煤质化验准确性的提升方法研究

＊杨红红

（山西安标检验认证有限公司 山西 030031）

在社会经济不断飞速发展的背景下，煤炭资源的应用范围越来越广，煤炭产业的发展态势十分良好。在煤炭产业的发展中，煤炭的质量化验是影响开采、销售的主要指标，同时也是采购煤炭的重要依据。这要求必须通过煤质化验给出最准确的煤炭质量结果，从而为煤炭的定价提供准确参考，这样煤炭产业链中的各方利益都能够得到充分保障，有利于整个产业的健康发展。因此必须正确看待煤质化验的重要性，明确导致煤质化验结果出现误差的原因，接下来再合理应用煤质化验方法，以此有效提升煤质化验结果的准确性。

1.煤质化验的重要性

第一，可促进煤炭综合利用效率的提升。我国具有非常丰富的煤炭资源，且在很多地区都有分布，但地区不同，煤炭资源的组分比例和类型差距等都非常明显，因此为了促进煤炭综合利用效率的显著提升，应在合适位置分配相应类型的煤炭资源，从而将不同类型煤炭资源的作用充分发挥。这就要求必须通过准确的煤质化验对煤炭进行分类，然后才能依据结果为接下来的具体应用提供参考。第二，可有效降低设备的故障率。在煤炭产业的生产中，设备故障有很大一部分原因和煤炭的质量有关，因此准确开展煤炭化验，然后依据化验结果匹配生产设备，不仅可以有效提升生产效率，而且还能避免因为煤炭质量和生产设备之间冲突而导致的设备故障。比如在生产煤气时，如果使用的煤炭含水量比较高，那么就会在生产过程中出现大面积粘连，不仅会严重降低生产效率，而且会堵塞设备甚至造成设备损坏。第三，可促进企业经济效益的显著提升。当前优质高产是我国煤炭产业的主要发展方向，而企业若想在这样的背景下获得良好发展就必须保证经济效益、积极维护自身的品牌形象，而煤质化验可为企业提供准确参考，使其能够通过煤炭类型制定经营策略，并不断提升煤炭生产质量。而且一些不合格的企业也会因此被淘汰，这样市场环境就会越来越好，企业的经济效益也会逐渐提升。

2.导致煤质化验误差的主要因素

（1）系统因素。因为系统原因导致的误差被称为绝对误差，这种误差和系统内部因素有关，比如系统本身存在问题就很容易导致煤质化验结果出现误差。在这类型的误差当中，因仪器导致的误差是主要因素，如果开展煤质化验过程中所选用的仪器准确度不高，或者仪器出现了故障，那么所获得的结果必然会和真实结果存在很大差距。这类误差一般都是客观存在的，几乎所有煤质化验都会存在这一误差，另外除了仪器设备导致的误差，环境因素也比较容易引发化验结果的误差，比如在分析煤炭燃烧挥发分过程中，其中一部分挥发分逃脱到了环境当中，但是在获取结果过程中没有及时发现，那么所获得的结果和真实结果也会存在一定差别。总体来讲，因为系统原因导致的误差无法完全规避，但可以通过相应措施加以控制，比如校验实验仪器的准确性，分析当前的实验方法是否存在问题等，从而做到最大程度上减小误差。

（2）随机因素。随机因素导致的误差和系统因素导致的误差有很大差别，通常导致随机误差的原因都是在化验过程中遭遇了一些偶然因素，比如在化验之前首先需要采样，一般都会选择具有代表性的样品，但如果在采样时没有做到这一点，或者对外界因素的判断不够全面，那么分析结果时就很容易出现误差。因随机因素导致的误差随机性非常强，寻找具体原因时一般都会参考化验流程，只有按照标准流程严格执行才能尽量避免。其中采样环节的控制极为重要，据相关统计资料可以得知，因采样而导致的误差在随机因素中占比近80%，因此开展煤质化验过程中对此要提高重视。

