浅析影响低阶煤透光率测定值准确性的影响因素

摘要：本文对低阶煤透光率的定义、测定的意义及原理方法进行了介绍，分析总结了影响透光率测定值准确性的几个影响因素，从而使检测结果准确、可靠。

关键词：低阶煤；透光率；测定；准确性；影响因素

1低阶煤透光率概述

所谓低煤阶煤（简称低阶煤）的透光率，就是指褐煤、长焰煤和不粘煤等低煤化度煤在规定条件下用稀的硝酸和磷酸混合酸水溶液（1+1+9）处理后所得的有色有机溶液对一定波长（457nm）的光的透过百分率。因目前我国国家标准方法GB/T2566-2010中规定采用目视比色法测定低阶煤的透光率，故其代表符号为PM（%）。由于煤样用混合酸处理后的有色溶液中的组分十分复杂，无法绘制标准曲线，故不采用分光光度计法来测定低阶煤的透光率。

目视比色法测定透光率能较好地表征低煤化度煤的煤化程度，这一指标和恒湿无灰基高位发热量（Qgr，maf）都作为区分褐煤和长焰煤以及褐煤划分小类使用的分类指标，已列入中国煤炭分类国家标准GB/T5751-2009中。即Vdaf >37%、PM >50%、GR.I ≤ 5的均划分为长焰煤；Vdaf >37%、PM ≤30%的均划分为褐煤；Vdaf >37%、PM >30%～50%的年轻煤需要再用恒湿无灰基的高位发热量（Qgr，maf）来区分褐煤或长焰煤。即Qgr，maf > 24.00MJ/kg的划分为长焰煤，Qgr，maf ≤ 24.00MJ/kg的则仍划分为褐煤。低变质煤随着变质程度的加深，透光率逐渐加大，一般褐煤透光率小于50%，气煤透光率大于90%。

2低阶煤透光率测定原理

低阶煤透光率测定的原理是在一定的酸度和温度下，根据稀硝酸对低煤化度煤的大分子结构的破坏程度的不同来确定煤的类别。即稀硝酸对低煤化度煤的芳核结构裂解得越多，则溶液中产生的有色物质也越多，溶液颜色越深，表示煤的透光率越低，也就是其煤化程度越低，反之，表示煤化程度越高。用目视比色法将该低阶煤的硝酸处理液与一系列已知透光率的标准有色溶液比色，就可得出该溶液的透光率。

3影响透光率测定值准确性的几个因素

3.1测定煤样的正确使用

测定低阶煤的透光率需用经过重液减灰后的浮煤样或干燥基灰分不大于10%的原煤样（对用重液减灰时容易泥化的褐煤，则也可选取灰分较低一些的原煤）来测定。这主要是由于原煤中都含有一部分原性矿物质，如白铁矿、黄铁矿、方解石等碳酸盐矿物，这些会与稀硝酸发生氧化反应和分解作用，从而降低硝酸的浓度，使生成的硝基化合物减少，使透光率测值偏高。另外称取的煤样量要求是相当于1.0000g的干燥无灰基的空气干燥煤样。

3.2配制重铬酸钾标准系列溶液时，硫酸浓度的影响

当重铬酸钾的浓度一定时，如硫酸浓度越高，则配成的重铬酸钾硫酸溶液的颜色也越深。这是因为重铬酸钾在硫酸溶液中以铬酸根形态存在，而鉻酸根呈现红色。所以，硫酸越多，则重铬酸根转变成铬酸根的数量也多，故其溶液的颜色也越深。为了使透光率的测值稳定、可靠，在配制重铬酸钾标准系列溶液时，一定要严格控制硫酸浓度为10%。

3.3用混合酸处理煤样时加热温度的影响

加热温度的高低不同对透光率测值的影响最为敏感。温度过高，硝酸与煤样反应生成的有色物质会增多，从而使测值偏低；如果处理煤样时的水浴温度低于99℃，则生成的有色物质减少，会使透光率测值偏高。因此测定透光率处理煤样时的水浴温度应控制在（99.5±0.5）℃。对于某些水的沸点达不到100℃高原地区，可以在水浴锅中加入甘油使其沸点达到（99.5±0.5）℃。

