胡 嵐

(西山煤電西曲礦選煤廠，山西 太原 030200)

1 煤質(zhì)分析的特點(diǎn)

為提高西山煤電西曲礦選煤廠選煤質(zhì)量，需對(duì)影響煤質(zhì)分析準(zhǔn)確性的各種因素進(jìn)行分析探討。國家“十三五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)煤炭仍然是我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的重要利用資源，煤是經(jīng)過復(fù)雜的原始物質(zhì)經(jīng)過長久沉積形成的復(fù)雜固體可燃物，主要組成元素為硫、氫、氮、磷、碳及氧等，煤的性質(zhì)與種類也因原始物質(zhì)和沉積環(huán)境的不同而多種多樣。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤的應(yīng)用也越來越廣泛，這就要求對(duì)煤的性質(zhì)和成分進(jìn)行精準(zhǔn)的分析。在煤質(zhì)的分析過程中容易受到水分、灰分、硫、環(huán)境、煤粒度及人工操作等因素的干擾，因此，在煤質(zhì)進(jìn)行相關(guān)測(cè)試和化驗(yàn)分析的過程中需要對(duì)影響因素加強(qiáng)管理，及時(shí)地排除對(duì)各種干擾因素地控制，不斷地改進(jìn)相關(guān)測(cè)試和化驗(yàn)分析的技術(shù)手段和工藝流程，切實(shí)準(zhǔn)確地把握煤炭成分和性質(zhì)，深入煤質(zhì)結(jié)構(gòu)掌握煤的演變規(guī)律和各種性能，以期達(dá)到對(duì)煤炭資源的合理、科學(xué)、有效地利用。

2 影響煤質(zhì)分析準(zhǔn)確性的因素

2.1 水分測(cè)定因素

水分是煤質(zhì)檢驗(yàn)分析中的一個(gè)基本指標(biāo)，也是對(duì)煤碳進(jìn)行定質(zhì)定價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵考核指標(biāo)。在對(duì)煤樣進(jìn)行水分測(cè)定的過程中，主要的核心就是最大限度地保留煤質(zhì)原有水分含量，不能因?yàn)橥饨绛h(huán)境而使其水分減少或增加。有這樣幾個(gè)要求：制樣迅速、準(zhǔn)確；保存在干燥、陰涼、密閉性能好的容器內(nèi)；分析檢測(cè)過程迅速。尤其是水分測(cè)定的稱量步驟，外界環(huán)境濕氣較大時(shí)，為了避免煤樣吸收外界環(huán)境中水分，需將煤樣從干燥箱中取出后立即放入干燥器中冷卻到室溫進(jìn)行稱量。外界環(huán)境溫度較高時(shí)，需要對(duì)煤樣進(jìn)行長時(shí)間的冷卻，避免在天平測(cè)定的環(huán)境中產(chǎn)生熱升浮作用，使得測(cè)定值比實(shí)際值偏大[1]。

2.2 灰分測(cè)定因素

灰分測(cè)定就是煤炭經(jīng)過充分燃燒后產(chǎn)生的殘?jiān)浚曳值闹饕獊碓词菬o機(jī)和有機(jī)礦物質(zhì)，灰分的含量直接影響著煤的密度與發(fā)熱量等性質(zhì)，一般來說，灰分在煤炭燃燒過程中是不產(chǎn)生熱量的?；曳譁y(cè)定對(duì)設(shè)備有較高的要求，在使用前必須對(duì)所有儀器進(jìn)行有效性檢查，且對(duì)所有儀器每六個(gè)月定期進(jìn)行設(shè)備檢定。包括熱電偶、坩堝、馬沸爐等儀器；盡可能降低SO3反應(yīng)；嚴(yán)格按照施工流程和步驟進(jìn)行，檢測(cè)過程利用灰皿和石棉板；同樣，測(cè)定環(huán)境溫度對(duì)灰分干擾影響也較大，避免灰分吸收空氣中的水分，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果失真。