3.煤质化验准确性的提升方法

(1)试验方法

①化验样本的采集。在煤质化验中样本采集是第一步，同时也是最重要的一步，结合前文的分析可以得知，样本采集过程中如果出现了问题将会直接导致出现误差，因此一定要选择最合理的煤炭样本。某煤炭企业在煤质化验过程中采用了五点取样法采集煤炭化验样本，其过程如下。如下图所示，在目标区域依据对角线选取五个点，然后在每个点取一铁锹煤，这里要注意不能选择表层煤。这种方法选取的样板比较具有代表性，可有效提升化验结果的准确度。样本选择完毕以后将煤均匀搅拌，搅拌后分选，然后选择其中的一公斤作为化验样本。如果样本中存在块煤可以挑出或者用破碎机破碎，接下来就可以结合相应方法对煤炭质量开展化验。

图1 五点取样法示意图

②挥发分化验。在挥发分的化验中，使用相应仪器将煤炭样本置于隔绝空气的条件下，然后持续加热7min，加热温度为900℃，上下浮动10℃。煤炭在这样的条件，其中会逐渐分解出气体和蒸汽状态的液体产物，也可以被称为挥发分产率，然后依据这些气体和液体产物判断煤炭的煤化程度。煤化程度越高，那么挥发分产率越低，反之这挥发生产率越高。挥发分产率越高的煤炭越容易出现无法完全燃烧的情况，也就是说如果挥发分产率过高，那么煤炭在燃烧过程中产生的黑烟，也证明煤炭的热效率非常低，但如果挥发分产率过低也具有一定的负面影响，会导致煤炭不易被引燃，引燃之后又很容易熄灭，会对煤炭的稳定燃烧产生很大影响。因此通过挥发分产率可以对煤炭的质量作出判断，但这一结果很容易受化验条件影响，比如温度、设备是否能够完全封闭等，同时在化验过程中还需要明确以下要求。第一，设备内的温度必须严格控制，且要保证能够在5min之内将温度升到900℃。第二，加热过程中应使用秒表计时，计时从煤炭样本进入设备的那一刻开始到样本离开设备为结束，时间应精准控制在7min，如果超过几分钟或者时间不足那么证明实验失败。第三，过程中要使用专用设备，如图2所示，该图为一种煤炭挥发分的实验设备，在实验过程中要注意，煤炭要避免直接接触设备的内壁。第四，如果在使用过程中设备上方出现了黑烟，那么证明没有完全封闭，可宣告实验失败。

图2 挥发分测定设备

③三节炉碳氢化验。如图3所示，该图为三节炉，煤炭样本采集完毕后将样本放置在第一节电炉中，然后对电路进行加热使煤炭燃烧，接下来利用第二节电炉燃烧在第一节电炉中产生的未氧化产物，最后通过第三节电炉进行补充燃烧。整个实验都处在封闭通氧条件下进行。这个实验的原理如下：煤炭在封闭条件下完全燃烧会产生碳元素和氢元素然后生成二氧化碳和水，然后利用吸收剂将二氧化碳和水吸收，接下来就可以根据吸收剂的增量计算煤炭样本中碳元素和氢元素的含量，并判断煤炭的质量。在这个实验中有以下三方面需要注意，第一，必须保证煤炭在三阶炉内能够完全燃烧，因此应创造一个能够令煤炭完全燃烧的条件，从而令煤炭在完全燃烧的条件下转化成二氧化碳和水。第二，应将对反应产生干扰的产物去除，保证吸收装置内部只有二氧化碳和水。第三，必须合理选择吸收剂，确保能够将二氧化碳和水完全吸收，同时气体流速应保持着一定水平，令吸收反响拥有足够的进展时间，并且促进样本的完全燃烧。

图3 三节炉

④硫含量的化验。本次煤炭中硫含量使用的方法为库伦滴定法，实验将要使用的仪器设备如下。第一，送样程序控制器，负责以指定程序控制煤炭样本前进和后退。第二，高温炉，主要部件为硅碳管或者硅碳棒，组成了长度在90m以上的高温带，温度可达1100℃以上。第三，搅拌器以及电解池，搅拌器的转速连续可调，可持续稳定在每分钟500r。电解池规格通常为12cm高，拥有400ml的容量，安装有铂电解集和铂指示电极，数量为都为两块，其中单个铂电解集的面积为150mm2，单个铂指示电极的面积为15mm2，指示电极的具有较快的相应速率，可在1s以内响应。第四，库仑积分器，拥有0～350mA的电解电流、5～6位数字数码管显示部件，可显示硫的毫克数。第五，空气净化系统，氢氧化钠和变色硅胶管，能够净化和干燥空气，系统空气流量为每分钟1500ml（见图4）。

