王雪瑩 王冰瑩

(濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司，濟(jì)南 250101)

目前我國(guó)是世界上鋼鐵、煤炭、鋁的生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)又是消耗大國(guó)。根據(jù)國(guó)際能源組織最近統(tǒng)計(jì)，全世界的煤炭資源約為20萬(wàn)億噸，其中美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)等世界前10位主要含煤國(guó)的資源量約占世界總資源量的95%，而中國(guó)的探明儲(chǔ)量是世界第3位，為11 450千萬(wàn)噸，占世界11.6%。世界煤炭消耗量每年為30億噸，中國(guó)煤炭每年的消耗量為10億噸，消耗速度非?？臁Ｃ禾孔鳛榛A(chǔ)原料應(yīng)用廣泛，而作為煤、焦炭質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)尺的標(biāo)準(zhǔn)樣品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域起著重要作用。以下筆者對(duì)國(guó)內(nèi)外煤及焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品的發(fā)展情況進(jìn)行綜述。

1 我國(guó)的煤炭分類和國(guó)際煤炭分類狀況

我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5751規(guī)定了中國(guó)煤炭分類情況[1]，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11760規(guī)定了國(guó)際煤炭分類情況[2]。具體分類如下：

(1)中國(guó)煤炭分類總表中，將煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分(Vdaf)和透光率(PM)作為劃分無(wú)煙煤、煙煤和褐煤的指標(biāo)。

(2)無(wú)煙煤的分類表中，將干燥無(wú)灰基揮發(fā)分(Vdaf)和干燥無(wú)灰基氫(Hdaf)含量作為劃分無(wú)煙煤類別的指標(biāo)(一號(hào)、二號(hào)與三號(hào))。

(3)煙煤的分類表中，將干燥無(wú)灰基揮發(fā)分(Vdaf)、粘結(jié)指數(shù)(G)、膠質(zhì)層最大厚度(Y)和奧阿膨脹度(b)劃分煙煤類別，將煙煤劃分為12類(貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤與長(zhǎng)焰煤)。

(4)根據(jù)透光率(PM)和恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量劃分褐煤的類別(一號(hào)與二號(hào))。

我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1996-1994規(guī)定了冶金焦炭的分類技術(shù)指標(biāo)為干基灰分、全硫、干燥無(wú)灰基揮發(fā)分、水分、抗碎強(qiáng)度與耐磨強(qiáng)度[3]。

在國(guó)際煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)中，主要包括以下內(nèi)容：

ISO 11760認(rèn)為干基灰分Ad<50%、全水分Mt<75%以及鏡質(zhì)組平均最大反射率Rv,max<8.0%的可以界定為煤。

據(jù)煤的變質(zhì)程度(由鏡質(zhì)組反射率表示)將煤分為3個(gè)大類(低階煤、中階煤和高階煤)、10個(gè)亞類(褐煤C、褐煤B、次煙煤、煙煤D、煙煤C、煙煤 B、煙煤 A、無(wú)煙煤 C、無(wú)煙煤 B和無(wú)煙煤A)。

按煤的巖相組成(以鏡質(zhì)組含量表示)將煤分為4類：低鏡質(zhì)組含量煤、中等鏡質(zhì)組含量煤、中高鏡質(zhì)組含量煤和高鏡質(zhì)組含量煤。

按煤中無(wú)機(jī)物含量(以干基灰分產(chǎn)率表示)將煤分為5類：特低灰煤、低灰煤、中灰煤、中高灰煤和高灰煤。

可見國(guó)際煤炭分類參數(shù)指標(biāo)主要為鏡質(zhì)組反射率(表示煤的變質(zhì)程度)、鏡質(zhì)組含量(表示巖相組成)、干基灰分產(chǎn)率(表示煤中礦物質(zhì)含量)，而中國(guó)煤炭分類參數(shù)指標(biāo)為干燥無(wú)灰基揮發(fā)分和干燥無(wú)灰基氫含量(表示煤化程度)，粘結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度、奧阿膨脹度、恒濕無(wú)灰基發(fā)熱量和透光率(表示煤的工藝性能指標(biāo))。

2 我國(guó)的煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品現(xiàn)狀

煤炭標(biāo)準(zhǔn)樣品作為標(biāo)準(zhǔn)樣品領(lǐng)域的重要類別在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。截止2009年5月，我國(guó)發(fā)布的國(guó)家級(jí)煤標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB)42個(gè)，國(guó)家級(jí)焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB)19個(gè)；國(guó)家級(jí)煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)66個(gè)，其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW)35個(gè)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)31個(gè); 國(guó)家級(jí)焦炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)21個(gè)，其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW)7個(gè)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)14個(gè)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1和表2。

