煤質分析準確性影響因素及主要控制技術研究

薛玲芳

(煤質檢測管理中心中心實驗室，山西 陽泉 045000)

1 煤質分析的特點

煤炭在人們的生產、生活中的應用較為普遍，而在技術上不同的煤炭其性質和利用方式也存在一定差異[1]。煤的成分極其復雜且性質也各不相同，不同煤質對化驗結果和精度要求不同。考慮到煤炭多變、復雜的性質特征，在煤質化驗過程中通過改進其分析技術可實現不同煤炭的準確化驗。煤炭作為一種固體可燃物其主要組成元素為硫、氫、氮、磷、碳及氧等，因此，對煤質進行相關測試和化驗分析對于合理有效利用煤炭資源十分必要。為了更加滿足煤炭利用和生產過程中的適用性要求并提升煤炭生產產品質量，可對煤炭成分和性質進行有效的化驗和測定，然后通過深入分析煤質結構可進一步掌握煤質的變化規律和性能[2-3]。由于煤質分析化驗所采用的設備較為簡單、方便、科學，所以其技術操作較為簡便，并有利于高精準度和標準化檢驗的實現。

2 影響煤質分析準確性的因素

2.1 水分測定因素

在煤質檢驗前的整個過程中確保煤樣中水分的不變，即，不增加也無消耗為煤質水分檢驗的基礎和重要前提條件，因此，在進行煤質分析時應從以下幾個方面考慮：準確、快速地完成制樣操作；煤樣應保存在陰涼且密閉性能良好的容器內；送至實驗室后應立即對煤樣進行各項檢測分析實驗。

2.2 灰分測定因素

煤體中無機和有機礦物質為煤灰分的主要來源，其中，煤的密度、發熱量等性質與灰分密切相關。所以，應重點考慮以下幾個方面對煤灰分檢測的影響：在進行煤灰分檢測前務必對所用儀器設備，如，坩堝、馬沸爐等進行有效檢查；為準確測定灰分產率應保證將三氧化硫反應降至最低；確定各類碳酸鹽完全分解以及黃鐵礦的完全氧化等。

2.3 硫測定因素

利用庫倫滴定法對煤質中的硫進行測定分析，該方法具有精準性高、操作簡單等特點。在測定過程中應嚴格控制空氣流量為1 000 mL/min，當小于此值時可出現煤炭不完全燃燒現象，并在很大程度上限制了溴、碘等元素的揮發和擴散，最終引起煤質中硫的分析結果偏低；當高于此值時未滴定的二氧化硫可隨空氣被析出電解池，并引起測定結果偏低。在硫的測定過程中，不僅要注意空氣流量因素，而且還應考慮攪拌速度的影響，針對不同的煤質特性可根據實際需要適當地調節攪拌速度，為降低攪拌對電解池的損壞作用通常可將攪拌速度設定為500 r/min。

2.4 發熱量影響因素

調節水溫和控制室溫是影響煤質發熱量測定的主要因素，在發熱量測定時應確保室溫的穩定，其變化范圍應不大于1 K，并且，外筒與室溫的最適宜溫差應設置在1.5 K。為了確保充氧后氧彈具有良好的密閉性能，在進行氣密性檢測過程中應重點關注對氧彈的耐壓性能測試和檢驗。

3 煤基活性炭的制備及準確性控制技術

3.1 煤質分析方法及流程

本次實驗分別選取同忻煤礦和山西大同煙煤作為試驗材料，在試驗開始前對原材料進行工業分析，分析結果如表1所示。

表1 煤質工業分析結果 %

本次煤質分析所用到的實驗裝置為炭化爐、電子顯微鏡、活性炭吸附儀、液壓擠條機以及真空捏合機等。煤質活性炭工藝流程為：首先，對實驗原材料進行破碎和研磨處理，然后，對磨粉進行干燥并以200目(75 μm)篩過篩，確保90%以上原料通過篩并形成煤粉；為降低成型料條溫度分別選擇高分子聚合物以及煤焦油兩種黏合劑，然后對煤粉按照6∶4的比例稱取1 250 g并置于捏合機，加入黏結劑并擠壓形成光滑的濕炭條；利用風干措施對濕炭條進行處理形成干炭條，將干炭條以0.8 cm的標準進行切割形成炭化料，然后，控制活化爐內的溫度并對原材料進行炭化處理，炭化速度為1.25 mL/min，最后，破碎和篩分活化料即可得到活性炭產品。根據以上煤質分析方法，活性炭吸附特性參數與孔結構檢驗結果如表2所示。

表2 煤炭吸附特性與孔結構檢驗結果

根據表2檢驗結果可得到不同煤質燃燒率增加后各參數的增加比例，燒蝕率對煤質分析與孔徑分布微分曲線結果如圖1所示。

圖1 活性炭氮氣吸附等溫線

3.2 煤質分析準確性控制技術

結合煤質分析準確性影響因素以及上述實驗結果，可從以下幾個方面對煤質分析準確性控制方法作進一步分析。

1) 系統控制技術。在煤質分析實驗過程中應注重以下操作和方法：所采用的蒸餾水應不含任何雜質，并確保容器的清潔；確保儀器干凈整潔并對其進行校正，所采用的天平應無雜物、灰塵等，為降低儀器測量誤差應定期鑒定砝碼和電子天平，并且在使用時確保清零；為有效控制誤差應在酸堿滴定中使用不同的指示劑。

2) 干燥誤差控制方法。在含水量較高且煤樣量較大的煤質分析時，應將煤樣置于自然風干燥位置，并待水分蒸發至符合制樣要求時方可制樣。為了降低不同區域空氣濕度對煤樣的作用影響，針對縮分和破裂處理后的煤樣應盡量采用同時測定的方式確保化驗結果的準確性。對于無法達到同步測定的情況，應盡量在較短時間內完成測定。

3) 偶然誤差控制技術。為降低偶然誤差作用，對于制備、采取以及化驗過程應嚴格按照國家有關規定和標準進行操作，同時，在測定過程中應確保各指標的準確性。應將煤樣放入密封的容器內并進行充分混合后方可進行下一步的稱量、試驗等操作，并且，為進一步降低偶然誤差的出現可采用真假測試次數的方法進行有效的規避和驗證。

4) 分析誤差控制措施。操作人員應首先經過質量管理培訓和技術培訓方可進行煤質化驗結果的分析，應嚴格按照標準規定進行分析，禁止私自改變化驗結果，尊重化驗結果，實施求是確保結果的可靠性。為提升操作人員的技術水平可實施考核上崗制，得出煤質分析結果后還應制定包含化驗人員職稱、姓名、工齡、性別、制樣、采樣等記錄的表格，將真實分析結果完成記錄。

4 結論

在煤質化驗過程中其準確定評價方法主要有標準煤樣評價法、質量控制圖法、標準方法A評價以及校正儀器法。然而，考慮到煤炭本身的特殊性其各種方法均具有較強的規范性，難以避免各種誤差的出現。所以，為提高煤質分析結果的準確性并將誤差降低至最低，操作人員應以慣性的標準讀數以數量的操作技能檢測，對化驗結果的準確性應善于判斷和分析，對產生的原因按照有關測量標準進行探討和調整，最終得到煤質分析的最有效、準確的控制方法。