图4 库伦测硫仪

硫含量化验的原理如下，煤炭样本在催化剂作用下，于空气中燃烧分解，煤中硫生成硫氧化物，其中二氧化硫被碘化钾溶液吸收，以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定，根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。实验步骤：第一，研磨煤炭样本。取一定量煤炭样本将其研磨到实验所需的粒度；第二，称量研磨后煤炭样本的质量，并在样本上盖一薄层三氧化钨；第三，将装样本的瓷舟放在送样的石英托盘上，开启送样程序控制器，煤炭样本送进炉内，库仑滴定开始，试验结束后，库仑积分器上显示出硫的毫克数或质量分数。仪器测定期间应使用煤标准物质或者其他控制样品定期对测硫仪的稳定性和标定的有效性进行检查，如果煤标准物质或者其他控制样品的测定值超出标准值的不确定度范围，应重新标定仪器，并重新测定煤炭样本。

(2)理论方法

①采样和制样的严格把控

正式开始煤质化验之前需准备样品，而样品可直接影响化验结果的准确性，因此必须严格把控采样和制样环节。首先相关人员必须了解样本的用途，比如当前样本要在哪一种化验技术中应用，然后再通过五点取样法开始采样，采样结束后再结合相应实验要求制备样本，随后将样本均分，用于多次化验取平均值。过程中应严格把控所有细节，科学控制全部工序，以此为提升化验结果准确性提供有力支持。

②重视仪器设备的保养和维修

煤质化验的仪器设备是否能够稳定运行也可影响检测结果，因此提升煤质化验的准确性应做好仪器设备管理工作，真正做到重视仪器设备的保养和维修。仪器设备保养维修体现在采购、应用、后期维护等多个阶段，采购中应注意选择口碑较好的供应商，在应用中应做好仪器设备的调试和校对，使用结束后应进行保养，且定期检查设备是否存在隐性故障，尤其是一些已经使用很长时间的设备，必须定期检查，避免因为仪器设备问题而影响了结果的准确性。

③合理安排化验流程并做好记录

开展煤质化验必须严格遵守国家标准和行业标准，通过分析煤炭应用细则确定执行哪一种标准，然后依据标准安全化验流程。不同执行化验的执行标准存在一定差异，应将这种差异落实到实际煤质化验中，同时明确在不同标准下应采用哪一种化验方法。关于数据记录，应在开展煤质化验过程中详细记录各类原始数据，并且在化验结束后，在网络检验系统平台详细录入煤质化验结果，这样后续开展相关工作时便可以此作为参考。使用煤质化验数据时，应对数据的查询和对比要求加以明确，比如重点查看数据格式、记录方式等是否标准，是否保留了数值后4位到5位的数据，否则数据的可参考性将会受到影响。

④培养专业化的实验室人员

煤质化验对实验人员的要求比较高，相关人员必须能够正确认识煤质化验的重要性，以及不同用途的煤炭应采用怎样的化验标准和方法，因此应积极开展实验室人员的培训工作，避免因为人员因素导致无法获得准确煤质化验数据。开展实验室人员培训的同时还应对现有人员进行全面考察，重点评价其专业能力、职业道德等是否满足这项工作的要求，以及是否具有培养价值。另外，应建立关于实验室人员责任管理制度，将每一次煤质化验直接和相关人员挂钩，以此通过责任制不断提升其工作积极性，并推动其进行自我提升。

4.结束语

综上所述，煤炭的质量化验是煤炭生产中非常重要的一个环节，可用于对煤炭实际质量作出准确判断，然后将煤炭分型，接下来再将分型后的煤炭用于相关领域。因此相关企业应从煤质化验的重要性入手，明确在煤质化验中出现数据误差的主要原因，接下来便可通过采集样本及相应化验方法准确判断煤炭质量。