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日本工業規格

JIS

 M

8819

: 1997

石炭類及びコークス類−

機器分析装置による元素分析方法

Coal and coke

−Mechanical methods for ultimate analysis

1.

適用範囲  この規格は,機器分析装置による石炭類及びコークス類の炭素・水素・窒素を単独に定量

する方法,又はそれらの 2 成分若しくは 3 成分を同時に定量する方法,並びに全硫黄・灰中の硫黄を単独

に定量する方法について規定する。

備考1.  木炭及びれん(煉)炭類の分析にこの規格を準用することができる。

2.

この規格の引用規格を,次に示す。

JIS K 8088

  硫黄(試薬)

JIS M 0104

  石炭利用技術用語

JIS M 8810

  石炭類及びコークス類−サンプリング,分析並びに試験方法の通則

JIS M 8811

  石炭類及びコークス類のサンプリング方法並びに全水分・湿分測定方法

JIS M 8812

  石炭類及びコークス類−工業分析法

JIS Z 8401

  数値の丸め方

JIS Z 8402

  分析・試験の許容差通則

2.

要旨

2.1

炭素・水素・窒素定量方法  炭素・水素・窒素の定量は,試料を酸素又は酸素含有キャリヤーガス

気流中で燃焼させ,生成するガスを触媒及び還元剤を用いて二酸化炭素,水蒸気,窒素に変化させた後,

ガス分析部に導いて各成分を測定し,無水試料に対する質量百分率を求めて炭素・水素・窒素とする。

2.2

全硫黄・灰中の硫黄定量方法  全硫黄及び灰中の硫黄の定量は,試料を酸素気流中で燃焼又は熱分

解し,生成するガスをガス分析部に導いて硫黄酸化物を測定し,試料に対する質量百分率を求めて全硫黄

及び灰中の硫黄とする。

3.

用語の定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS M 0104 による。

4.

試料

4.1

石炭類及びコークス類の試料は,JIS M 8811 の 4.6(気乾)によって調製した気乾試料を用いる。

備考1.  石炭類及びコークス類の試料について,粒子個々の成分不均一に起因する測定誤差を小さく

する必要がある場合には,150

µm 以下に粉砕することが望ましい。

2.

気乾試料は密栓して保管すれば,少なくとも 7 日間は水分がほとんど変化しないから,各成

分の分析の際に,毎回気乾試料水分を測定する必要はない。


2

M 8819 : 1997

4.2

灰類の試料は,JIS M 8815 に規定する第 1 類の灰又は第 2 類の灰を用いる。

備考1.  第1類の灰とは,石炭類及びコークス類の気乾試料の最適量を JIS M 88125.(灰分定量方法)

によって灰化した灰である。第1類の灰は,めのう乳鉢で指頭に感じなくなるまで(約75

µm

以下)微粉砕し,さらに815±10℃で30分間再強熱した後,デシケーター中に保存する。

2.

試料の灰化時に,試料層の厚さ,電気炉の通風度及び昇温速度は,JIS M 8812 の 5.の規定を

守らなければならない。特に,硫黄分及びカルシウム分の多い石炭試料の場合には,上記の

規定が守られていないと灰化の過程で灰中に固定される硫黄分の量が著しく多くなることが

あるので注意しなければならない。

3.

第 2 類の灰とは,燃焼機器において石炭類及びコークス類によって生成した灰である。第 2

類の灰は,めのう乳鉢で指頭に感じなくなるまで微粉砕し,さらに完全に灰化してもよい。

ただし,その旨を明記しなければならない。

5.

装置及びはかり

5.1

炭素・水素・窒素定量装置  炭素・水素・窒素定量装置は,ガス精製部,試料燃焼部,還元部,混

合定容部,分離検出部,記録部などの各部分からなる。

(1)

ガス精製部  酸素ボンベ,ヘリウムボンベから供給する酸素,ヘリウムの圧力及び流量が調節でき,

かつ,酸素,ヘリウム中に含まれる炭素酸化物,有機ガス,水など測定に妨害となる成分が除去でき

るもの。

(2)

試料燃焼部  燃焼炉温度 (800∼1 100℃)  ,燃焼時間,酸素流量を調節して,試料を完全に燃焼させる

条件が選択でき,かつ,触媒を用いて各成分の酸化を完全に行い,除去剤によって硫黄,ハロゲンな

どの妨害成分が除去できるもの。

(3)

還元部  還元炉温度 (450∼700℃)  が調節でき,還元剤を用いて窒素酸化物が完全に還元できるもの。

(4)

混合定容部  精製ガスを混合均一化し,一定容積にできるもの。ポンプ方式,混合方式などがある。

(5)

