煤标准物质在煤炭实验室中的应用及管理

周龙萍

(山西焦煤质量管理与监督服务中心，山西 太原 030021)

为了保证煤炭检测数据的准确可靠，不仅需要使用煤标准物质检测数据评价实验室测试系统及人员的检测分析能力，还需使用煤标准物质用于煤质分析仪器的标定或校准、仪器设备性能评价、试验方法研究和确认、测试质量监控等[1].做好标准物质的应用与管理，是煤炭实验室检测质量控制的基本要求。

1 煤标准物质的定义及作用

标准物质的特点是样品高度均匀、量值稳定准确。

有证煤标准物质的定义是：附有证书的煤标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度[2-4].

有证煤标准物质可用于仪器性能检验和仪器校准、方法确认和分析测量不确定度评定、实验室和分析人员能力检验及内部质量控制。

2 标准物质的分级

我国将标准物质分为一级与二级。一级标准物质的不确定度具有国内最高水平，均匀性良好，在不确定度范围内，并且稳定性在一年以上，代号以“GBW”字头表示；二级标准物质的不确定度和均匀性未达到一级标准物质的水平，稳定性在半年以上，代号以“GBW(E)”字头表示。

国家煤炭质量监督检验中心公布的国家一级煤标准物质有：煤物理特性和化学成分分析标准物质、煤中氯成分分析标准物质、煤的哈氏可磨性标准物质、煤中砷和磷成分分析标准物质、煤中氟成分分析标准物质、煤灰成分分析标准物质、煤灰熔融性标准物质、烟煤黏结指数标准物质、烟煤胶质层指数(Y值)分析标准物质、煤的自然倾向性吸氧量分析标准物质[1].

3 煤标准物质的正确使用

1)标准物质应选择化学成分或特性量值尽可能地与被测样品相同或相适应的标准物质。在一般工作场所可以选用二级标准物质。对实验室认证、方法验证、产品评价与仲裁等应选用一级标准物质。

2)标准物质应在证书的有效期内使用，对于量值稳定性好的标准物质系列，证书中在有效期后面标明了重新定值的时间间隔，该系列在超过有效期可以通过网址、电子邮件或发表的公开刊物等不同渠道获取新的证书[5].有的煤标准物质在开封后特性不稳定，认定值的有效期会发生变化，比如烟煤黏结指数标准物质，证书上有效期均为1年，但开封后其认定值标号为GBW12020b和GBW12023b的标准物质只保证在3个月内稳定在不确定度范围内；标号为GBW12021b和GBW12022b的标准物质只能保证在1个月内稳定在不确定度范围内。因此这类标准物质开封后要在规定时间内尽快使用。

3)取样量要满足规定的最小取样量，小于最小取样量会使标准物质失去代表性。当标准物质剩余样品量不到原始总量的5%时应停止使用，因为此时标准物质容易由于粒度离析引起偏倚[5].称取标准物质前，应充分混匀样品，使称取的样品能够代表整个包装样品的特性，否则，剩余的有证标准物质不再对已定值的包装批有代表性，使证书上给出的认定值和不确定度不再有效[6].

4)尽可能减小煤标准物质的污染、氧化和水分变化。用于测定值换算为干基结果的空气干燥基水分应与各特性量值同时测定。如不能同时测定，应在尽可能短、水分未发生显著变化的期限内测定，最多不超过5天[1].

5)当煤标准物质使用较长时间后，需对标准物质进行期间核查[5].核查的方法可以采用不同批号的标准物质进行比对，如测定值均在标准值的不确定范围内，说明该标准物质有效。

总之，在使用标准物质前一定要注意证书中给出的信息，避免不正确的使用标准物质，确保其包装的严密性，并以恰当的方式储存。某些情况下，有必要对剩余的部分重新包装，否则，给出的特性值可能无效，导致有证标准物质无法使用或不可靠[6].

