第二節　煤質分析的一般規定

煤質分析與一般原材料分析基本相似，但又有所不同。為此，各國煤質分析實驗中都作了統一規定。我國制定了GB/T 483—2007《煤炭分析試驗方法一般規定》。

一、煤炭分析試驗中常用數理統計術語及其定義

1.觀測值observations

在試驗中所測量或觀測到的數值。

2.總體population

作為數理統計對象的全部觀測值。

3.個體individual

總體中的一個，即指一個觀測值。

4.總體平均值population mean

總體中全部觀測值的算術平均值。

5.極差range

一組觀測值中，最高值和最低值的差值。

6.誤差error

觀測值和可接受的參比值間的差值。

7.方差variance

分散度的量度。數值上為觀測值與它們的平均值之差值的平方和除以自由度（觀測次數減1）。

8.標準［偏］差standard deviation

方差的平方根。

9.變異系數coefficient of variation

標準差對算術平均值的百分比，又稱相對標準偏差。

10.隨機誤差random error

統計上獨立于先前誤差的誤差。

注：這意味著一系列隨機誤差中任何兩個都不相關，而且個體誤差都不可預知。誤差分為系統誤差（偏倚）和隨機誤差，一觀測系列中隨著觀測次數的增加，其隨機誤差的平均值趨于0。

11.準確度accuracy

觀測值與真值或約定真值間的接近程度。

12.精密度precision

在規定條件下所得獨立實驗結果間的符合程度。

注：它經常用一精密度指數，如兩倍的標準差來表示。

13.［測量］不確定度uncertainty［of a measurement］

表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結果相聯系的參數。

注：煤炭分析實驗中常用測量標準差或其倍數量度。

14.偏倚bias

系統誤差。它導致一系列結果的平均值總是高于或低于用一參比方法得到的值。

15.最大允許偏倚maximun tolerable bias

從實際結果考慮可允許的最大偏倚。

16.實際性偏倚relevant bias

具有實際重要性或各方同意的允許偏倚。

17.離群值outlier

在同組觀測中，與其他結果相距較遠，從而懷疑是錯誤的結果。

18.置信度degree of confidence；confidence probability

統計推斷的可靠程度，常以概率表示。

19.臨界值critical value

統計檢驗時，接受或拒絕的界限值。

20.允許差tolerance

在規定條件下獲得的兩個或多個觀測值間允許的最大差值。

21.重復性限repeatability limit

一個數值。在重復條件下，即在用一實驗室中、由同一操作者、同一儀器、對同一試樣、于短期內所做的重復測定，所得結果間的差值（在95%概率下）的臨界值。

22.再現性臨界差reproducibility critical difference

一個數值。在再現條件下，即在不同實驗室中，對從試樣縮制最后階段的同一試樣中分取出來的、具有代表性的部分所做的重復測定，所得結果的平均值間的差值（在特定概率下）的臨界值。

二、測定

1.測定次數

除特別要求者外，每項分析實驗對同一煤樣進行2次測定（一般為重復測定）。2次測定的差值如不超過重復性限T，則取其算術平均值作為最后結果；否則，需進行第3次測定。如3次測定值的極差小于或等于1.2T，則取3次測定值的算術平均值作為測定結果；否則，需要進行第4次測定。如4次測定值的極差小于或等于1.3T，則取4次測定值的算術平均值作為測定結果；如極差大于1.3T，而其中3個測定值的極差小于或等于1.2T，則可取此3個測定值的算術平均值作為測定結果。如上述條件均未達到，則應舍棄全部測定結果，并檢查儀器和操作，然后重新進行測定。見表1-1。