分離検出部  精製ガス中の目的成分を分離し,その成分濃度に比例する物性値を得ることができるも

の。分離方式には,選択吸収方式,クロマトグラフ方式などがあり,検出方式には,熱伝導方式,赤

外線吸収方式などがある。

(6)

記録部  分離検出部で得られた物性値を,そのまま又は測定値に換算して指示記録できるもの。

5.2

全硫黄・灰中の硫黄定量装置  全硫黄・灰中の硫黄定量装置は,試料燃焼部,硫黄酸化物検出部,

記録部などの各部分からなる。

(1)

試料燃焼部  燃焼炉温度が約 1 350℃以上のもの。触媒を加え硫黄酸化物を完全に熱分解できる場合に

は,1 350℃以下でもよい。

(2)

硫黄酸化物検出部  燃焼ガス中の硫黄酸化物の濃度に比例する物性値を検出できるもの。赤外線方式,

電量滴定方式などがある。

(3)

記録部  検出部で得られた物性値を,そのまま又は測定値に換算して指示記録できるもの。

5.3

はかり  はかりは,JIS M 8810 に規定するもの。試料はかり取り量は,原則として有効数字 4 けた

以上とする(

1

)

(

1

)

装置によっては,4けた以上はかり取れない専用のはかりが附属しているものがある。ただし,

このはかりを用いて測定を行い,7.2の性能が得られれば使用してもよい。

5.4

装置の設置場所  装置の設置場所は,装置の安定性を確保するため,少なくとも次のような条件を

備えることが望ましい。


3

M 8819 : 1997

(1)

直射日光を受けないこと。

(2)

湿度が低く変化が小さいこと。

(3)

温度変化が小さいこと。

(4)

腐食性ガスやほこりが少ないこと。

(5)

振動が少ないこと。

(6)

電源の電圧及び周波数の変動が小さいこと。

(7)

電気雑音が小さいこと。

(8)

接地点があること。

6.

操作  操作は,定量装置の取扱説明書の手順によって行う。

7.

装置の校正

7.1

校正方法  校正は,装置の取扱説明書の校正方法に従って正確に行う。校正後,校正用標準物質を

測定し,標準値と測定値との許容差が

表 に示す値以内の場合は,試料の測定を行ってもよい(

2

)

。超えた

場合には,定量装置及び操作の検討を行い再校正する。

(

2

)

標準試薬を用いて校正し,標準試料を測定した場合には,標準試料の認証値の限界内であれば

よい。

表 1  校正後に測定する標準物質の標準値に対する許容差

単位%

成分

区分

標準値に対する許容差

炭素

− 0.2

水素

− 0.11

窒素

− 0.04

 1.00

以下 0.03

1.00

を超え 2.00 以下 0.05

全硫黄・灰中の硫黄

2.00

を超えるもの 0.07

7.2

校正時期  校正は,次のいずれかの場合に行わなければならない。

備考1.  校正用標準物質を2回測定し,表2の許容差  (n=2)  を超えない2回の測定の平均値を求め,標

準値との差が

2に示す値を超えないときは,校正を行わず試料の測定を行ってもよい。

2.

測定値は,電源,実験室(分析室)の環境,検出部などの要因によって変動する。校正用標

準物質の標準値と測定値との差が,

表 に示す値以内で測定できる時間を調べ,その時間を

超えない周期で装置を校正する。

(1)

測定開始時。

(2)

定量装置を長時間連続して使用したとき。

(3)

燃焼管及びその充てん物,還元管及びその充てん物を交換したとき。


4

M 8819 : 1997

表 2  再校正しないでよい場合の標準物質の標準値に対する許容差

(2 回測定平均値と標準値の差,単位  %)

成分

区分

標準値に対する許容差

炭素

− 0.2

水素

− 0.08

窒素

− 0.03

 1.00

以下 0.02

1.00

を超え 2.00 以下 0.04

全硫黄・灰中の硫黄

2.00

を超えるもの 0.05

7.3

校正用標準物質  校正用標準物質は,次のいずれかによる。

(1)

炭素・水素・窒素測定用

(a)

アセトアニリド(元素分析用)(

3

)

(b)

馬尿酸(元素分析用)(

3

)

(c)

アンチピリン(元素分析用)(

3

)

(d)

安息香酸(元素分析用)(

3

)

(e)

石炭又はコークス標準試料

(f)

重油標準試料(

4

)

(2)

硫黄測定用

(a)

硫黄(

5

)

又はスルファニルアミド(元素分析用)(

3

)

と黒鉛粉末(

6

)

とを量り採って混合し,使用目的に

合った含量に調整したもの。

(b)

