减少煤质分析误差的一点心得

杨继

【摘 要】煤质分析中误差的出现主要有三个方面的原因，一、采样过程，二、制样过程，三、分析化验。以下主要通过煤质分析中的氮元素分析为例，结合实际，阐述一些在分析化验中能减少误差的心得。

【关键词】误差；煤质；误差控制

煤中含有很多元素，其中的氮元素主要是由成煤植物中的蛋白质转化而来的，煤中的氮通常为有机氮。煤中的氮在热解时生成氨、氰化氢等气体，会腐蚀设备和煤气管道。但它们也可被回收，生产化工产品，如硫酸铵、黄血盐等，在炼焦工业中氮含量的高低直接影响其化学产品中氨水的浓度。煤炭燃烧时，煤中部分氮生成氮氧化物（NOx），污染大气。因此，煤的加工利用及环保方面都需要测定煤中氮的含量。煤中氮含量很少，一般不超过2%，故更需细心操作以减少人为误差，从而准确测出其含量。用开氏法测定煤中氮含量的过程中，消化反应、蒸馏反应和标定标准溶液的基准物质、混合指示剂等是直接影响测定结果准确性的主要因素。

1.样品的保护和周边环境

煤质分析中，将制好的样品拿到分析室后，首先要检查样品是否完好，标签是否清晰准确，同时检查分析室存样处是否清洁，防止样品受到污染，使用样品前，查看样品编号是否和试验编号一致。样品使用前应适当搅拌，使其均匀，使用后也应做好相应的保护。

样品周边环境的维护——样品应放置于相对干燥、少通风的环境下，忌潮忌高温忌大风。分析过程最好不好在比较极端的天气下进行，如极热，极寒，极暗，大雨等天气，如需进行，则需加入一些控制温度，控制亮度，控制湿度的措施，以保证分析过程所在环境的良好。

在这个环节中产生误差的原因主要有，样品污染、样品受热或受潮、样品不均匀、样品标签错误、在不利环境下进行分析实验。严格遵守样品的保护措施和对分析环境的良好控制可以有效的减少误差。

2.准确的称量

煤质分析中，根据国家标准，所有的分析项目，对样品分析取样的重量都有严格的规定，以元素分析中氮元素分析为例，标准要求是0.2克，误差在0.0010克。还有工作液和标准溶液的配制，标定硫酸溶液的基准物质，碳酸钠具有一定的吸湿性，使用前应在130摄氏度下烘一小时，恒重后，称取0.05g，准确称量至0.0002g，加入50～60ml蒸馏水，用甲基橙作指示剂，用待标定的硫酸滴定，到由黄色变成橙色。由于碳酸钠与浓硫酸反应产生的二氧化碳在水中呈微酸性，会使溶液过早地变成橙色。因此，必须煮沸至少5min，以赶出二氧化碳，这时溶液又恢复黄色，冷却后继续滴定到橙色，并把二次用量加起来计算出当量浓度，最好标定5次取平均值做为硫酸标准溶液的浓度。还有实验室所用到的硼酸、混合碱、甲基红、甲基蓝等工作液，混合催化剂等固体试剂（混合后研磨至无明显颗粒），都需要准确称量后配制。所以在此过程中，要严格按照国际标准要求来进行称量，以减少不必要的错误和误差。

3.仪器设备

煤质分析中，还经常用到各种仪器设备，这时候仪器设备测量是否准确，运行情况是否良好就非常关键。所以，分析试验中的仪器设备要定期进行自检，同时还要定期送相关部门进行检查，使用前后都要对仪器设备进行清理维护，防止污染和损坏，并对使用情况进行如实的登记记录，以保证设备的正常使用。另外，还要选择正确的测量仪器，以保证测量的精度，以氮元素分析为例，对蒸馏液体进行滴定时，要使用微量滴定管：10ml，分度值0.05ml，来滴定。所以通过选择合适、准确的仪器设备来进行实验，加上认真细致的实际操作，可以减少因为仪器设备所带来的误差。

4.所用玻璃器皿的清洁

煤质分析中，玻璃器皿被大量的使用，以氮元素分析为例，使用的玻璃器皿就有大小开氏瓶，各种型号的烧杯，量筒，滴定管，移液管，冷凝管等，任何一个环节的玻璃器皿受到污染，都有可能导致实验的失败，以氮元素分析为例，做样前一定要进行空蒸。空蒸一方面能检查测定装置的气密性，检查气密性时应仔细查看胶皮管连接处是否有漏气，如有漏气，则会使测定结果偏低。另一方面，空蒸能赶出水中含有的碱性物质，避免碱性物质被吸收剂吸收而消耗硫酸使测值偏高。空蒸时的出液体积不要少于200 mL。蒸馏煤样时最好在80～100 mL，冲洗冷凝管时虽然使用蒸馏水，但不能冲洗的次数太多，否则会增大溶液的体积，影响溶液的浓度，使测定结果不准确，最常见的是结果偏低。同时应该通过各种玻璃器皿的洁净标准来判断使用器皿是否洁净，如烧杯的洁净标准为，无污渍，不挂水珠，无明显水流状。大小开氏瓶要用长毛刷清洗，只有保证所用器皿的洁净，才能保证实验结果的准确度。所以，使用洁净的玻璃器皿，能减少分析实验过程中所带来的误差。

