張秀全 陳海林(中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)河北有限公司唐山港分公司，河北 唐山 063611)

0 引言

揮發(fā)分的測(cè)定是煤分類的重要指標(biāo)，是爐膛設(shè)計(jì)布置的依據(jù)。是燃燒、氣化、液化等工藝設(shè)備及條件選擇的依據(jù)。高揮發(fā)分煤，適于低溫干餾和氣化；中等揮發(fā)分煤，適于煉焦；配煤煉焦中，用其確定配煤比，將混煤揮發(fā)分控制到25%～31%。

1 試驗(yàn)方法[1]

1.1 儀器設(shè)備

(1)揮發(fā)分坩堝：配帶嚴(yán)密的蓋，坩堝總質(zhì)量為15～20g。

(2)馬弗爐：帶有高溫計(jì)和調(diào)溫裝置，能保持溫度在900±10℃，并有足夠的900±5℃的恒溫區(qū)。

(3)坩堝架：用鎳鉻絲或其他耐熱金屬絲制成。

(4)干燥器：內(nèi)裝變色硅膠或粒裝無(wú)水氯化鈣。

(5)電子天平：感量0.1mg。

1.2 方法提要

稱取一定量的一般分析試驗(yàn)煤樣，放在帶蓋的瓷坩堝中，在900±10℃下，隔絕空氣加熱7min以減少的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減去該煤樣的水分含量作為煤樣的揮發(fā)分。

1.3 結(jié)果計(jì)算

式中：Vad為空氣干燥基揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；m為稱取的一般分析試驗(yàn)煤樣的質(zhì)量(g)；m1為煤樣加熱后減少的質(zhì)量(g)；Mad為一般分析試驗(yàn)煤樣水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。

1.4 精密度

重復(fù)性限以空干基為基準(zhǔn)，再現(xiàn)性臨界差以干基為基準(zhǔn)。

重復(fù)性指在同一試驗(yàn)條件下(指同一設(shè)備、同一人員、相同的環(huán)境、相同的時(shí)間或兩次試驗(yàn)時(shí)間間隔盡可能短)，測(cè)出的兩個(gè)單次結(jié)果，一般取兩次試驗(yàn)結(jié)果平均值，在限值內(nèi)平均。若差值超過(guò)重復(fù)性限，進(jìn)行第三次測(cè)定，如3次測(cè)定值的極差值小于或等于重復(fù)性限的1.2倍，取三次結(jié)果的算數(shù)平均值報(bào)出該項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果。否則進(jìn)行第4次測(cè)定，如4次測(cè)定值的極差小于或等于重復(fù)性限的1.3倍，取四次結(jié)果的算數(shù)平均值報(bào)出該項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果。如極差大于重復(fù)性限的1.3倍，而其中3個(gè)測(cè)定值的極差小于或等于重復(fù)性限的1.2倍，則可取此3個(gè)測(cè)定值的算數(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果。如未達(dá)到，則應(yīng)舍棄全部測(cè)定結(jié)果，檢查儀器和操作，重新測(cè)定[2]。

再現(xiàn)性是指不同實(shí)驗(yàn)室針對(duì)同一樣品做的比較或者在不同試驗(yàn)條件下進(jìn)行的測(cè)定。

2 測(cè)定結(jié)果影響因素分析

2.1 馬弗爐加熱溫度、時(shí)間和速度

馬弗爐加熱溫度、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)人員操作動(dòng)作都會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，加熱溫度對(duì)揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果影響尤為明顯；要控制好馬弗爐的加熱溫度，須在關(guān)閉爐門的狀態(tài)下，定期對(duì)熱電偶進(jìn)行校正，對(duì)恒溫區(qū)定期或不定期的進(jìn)行測(cè)定，使得馬弗爐的恒溫區(qū)溫度與指示溫度一致。恒溫區(qū)的位置應(yīng)在兩側(cè)爐壁中間的1/3區(qū)域和爐門與后壁間靠近后壁的1/2區(qū)域。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，坩堝放在坩堝架上放入馬弗爐后，應(yīng)使坩堝底部緊鄰熱電偶接點(diǎn)上方，保證所有坩堝都在恒溫區(qū)中，否則坩堝離恒溫區(qū)越遠(yuǎn)會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)不充分，使測(cè)定結(jié)果偏低。

煤樣放入及離開(kāi)恒溫區(qū)總加熱時(shí)間嚴(yán)格控制為7min。加熱時(shí)間太長(zhǎng)，坩堝內(nèi)壓力下降，會(huì)使空氣進(jìn)入到坩堝內(nèi)，從而引起坩堝內(nèi)的實(shí)驗(yàn)煤樣被空氣氧化，使實(shí)驗(yàn)測(cè)定值高于煤樣正常值[3]。

