采制样的差异对煤质化验的影响分析

岳 磊

（山西华阳集团新能股份有限公司选煤质量管理中心，山西 阳泉 045000）

0 引言

煤炭是典型的混合物，其化学组成的均匀性较低。其在实际化验过程中，受到开采方式、储存方式、运输方式等多方面因素的影响，导致实际的煤炭化验结果也将存在显著差异[1-2]。从目前来看，采制样差异是影响煤质化验最为主要的两项因素，结合实际经验可知，采样和制样两个环节在煤质分析带来的误差案例中，数量占比分别达到80%和16%[3]，这表明采制样对煤质化验的影响尤为突出，因此需要对这方面的工作作进一步深入探究。

1 主要实验方法及流程

为研究采制样差异对煤质化验的影响，本次以某煤炭企业为实际案例展开研究。该煤炭企业以往为提升工作效率和降低成本，在采制样环节中，主要采用传统的人工采样模式进行，目前该模式得出的煤质化验结果存在一定误差，导致供需双方对化验结果产生纠纷。为此，本次决定对比传统人工采样制样模式与严格按照GB474 的采样制样模式，结合分析结果，以探寻采制样的优化路径。

在传统人工采样制样试验中，仍沿用以往的“八点取样法”进行采样，基于煤堆进行采样过程。所有采样点均在煤堆表面进行，共计采煤3.5 kg。采样完成后，即进行样品的制备，该模式下的煤样制备主要分为以下几个步骤：使用粉碎机对煤样进行破碎操作，将煤样平均粒度控制在13 mm 以下；将煤炭样品置于空气中自然晾干；应用“堆锥”的方法对破碎后的煤样进行混合；在保持煤样粒度不变的前提下，将煤样质量减少至能够最终满足检验需求的质量。

另一方面，在严格按照GB474 的采样制样模式中，其步骤相对更为繁琐，应用的设备数量也较多，其主要实验设备如表1 所示。

表1 基于GB474 的煤炭采制样实验所需设备

基于以上设备，本次基于GB474 的煤炭采制样实验流程如下：

1）基于“八点采样法”，在煤堆中进行采样，在采样过程中，为避免表面煤层因氧化而性质变化，因此从煤堆的顶、腰、底三个部位进行，在采取煤样时都应选择一个面为采取面，底部距地面0.5 m 处采取第一个子样，然后每往高1 m 采一个子样，往右或往左隔1 m 采一个子样，直到采到顶部为止[4]。左右同样延伸，采取子样时挖坑深度为0.4 m，每个子样的质量不低于2 kg；取样铲的角度与煤堆表面呈垂直状，遇到矸石、大块、黄铁矿或泥土时亦不舍弃。

2）使用煤炭粉碎机将采集到的煤样进行破碎处理，将平均粒度控制在13 mm 以下。

3）使用真空干燥箱对粉碎后的样品进行干燥。

4）应用“堆锥”的方法对破碎后的煤样进行混合，同时在该过程中，重视增加均匀度的操作，以避免煤样制备的精确度受到影响。

5）使用二分器对煤样进行缩分操作，确保在保持煤样粒度不变的前提下，将煤样质量减少至能够最终满足检验需求的质量。

6）对煤样进行筛分操作。

以上实验完成后，对煤质进行化验，为检验两种方法的准确性，同时引入第三方的专业检验机构的数据进行对比。具体来看，在本次煤质化验中，主要内容包括以下几方面：一是应用采用激光元诱导击穿光谱分析技术（LIBS）对煤中的主要元素进行分析（见图1）；二是对煤质中的水分和灰分进行分析，其中使用自动双炉工业分析仪（见图2）进行灰分的准确分析；三是对煤炭样品的热值进行分析。

图1 激光元素分析仪基本工作原理示意图

图2 自动双炉工业分析仪

2 实验结果与讨论

在本次实验中，共计设计三组实验，其中A 组为采用传统人工采制样模式的煤样测定实验，B 组为严格按照GB474 操作方法下的煤样测定实验；C 组则为第三方专业机构对同批次煤样的检测实验。为尽量消除偶然因素，每组实验均进行三次，分别编号为A1-A3、B1-B3、C1-C3，由此获得的主要实验结果如表2 所示。

根据表2 中的数据可得出如下推论：

1）相对而言，A 组在水分测定结果方面偏高，其主要原因可能是A 组实验对煤样的水分去除不够彻底；

2）ABC 三组样品在硫含量上的测定结果差异不显著，与实际处理方法有关；

3）在灰分、碳含量和热值三项指标中，B 组和C组差异不显著，但与A 组的差异则较为突出，其主要原因是A 组在采样和制样环节中存在着一定的不规范现象，一方面，在采样过程中，A 组针对表面的采样，导致采集到少量被氧化的物质；另一方面，在制样过程中，人工模式的严谨程度较低，部分步骤被省略，导致煤样的精度不高。由此也不难看出，传统的人工采制样过程会出现较为明显的错误，其主要原因则是未能按照国家制定的标准严格进行。

3 提升煤质化验结果的措施探讨

根据以上实验分析结果可知，未能按照国家制定的标准严格进行采制样是导致煤质化验结果准确性不足的主要原因。为消除此问题，在今后的工作中，就需要严格按照国家标准的要求进行采样环节。首先，在采样过程中，应当按照GB474 的有关要求，针对目标煤炭进行均匀采样，并充分考虑环境因素带来的影响[5]。其次，在煤炭制样过程中，应当严格按照制样标准进行混合、缩分、破碎、过筛等，以制作最小化煤炭样品，中间的繁琐步骤不应忽略，同时针对这一问题，煤炭制样部门应当加强规范化与标准化管理监督，提高煤炭制样的规范化程度，此外，在制备某些有粒度要求的煤炭样本时煤炭制备人员应当采用逐级破碎的方式对煤炭样本进行破碎。最后，针对实验过程中所需的仪器设备，相关技术部门应当对其进行定期校准与核查，如发现存在不符合要求的情况则要及时纠正，以此实现对制样设备和制样过程的质量控制，进而实现对煤质检验的质量控制目标。

4 结语

煤炭采样是煤炭贸易双方展开交易的第一环节，如果没有在采样过程中采取科学合理的采样方式，也没有严格遵照国家相关标准，那么煤炭采样会对后续的煤炭制备过程和分析化验过程造成最直接的影响，检测人员的工作负荷将显著增加，煤质分析质量也会明显降低。显然，只有在严格按照要求合理操作的前提下，样品才具有代表性，检验结果才能代表整批煤的平均品质。