＊楊紅紅

（山西安標檢驗認證有限公司 山西 030031）

在社會經(jīng)濟不斷飛速發(fā)展的背景下，煤炭資源的應(yīng)用范圍越來越廣，煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢十分良好。在煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，煤炭的質(zhì)量化驗是影響開采、銷售的主要指標，同時也是采購煤炭的重要依據(jù)。這要求必須通過煤質(zhì)化驗給出最準確的煤炭質(zhì)量結(jié)果，從而為煤炭的定價提供準確參考，這樣煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中的各方利益都能夠得到充分保障，有利于整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此必須正確看待煤質(zhì)化驗的重要性，明確導致煤質(zhì)化驗結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因，接下來再合理應(yīng)用煤質(zhì)化驗方法，以此有效提升煤質(zhì)化驗結(jié)果的準確性。

1.煤質(zhì)化驗的重要性

第一，可促進煤炭綜合利用效率的提升。我國具有非常豐富的煤炭資源，且在很多地區(qū)都有分布，但地區(qū)不同，煤炭資源的組分比例和類型差距等都非常明顯，因此為了促進煤炭綜合利用效率的顯著提升，應(yīng)在合適位置分配相應(yīng)類型的煤炭資源，從而將不同類型煤炭資源的作用充分發(fā)揮。這就要求必須通過準確的煤質(zhì)化驗對煤炭進行分類，然后才能依據(jù)結(jié)果為接下來的具體應(yīng)用提供參考。第二，可有效降低設(shè)備的故障率。在煤炭產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中，設(shè)備故障有很大一部分原因和煤炭的質(zhì)量有關(guān)，因此準確開展煤炭化驗，然后依據(jù)化驗結(jié)果匹配生產(chǎn)設(shè)備，不僅可以有效提升生產(chǎn)效率，而且還能避免因為煤炭質(zhì)量和生產(chǎn)設(shè)備之間沖突而導致的設(shè)備故障。比如在生產(chǎn)煤氣時，如果使用的煤炭含水量比較高，那么就會在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)大面積粘連，不僅會嚴重降低生產(chǎn)效率，而且會堵塞設(shè)備甚至造成設(shè)備損壞。第三，可促進企業(yè)經(jīng)濟效益的顯著提升。當前優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)是我國煤炭產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，而企業(yè)若想在這樣的背景下獲得良好發(fā)展就必須保證經(jīng)濟效益、積極維護自身的品牌形象，而煤質(zhì)化驗可為企業(yè)提供準確參考，使其能夠通過煤炭類型制定經(jīng)營策略，并不斷提升煤炭生產(chǎn)質(zhì)量。而且一些不合格的企業(yè)也會因此被淘汰，這樣市場環(huán)境就會越來越好，企業(yè)的經(jīng)濟效益也會逐漸提升。

2.導致煤質(zhì)化驗誤差的主要因素

（1）系統(tǒng)因素。因為系統(tǒng)原因?qū)е碌恼`差被稱為絕對誤差，這種誤差和系統(tǒng)內(nèi)部因素有關(guān)，比如系統(tǒng)本身存在問題就很容易導致煤質(zhì)化驗結(jié)果出現(xiàn)誤差。在這類型的誤差當中，因儀器導致的誤差是主要因素，如果開展煤質(zhì)化驗過程中所選用的儀器準確度不高，或者儀器出現(xiàn)了故障，那么所獲得的結(jié)果必然會和真實結(jié)果存在很大差距。這類誤差一般都是客觀存在的，幾乎所有煤質(zhì)化驗都會存在這一誤差，另外除了儀器設(shè)備導致的誤差，環(huán)境因素也比較容易引發(fā)化驗結(jié)果的誤差，比如在分析煤炭燃燒揮發(fā)分過程中，其中一部分揮發(fā)分逃脫到了環(huán)境當中，但是在獲取結(jié)果過程中沒有及時發(fā)現(xiàn)，那么所獲得的結(jié)果和真實結(jié)果也會存在一定差別?？傮w來講，因為系統(tǒng)原因?qū)е碌恼`差無法完全規(guī)避，但可以通過相應(yīng)措施加以控制，比如校驗實驗儀器的準確性，分析當前的實驗方法是否存在問題等，從而做到最大程度上減小誤差。