2.水分測定期限

全水分應在煤樣制備后立即測定，如不能立即測定，則應將之準確稱量，置于不吸水、不透氣的密閉容器中，并盡快測定。

凡需根據水分測定結果進行校正或換算的分析實驗，應同時測定煤樣水分；如不能同時進行，兩者測定也應在盡量短的、煤樣水分未發生顯著變化的期限內進行，最多不超過5d。

三、結果表述

1.結果表述符號

包括項目符號、細項目符號、基的符號。

（1）項目符號　煤炭分析實驗，除少數慣用符號外，均采用各分析實驗項目的英文名詞的第一個字母或縮略字，以及各化學成分的元素符號或分子式作為它們的代表符號。

以下列出煤炭分析實驗項目專用符號及其英文和中文名稱：

a—maximun contraction，最大收縮度；

A—ash，灰分；

AI—abrasion index，磨損指數；

ARD—apparent relative density，視相對密度；

b—maximum dilatation，最大膨脹度；

CB—characteristic of char button，（揮發分測定）焦渣特征；

Clin—clinkering rate，結渣率；

CR—yield of coke residue，半焦產率；

CSN—crucible swelling number，坩堝膨脹序數；

DT—deformation temperature，（灰熔融性）變形溫度；

EB—yield of benzene-soluble extract，苯萃取物產率；

FC—fixed carbon，固定碳；

FT—flow temperature，（灰熔融性）流動溫度；

GR，I—caking index，黏結指數；

HA—yield of humic acids，腐植酸產率；

HGI—Hardgrove grindability index，哈氏可磨性指數；

HT—hemispherical temperature，（灰熔融性）半球溫度；

M—moisture，水分；

MHC—moisture holding capacity，最高內在水分；

MM—mineral matter，礦物質；

Pm—transmittance，透光率；

Q—（quantity of heat）calorific value，發熱量；

R—reflectance，反射率；

R.I—Roga index，羅加指數，

SS—shatter strength，落下強度；

ST—softening temperature，（灰熔融性）軟化溫度；

Tar—yield of tar，焦油產率；

TRD—true relative density，真相對密度；

TS—thermal stability，熱溫度性；

V—volatile matter，揮發分；

Water—total water of distillation，干餾總水（產率）；

x—final contraction of coke residue，焦塊最終收縮度；

y—maximum thickness of plastic layer，膠質層最大厚度；

α—conversion ratio of carbon dioxide，二氧化碳轉化率。

（2）細項目符號　各項目的進一步劃分，采用相應的英文名詞的第一個字母或縮略字，標在項目符號的右下角表示。

煤炭分析實驗涉及的細項目符號有：

b—bomb，彈筒；

f—free，外在或游離；

inh—inherent，內在；

o—organic，有機；

p—pyrite，硫化鐵；

s—sulfate，硫酸鹽；

gr，p—gross，at constant pressure，恒壓高位；

gr，v—gross，at constant volume，恒容高位；

net，p—net，at constant pressure，恒壓低位；

net，v—net，at constant volume，恒容低位；

t—total，全。

（3）基的符號　以不同基表示的煤炭分析結果，采用基的英文名稱縮寫字母、標在項目符號右下角、細項目符號后面，并用逗號分開表示。

煤炭分析實驗常用基的符號有：

ad—air dried basis，空氣干燥基；

ar—as received basis，收到基；

d—dry basis，干燥基；

daf—dry ash-free basis，干燥基；

dmmf—dry mineral matter-free basis，干燥無礦物質基；

maf—moist ash-free basis，恒濕無灰基；

m，mmf—moist mineral matter-free basis，恒濕無礦物質基。

（4）實例

空氣干燥基全硫，St，ad；

干燥無礦物質基揮發分，Vdmmf；

收到基恒容低位發熱量，Qnet，v，ar；

恒濕無灰基高位發熱量，Qgr，maf；

恒濕無礦物質基高位發熱量，Qgr，m，mmf。

2.分析結果不同基的換算（參考GB/T 35985—2018《煤炭分析結果基的換算》）

①將有關數值代入表1-2所列相應已知基（行）與要求基（列）交叉處的相應公式中，再乘以已知基表示的分析結果，即可求得所要求的基表示的分析結果。

②表1-2不適用于低位發熱量的換算，低位發熱量的換算按GB/T 213的規定進行。

③在有些直接牽涉到礦物質的測定中，在折算到干燥無礦物質基前，必須先對空氣干燥基的結果進行校正。此校正取決于存在的礦物質的性質和數量。如果需要將用干燥無礦物質基表示的分析結果換算回其他基時，需在使用表1-2給出的公式前，將應用式（1-1）～式（1-11）時所減去的校正值再加回給干燥無礦物質基的數值。

