聊聊垃圾热值检测 生物质颗粒热值测试方法
目前针对生活垃圾化学特性检测方法，仅有行业标准CJ/T96—2013比较全面的规定了生活垃圾化学特性检测的术语和定义，样品的采集与制备，氯、总磷、总铬、有机质、pH值和重金属元素等16个项目的检测方法和质量控制。由于生活垃圾成分复杂，增加了检测生活垃圾化学成分准确性的难度，本文将对公司水泥窑协同处置生活垃圾，不同状态下的检测方法及所用设备等进行阐述介绍，为相关企业开展垃圾检测试验提供参考。
1 生活垃圾的分类
生活垃圾分为原生态垃圾、垃圾可燃物和不可燃物等，在水泥窑协同处置过程中可燃物经过分选后入分解炉进行高温焚烧，而不可燃物则是进行配料后当做水泥原材料一起入窑煅烧生产熟料。各种状态的垃圾检测的成分也不一样，可燃物一般检测热值、全硫、氯含量等；而不可燃物则需要检测重金属、硫、氯、R2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等成分。
2 主要仪器设备及药品试剂
仪器设备：分析天平、马弗炉、全自动量热仪、分光光度计、酸度计、电感耦合等离子体原子发射光谱仪、X-荧光光谱仪、原子荧光光谱仪、微波消解仪等。药品试剂：硝酸、硫酸、盐酸、过氧化氢、EDTA、无水碳酸钠、高氯酸、正己烷、轻质氧化镁、氟化铵、硫酸铁铵、硼氰酸钾、硫脲等。
3 原生态生活垃圾的检测
3.1 含水率的检测——称量法
参照原煤收到基水分的检测方法，准确称量5 kg的生活垃圾样品放在干燥的容器内，置于电热鼓风恒温干燥箱中，在105 ℃±5℃的条件下烘干9~10h，期间经常翻动样品确保样品干燥完全，烘干至恒重后，取出置于干燥器中冷却至室温，称量、直至两次称量之差小于样品总量的百分之一，计算出样品的含水率。妥善保存烘干后的样品，用于生活垃圾其他项目的测定。
3.2 有机质检测——灼烧法
参照标准CJ/T 96—2013中生活垃圾有机质检测方法，称取烘干后试样约2.0 g，至0.000 1g，置于已恒重的瓷坩埚中（坩埚空烧2 h）。将坩埚放入马弗炉中，从低温升起，在600 ℃下恒温6~8h后取出坩埚移入干燥器中，冷却后称重，再将坩埚重新放入马弗炉中在同样温度下灼烧10min，取出冷却称重，直至恒重，用失去的质量计算出样品有机质含量。此方法称样量按照2.0 g计算，检出限为0.5%。
3.3 总氟含量的检测——离子选择电极法
参照标准HJ 873—2017中土壤水溶性氟化物和总氟化物的测定离子选择电极法，用碱熔法提取，在提取液中加入总离子强度调节缓冲溶液，用氟离子选择电极法测定。准确称取过100目筛样品试样约0.2g（至0.000 1 g）于镍坩埚中，加入2.0 g氢氧化钠，加盖，放入马弗炉中。温度控制程序：初始温度300 ℃保持100min，升温至560 ℃±10 ℃保持30 min。冷却后取出，用热水（约80~90℃）溶解，全部转移至聚乙烯烧杯中，溶液冷却后全部转入100 mL比色管中，缓慢加入5.0mL盐酸（1+1），混匀，用水稀释至标线，摇匀，静置待测。结果参考《氟化物测定方法》（GB5750—85）采用离子选择电极法进行测定及计算。
3.4 pH值的测定
称取生活垃圾试样约5g于50mL烧杯中，加入0.1 mol/L KCl溶液40 mL，搅拌均匀后放置30min。按照酸度计使用说明书，选择与被测试样pH接近的两种标准缓冲溶液进行仪器校准。测定时轻轻转动烧杯促使溶液均匀并达到电化学平衡，静止片刻，待读数稳定时记下pH值，结果保留两位小数。
4 生活垃圾中可燃物的检测
4.1 氯含量的检测——艾士卡法
参照CJ/T 96—2013中生活垃圾氯检测方法，准确称取0.5 g（至0.000 1g）生活垃圾和艾士卡混合剂混合，放入马弗炉中在680 ℃±20 ℃熔融3h，将单质氯、有机氯等变为氯化物。用沸水浸取过滤，在酸性介质中，加入氯化钠标准溶液及过量的溶液，再加入正己醇，以硫酸铁铵作指示剂，用标准硫氰酸钾溶液滴定，以硫氰酸钾溶液的实际消耗量计算垃圾中氯的含量。此方法称样量按照0.5g计算，氯含量的检出限为0.05%。
