鄧麗芬

(山西焦煤集團西山煤電責(zé)任有限公司鎮(zhèn)城底選煤廠，山西古交030200)

0 引言

煤炭灰分是煤炭中所包含的可燃物在燃燒之后所形成的殘渣，通過檢定殘渣的數(shù)量與成分能夠?qū)γ禾康馁|(zhì)量進行分析［1］。如果煤炭灰分的比例較大，則說明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的發(fā)熱量不高。當(dāng)煤炭中的可燃物進行燃燒時會吸收環(huán)境中的熱量而灰分的形成過程中也會帶走一部分的熱量，這必然會對煤炭本身的燃燒熱量產(chǎn)生一定的影響，嚴重的可能會在燃燒時形成熄火等問題，這對于煤炭的利用率和生產(chǎn)工藝來說都會產(chǎn)生不利的影響。因此，通過有效的控制措施促進煤炭灰分測定準(zhǔn)確度是十分必要的。

1 煤炭灰分檢測方法

1．1 緩慢灰化法

緩慢灰化法是當(dāng)前煤炭灰分測定中普遍使用的方法，也稱為仲裁法，其主要的測定過程是稱取適量的煤樣，在箱式電阻爐中以一定速度加熱至815℃ ±10℃，通過緩慢加熱的方式對其進行灰化、灼燒至質(zhì)量恒定，所得殘留物的質(zhì)量占原煤樣質(zhì)量的百分率即為灰分產(chǎn)率。利用緩慢灰化法對煤炭質(zhì)量進行測定的過程中，采樣方法、加熱溫度等環(huán)節(jié)都會對測定結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響［2］。

1．2 快速灰化法

相比緩慢灰化法，快速灰化法簡單、快速，對于指導(dǎo)洗煤廠生產(chǎn)有著很好的指導(dǎo)性作用。但易忽略其操作的準(zhǔn)確性，因為其對于測定的操作和進樣的速度等都有著更為嚴格的要求，如果其中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，則可能會對測定結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，越來越多的先進儀器設(shè)備應(yīng)用到煤炭質(zhì)量檢測工作中，也有更多的先進方法被應(yīng)用到煤炭灰分測定工作中［3］。

2 提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度的途徑

2．1 煤炭樣本的選取

煤炭本身的質(zhì)量具有一定的不均衡性，所以在進行煤炭樣本選取時，必須要充分考慮煤炭的平均質(zhì)量，采樣人員要嚴格按照國標(biāo)在同一個采樣位置進行多點采集，然后再進行匯總。同時，煤炭樣本的粒度必須要均勻才能提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此在嚴格按照規(guī)范的程序進行制備的過程中，要保證所有的煤炭樣本粒度能夠通過0．2 mm的篩子，這是制備過程中必不可少的環(huán)節(jié)。在進行樣本的運輸時，要避免對樣本造成破壞，同時也要注意避免外部環(huán)境因素對煤炭樣品的水分和溫度所產(chǎn)生的影響。

2．2 煤炭樣本的縮制

煤炭樣本的縮制主要是根據(jù)相關(guān)的縮制規(guī)程來規(guī)范的，對采集到的樣本進行破碎和縮分，這樣能夠有效地提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。在進行縮制時可以利用人工進行縮制，也可以利用破碎機進行縮制，主要的縮制流程包括破碎、篩分、摻合以及縮分幾個環(huán)節(jié)，在沒有通過上一環(huán)節(jié)處理的情況下不能進入到下一個環(huán)節(jié)，以此來保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2．3 煤炭樣本的稱量

稱量是影響煤炭灰分檢測結(jié)果的一個關(guān)鍵因素，實驗中所使用的天平，其精度及其準(zhǔn)確度必須經(jīng)過國家專業(yè)部門的鑒定。在稱量前首先對所使用的天平和其他儀器進行檢查，確保儀器清潔，天平刻度歸零，才能保證稱量的準(zhǔn)確性。其次，所需要稱量的樣品盡量保證攪拌均勻，使用“轉(zhuǎn)瓶法”混合煤樣，然后在不同的部位進行采集，同時也要在不同的深度層次上進行采集，避免僅從表面稱樣，這樣才能保證測定的結(jié)果具有代表性。在進行稱量時，一般需要將器皿進行灼燒然后再冷卻至室溫，保證整個稱量過程在恒定的室溫環(huán)境下進行［5］。所稱量煤樣應(yīng)符合規(guī)范，不應(yīng)過少或過多，過少會使其樣品代表性變差，過多又會使灰皿底邊平攤煤樣過厚，不易燒透，灰分測值偏高。煤樣要均勻、攤平在灰皿中，使其質(zhì)量不超過0．15 g/cm2。稱樣時要避免煤樣灑在瓶子或灰皿外面，從瓶內(nèi)取出的多余煤樣不得放回瓶內(nèi)，稱樣結(jié)束后應(yīng)立即將煤樣瓶蓋嚴，以防煤樣被污染。同時在稱量的過程中也要對天平門的開關(guān)次數(shù)進行控制，避免吸收過多的水分。最后在記數(shù)時，化驗員要細心操作，避免疏忽大意、錯誤操作、看錯、記錯造成的過失誤差。另外天平內(nèi)要保持絕對的干燥狀態(tài)，要注意天平內(nèi)的干燥劑是否失效及時更換，同時檢測人員在接觸煤樣時要保持手指干燥。稱取煤樣前應(yīng)取出干燥劑，稱灰樣質(zhì)量時應(yīng)將干燥劑放入天平內(nèi)。