注：目前不推薦將焦炭的任何分析結果換算至干燥無礦物質基。

④干燥無礦物質基的計算

a.碳。干燥無礦物質基碳含量按式（1-1）計算：

　　（1-1）

式中　Cdmmf——干燥無礦物質基碳含量（質量分數）， %；

Cad——按GB/T 476或GB/T 30733測定的碳含量（質量分數）， %；

0.2729——將二氧化碳折算成碳的系數；

（CO2）ad——按GB/T 218測定的碳酸鹽二氧化碳含量（質量分數）， %；

Mad——一般分析實驗煤樣水分（質量分數）， %；

MMad——按GB/T 7560—2001測定或計算的礦物質含量（質量分數）， %，也可用式（1-2）由灰分含量估算：

MMad=FMM×Aad　　（1-2）

式中　FMM——校正因子，一般取1.1。

b.氫。干燥無礦物質基氫含量按式（1-3）計算：

　　（1-3）

式中　Hdmmf——干燥無礦物質基氫含量（質量分數）， %；

Had——按GB/T 476或GB/T 30733測定的氫含量（質量分數）， %；

0.1119——將水折算成氫的系數；

Mh，ad——礦物質結晶水含量（質量分數）， %；

其余符號意義同前。

因礦物質中的結晶水不易測得，可通過對可能存在的礦物質的了解和礦物質的總量來進行估算。在沒有相關資料的情況下，可按式（1-4）估算：

Mh，ad=Fh×Aad　　（1-4）

式中　Fh——校正因子，一般取0.1；

Aad——灰分（質量分數）， %；

其余符號意義同前。

c.氮。干燥無礦物質基氮含量按式（1-5）計算：

　　（1-5）

式中　Ndmmf——干燥無礦物質基氮含量（質量分數）， %；

Nad——按GB/T 19227或GB/T 30733測定的氮含量（質量分數）， %。

其余符號意義同前。

d.硫。干燥無礦物質基硫含量按式（1-6）計算：

　　（1-6）

式中　So，dmmf——干燥無礦物質基硫含量（質量分數）， %；

St，ad——按GB/T 214或GB/T 25214測定的全硫含量（質量分數）， %；

Sp，ad——按GB/T 215測定的硫化鐵硫含量（質量分數）， %；

Ss，ad——按GB/T 215測定的硫酸鹽硫含量（質量分數）， %。

其余符號意義同前。

e.氧。干燥無礦物質基氧含量按式（1-7）計算：

　　（1-7）

式中　Odmmf——干燥無礦物質基氧含量（質量分數）， %。

其余符號意義同前。

f.氯。干燥無礦物質基氧含量按式（1-8）計算：

　　（1-8）

式中　Cldmmf——干燥無礦物質基氯含量（質量分數）， %；

Clad——按GB/T 3558測定的氯含量（質量分數）， %；

Clinorg，ad——無機氯含量（質量分數）， %。

其余符號意義同前。

無機氯的含量利用式（1-9）估算：

Clinorg，ad=FCl×Clad　　（1-9）

式中　FCl——校正因子，對于高變質程度煤，未發現有機氯的存在，可取1進行估算。

其余符號意義同前。

g.揮發分。干燥無礦物質基揮發分按式（1-10）計算：

　　（1-10）

式中　Vdmmf——干燥無礦物質基揮發分（質量分數）， %；

Vad——按GB/T 212或GB/T 30732測定的揮發分（質量分數）， %；

0.5——損失的硫化鐵硫的折算系數。