2.3 硫測(cè)定因素

煤炭中包含一定的含硫物質(zhì)，在經(jīng)過充分燃燒后會(huì)遺留下SO2和H2S等污染物質(zhì)，不僅對(duì)大氣環(huán)境造成污染，也會(huì)對(duì)燃煤鍋爐有較大的腐蝕作用，使得鍋爐結(jié)焦。常用的煤質(zhì)硫測(cè)定方法使用較多的是庫倫滴定法，為了使煤碳充分燃燒，防止溴、碘等元素沒有充分揮發(fā)和擴(kuò)散產(chǎn)生遺留，造成煤質(zhì)分析中硫分偏低，這就要求對(duì)空氣流量進(jìn)行準(zhǔn)確把握，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常將空氣流量控制在1 000 mL/min。如果空氣流量過高，SO2受空氣影響會(huì)析出電解池，造成測(cè)定硫分含量偏低。另一個(gè)需要考慮的因素就是攪拌速度，一般將攪拌速度設(shè)定在500 r/min，速度過快的攪拌會(huì)對(duì)電解池造成一定的損壞，實(shí)際試驗(yàn)中，也可根據(jù)煤質(zhì)特性對(duì)攪拌速度進(jìn)行調(diào)節(jié)[2-3]。

2.4 發(fā)熱量影響因素

煤質(zhì)判斷的重要衡量指標(biāo)就是煤炭的發(fā)熱量，發(fā)熱量的測(cè)定需要保證溫度恒定，上下溫差變化幅度不超過1 K，需要用專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，在進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，需注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：發(fā)熱量測(cè)定實(shí)驗(yàn)室必須獨(dú)立，不能受其他實(shí)驗(yàn)的溫度干擾；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度恒定，維持在15 ℃～30 ℃；實(shí)驗(yàn)過程中無外界氣流干擾，需緊密門窗；配備氧氣瓶，保證煤炭燃燒充分；發(fā)熱量以焦耳為單位在檢測(cè)儀上顯示[4]。

3 煤基活性炭的制備及準(zhǔn)確性控制技術(shù)

3.1 煤質(zhì)分析方法及流程

實(shí)驗(yàn)選用西山煤電西曲煤礦和潞安能源常村煙煤作為煤樣，首先對(duì)煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，只要有揮發(fā)分、灰分和水分的測(cè)量，結(jié)果如表1所示。

表1 煤質(zhì)工業(yè)分析測(cè)定表

煤質(zhì)分析過程主要有以下幾個(gè)步驟：首先，利用破煤機(jī)對(duì)煤塊進(jìn)行破碎研磨，將研磨后的煤粉在200目的篩子上進(jìn)行過篩，利用干燥機(jī)對(duì)煤粉進(jìn)行干燥，過篩完畢后進(jìn)行稱量，保證超過90%的煤粉達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需粒徑；利用高分子聚合物和煤焦油作為與煤粉混合的黏合劑，混合比例為6∶4，然后使用真空捏合機(jī)將混合后的混合物進(jìn)行捏合操作，再利用液壓擠條機(jī)對(duì)捏合煤粉進(jìn)行擠壓形成光滑的濕炭條；將濕碳條置于風(fēng)化機(jī)下進(jìn)行風(fēng)干形成干炭條，按照8 mm的標(biāo)準(zhǔn)借助割煤機(jī)對(duì)干炭條進(jìn)行切割形成炭化原料，將炭化原料置于炭化爐內(nèi)，并設(shè)置好溫度，以1.25 mL/min的速度進(jìn)行炭化，經(jīng)過炭化后的煤樣篩分后即可獲得活性炭成品。將兩處煤樣的吸附特性參數(shù)與孔結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)結(jié)果列表，如表2所示。

表2 煤炭吸附特性與孔結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2所示煤樣孔結(jié)構(gòu)，可得到隨著燃燒程度的加深其他成分的變化比例，可得到煤樣的等溫吸附曲線和孔徑分布微分曲線，如圖1所示。

