″co———氢氧化钾溶液吸收的二氧化碳所对应的一氧化碳量,mL;V'o———干燥的气体试样量,mL。3MT/T60—1995注:某种气体在测定条件下的百分含量,等于该气体在标准状况下的百分含量。平行测定两次,计算其算术平均值。4.1.1.6测定结果的允许差:同一试验室测定结果的允许差不应超过0.5%。4.1.2气相色谱法:4.1.2.1试剂和材料:a.13X分子筛:40~60目;b.高分子微孔小球;c.氩气:纯度99%(V/V);d.空气中一氧化碳气体标准物质,标准值5.00%(mol/mol)。不确定度±1%。4.1.2.2仪器、设备:a.气相色谱仪;b.色谱柱:内径3mm、长度2000mm,分别装填13X分子筛和高分子微孔小球;c.微处理机;d.热导检测器。4.1.2.3测定步骤:4.1.2.3.1开机后按下列条件把仪器调整到工作状态:氩气流量20~40mL/min,柱前压0.1MPa,色谱柱温度和检测器温度为常温。4.1.2.3.2待基线稳定后,打开微处理机,即可进行气体试样分析。4.1.2.3.3用注射器注入一氧化碳一级标准物质二次,校准仪器,符合要求后方可进行气体试样分析。4.1.2.3.4测定结果的允许差:同一试验室平行两次测定结果允许差不应超过0.5%。4.2氮氧化物含量的测定———分光光度法4.2.1原理:炸药爆炸时,生成的氮氧化物是一氧化氮和二氧化氮。其中一氧化氮被空气中的氧氧化成二氧化氮,二氧化氮被氢氧化钠溶液吸收生成硝酸盐和亚硝酸盐,加入显色剂,显现出桃红色,根据显色强度与二氧化氮含量成正比,采用分光光度法可测得二氧化氮含量。4.2.2试剂:a.亚硝酸钠(GB/T633);b.氢氧化钠溶液:用氢氧化钠(GB/T629)配制成c(NaOH)=0.1mol/L溶液;c.显色剂:将萘基盐酸二氨基乙烯(化学纯)、对氨基苯磺酰胺和酒石酸(GB/T1294)按1+4+95质量比混合,在乳钵中研磨并混合均匀,装入棕色瓶中,置于干燥器内备用;d.显色剂溶液:称取30g显色剂(4.2.2c)溶于100mL4%磷酸(GB/T1282)溶液中,用时现配;e.吸收液:将0.1mol/L氢氧化钠溶液与无水乙醇(GB/T678)按1+2体积比混合配制;f.亚硝酸钠贮备溶液:精确称取0.1500g亚硝酸钠(GB/T633),用蒸馏水稀释1000mL溶量瓶至刻度,摇匀为(A溶液)。准确取100mL(A溶液)转入1000mL溶量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀为(B溶液);g.亚硝酸钠标准溶液(1mL该溶液含0.0015mgNaNO2,相当于0.002mgNO2):用移液管准确吸取10mL亚硝酸钠贮备溶液(B溶液)转入100mL溶量瓶中,用吸收液(4.2.2e)稀释至刻度,摇匀。4.2.3仪器:a.分析天平:感量0.1mg;b.分光光度计:波长准确度±3nm;c.移液管:10、25mL,准确度±0.04mL;d.刻度吸管:1mL,最小分度值0.01mL;4MT/T60—19955mL,最小分度值0.05mL;10mL,最小分度值0.1mL。4.2.4测定步骤:4.2.4.1工作曲线的绘制:4.2.4.1.1分别准确吸取亚硝酸钠标准溶液(4.2.2g)0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0,6.0,7.0mL于比色管中,其对应的二氧化氮质量为0,0.001,0.002,0.003,0.004,0.005,0.006,0.008,0.010,0.012,0.014mg。分别加吸收液(4.2.2e)至15mL刻度。4.2.4.1.2用移液管分别吸取5mL显色溶液(4.2.2d)加入比色管(4.2.4.1.1)中。然后,将比色管置于25±1℃但温水浴中,保温约30min,使其完全显色。在分光光度计上,用1cm比色皿,以零标准溶液作参比,于波长545nm处测定每一标准溶液的吸光度。4.2.4.1.3以二氧化氮的质量为横坐标,吸光度为纵坐标绘制工作曲线。4.2.4.2二氧化氮的测定:4.2.4.2.1用注射器(15)从贮气瓶(14)中分别取40mL干燥气体试样,注入装有15mL二氧化氮吸收液的两个真空采样瓶(16)中,气体试样经24h氧化和吸收。4.2.4.2.2准确吸取5mL显色溶液(4.2.2d)于采样瓶(16)中,按4.2.4.1.2条操作,以试剂空白溶液作参比测定吸光度。根据吸光度在工作曲线上查得该试样所对应的二氧化氮的质量(mg),然后换算成二氧化氮体积百分含量。4.2.5测定结果的表述:氮氧化物的含量按式(2)计算:n2=0.49×aV'a…………………………(2)式中:n2———二氧化氮体积百分含量,%(V/V);0.49———换算系数,1mg二氧化氮气体在标准状况下所占的体积,mL/mg;a———由工作曲线上查得二氧化氮质量,mg;V'a———在标准状况下气体试样量,mL。4.2.6测定结果的允许差:同一试验室测定结果允许差不应超过0.3%。4.3有毒气体总量的计算4.3.1在标准状况下,每千克炸药爆炸后产生的干燥气体体积按式(3)计算:V'a=V6(P4+P1-P2-P3)×273×10001013Tm…………………………(3)式中:V'a———在标准状况下,每千克炸药爆炸后产生的干燥气体体积,L/kg;V6———减去钢炮所占体积后。弹筒内的实际容积,L;P1———测定时的大气压力,hPa;P2———抽空时,弹筒内剩余压力,hPa;P3———温度为T度时空气饱和水蒸汽压力,hPa;P4———水银压力计的压差值,hPa;T———测定时的室温,K;m———测定用炸药质量,g。4.3.2每千克炸药爆炸后,生成的一氧化碳和氮氧化物的体积分别按式(4)、(5)计算:Vco=Va×n1…………………………(4)VNO2=Va×n2…………………………(5)式中:Vco———每干克炸药爆炸后生成的一氧化碳体积,L/kg;5MT/T60—1995VNO2———每千克炸药爆炸后生成的氮氧化物体积,L/kg。4.3.3每千克炸药爆炸后生成的有毒气体总量(按标准状况下折算成一氧化碳计)按式(6)计算:V=Vco+6.5VNO2…………………………