其余符號意義同前。

當一般分析實驗煤樣中碳酸鹽二氧化碳的質量分數大于12%時，干燥無礦物質基揮發分按式（1-11）計算：

　　（1-11）

式中　（CO2）ad（焦渣）——焦渣中碳酸鹽二氧化碳含量（質量分數）， %。

其余符號意義同前。

3.結果報告

（1）數據修約規則　凡末位有效數字后面的第一位數字大于5，則在其前一位上增加1，小于5則棄去。

［例1-1］　將12.1498修約到兩位小數，得12.15；將12.1498修約到一位小數，得12.1。

凡末位有效數字后面的第一位數字等于5，而5后面的數字并非全為0，則在5的前一位上增加1；5后面的數字全部為0時，如5前面一位為奇數，則在5的前一位上增加1，如前面一位為偶數（包括0），則將5棄去。

［例1-2］　將10.5002修約到個數位，得11；將1.050修約到一位小數，得1.0；將0.350修約到一位小數，得0.4。

注：負數修約時，先將它的絕對值按上述規定進行修約，然后在所得值前面加上負號。

所擬舍棄的數字，若為兩位以上時，不得連續進行多次修約，應根據所擬舍棄數字中左邊第一個數字的大小，按上述規則進行一次修約。

在具體實施中，有時測試與技術部門先將獲得數值按指定的修約數位多一位或幾位報出，而后由其他部門判定。為避免產生連續修約的錯誤，應按下述步驟進行。

報出數值最右的非零數字為5時，應在數值右上角加“+”或加（-）或不加符號，分別表明已進行過舍、進或未舍未進。

［例1-3］　16.50+表示實際值大于16.50，經修約舍棄為16.50；16.50-表示實際值小于16.50，經修約進一為16.50。

如對報出值需進行修約，當擬舍棄數字的最左一位數字為5，且其后無數字或皆為零時，數值右上角有“+”者進一，有“-”者舍去，其他仍按數據修約規則的規定進行。

［例1-4］　將下列數字修約到個數位（報出值多留一位至一位小數）。

　　［例1-5］　將97.46修約到個數位。正確的做法：97.46→97；不正確的做法：97.46→97.5→98。

（2）0.5單位修約（半個單位修約）　0.5單位修約是指按指定修約間隔對擬修約的數值0.5單位進行的修約。

0.5單位修約方法如下：將擬修約數值X乘以2，按指定修約間隔對2X修約，所得數值（2X修約值）再除以2。

［例1-6］　將下列數字修約到“個”數位的0.5單位修約。

　　（3）0.2單位修約　0.2單位修約是指按指定修約間隔對擬修約的數值0.2單位進行的修約。

0.2單位修約方法如下：將擬修約數值X乘以5，按指定修約間隔對5X修約，所得數值（5X修約值）再除以5。

［例1-7］　將下列數字修約到“百”數位的0.2單位修約

四、報告結果

煤炭分析實驗結果，取2次或2次以上重復測定值的算術平均值，按修約規則修約到表1-3規定的位數。

五、方法精密度

煤炭分析實驗方法的精密度，以重復性限和再現性臨界差表示。

重復性限：一個數值。在重復條件下，即在同一實驗中、由同一操作者、用同一儀器、對同一試樣于短期內所做的重復測定，所得結果間的差值（在95%概率下）的臨界值。

再現性臨界差：一個數值。在再現條件下，即在不同實驗室中、對從試樣縮制最后階段的同一試樣中分取出來的、具有代表性的部分所做的重復測定，所得結果的平均值間的差值（在特定概率下）的臨界值。

