楊繼

【摘 要】煤質(zhì)分析中誤差的出現(xiàn)主要有三個方面的原因，一、采樣過程，二、制樣過程，三、分析化驗。以下主要通過煤質(zhì)分析中的氮元素分析為例，結合實際，闡述一些在分析化驗中能減少誤差的心得。

【關鍵詞】誤差；煤質(zhì)；誤差控制

煤中含有很多元素，其中的氮元素主要是由成煤植物中的蛋白質(zhì)轉化而來的，煤中的氮通常為有機氮。煤中的氮在熱解時生成氨、氰化氫等氣體，會腐蝕設備和煤氣管道。但它們也可被回收，生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如硫酸銨、黃血鹽等，在煉焦工業(yè)中氮含量的高低直接影響其化學產(chǎn)品中氨水的濃度。煤炭燃燒時，煤中部分氮生成氮氧化物（NOx），污染大氣。因此，煤的加工利用及環(huán)保方面都需要測定煤中氮的含量。煤中氮含量很少，一般不超過2%，故更需細心操作以減少人為誤差，從而準確測出其含量。用開氏法測定煤中氮含量的過程中，消化反應、蒸餾反應和標定標準溶液的基準物質(zhì)、混合指示劑等是直接影響測定結果準確性的主要因素。

1.樣品的保護和周邊環(huán)境

煤質(zhì)分析中，將制好的樣品拿到分析室后，首先要檢查樣品是否完好，標簽是否清晰準確，同時檢查分析室存樣處是否清潔，防止樣品受到污染，使用樣品前，查看樣品編號是否和試驗編號一致。樣品使用前應適當攪拌，使其均勻，使用后也應做好相應的保護。

樣品周邊環(huán)境的維護——樣品應放置于相對干燥、少通風的環(huán)境下，忌潮忌高溫忌大風。分析過程最好不好在比較極端的天氣下進行，如極熱，極寒，極暗，大雨等天氣，如需進行，則需加入一些控制溫度，控制亮度，控制濕度的措施，以保證分析過程所在環(huán)境的良好。

在這個環(huán)節(jié)中產(chǎn)生誤差的原因主要有，樣品污染、樣品受熱或受潮、樣品不均勻、樣品標簽錯誤、在不利環(huán)境下進行分析實驗。嚴格遵守樣品的保護措施和對分析環(huán)境的良好控制可以有效的減少誤差。

2.準確的稱量

煤質(zhì)分析中，根據(jù)國家標準，所有的分析項目，對樣品分析取樣的重量都有嚴格的規(guī)定，以元素分析中氮元素分析為例，標準要求是0.2克，誤差在0.0010克。還有工作液和標準溶液的配制，標定硫酸溶液的基準物質(zhì)，碳酸鈉具有一定的吸濕性，使用前應在130攝氏度下烘一小時，恒重后，稱取0.05g，準確稱量至0.0002g，加入50～60ml蒸餾水，用甲基橙作指示劑，用待標定的硫酸滴定，到由黃色變成橙色。由于碳酸鈉與濃硫酸反應產(chǎn)生的二氧化碳在水中呈微酸性，會使溶液過早地變成橙色。因此，必須煮沸至少5min，以趕出二氧化碳，這時溶液又恢復黃色，冷卻后繼續(xù)滴定到橙色，并把二次用量加起來計算出當量濃度，最好標定5次取平均值做為硫酸標準溶液的濃度。還有實驗室所用到的硼酸、混合堿、甲基紅、甲基藍等工作液，混合催化劑等固體試劑（混合后研磨至無明顯顆粒），都需要準確稱量后配制。所以在此過程中，要嚴格按照國際標準要求來進行稱量，以減少不必要的錯誤和誤差。