石炭又はコークス標準試料(

7

(

3

)

例えば,有機元素分析研究懇談会委員会で純度を保証したもの。

(

4

)

例えば,窒素分析用として,社団法人石油学会で認定したもの。

(

5

)  JIS K 8088

に規定する純度 99.99%以上の結晶性又はか(顆)粒状の試薬をめのう乳鉢で押しつ

ぶし,デシケータ中で 24 時間以上静置したもの。

(

6

)

例えば,発光分光分析電極用黒鉛粉末などで,硫黄が検出されないもの。

(

7

)

例えば,社団法人日本エネルギー学会などで作製したもの。

参考  石炭の標準試料には,例えば,National Institute of Standards and Technology (NIST), USA で作製

したものがあり,コークスの標準試料には,例えば,The Community Bureau of Reference (BCR),

EC

で作製したものがある。

7.4

校正点の選定

(1)  1

点で校正する場合には,校正用標準物質の使用目的含量が,試料よりもやや多くなるようにする。

(2)  2

点で校正する場合には,校正用標準物質の使用目的含量が,一つは試料よりもやや多く,他の一つ

は試料よりも少なくなるようにする(

8

)

(3)  3

点以上で校正する場合には,校正用標準物質の使用目的含量が,一つは試料よりもやや多く,他の

一つは試料よりも少なく,その他は先の 2 点間にほぼ等間隔になるようにする(

8

)

(

8

)

試料採取量を変えてもよい。

8.

装置の性能

8.1

性能試験  装置の性能試験は,設置時及び設置後その性能が維持できる期間(

9

)

を超えないように,

また,修理後などにも行わなければならない。


5

M 8819 : 1997

(

9

)

装置の使用方法,使用頻度などに応じ,性能試験実施時期を決めておく必要がある。少なくと

も1年を超えない期間を周期として行うことが望ましい。

8.2

性能  定量装置は,次の性能を備えていなければならない。

(1)

精度  精度は,装置の校正に用いた標準物質の最高含量の約半量を含む試料を調製し(

8

)

,短時間に引

き続き数回測定して(

10

)

,異常値を除いた後標準偏差で表す(

11

)

。得られた標準偏差は,

表 に示す値

を超えてはならない。

(

10

)

同一条件下で,8回以上測定することが望ましい。

(

11

)

異常値は,JIS Z 8402 

附属書 4(共同実験結果の予備解析に用いる統計的方法)によって検定

し,有意(危険率 5%)となった場合は棄却する。

表 3  得られた標準偏差の許容差限界

単位  %

成分

区分

標準偏差

炭素

− 0.1

3

水素

− 0.0

2

窒素

− 0.0

7

 1.00

以下 0.0

4

1.00

を超え 2.00 以下 0.0

3

全硫黄・灰中の硫黄

2.00

を超えるもの 0.0

1

(2)

真度  標準値  (

µ)  と(1)で得られた平均値

( )

との差は,次の式によって求めた値を超えてはならな

い。詳細は,JIS Z 8402 

附属書 6(単一試験室の日常試験方法の真度を検討する方法)を参照する。

n

x

σ

µ

×

0

.

2

ここに,

σ:

表 3

に示す標準偏差

n

(1)

で標準偏差を求めた測定回数

(3)

安定性

  校正用標準物質の標準値とこれを測定した測定値との差。初めに装置を校正したときから,

次に校正するまでの間,

表 1

に示す値を超えてはならない。

9.

測定値の算出

  それぞれの元素の測定値は,

装置に附属した算出方法によって求めた数値を,

炭素は,

小数点以下 1 けたに,水素・窒素・全硫黄及び灰中の硫黄は,

JIS Z 8401

によって小数点以下 2 けたに丸

める。

s

ad

M

C

C

100

100

×

s

s

ad

M

M

H

H

100

100

9

×

÷

ø

ö

ç

è

æ

s

ad

M

N

N

100

100

×

s

ad

M

TS

TS

100

100

×

ここに,

C

試料中の炭素(無水ベース,%)

C

ad

装置に附属した算出方法によって求めた炭素(気乾ベー
ス,%)

H

試料中の水素(無水ベース,%)

H

ad

装置に附属した算出方法によって求めた水素であって,水


6

M 8819 : 1997

分による水素を差し引いていないもの(気乾ベース,%)

N

試料中の窒素(無水ベース,%)

N

ad

装置に附属した算出方法によって求めた窒素(気乾ベー
ス,%)

TS

試料中の全硫黄(無水ベース,%)

TS

ad

装置に附属した算出方法によって求めた全硫黄(気乾ベー
ス,%)

M

s

試料中の水分(気乾ベース,%)

10.