4 煤标准物质在实验室中的应用

4.1 设备的校核及评价

仪器设备在第一次投入使用前或维修后应利用煤标准物质对其进行校核，并对检测结果进行评估，以确认仪器设备是否能满足检测要求。在日常工作中，应定期使用煤标准物质对仪器进行期间核查。若发现检测结果异常或设备明显缺陷，应立即停止使用该设备，直到设备经过测试、校准或检修合格为止。

4.2 仪器标定及校准

在煤炭检测中，一些仪器设备并不能直接测出需要的值，必须通过对仪器标定得出的数据进行计算或校正得出最终结果。如全硫中的库仑滴定法，需要用几种不同硫含量的有证煤标准物质进行标定，将标定生成的校正系数输入仪器中，再另选有证煤标准物质对设备进行标定后的验证，当测定值与标准值之差在标准值的不确定度范围内，说明标定有效。此时设备可以对煤中全硫进行检测。在使用哈氏可磨仪时，根据国家标准GB/T 2565-2014的规定：每年至少用可磨性标准物质校准一次哈氏仪，当仪器、设备(包括试验筛)更新或修理，或怀疑哈氏仪有问题时，应及时用该标准物质进行校准[1].校准也是消除系统误差的必要方法。

4.3 试验方法研究和确认

设备厂方及科研机构在研发完成新型仪器后，实验室会使用自行制定的方法检测该设备及方法的可靠性，利用不同含量的有证标准物质进行多次重复试验，如测定值均在标准值的不确定度范围内，则判断仪器或方法可靠。

4.4 内部质量控制

在煤质检测中，常用有证煤标准物质对测试系统进行内部质量控制，并对质量控制数据进行分析，当发现数据出现失控情况时，应及时采取纠正措施，避免出现错误的检测数据。对于连续测试，如库仑法测定煤中全硫含量，标准物质的检验应以适当的间隔分布在整个试验阶段；对于多个样品同时测定，如煤灰成分测定及艾士卡法测定煤中全硫时，煤标准样品应与被检样品同批进行[5].在一些准确度要求高的分析中，特别是仲裁检验，选用标准值与被检样品值相近的煤标准物质与被检样品同批测定或前后测定。如标准物质的测定值与标准值之差在不确定范围内，表明测试过程处于质量控制中，可保证测定数据的准确性、公正性和权威性[7].

4.5 实验室和分析人员能力检验

煤标准物质测定值与标准值的符合程度可以用来评价实验室测试系统和分析人员的检验能力。测定值在证书给出的不确定范围内，判定测试系统或分析人员检测水平达到要求。在煤质化验人员技能竞赛实际操作中，也常用煤标准物质评判竞赛人员的检验水平，测定值越接近标准值，判定竞赛人员检测水平越高。

5 煤标准物质的应用管理

1)实验室应建立煤标准物质质量管理程序，按程序规定进行煤标准物质的使用，煤标准物质在实验室中的各种应用记录及评价等资料，按管理规定保存。

2)实验室应设专人对标准物质进行管理，并建立台账，及时补充更新。人员经批准后方可领用。标准物质应专柜分类存放，存放在阴凉干燥处，以防止氧化变质。标准物质管理人员要及时了解标准物质的有效期，对失效的标准物质证书要及时更新。最新的证书应发放到领用人员手中，保证使用最新有效的标准值。

3)在选择和采购煤标准物质时，应根据使用的目的、要求以及测量范围合理选择，使煤标准物质能够满足实验室日常检测工作及测试质量监控等要求。

6 结 语

在煤炭检验中，煤标准物质是实验室数据链有效溯源的依据，是实验室检测过程质量控制的工具。检测数据及记录应及时、完整、规范，分析人员可以根据标准物质的检测数据评价检测方法的准确度，标准样品检测应平行双样检测，这样可以减少随机误差和发现系统误差，对存在系统误差要寻求改进。根据标准物质检测值的准确度对同批测定的样品的精密度进行评估，这是保证检测结果准确可靠的关键环节，规范煤标准物质的管理，是提升实验室管理水平和提高检测能力的重要保障。因此，实验室应建立相应的煤标准物质的质量保证管理程序，在实验室质量控制、仪器标定校核、测试方法、人员考核等方面都应有计划地进行开展，规范所有的检验记录，并按规定进行分析，确保煤炭检验结果的准确可靠。