5.分析过程中温度和时间的控制

煤质分析中，温度和时间直接决定着实验的成功与否，以氮元素分析为例，其消化过程：

消化反应方程式：

在消化过程中温度的控制很重要。故应使用调压器从低温升起，缓慢加热，温度一定不要超过350摄氏度，这是因为催化剂中的硫酸钠本身就起到了增高硫酸沸点的作用，温度若过高则使硫酸挥发，硫酸消耗量虽大但得不到充分反应，易使结果偏低。另外，消化时间不能过长，否则会使硫酸铵分解，保证不了有足量的硫酸氢铵与过量的碱溶液反应，则同样也会使测定结果偏低。测定过程中应注意消化温度、时间及煤样的透明度。

蒸馏反应：

蒸馏反应需要过量的混合碱溶液，因此配制混合碱溶液的操作非常重要。硫化钠固体容易风化水解，故风化后的水溶液不应该再使用，因为虽然在配制时称取的质量相同，但硫化钠的实际浓度却降低了。硫化钠的作用是防止汞离子和氨生成络合物，硫化钠使汞盐生成硫酸汞沉淀，使氨不能游离和蒸馏出来，氢氧化钠中和硫酸变成弱碱性，如果蒸馏时没有足量的碱溶液，那么硫酸根在水溶液中呈白色油状物附在冷凝管下端，影响测定结果的准确性。所以要使用固体硫化钠配制出的呈橙黄色的混合碱溶液与硫酸氢铵反应。

温度和时间的重要性还体现在蒸馏和滴定过程中：蒸馏是要保证热源的持续供热，如果出现断电，短时间内就会因为气压的变化而导致蒸馏液倒吸，使实验前功尽弃，同时要保证温度的稳定，不能出现忽高忽低，影响气流的变化，导致实验结果失真。滴定过程中，要控制标准溶液的滴定速度，不能过快过慢，过快会影响对滴定终点的判断，使结果偏高，过慢则影响工作效率。

所以，在分析实验过程中，温度和时间是影响质量的关键，温度的准确控制，时间的良好把握是减少实验误差的重要手段。

6.分析过程中准确度的判断

煤质分析中，我们的目的就是要有一个准确的结果，在日常的工作中，如何判断实验结果的准确性就变得尤为重要，以氮元素分析为例，在实验中，称样的时候，一般最少要称取俩个，互相作为对比样，同时带着已知含量的标准样一起分析，当对比样结果相对差在0.08（同一实验室标准允许差），标准样结果准确时，可以初步判断实验结果准确。再通过煤质分析中各个项目的相关性进行再次判断，如果符合，则说明结果准确。上述条件中，只要有一项不符合，则说明实验失败，需要查找原因，找出问题所在，处理好以后，才能再次进行实验，实验完成，再通过上述标准来判断，直到判断为实验结果准确，符合相关规律，才能作为结果进行使用。同时还要进行空白实验，一般称取0.2克蔗糖，而其他的实验过程和煤样是一样的，最后的计算结果时，则由煤样的滴定读数减去空白样的读数，为煤样最终读数。

指示剂的作用是使溶液变色敏锐易于判断。从规程上要求甲基红、甲基蓝，按1：1配置，若由于天气潮湿原因称重有误，会使1：1配置达不到pH值为5的终点。此时加指示剂，硼酸吸收液呈淡灰色，终点很难判断。根据平时经验，甲基红稍多一些，甲基蓝少一些，大概为1.2：1左右，配出的指示剂滴到吸收液中呈墨绿色，则终点判断很明显。

所以，分析过程中准确度的判断，是对整个实验过程中，可能出现误差的一个综合检验，通过数字，很好的表现在我们面前，是实验中重要的一环，是实验成功与否的重要标志。

7.分析数据的处理

煤质分析中，当分析部分准确完成后，应该按照规定，认真对所得数据进行处理，攻击计算公式，得出煤样中所分析项目的含量，以氮元素分析为例，以滴定得出煤样消耗标准溶液体积减去空白消耗标准溶液体积，带入公式中，计算得出煤样的氮含量。所以，根据正确的修约规则得出数据，也是减少分析实验中出现误差的一种途径。

8.报告的准确填写

煤质分析中，所做的实验和测定得出的结论，最终将以报告的形式出具，要本着对结果高度负责的态度来完成。实际操作过程中，一般对结果要最少进行三次审核：实验操作人员计算审核，检验组长审核，技术负责审核。只有经过多次审核之后，才能最大限度的减少人为误差对结果的影响。

总之，在煤质分析过程中，每个环节都很重要，人为误差很多，疏忽一点就会直接影响到测试结果的准确性。因此，测试的每一步都要细心，从而保证测定结果的准确性。 [科]

【参考文献】

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