分析回数  分析は,同一分析室において引き続き 2 回繰り返して行う。2 回の測定値の差が表 の許

容差  (

n

=2)  以内の場合には,その 2 個の平均値を 12.の規定に従って処理する。もし,2 回の測定値の差

が許容差  (

n

=2)  を超える場合には,さらに 1 回分析を追加する。3 回の測定値の範囲(最大値−最小値)

が許容差  (

n

=3)  以内の場合にはその 3 個の平均値を,許容差  (

n

=3)  を超える場合にはその 3 個の中央値

を,それぞれ 12.の規定に従って処理する。

11.

許容差  許容差は,表 のとおりとする。

表 4  許容差

単位  %

成分

区分

n

=2

n

=3

炭素

− 0.3

0.4

水素

− 0.15

0.18

窒素

− 0.06

0.07

 1.00

以下 0.04

0.05

1.00

を超え 2.00 以下 0.07

0.08

全硫黄・灰中の硫黄

2.00

を超えるもの 0.10 0.12

12.

報告値の表示  それぞれの元素の報告値は,次の手順によって表示する。

(1)

炭素の報告値は,平均値の場合にはその数値を小数点以下 1 けたに丸めて表示し,中央値の場合には

小数点以下 1 けたのまま表示する。

(2)

水素・窒素・全硫黄・灰中の硫黄の報告値は,平均値の場合にはその数値を小数点以下 2 けたに丸め

て表示し,中央値の場合には小数点以下 2 けたのまま表示する。

(3)

必要に応じて他のベースに換算して表示する。この場合には換算したベースの記号を付記しなければ

ならない。

換算方法及び略号は,JIS M 8810 の 8.(分析・試験結果の表し方)及び 9.(ベース換算方法)によ

る。

関連規格  JIS K 0050  化学分析方法通則

JIS K 0114

  ガスクロマトグラフ分析通則

JIS K 0151

  赤外線ガス分析計

JIS K 8001

  試薬試験方法通則

JIS K 8005

  容量分析用標準物質

JIS M 8813

  石炭類及びコークス類−元素分析方法

JIS M 8817

  石炭類の形態別硫黄の定量方法

JIS Z 8801

  試験用ふるい


7

M 8819 : 1997

ISO 333 

: 1983

  Coal−Determination of nitrogen−Semi-micro Kjeldahl method

ISO 334 

: 1975

  Coal and coke−Determination of total sulfur−Eschka method

ISO 351 

: 1984

  Solid mineral fuels−Determination of total sulfur−High temperature combustion

method

ISO 609 

: 1975

  Coal and coke − Determination of carbon and hydrogen − High temperature

combustion method

ISO 622 

: 1981

  Solid mineral fuels − Determination of phor(s)phorus content − Reduced

molybdophosphate photometric method

ISO 625 

: 1975

  Coal and coke−Determination of carbon and hydrogen−Liebig method

ISO 1994

-1976

  Hard coal−Determination of oxygen content

原案調査作成委員会  構成表

氏名

所属

本委員会

(委員長)

木  村  英  雄

元・工業技術院公害資源研究所

新  井  紀  弘

財団法人日本科学技術連盟

大  坪  孝  至

社団法人日本鐵鋼連盟

奥  村      暁

通商産業省資源エネルギー庁

窪  田  栄  光

東京ガス株式会社

小  島      武

三菱マテリアル株式会社

斉  藤  郁  夫

工業技術院資源環境技術総合研究所

鈴  木      敞

株式会社電発環境緑化センター

鈴  木  喜  夫

日本鋼管株式会社

鈴  木      勝

社団法人日本海事検定協会

高  木  譲  一

工業技術院標準部

野  坂  庸  二

新日本製鐵株式会社

宮  津      隆

西東京科学大学

横  山  隆  壽

財団法人電力中央研究所

高  田  勝  行

社団法人日本エネルギー学会

分科会

(分科会長)

横  山  隆  壽

財団法人電力中央研究所

小  島      誠

工業技術院標準部

大  澤  祥  拡

元・財団法人石炭技術研究所

窪  田  栄  光

東京ガス株式会社

斎  藤      陽

元・日本鋼管株式会社

鈴  木      敞

株式会社電発環境緑化センター

鈴  木      勝

社団法人日本海事検定協会

土  橋  幸  二

三菱化成株式会社

長  野  研  一

新日本製鐵株式会社

長  谷  良  悦

東北電力株式会社

春  名  恭  年

電源開発株式会社

藤  田  芳  夫

出光興産株式会社

宮  澤  邦  夫

日本鋼管株式会社

新  井  紀  弘

財団法人日本科学技術連盟