圖1 活性炭氮?dú)馕降葴鼐€

3.2 煤質(zhì)分析準(zhǔn)確性控制技術(shù)

根據(jù)上述影響煤質(zhì)分析準(zhǔn)確性因素，結(jié)合煤樣工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以從系統(tǒng)誤差、干燥誤差、偶然誤差、分析誤差幾個(gè)方面來對(duì)控制技術(shù)做進(jìn)一步分析。

1) 系統(tǒng)控制技術(shù)。

引起系統(tǒng)誤差的因素是多方面的，首先是分析儀器。對(duì)分析儀器在使用前應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)，而且要對(duì)分析儀器進(jìn)行定期檢查和維修，防止設(shè)備老化或者反應(yīng)不靈敏，比如天平應(yīng)整潔，無雜物，容量分析中的移液管刻度校準(zhǔn)；其次是化學(xué)試劑的使用，蒸餾水不能混有雜質(zhì)，量筒清潔，標(biāo)準(zhǔn)溶液的含量參數(shù)等；最后就是操作方法的誤差，不同的操作方法引起的誤差也不同，盡量使用誤差小的操作方法，在操作過程中應(yīng)嚴(yán)格按照操作步驟進(jìn)行[5]。

2) 干燥誤差控制方法。

對(duì)于一些含水量較高的煤質(zhì)，在制備煤樣時(shí)應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成，制樣時(shí)要待煤樣被自然風(fēng)風(fēng)干燥完畢，水分蒸發(fā)到煤樣含水量符合測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)方可制樣。為了避免局部溫差對(duì)煤樣的水分影響，在制樣完畢進(jìn)行測(cè)試時(shí)應(yīng)盡量采用同步測(cè)定的方法，保證煤樣受到外界環(huán)境的干擾最小化。

3) 偶然誤差控制技術(shù)。

偶然誤差具有不可預(yù)測(cè)性與隨機(jī)性，與系統(tǒng)誤差相比，不確定性更強(qiáng)。造成偶然誤差的主要因素有人為因素和偶然因素，比如操作人員不細(xì)心、稱量時(shí)天平不校零造成稱量誤差，對(duì)操作步驟不熟練，測(cè)量煤中氮含量時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定時(shí)間把握不準(zhǔn)確，沒有用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定都有可能造成偶然誤差[6]。為了降低偶然誤差，可以增加試驗(yàn)次數(shù)取平均值來提高操作的精準(zhǔn)度。

4) 分析誤差控制措施。

煤質(zhì)檢過程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)分析，這一步驟直接決定了煤樣分析結(jié)果的好壞與煤樣質(zhì)量。因此必須對(duì)操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的審核把關(guān)，要求持證上崗，做好質(zhì)檢抽查工作，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)制定好操作規(guī)范與操作流程，對(duì)信任員工做好三級(jí)教育，并對(duì)質(zhì)檢人員的質(zhì)檢信息和員工信息做好整理和記錄，便于后期出現(xiàn)較大誤差時(shí)責(zé)任到人，經(jīng)常召開操作規(guī)范會(huì)議，培養(yǎng)員工責(zé)任意識(shí)與實(shí)事求是的精神。

4 結(jié)語

煤質(zhì)分析過程中有很多不確定因素造成煤質(zhì)分析的偏差。全體質(zhì)檢人員要不斷提升自己的操作流程與操作技巧，嚴(yán)格遵守企業(yè)規(guī)定的操作制度，做到實(shí)事求是地記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。各質(zhì)檢單位要時(shí)常進(jìn)行技術(shù)比武，對(duì)煤質(zhì)化驗(yàn)流程和方法不斷地進(jìn)行探討、調(diào)整和創(chuàng)新，確保得到最優(yōu)化的煤質(zhì)分析方法，為煤炭的利用與健康發(fā)展做好保障。