（2）隨機因素。隨機因素導致的誤差和系統(tǒng)因素導致的誤差有很大差別，通常導致隨機誤差的原因都是在化驗過程中遭遇了一些偶然因素，比如在化驗之前首先需要采樣，一般都會選擇具有代表性的樣品，但如果在采樣時沒有做到這一點，或者對外界因素的判斷不夠全面，那么分析結(jié)果時就很容易出現(xiàn)誤差。因隨機因素導致的誤差隨機性非常強，尋找具體原因時一般都會參考化驗流程，只有按照標準流程嚴格執(zhí)行才能盡量避免。其中采樣環(huán)節(jié)的控制極為重要，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料可以得知，因采樣而導致的誤差在隨機因素中占比近80%，因此開展煤質(zhì)化驗過程中對此要提高重視。

3.煤質(zhì)化驗準確性的提升方法

(1)試驗方法

①化驗樣本的采集。在煤質(zhì)化驗中樣本采集是第一步，同時也是最重要的一步，結(jié)合前文的分析可以得知，樣本采集過程中如果出現(xiàn)了問題將會直接導致出現(xiàn)誤差，因此一定要選擇最合理的煤炭樣本。某煤炭企業(yè)在煤質(zhì)化驗過程中采用了五點取樣法采集煤炭化驗樣本，其過程如下。如下圖所示，在目標區(qū)域依據(jù)對角線選取五個點，然后在每個點取一鐵鍬煤，這里要注意不能選擇表層煤。這種方法選取的樣板比較具有代表性，可有效提升化驗結(jié)果的準確度。樣本選擇完畢以后將煤均勻攪拌，攪拌后分選，然后選擇其中的一公斤作為化驗樣本。如果樣本中存在塊煤可以挑出或者用破碎機破碎，接下來就可以結(jié)合相應(yīng)方法對煤炭質(zhì)量開展化驗。

圖1 五點取樣法示意圖

②揮發(fā)分化驗。在揮發(fā)分的化驗中，使用相應(yīng)儀器將煤炭樣本置于隔絕空氣的條件下，然后持續(xù)加熱7min，加熱溫度為900℃，上下浮動10℃。煤炭在這樣的條件，其中會逐漸分解出氣體和蒸汽狀態(tài)的液體產(chǎn)物，也可以被稱為揮發(fā)分產(chǎn)率，然后依據(jù)這些氣體和液體產(chǎn)物判斷煤炭的煤化程度。煤化程度越高，那么揮發(fā)分產(chǎn)率越低，反之這揮發(fā)生產(chǎn)率越高。揮發(fā)分產(chǎn)率越高的煤炭越容易出現(xiàn)無法完全燃燒的情況，也就是說如果揮發(fā)分產(chǎn)率過高，那么煤炭在燃燒過程中產(chǎn)生的黑煙，也證明煤炭的熱效率非常低，但如果揮發(fā)分產(chǎn)率過低也具有一定的負面影響，會導致煤炭不易被引燃，引燃之后又很容易熄滅，會對煤炭的穩(wěn)定燃燒產(chǎn)生很大影響。因此通過揮發(fā)分產(chǎn)率可以對煤炭的質(zhì)量作出判斷，但這一結(jié)果很容易受化驗條件影響，比如溫度、設(shè)備是否能夠完全封閉等，同時在化驗過程中還需要明確以下要求。第一，設(shè)備內(nèi)的溫度必須嚴格控制，且要保證能夠在5min之內(nèi)將溫度升到900℃。第二，加熱過程中應(yīng)使用秒表計時，計時從煤炭樣本進入設(shè)備的那一刻開始到樣本離開設(shè)備為結(jié)束，時間應(yīng)精準控制在7min，如果超過幾分鐘或者時間不足那么證明實驗失敗。第三，過程中要使用專用設(shè)備，如圖2所示，該圖為一種煤炭揮發(fā)分的實驗設(shè)備，在實驗過程中要注意，煤炭要避免直接接觸設(shè)備的內(nèi)壁。第四，如果在使用過程中設(shè)備上方出現(xiàn)了黑煙，那么證明沒有完全封閉，可宣告實驗失敗。