2．4 溫度的控制

溫度因素包括室溫環(huán)境和加溫的速度。當(dāng)室溫處在不同的溫度時，對于煤炭灰分的測定結(jié)果也會產(chǎn)生不同的影響。如果室溫較低，馬弗爐中的溫度和室溫會產(chǎn)生一定的溫度差，這時打開爐門，煤炭在燃燒時就能夠燃燒的更加充分并且在最短的時間揮發(fā)，這時測定的結(jié)果也會不同。加熱的溫度變化對于測定結(jié)果也有著一定的影響，如果在加熱的初期溫度上升過快，對于燃燒過程中硫化物的生成比例的影響也就越大。實驗證明升溫的速度過快，則獲得的灰分測定結(jié)果就越高，如果升溫緩慢，測定結(jié)果的準(zhǔn)確性就越高，測定的灰分值越接近標(biāo)準(zhǔn)值。因此緩慢灰化法的應(yīng)用相對較為廣泛。

2．5 灰化過程的控制

灰化過程的有效性也是影響灰分測定準(zhǔn)確度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對馬弗爐設(shè)備要求較高，特別是熱電偶的校正特別關(guān)鍵，測定溫度的正確與否直接關(guān)系到灰分結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，要嚴格按照計量部門規(guī)定每半年鑒定一次不能忽視。

灰化的過程就是對煤炭樣本進行燃燒的過程。在灰化的過程中對于通氣條件要進行適當(dāng)?shù)目刂?，煤炭樣本燃燒所產(chǎn)生的二氧化硫、三氧化硫在高溫狀態(tài)下會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對灰分產(chǎn)率產(chǎn)生影響，因此，要進行通氣控制，馬弗爐上要裝有煙囪或者在馬弗爐門上留有通風(fēng)眼，馬弗爐門口應(yīng)預(yù)留15 mm小縫，如果升溫過快可以將爐門口預(yù)留縫隙再調(diào)大些，煤樣在30 min內(nèi)由室溫逐漸加熱到500℃，使煤樣逐漸灰化、防止爆燃，在500℃時停留30 min，使有機硫和硫化鐵充分氧化并排除，然后再將爐溫升到815℃ ±10℃保持1 h，這樣才能確保碳酸鈣完全分解。

目前煤炭灰分鑒定實驗室中所使用的儀器大多是都是需要人工對灰化的時間和溫度進行控制，在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，越來越多的計算機技術(shù)應(yīng)用到控制器中，通過電腦程序?qū)一臅r間和溫度進行控制，能夠有效地減少人為操作造成的誤差，也能夠有效地降低人員工作強度。需要注意的是，即使是利用計算機技術(shù)對儀器的時間和溫度進行控制，也需要檢測人員進行必要的監(jiān)測，才能保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性［6］。檢測人員將稱量過的煤炭樣本放入馬弗爐時，必須放入馬弗爐的恒溫區(qū)內(nèi)，如果不在恒溫區(qū)內(nèi)會使測定的數(shù)據(jù)誤差大，所以檢測人員應(yīng)對馬弗爐的恒溫區(qū)有所判斷，用標(biāo)準(zhǔn)煤樣檢驗馬弗爐的恒溫區(qū)，確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠。化驗過程中要輕開輕關(guān)爐門，減小外界空氣對爐膛的沖擊。

另外，當(dāng)煤炭樣本燃燒完成后，要盡量減少其在空氣中暴露的時間，因為煤炭樣本燃燒后在空氣中停留過長時間會吸收空氣中的水分，對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，實踐證明，灰渣在空中放置時間越長，煤灰吸收空氣中水分越多，結(jié)果會偏高，導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。因此，必須要減少煤炭樣本燃燒后的停留時間，一般在冷卻5 min左右之后，便可以放入到器皿中［7］。遇到陰雨潮濕天氣，可縮短冷卻時間。

3 結(jié)語

煤炭灰分測定準(zhǔn)確度是影響煤炭質(zhì)量檢測工作中重要的內(nèi)容，利用緩慢灰化法進行測定是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的測定方法。為了保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，從采樣到制備的每個環(huán)節(jié)都必須要進行嚴格的控制，嚴格執(zhí)行相關(guān)的操作規(guī)范，減少誤差的產(chǎn)生，提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度，提高煤炭質(zhì)量檢測的效率。

［1］漆洪，張波．提高煤炭灰分測定準(zhǔn)確度的探討［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2011(7)．

［2］李麗莉．如何提高煤炭灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(2)．

［3］穆海軍．影響煤的灰分測定準(zhǔn)確度的因素［J］．技術(shù)與市場，2013(11)．

［4］王堃．淺析如何提高煤樣灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．煤，2013(2)．

［5］劉治青．影響灰分測定準(zhǔn)確度的因素［J］．山西煤炭，2006(6)．

［6］王淑春，馬福長，劉綿芝．如何提高灰分測定的準(zhǔn)確度［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2011(1)．

［7］劉艷春．提高煤炭灰分檢測精度的技術(shù)探討［J］．煤質(zhì)技術(shù)，2007(6)．