4.2 热值的检测——氧弹法
参照GB/T213—2008《煤的发热量测定方法》和量热仪《操作手册》测定生活垃圾可燃物样品的热值，根据量热仪的测定量程确定样品称样量，检测热值的垃圾必须是测完含水量率后保存的垃圾样品，称样量至0.0001 g，每个样品重复测定2~3次。
4.3 灰分的测定
准确称量约5 g（至0.000 1 g）生活垃圾样品，放入已在815 ℃±5℃的条件下烘干至恒重的坩埚中。将坩埚放入马弗炉中，在30 min内将炉温缓慢升到300 ℃，保持30 min；再将炉温升到815℃±10 ℃，在此温度下灼烧3 h；停止灼烧，待温度降至300 ℃左右时，将坩埚取出放在石棉网上，盖上盖，在空气中冷却5min，然后将坩埚放入干燥器中，冷却至室温即可称重。重复灼烧20 min，冷却至室温后称重（两次称重相差小于0.000 3g），根据差值计算灰分含量。
4.4 全硫的检测——艾士卡法
参照《煤中全硫的测定方法》（GB/T214—2007）中艾士卡法来检测全硫。基本原理为试样与艾士卡试剂混合灼烧，在弱酸性条件下使试样中硫全部转化成可溶性硫酸盐，再加入氯化钡溶液使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，根据硫酸钡质量计算试样中全硫的含量。
5 生活垃圾中不可燃物的检测
生活垃圾不可燃物的成分复杂，暂无检测标准可参考，结合目前水泥及原材料相关标准，通过多种方法试验比对，确定了合适的检测方法。
5.1 硫含量的检测
生活垃圾不可燃物中硫的检测包括全硫和三氧化硫的测定，全硫用艾士卡法（同可燃物全硫测定方法）测定，三氧化硫参考《水泥用硅质原料化学分析方法》（JC/T874—2009）中碱熔融样品的方法进行测定，而不采用直接盐酸溶解-硫酸钡重量法进行测定，对比检测结果见表1。
对同一检测参数，采用相同或不同检测方法进行重复检测，是验证方法和数据准确性的保障。从表1数据可以看出，直接盐酸溶解-硫酸钡质量法测定三氧化硫结果明显偏低，主要是因为垃圾样品成分较复杂，直接采用酸溶无法将样品完全溶解，以致有部分样品漂浮在酸液表面，导致检测结果不准确。而压片法X-射线荧光光谱仪扫描结果与碱熔法测定数据较相近，可信度较高。
5.2 全分析的测定
生活垃圾不可燃物的化学全分析包括LOI、CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3，但由于没有可参考的检测标准，我们参照国家建材行业标准《水泥用硅质原料化学分析方法》（JC/T874—2009）的碱熔法对试样处理后滴定检测，同时也用压片法X-射线荧光光谱仪扫描直接测定。两种实验方法对比数据见表2。
从表2中结果可以看出，氢氧化钠熔样-滴定分析法与荧光光谱仪扫描结果对比整体上误差都较小，只有极个别有超差情况，由此可见采用氢氧化钠熔样-滴定和荧光光谱仪扫描法都可分析不可燃物常规化学成分，且完全能满足水泥窑协同处置生活垃圾工艺要求。
6 生活垃圾中重金属的检测
6.1 总铬、镉、铅的测定——电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）
依据《生活垃圾化学特性通用检测方法》（CJ/T96—2013）里面对生活垃圾消解液中总铬、镉、铅的测定，此方法生活垃圾消解液中总铬检出限为0.01 mg/L、镉为0.003mg/L、铅为0.05 mg/L。
称取约0.3 g的试样（至0.000 1g）于微波消解管中，在通风橱内向盛有试样的消解管中加入少量去离子水润湿试样，沿管壁加入1.5mL过氧化氢，摇匀，进行预消解，待反应平稳后，加入10mL王水，使硝酸和试样充分混合均匀，盖上内盖，拧紧外盖，均匀放入微波消解器中，关好炉门，按照仪器操作说明书操作，选择适当的功率进行消解。消解结束，待冷却后，取出消解管，拧下消解管盖子，赶酸至1~2mL，冷却到室温，过滤于50 mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤数次，并将洗涤液移入容量瓶，定容，待测。