重復性限和再現性臨界差，按GB/T 6379.2通過多個實驗室對多個試樣進行的協同實驗來確定。

重復性限按式（1-12）計算：

　　（1-12）

再現性臨界差按式（1-13）計算：

　　（1-13）

式中　sr——實驗室內重復測定的單個結果的標準差；

sR——實驗室間測定結果（單個實驗室重復測定結果的平均值）的標準差；

t0.05——95%概率下的t值；

t——特定概率（視分析實驗項目而定）下的t分布臨界值。

六、實驗記錄

實驗記錄應按規定的格式、術語、符號和法定計量單位填寫，并應至少包括以下內容：

分析實驗項目名稱及記錄編號；

分析實驗日期；

分析實驗依據標準及主要使用儀器設備名稱及編號；

分析實驗數據；

分析實驗結果及計算；

分析實驗過程中發現的異常現象及其處理；

實驗人員和審查人員；

其他需說明的問題。

七、極限數值的表示和判定（參考GB/T 8170—2008）

所謂“極限數值”就是指標準要求的數值范圍的界限。“極限數值”也稱為“極限值”“臨界值”“界限數值”。標準（或其他技術規范）中規定考核的以數量形式給出的指標或參數等，應當規定極限數值。極限數值表示符合該標準要求的數值范圍的界限值，它通過給出最小極限值和（或）最大極限值，或給出基本數值與極限差值等方式表達。

標準中極限數值的表達形式及書寫位數應適當，其有效數字應全部寫出。書寫位數表示的精確程度，應能保證產品或其他標準化對象應有的性能和質量。

表達極限數值的基本用語及符號見表1-4。

2.允許采用以下習慣用語表達極限數值：

“超過A”，指數值大于A（>A）；

“不足A”，指數值小于A（小于A）；

“A及以上”或“至少A”，指數值大于或等于A（≥A）；

“A及以下”或“至多A”，指數值小于或等于A（≤A）。

基本用語可以組合使用，表示極限值范圍。對特定的考核指標X，允許采用下列用語和符號（見表1-5）。同一標準中一般只應使用一種符號表示方式。

八、煤炭實驗室常用質量控制方法（參考GB/T 31429—2015）

煤炭實驗室的檢測人員應參與質量控制流程，實驗室通過定期參加實驗室間比對和能力驗證活動來確保檢測能力的保持。為保證日常檢測為受控狀態，實驗室可使用標準煤樣或監控樣品對測試系統進行校核。對于連續測定（如一系列煤樣中硫含量的測定），控制樣品的檢驗應以適當的間隔分布在整個實驗階段。對于多個樣品同時測定（如一批樣品同時進行灰分的測定），控制樣品應同時進行檢驗。

質控圖是指對過程質量加以測定、記錄從而評估和監察過程是否處于控制狀態的一種統計方法設計的圖。

圖1-1上有中心線（即平均值）（CL）、上質控界限（UCL）和下質控界限（LCL），并有按時間順序抽取的樣本統計量值的描點序列。UCL、CL與LCL統稱為質控線。若質控圖中的描點落在UCL與LCL之外或描點在UCL與LCL之間的排列不隨機，則表明過程異常。質控圖也是用于區分異常或特殊原因所引起的波動和過程固有的隨機波動的一種特殊統計工具。

當出現下列現象之一時，就表明測試系統出現偏差，即為失控狀態：

①有1個或1個以上的數據高于上限或低于下限；

②有7個連續數值位于中心線的一邊；

③在11個連續數值中至少有10個位于中心線的一邊；

④在14個連續數值中至少有12個位于中心線的一邊；

⑤7個或更多個連續點持續上升或下降。

當測定值超出控制限時，可采用下述方法進行處理：

①確保采用合適的控制樣品進行檢驗。

②確保所有實驗數據的完整無誤，可與原始記錄或計算機上的數據進行核對。

③檢查實驗條件是否正常，如儀器溫度是否正確，實驗氣氛是否合適，實驗時間是否滿足方法要求等。

④復查所有實驗記錄。

⑤確保所有計算準確無誤。

⑥若控制樣品和實驗樣品同批進行檢驗，應將該批所有樣品重新進行整批檢測。

⑦若控制樣品檢測發生在樣品檢測間隔，則應重新檢測控制樣品。如果只有一個臨界值，且重新測定結果沒有問題，則替換質控圖中的錯誤值，并接受所有測定結果。如果控制樣品重新測定值仍超出控制限，應對設備或程序進行排查，并舍棄自上以控制樣品測定以來的所有檢測結果。