圖2 揮發(fā)分測定設(shè)備

③三節(jié)爐碳氫化驗。如圖3所示，該圖為三節(jié)爐，煤炭樣本采集完畢后將樣本放置在第一節(jié)電爐中，然后對電路進行加熱使煤炭燃燒，接下來利用第二節(jié)電爐燃燒在第一節(jié)電爐中產(chǎn)生的未氧化產(chǎn)物，最后通過第三節(jié)電爐進行補充燃燒。整個實驗都處在封閉通氧條件下進行。這個實驗的原理如下：煤炭在封閉條件下完全燃燒會產(chǎn)生碳元素和氫元素然后生成二氧化碳和水，然后利用吸收劑將二氧化碳和水吸收，接下來就可以根據(jù)吸收劑的增量計算煤炭樣本中碳元素和氫元素的含量，并判斷煤炭的質(zhì)量。在這個實驗中有以下三方面需要注意，第一，必須保證煤炭在三階爐內(nèi)能夠完全燃燒，因此應(yīng)創(chuàng)造一個能夠令煤炭完全燃燒的條件，從而令煤炭在完全燃燒的條件下轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。第二，應(yīng)將對反應(yīng)產(chǎn)生干擾的產(chǎn)物去除，保證吸收裝置內(nèi)部只有二氧化碳和水。第三，必須合理選擇吸收劑，確保能夠?qū)⒍趸己退耆眨瑫r氣體流速應(yīng)保持著一定水平，令吸收反響擁有足夠的進展時間，并且促進樣本的完全燃燒。

圖3 三節(jié)爐

④硫含量的化驗。本次煤炭中硫含量使用的方法為庫倫滴定法，實驗將要使用的儀器設(shè)備如下。第一，送樣程序控制器，負責以指定程序控制煤炭樣本前進和后退。第二，高溫爐，主要部件為硅碳管或者硅碳棒，組成了長度在90m以上的高溫帶，溫度可達1100℃以上。第三，攪拌器以及電解池，攪拌器的轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可持續(xù)穩(wěn)定在每分鐘500r。電解池規(guī)格通常為12cm高，擁有400ml的容量，安裝有鉑電解集和鉑指示電極，數(shù)量為都為兩塊，其中單個鉑電解集的面積為150mm2，單個鉑指示電極的面積為15mm2，指示電極的具有較快的相應(yīng)速率，可在1s以內(nèi)響應(yīng)。第四，庫侖積分器，擁有0～350mA的電解電流、5～6位數(shù)字數(shù)碼管顯示部件，可顯示硫的毫克數(shù)。第五，空氣凈化系統(tǒng)，氫氧化鈉和變色硅膠管，能夠凈化和干燥空氣，系統(tǒng)空氣流量為每分鐘1500ml（見圖4）。

圖4 庫倫測硫儀

硫含量化驗的原理如下，煤炭樣本在催化劑作用下，于空氣中燃燒分解，煤中硫生成硫氧化物，其中二氧化硫被碘化鉀溶液吸收，以電解碘化鉀溶液所產(chǎn)生的碘進行滴定，根據(jù)電解所消耗的電量計算煤中全硫的含量。實驗步驟：第一，研磨煤炭樣本。取一定量煤炭樣本將其研磨到實驗所需的粒度；第二，稱量研磨后煤炭樣本的質(zhì)量，并在樣本上蓋一薄層三氧化鎢；第三，將裝樣本的瓷舟放在送樣的石英托盤上，開啟送樣程序控制器，煤炭樣本送進爐內(nèi)，庫侖滴定開始，試驗結(jié)束后，庫侖積分器上顯示出硫的毫克數(shù)或質(zhì)量分數(shù)。儀器測定期間應(yīng)使用煤標準物質(zhì)或者其他控制樣品定期對測硫儀的穩(wěn)定性和標定的有效性進行檢查，如果煤標準物質(zhì)或者其他控制樣品的測定值超出標準值的不確定度范圍，應(yīng)重新標定儀器，并重新測定煤炭樣本。