2.2 實(shí)驗(yàn)所用坩堝、坩堝架及坩堝冷卻時(shí)間

使用符合國(guó)標(biāo)要求的坩堝，總質(zhì)量為15～20g,為了使揮發(fā)分結(jié)果測(cè)定準(zhǔn)確，一般我們選用坩堝架上的坩堝質(zhì)量盡量一致，大概17～18g左右比較合適[4]。其次，要配帶嚴(yán)密的蓋，如蓋子蓋不嚴(yán)，會(huì)使試樣氧化導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏高。新坩堝在使用前一定要經(jīng)過(guò)灼燒達(dá)到質(zhì)量恒重狀態(tài)才可使用。

坩堝架要符合國(guó)標(biāo)要求，耐高溫、不掉皮。在每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，坩堝架上應(yīng)放滿6個(gè)坩堝，如果試驗(yàn)樣品不足，應(yīng)用空坩堝補(bǔ)滿坩堝架剩余位置，否則會(huì)使檢測(cè)結(jié)果偏高。

坩堝從馬弗爐中取出后，在空氣中冷卻時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，一般不應(yīng)超過(guò)5min,移入干燥器內(nèi)的時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，大概15～20min較為合適，以防焦渣吸水，使檢測(cè)結(jié)果偏低[5]。

2.3 國(guó)產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口設(shè)備相比較

由同一人員使用相同的國(guó)產(chǎn)開(kāi)元設(shè)備與進(jìn)口卡博萊特設(shè)備做了51組檢測(cè)結(jié)果比對(duì)(如圖1所示)，發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)開(kāi)元設(shè)備檢測(cè)值較進(jìn)口卡博萊特設(shè)備檢測(cè)值偏低的有24組，偏高的有27組，結(jié)果差值都在國(guó)標(biāo)規(guī)定的再現(xiàn)性范圍內(nèi)，由此可認(rèn)為國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響不大。

圖1 國(guó)產(chǎn)開(kāi)元設(shè)備與進(jìn)口卡博萊特設(shè)備檢測(cè)結(jié)果比較

2.4 稱重前的坩堝，分別放置于空氣中與放置于干燥器內(nèi)

由同一人員使用同一臺(tái)馬弗爐設(shè)備，相同的揮發(fā)分坩堝，稱重前坩堝在空氣中放置2天2夜，與干燥器中放置3個(gè)小時(shí)后，分別做了12組樣品的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)使用在空氣中放置的坩堝檢測(cè)結(jié)果普遍比干燥器中放置的坩堝檢測(cè)結(jié)果偏高，但是差值仍在國(guó)標(biāo)規(guī)定的重復(fù)性限范圍內(nèi)。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 使用前坩堝放置于空氣中與干燥器中的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

2.5 灼燒前盛有煤樣的坩堝在空氣中放置時(shí)間長(zhǎng)短

同一人員使用同一設(shè)備、同一坩堝，將稱量完的揮發(fā)分坩堝在空氣中放置1小時(shí)后與立即放入馬弗爐中兩種條件下，分別做了12組試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果有的偏高，有的偏低，但是差值在重復(fù)性限允許范圍內(nèi)，可見(jiàn)灼燒前盛有煤樣的坩堝坩堝在空氣中放置1小時(shí)后再灼燒對(duì)結(jié)果的影響并不大。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 灼燒前坩堝放置于空氣中不同時(shí)間進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

2.6 坩堝支架的高度不同

選用進(jìn)口設(shè)備卡博萊特馬弗爐，使用國(guó)產(chǎn)開(kāi)元馬弗爐設(shè)備所用的高坩堝支架與正常使用的低坩堝支架分別對(duì)高中低三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果均在不確定度允許范圍內(nèi)，且檢測(cè)結(jié)果有高有低，不存在系統(tǒng)偏倚。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 使用坩堝架的高度不同進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)GB/T 212—2008 《煤的工業(yè)分析方法》進(jìn)行煤炭揮發(fā)分的測(cè)定結(jié)果的影響因素分析，在日常工作中應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)使用干燥器內(nèi)達(dá)到恒重的揮發(fā)分坩堝，試驗(yàn)完畢后將灼燒好的空坩堝應(yīng)及時(shí)放入干燥器以待繼續(xù)使用。灼燒前盛有試驗(yàn)煤樣的坩堝也不應(yīng)在空氣中放置太長(zhǎng)時(shí)間，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。