3.4处理煤样时间长短的影响

测定透光率，要求煤样在（99.5±0.5）℃的水浴中加热的时间为90min。如果超过规定时间，则透光率结果偏低，且时间越长，结果偏低越多。反之，如加热时间不足90min，则由于生成的有色物质少，透光率结果就会偏高。因此，处理煤样时要严格控制好加热时间。

3.5加入的混合酸的用量带来的影响

GB/T2566-2010中规定，在样品加热前要往容量瓶中加入25mL（1+1+9）的混合酸溶液浸润煤样。混合酸加入量的多少会对透光率测定结果有一定影响，加入量偏多会使测值偏低，反之则偏高。因此，加混合酸用的量器应采用25mL移液管准确量取，而不要使用量筒、量杯、烧杯之类比较粗略的量具。

3.6加热时煤粉外溢带来的影响

由于低阶褐煤对混合酸的浸润性较差，当加入混合酸浸润煤样时总会有一小部分极细的煤粉不易被浸润而漂浮在容量瓶的上部；某些反应特别剧烈的年轻褐煤或含碳酸盐较多的煤样，当样品放入水浴加热时热的稀硝酸会与褐煤中的羧基、甲氧基、羟基等侧链基反应产生大量的CO2、CO和水等气体，从而把一些未充分浸润的细煤粉从瓶口带出。如果外溢的煤粉过多则会导致透光率的测值偏高。为防止煤粉外溢，我们应尽量选用口径较粗的100mL容量瓶，比如瓶口直径（15±1mm）、长（135±5mm）的容量瓶，并在瓶口放置一个短颈漏斗，以防止煤粉外溢到容量瓶外。在加入混合酸浸润煤样时不用一次就加入25mL，可分2至3次加入，并且边加边摇动容量瓶，使煤样充分浸润。或在加热前加入1mL以下分析纯乙醇以浸润煤样。

3.7所用目视比色管带来的影响

测定时所使用的比色管规格应该要一致，要用同一厂家生产的，同一批号的产品，不能采用不同厂家生产的比色管。这是因为同一厂家生产的比色管的内径较均匀一致，而且由于不同厂家生产的比色管的化学成分不尽相同，它们的透光度也会不同，从而会影响透光率测定结果的准确性。

3.8用目视比色法测定透光率比色时应注意的问题

进行比色测定时既不宜在光线较暗处比色，也不能在直射光下进行，而且应在比色管下部称上2～3张白色的滤纸，滤纸与比色管之间保持30mm左右的间距；比色过程中，应把待测溶液和标准系列溶液的比色管的位置相互交换，需进行多次交换观察，这样才能得到较为准确的结果。比色管中待测溶液的高度和标准系列溶液的高度必须保持一致，而溶液的体积可以有所差别。因为每支比色管的内径可能会有差异，这样，在相同体积下的溶液高度也会有所不同，而溶液高度的差异会对溶液的色度和明暗度产生影响，从而影响对结果的正确判断。对透光率较低的年轻褐煤，由于煤样的色调和标准系列溶液的色调不太一致，这时可以按溶液的明暗程度来判断煤样的透光率结果。

4结语

综上所述，在低阶煤透光率的测定过程中影响因素诸多，如果我们在测定时注意了上述几个影响因素，尽量减小误差，就能得到比较准确可靠的透光率测值，从而使测试结果能较好地表征低煤化度煤的煤化程度。

参考文献：

[1]李英华 .煤质分析应用技术指南[M].北京：中国标准出版社，2009.

[2]杨金和、陈文敏、段云龙 .煤炭化验手册 [M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[3]GB/T 2566-2010，低煤阶煤的透光率测定方法[S]

作者简介：

荣霞（1977-），女，四川西昌人，煤炭化验工程师，从事煤质测试及质量技术管理工作17年，现任云南省煤炭产品质量检验站总工程师助理。