由表1、表2可見，我國(guó)發(fā)布的國(guó)家級(jí)煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品/標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的總量為148個(gè)，國(guó)家一級(jí)煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品/標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。國(guó)家二級(jí)煤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量與一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)接近，而二級(jí)焦炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量大于一級(jí)。相對(duì)于我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量與產(chǎn)消量來(lái)說(shuō)，以上煤與焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品/標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)滿足不了廣大用戶的多方位需求。我國(guó)目前的煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品的技術(shù)指標(biāo)基本包括了國(guó)標(biāo)中煤炭分類要求的大部分技術(shù)指標(biāo)，但是表示煤的變質(zhì)程度的參數(shù)(如煤的鏡質(zhì)組反射率)和某些工藝性能如透光率、奧阿膨脹度、膠質(zhì)層厚度等沒(méi)有相關(guān)的煤炭標(biāo)準(zhǔn)樣品。我國(guó)曾發(fā)布一組鏡質(zhì)組反射率標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(國(guó)家編號(hào)GBW 13401～GBW 13404)，材質(zhì)是用石榴石、藍(lán)寶石和K9玻璃制成。晶體、寶石、玻璃因其較好的反射與折射性、吸收率小、抗腐蝕能力強(qiáng)、易存放等諸多性能優(yōu)點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)片來(lái)測(cè)定煤的鏡質(zhì)組反射率。但是作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的晶體與寶石原材料價(jià)格昂貴，因此應(yīng)該考慮用優(yōu)質(zhì)煤炭作為原材料，通過(guò)改進(jìn)制片工藝、做成煤炭鏡質(zhì)組反射率標(biāo)準(zhǔn)樣品。

表1 我國(guó)已發(fā)布的國(guó)家級(jí)煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品統(tǒng)計(jì)

表2 我國(guó)已發(fā)布的國(guó)家級(jí)煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)統(tǒng)計(jì)

注：表中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間截止2009年5月。

由于煤炭在空氣中氧化對(duì)奧阿膨脹度、膠質(zhì)層厚度的測(cè)定結(jié)果影響很大，測(cè)定奧阿膨脹度的煤炭樣品在3天內(nèi)有效，充氮或放冷藏儲(chǔ)存，有效期為一周。而測(cè)定膠質(zhì)層厚度的煤炭樣品制樣后測(cè)定樣品結(jié)果穩(wěn)定期不超過(guò)半個(gè)月。煙煤粘結(jié)指數(shù)在空氣中隨時(shí)間變化，煤質(zhì)氧化程度的變化也較快，一個(gè)月內(nèi)粘結(jié)指數(shù)變化最快。故以上幾項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)樣品/標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備難度很大。

我國(guó)目前的煤炭標(biāo)準(zhǔn)樣品的技術(shù)指標(biāo)主要為物理特性與化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)樣品，而焦炭的機(jī)械強(qiáng)度參數(shù)——抗碎強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度和工藝性能參數(shù)——焦炭顯氣孔率、焦炭落下強(qiáng)度、反應(yīng)性、反應(yīng)后強(qiáng)度和真相對(duì)密度等沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

3 國(guó)外煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品的發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)、加拿大、南非等國(guó)家的煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品相對(duì)較多。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局NIST有煤中微量元素標(biāo)準(zhǔn)樣品、煤中汞、氯、氟標(biāo)準(zhǔn)樣品和煤飛灰中微量元素標(biāo)準(zhǔn)樣品，加拿大有石油焦、瀝青焦標(biāo)準(zhǔn)樣品。表3列出了國(guó)外發(fā)布的煤、焦炭(石油焦、瀝青焦)標(biāo)準(zhǔn)樣品，由表3可見，國(guó)外含微量元素的煤、焦炭(石油焦、瀝青焦)標(biāo)準(zhǔn)樣品較多，而且定值元素廣泛，包括稀土元素等多項(xiàng)指標(biāo)。

因煤中汞對(duì)地表與地下水資源與土壤地質(zhì)資源保護(hù)意義重大，含汞的煤標(biāo)準(zhǔn)樣品有利于環(huán)保監(jiān)測(cè)與控制，國(guó)外有專門的硫與汞系列化煤標(biāo)準(zhǔn)樣品。