3.儀器設備

煤質(zhì)分析中，還經(jīng)常用到各種儀器設備，這時候儀器設備測量是否準確，運行情況是否良好就非常關鍵。所以，分析試驗中的儀器設備要定期進行自檢，同時還要定期送相關部門進行檢查，使用前后都要對儀器設備進行清理維護，防止污染和損壞，并對使用情況進行如實的登記記錄，以保證設備的正常使用。另外，還要選擇正確的測量儀器，以保證測量的精度，以氮元素分析為例，對蒸餾液體進行滴定時，要使用微量滴定管：10ml，分度值0.05ml，來滴定。所以通過選擇合適、準確的儀器設備來進行實驗，加上認真細致的實際操作，可以減少因為儀器設備所帶來的誤差。

4.所用玻璃器皿的清潔

煤質(zhì)分析中，玻璃器皿被大量的使用，以氮元素分析為例，使用的玻璃器皿就有大小開氏瓶，各種型號的燒杯，量筒，滴定管，移液管，冷凝管等，任何一個環(huán)節(jié)的玻璃器皿受到污染，都有可能導致實驗的失敗，以氮元素分析為例，做樣前一定要進行空蒸?？照粢环矫婺軝z查測定裝置的氣密性，檢查氣密性時應仔細查看膠皮管連接處是否有漏氣，如有漏氣，則會使測定結果偏低。另一方面，空蒸能趕出水中含有的堿性物質(zhì)，避免堿性物質(zhì)被吸收劑吸收而消耗硫酸使測值偏高。空蒸時的出液體積不要少于200 mL。蒸餾煤樣時最好在80～100 mL，沖洗冷凝管時雖然使用蒸餾水，但不能沖洗的次數(shù)太多，否則會增大溶液的體積，影響溶液的濃度，使測定結果不準確，最常見的是結果偏低。同時應該通過各種玻璃器皿的潔凈標準來判斷使用器皿是否潔凈，如燒杯的潔凈標準為，無污漬，不掛水珠，無明顯水流狀。大小開氏瓶要用長毛刷清洗，只有保證所用器皿的潔凈，才能保證實驗結果的準確度。所以，使用潔凈的玻璃器皿，能減少分析實驗過程中所帶來的誤差。

5.分析過程中溫度和時間的控制

煤質(zhì)分析中，溫度和時間直接決定著實驗的成功與否，以氮元素分析為例，其消化過程：

消化反應方程式：

在消化過程中溫度的控制很重要。故應使用調(diào)壓器從低溫升起，緩慢加熱，溫度一定不要超過350攝氏度，這是因為催化劑中的硫酸鈉本身就起到了增高硫酸沸點的作用，溫度若過高則使硫酸揮發(fā)，硫酸消耗量雖大但得不到充分反應，易使結果偏低。另外，消化時間不能過長，否則會使硫酸銨分解，保證不了有足量的硫酸氫銨與過量的堿溶液反應，則同樣也會使測定結果偏低。測定過程中應注意消化溫度、時間及煤樣的透明度。

蒸餾反應：

蒸餾反應需要過量的混合堿溶液，因此配制混合堿溶液的操作非常重要。硫化鈉固體容易風化水解，故風化后的水溶液不應該再使用，因為雖然在配制時稱取的質(zhì)量相同，但硫化鈉的實際濃度卻降低了。硫化鈉的作用是防止汞離子和氨生成絡合物，硫化鈉使汞鹽生成硫酸汞沉淀，使氨不能游離和蒸餾出來，氫氧化鈉中和硫酸變成弱堿性，如果蒸餾時沒有足量的堿溶液，那么硫酸根在水溶液中呈白色油狀物附在冷凝管下端，影響測定結果的準確性。所以要使用固體硫化鈉配制出的呈橙黃色的混合堿溶液與硫酸氫銨反應。

溫度和時間的重要性還體現(xiàn)在蒸餾和滴定過程中：蒸餾是要保證熱源的持續(xù)供熱，如果出現(xiàn)斷電，短時間內(nèi)就會因為氣壓的變化而導致蒸餾液倒吸，使實驗前功盡棄，同時要保證溫度的穩(wěn)定，不能出現(xiàn)忽高忽低，影響氣流的變化，導致實驗結果失真。滴定過程中，要控制標準溶液的滴定速度，不能過快過慢，過快會影響對滴定終點的判斷，使結果偏高，過慢則影響工作效率。