(2)理論方法

①采樣和制樣的嚴格把控

正式開始煤質(zhì)化驗之前需準備樣品，而樣品可直接影響化驗結(jié)果的準確性，因此必須嚴格把控采樣和制樣環(huán)節(jié)。首先相關(guān)人員必須了解樣本的用途，比如當前樣本要在哪一種化驗技術(shù)中應(yīng)用，然后再通過五點取樣法開始采樣，采樣結(jié)束后再結(jié)合相應(yīng)實驗要求制備樣本，隨后將樣本均分，用于多次化驗取平均值。過程中應(yīng)嚴格把控所有細節(jié)，科學控制全部工序，以此為提升化驗結(jié)果準確性提供有力支持。

②重視儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維修

煤質(zhì)化驗的儀器設(shè)備是否能夠穩(wěn)定運行也可影響檢測結(jié)果，因此提升煤質(zhì)化驗的準確性應(yīng)做好儀器設(shè)備管理工作，真正做到重視儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維修。儀器設(shè)備保養(yǎng)維修體現(xiàn)在采購、應(yīng)用、后期維護等多個階段，采購中應(yīng)注意選擇口碑較好的供應(yīng)商，在應(yīng)用中應(yīng)做好儀器設(shè)備的調(diào)試和校對，使用結(jié)束后應(yīng)進行保養(yǎng)，且定期檢查設(shè)備是否存在隱性故障，尤其是一些已經(jīng)使用很長時間的設(shè)備，必須定期檢查，避免因為儀器設(shè)備問題而影響了結(jié)果的準確性。

③合理安排化驗流程并做好記錄

開展煤質(zhì)化驗必須嚴格遵守國家標準和行業(yè)標準，通過分析煤炭應(yīng)用細則確定執(zhí)行哪一種標準，然后依據(jù)標準安全化驗流程。不同執(zhí)行化驗的執(zhí)行標準存在一定差異，應(yīng)將這種差異落實到實際煤質(zhì)化驗中，同時明確在不同標準下應(yīng)采用哪一種化驗方法。關(guān)于數(shù)據(jù)記錄，應(yīng)在開展煤質(zhì)化驗過程中詳細記錄各類原始數(shù)據(jù)，并且在化驗結(jié)束后，在網(wǎng)絡(luò)檢驗系統(tǒng)平臺詳細錄入煤質(zhì)化驗結(jié)果，這樣后續(xù)開展相關(guān)工作時便可以此作為參考。使用煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)時，應(yīng)對數(shù)據(jù)的查詢和對比要求加以明確，比如重點查看數(shù)據(jù)格式、記錄方式等是否標準，是否保留了數(shù)值后4位到5位的數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)的可參考性將會受到影響。

④培養(yǎng)專業(yè)化的實驗室人員

煤質(zhì)化驗對實驗人員的要求比較高，相關(guān)人員必須能夠正確認識煤質(zhì)化驗的重要性，以及不同用途的煤炭應(yīng)采用怎樣的化驗標準和方法，因此應(yīng)積極開展實驗室人員的培訓工作，避免因為人員因素導致無法獲得準確煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)。開展實驗室人員培訓的同時還應(yīng)對現(xiàn)有人員進行全面考察，重點評價其專業(yè)能力、職業(yè)道德等是否滿足這項工作的要求，以及是否具有培養(yǎng)價值。另外，應(yīng)建立關(guān)于實驗室人員責任管理制度，將每一次煤質(zhì)化驗直接和相關(guān)人員掛鉤，以此通過責任制不斷提升其工作積極性，并推動其進行自我提升。

4.結(jié)束語

綜上所述，煤炭的質(zhì)量化驗是煤炭生產(chǎn)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，可用于對煤炭實際質(zhì)量作出準確判斷，然后將煤炭分型，接下來再將分型后的煤炭用于相關(guān)領(lǐng)域。因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)從煤質(zhì)化驗的重要性入手，明確在煤質(zhì)化驗中出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差的主要原因，接下來便可通過采集樣本及相應(yīng)化驗方法準確判斷煤炭質(zhì)量。