煤灰與煤飛灰中有益與有害元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品可指導(dǎo)煤灰(煤飛灰)資源的再生利用與有效使用。石油焦、瀝青焦物理性能與化學(xué)成分系列化標(biāo)準(zhǔn)樣品可指導(dǎo)石油化工行業(yè)副產(chǎn)品的重復(fù)回收利用。國(guó)外煤與焦炭(石油焦、瀝青焦)標(biāo)準(zhǔn)樣品在資源的有效利用、環(huán)境保護(hù)方面貢獻(xiàn)較大。

表3 國(guó)外發(fā)布的煤、焦炭(石油焦、瀝青焦)標(biāo)準(zhǔn)樣品統(tǒng)計(jì)

注：表中標(biāo)準(zhǔn)樣品的統(tǒng)計(jì)時(shí)間截止2008年底。

4 煤、焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品的發(fā)展趨勢(shì)

(1)作為石油化工行業(yè)的副產(chǎn)品——石油焦、瀝青焦標(biāo)準(zhǔn)樣品的研制成為當(dāng)務(wù)之急。該類標(biāo)準(zhǔn)樣品不僅包括石油焦、瀝青焦標(biāo)準(zhǔn)樣品的物理性能，還包括微量元素成分。

(2)煤中汞的標(biāo)準(zhǔn)樣品。汞作為環(huán)境保護(hù)與監(jiān)控的重要技術(shù)指標(biāo)，已滲入人們?nèi)粘Ｉ铑I(lǐng)域的各個(gè)方面，汞的指標(biāo)直接關(guān)系著人們的健康安全。煤、焦炭中系列化的汞標(biāo)準(zhǔn)樣品目前急需。

(3)系列化的單元素或單成分標(biāo)準(zhǔn)樣品。根據(jù)不同用戶的需要，單元素系列化標(biāo)準(zhǔn)樣品例如硫或碳?xì)涞m合用戶專一性的使用特色要求。

(4)煤與焦炭中各種形態(tài)硫的標(biāo)準(zhǔn)樣品。煤中硫?qū)捊?、氣化、燃燒都十分有害。煤中不同形態(tài)的硫?qū)γ嘿|(zhì)有不同的影響，在選煤時(shí)脫硫效果也不相同。煤中各種形態(tài)硫的標(biāo)準(zhǔn)樣品可指導(dǎo)煤中硫的成因、產(chǎn)狀、形態(tài)、特性、反應(yīng)性、含硫官能團(tuán)、脫硫方法及其回收利用途徑等的研究，有效地利用煤炭資源。各種形態(tài)硫包括硫化鐵硫、硫酸鹽硫、有機(jī)硫、全硫等標(biāo)準(zhǔn)樣品。

(5)含微量元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品。煤、焦炭中含Se、 Sc、Ba、 B、Cs、 Ga、Zr、U、Te及稀土等元素成分的標(biāo)準(zhǔn)樣品目前國(guó)內(nèi)仍是空白。

(6)煤灰(煤飛灰)中多元素成分與氧化物標(biāo)準(zhǔn)樣品，如含SrO、BaO的標(biāo)準(zhǔn)樣品缺乏。

(7)煤的系列化透光率標(biāo)準(zhǔn)樣品目前仍是空白。

(8)煤與焦炭巖相顯微分析、機(jī)械強(qiáng)度、工藝性能(如氣孔率、反應(yīng)性、焦炭落下強(qiáng)度、反應(yīng)后強(qiáng)度和真相對(duì)密度等)標(biāo)準(zhǔn)樣品缺乏。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的煤及焦炭標(biāo)準(zhǔn)樣品在質(zhì)量監(jiān)控、量值傳遞、方法的評(píng)價(jià)、材料賦值等方面發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。在科技迅猛發(fā)展的今天，資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)是目前面臨的重大問(wèn)題。作為煤炭生產(chǎn)與消耗大國(guó)，標(biāo)準(zhǔn)樣品生產(chǎn)者應(yīng)該主動(dòng)響應(yīng)國(guó)家“創(chuàng)建資源節(jié)約型和諧社會(huì)”的號(hào)召，在標(biāo)準(zhǔn)樣品主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，在該領(lǐng)域?qū)崒?shí)在在地做些工作，共同推進(jìn)我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)樣品市場(chǎng)快速進(jìn)步發(fā)展。

[1] GB 5751-1986 中國(guó)煤炭分類[S].

[2] ISO 11760:2005 Classification of coals [S].

[3] GB/T 1996-1994 冶金焦炭[S].