所以，在分析實驗過程中，溫度和時間是影響質(zhì)量的關鍵，溫度的準確控制，時間的良好把握是減少實驗誤差的重要手段。

6.分析過程中準確度的判斷

煤質(zhì)分析中，我們的目的就是要有一個準確的結果，在日常的工作中，如何判斷實驗結果的準確性就變得尤為重要，以氮元素分析為例，在實驗中，稱樣的時候，一般最少要稱取倆個，互相作為對比樣，同時帶著已知含量的標準樣一起分析，當對比樣結果相對差在0.08（同一實驗室標準允許差），標準樣結果準確時，可以初步判斷實驗結果準確。再通過煤質(zhì)分析中各個項目的相關性進行再次判斷，如果符合，則說明結果準確。上述條件中，只要有一項不符合，則說明實驗失敗，需要查找原因，找出問題所在，處理好以后，才能再次進行實驗，實驗完成，再通過上述標準來判斷，直到判斷為實驗結果準確，符合相關規(guī)律，才能作為結果進行使用。同時還要進行空白實驗，一般稱取0.2克蔗糖，而其他的實驗過程和煤樣是一樣的，最后的計算結果時，則由煤樣的滴定讀數(shù)減去空白樣的讀數(shù)，為煤樣最終讀數(shù)。

指示劑的作用是使溶液變色敏銳易于判斷。從規(guī)程上要求甲基紅、甲基藍，按1：1配置，若由于天氣潮濕原因稱重有誤，會使1：1配置達不到pH值為5的終點。此時加指示劑，硼酸吸收液呈淡灰色，終點很難判斷。根據(jù)平時經(jīng)驗，甲基紅稍多一些，甲基藍少一些，大概為1.2：1左右，配出的指示劑滴到吸收液中呈墨綠色，則終點判斷很明顯。

所以，分析過程中準確度的判斷，是對整個實驗過程中，可能出現(xiàn)誤差的一個綜合檢驗，通過數(shù)字，很好的表現(xiàn)在我們面前，是實驗中重要的一環(huán)，是實驗成功與否的重要標志。

7.分析數(shù)據(jù)的處理

煤質(zhì)分析中，當分析部分準確完成后，應該按照規(guī)定，認真對所得數(shù)據(jù)進行處理，攻擊計算公式，得出煤樣中所分析項目的含量，以氮元素分析為例，以滴定得出煤樣消耗標準溶液體積減去空白消耗標準溶液體積，帶入公式中，計算得出煤樣的氮含量。所以，根據(jù)正確的修約規(guī)則得出數(shù)據(jù)，也是減少分析實驗中出現(xiàn)誤差的一種途徑。

8.報告的準確填寫

煤質(zhì)分析中，所做的實驗和測定得出的結論，最終將以報告的形式出具，要本著對結果高度負責的態(tài)度來完成。實際操作過程中，一般對結果要最少進行三次審核：實驗操作人員計算審核，檢驗組長審核，技術負責審核。只有經(jīng)過多次審核之后，才能最大限度的減少人為誤差對結果的影響。

總之，在煤質(zhì)分析過程中，每個環(huán)節(jié)都很重要，人為誤差很多，疏忽一點就會直接影響到測試結果的準確性。因此，測試的每一步都要細心，從而保證測定結果的準確性。 [科]

【參考文獻】

[1]楊金和，陳文敏，段云龍.煤炭化驗手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[2]李英華.煤質(zhì)分析應用指南[M].北京：中國標準出版社，2006.

[3]武曉娟.淺析如何減小煤質(zhì)分析中的誤差[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，16：286-287.

[4]段明海.淺談合理配煤改善煤炭煤質(zhì)特性.露天采礦技術，2006，（3）.

[5]張春華.煤質(zhì)常規(guī)化驗中如何避免幾項誤操作.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007，17（8）.