采制樣的差異對煤質化驗的影響分析

岳 磊

（山西華陽集團新能股份有限公司選煤質量管理中心，山西 陽泉 045000）

0 引言

煤炭是典型的混合物，其化學組成的均勻性較低。其在實際化驗過程中，受到開采方式、儲存方式、運輸方式等多方面因素的影響，導致實際的煤炭化驗結果也將存在顯著差異[1-2]。從目前來看，采制樣差異是影響煤質化驗最為主要的兩項因素，結合實際經驗可知，采樣和制樣兩個環節在煤質分析帶來的誤差案例中，數量占比分別達到80%和16%[3]，這表明采制樣對煤質化驗的影響尤為突出，因此需要對這方面的工作作進一步深入探究。

1 主要實驗方法及流程

為研究采制樣差異對煤質化驗的影響，本次以某煤炭企業為實際案例展開研究。該煤炭企業以往為提升工作效率和降低成本，在采制樣環節中，主要采用傳統的人工采樣模式進行，目前該模式得出的煤質化驗結果存在一定誤差，導致供需雙方對化驗結果產生糾紛。為此，本次決定對比傳統人工采樣制樣模式與嚴格按照GB474 的采樣制樣模式，結合分析結果，以探尋采制樣的優化路徑。

在傳統人工采樣制樣試驗中，仍沿用以往的“八點取樣法”進行采樣，基于煤堆進行采樣過程。所有采樣點均在煤堆表面進行，共計采煤3.5 kg。采樣完成后，即進行樣品的制備，該模式下的煤樣制備主要分為以下幾個步驟：使用粉碎機對煤樣進行破碎操作，將煤樣平均粒度控制在13 mm 以下；將煤炭樣品置于空氣中自然晾干；應用“堆錐”的方法對破碎后的煤樣進行混合；在保持煤樣粒度不變的前提下，將煤樣質量減少至能夠最終滿足檢驗需求的質量。

另一方面，在嚴格按照GB474 的采樣制樣模式中，其步驟相對更為繁瑣，應用的設備數量也較多，其主要實驗設備如表1 所示。

表1 基于GB474 的煤炭采制樣實驗所需設備

基于以上設備，本次基于GB474 的煤炭采制樣實驗流程如下：

1）基于“八點采樣法”，在煤堆中進行采樣，在采樣過程中，為避免表面煤層因氧化而性質變化，因此從煤堆的頂、腰、底三個部位進行，在采取煤樣時都應選擇一個面為采取面，底部距地面0.5 m 處采取第一個子樣，然后每往高1 m 采一個子樣，往右或往左隔1 m 采一個子樣，直到采到頂部為止[4]。左右同樣延伸，采取子樣時挖坑深度為0.4 m，每個子樣的質量不低于2 kg；取樣鏟的角度與煤堆表面呈垂直狀，遇到矸石、大塊、黃鐵礦或泥土時亦不舍棄。

2）使用煤炭粉碎機將采集到的煤樣進行破碎處理，將平均粒度控制在13 mm 以下。

3）使用真空干燥箱對粉碎后的樣品進行干燥。

4）應用“堆錐”的方法對破碎后的煤樣進行混合，同時在該過程中，重視增加均勻度的操作，以避免煤樣制備的精確度受到影響。

5）使用二分器對煤樣進行縮分操作，確保在保持煤樣粒度不變的前提下，將煤樣質量減少至能夠最終滿足檢驗需求的質量。

6）對煤樣進行篩分操作。

以上實驗完成后，對煤質進行化驗，為檢驗兩種方法的準確性，同時引入第三方的專業檢驗機構的數據進行對比。具體來看，在本次煤質化驗中，主要內容包括以下幾方面：一是應用采用激光元誘導擊穿光譜分析技術（LIBS）對煤中的主要元素進行分析（見圖1）；二是對煤質中的水分和灰分進行分析，其中使用自動雙爐工業分析儀（見圖2）進行灰分的準確分析；三是對煤炭樣品的熱值進行分析。

圖1 激光元素分析儀基本工作原理示意圖

圖2 自動雙爐工業分析儀

2 實驗結果與討論

在本次實驗中，共計設計三組實驗，其中A 組為采用傳統人工采制樣模式的煤樣測定實驗，B 組為嚴格按照GB474 操作方法下的煤樣測定實驗；C 組則為第三方專業機構對同批次煤樣的檢測實驗。為盡量消除偶然因素，每組實驗均進行三次，分別編號為A1-A3、B1-B3、C1-C3，由此獲得的主要實驗結果如表2 所示。

根據表2 中的數據可得出如下推論：

1）相對而言，A 組在水分測定結果方面偏高，其主要原因可能是A 組實驗對煤樣的水分去除不夠徹底；

2）ABC 三組樣品在硫含量上的測定結果差異不顯著，與實際處理方法有關；

3）在灰分、碳含量和熱值三項指標中，B 組和C組差異不顯著，但與A 組的差異則較為突出，其主要原因是A 組在采樣和制樣環節中存在著一定的不規范現象，一方面，在采樣過程中，A 組針對表面的采樣，導致采集到少量被氧化的物質；另一方面，在制樣過程中，人工模式的嚴謹程度較低，部分步驟被省略，導致煤樣的精度不高。由此也不難看出，傳統的人工采制樣過程會出現較為明顯的錯誤，其主要原因則是未能按照國家制定的標準嚴格進行。

3 提升煤質化驗結果的措施探討

根據以上實驗分析結果可知，未能按照國家制定的標準嚴格進行采制樣是導致煤質化驗結果準確性不足的主要原因。為消除此問題，在今后的工作中，就需要嚴格按照國家標準的要求進行采樣環節。首先，在采樣過程中，應當按照GB474 的有關要求，針對目標煤炭進行均勻采樣，并充分考慮環境因素帶來的影響[5]。其次，在煤炭制樣過程中，應當嚴格按照制樣標準進行混合、縮分、破碎、過篩等，以制作最小化煤炭樣品，中間的繁瑣步驟不應忽略，同時針對這一問題，煤炭制樣部門應當加強規范化與標準化管理監督，提高煤炭制樣的規范化程度，此外，在制備某些有粒度要求的煤炭樣本時煤炭制備人員應當采用逐級破碎的方式對煤炭樣本進行破碎。最后，針對實驗過程中所需的儀器設備，相關技術部門應當對其進行定期校準與核查，如發現存在不符合要求的情況則要及時糾正，以此實現對制樣設備和制樣過程的質量控制，進而實現對煤質檢驗的質量控制目標。

4 結語

煤炭采樣是煤炭貿易雙方展開交易的第一環節，如果沒有在采樣過程中采取科學合理的采樣方式，也沒有嚴格遵照國家相關標準，那么煤炭采樣會對后續的煤炭制備過程和分析化驗過程造成最直接的影響，檢測人員的工作負荷將顯著增加，煤質分析質量也會明顯降低。顯然，只有在嚴格按照要求合理操作的前提下，樣品才具有代表性，檢驗結果才能代表整批煤的平均品質。