⑧如果上述檢查很難發現原因，實驗人員應加上系統失控，并應全程跟蹤測試過程，通過一系列的檢查點來確定誤差發生的位置。

九、煤炭實驗室常用溶液及其濃度表示

煤質分析實驗中常用的溶液，凡以水作溶劑的稱為水溶液，簡稱溶液；以其他液體為溶劑的溶液，則在其前面冠以溶劑的名稱，如以乙醇（或苯）為溶劑的溶液稱為乙醇（或苯）溶液。

以下為煤炭分析實驗中常用的溶液濃度。

1.物質的量濃度

單位體積溶液中所含溶質的物質的量，單位為摩爾每升，符號為mol/L。

物質的量的國際單位制基本單位是摩爾，其定義如下：摩爾是一系統的物質的量，該系統中所包含的基本單元數與0.012kg的碳-12的原子數目相等。在使用摩爾時，基本單元應予指明，它可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或是這些粒子的特定組合。

例如：

，表示溶質的基本單元是個高錳酸鉀分子，其摩爾質量為31.6g/mol，溶液的濃度為0.1摩爾每升，即每升溶液中含有0.1×31.6g高錳酸鉀。

，表示溶質的基本單元是個鈣陽離子，其摩爾質量為20.04g/mol，溶液的濃度為1摩爾每升，即每升溶液中含20.04g鈣陽離子。

2.質量分數或體積分數

溶質的質量（或體積）與溶液質量（或體積）之比。如質量分數5%，體積分數5%。

3.質量濃度

溶質的質量除以溶液的體積，以克每升或其倍數、分數單位表示，如5g/L，5mg/mL。

4.體積比或質量比

一試劑和另一試劑（或水）的體積比或質量比，以（V1+V2）或（m1+m2）表示，如體積比為（1+4）硫酸是指1體積相對密度1.84的硫酸與4體積水混合后的硫酸溶液；又如艾氏劑，是指1份質量的化學純無水碳酸鈉加2份質量的化學純輕質氧化鎂混勻并研細至粒度小于0.2mm而成。

十、常用計量器具檢定時間（參考YB/T 5155—2006）

推薦常用計量器具檢定時間見表1-6。國家要求強制檢定的按要求檢定，另外使用頻繁的可以根據實際情況增加檢定的頻次。

十一、煤炭分析常用標準物質

有證煤標準物質的定義：附有證書的煤標準物質，其一種或多種特性值用建立了溯源性的程序確定，使之可溯源到準確復現的用于表示該特性值的計量單位，而且每個標準值都附有給定置信水平的不確定度。

有證煤標準物質可用于儀器性能檢驗和儀器校準、方法確認和分析測量不確定度評定、實驗室和分析人員能力檢驗及內部質量控制。對于無標準物質的煤質分析實驗，一般是通過內部比對、參加能力驗證、實驗室間比對、協作區實驗室能力驗證等來確認。常用煤標準物質見表1-7。

十二、煤質分析結果的審查

判斷煤的工業分析結果準確性的一些基本原則如下。

①空氣干燥基水分。空氣干燥基水分隨煤的變質程度加深而呈規律性變化：從泥炭→褐煤→煙煤→年輕無煙煤，水分逐漸減少，而從年輕無煙煤→年老無煙煤，水分又增加。

②灰分。一般情況下，浮煤灰分要低于原煤灰分；當浮煤操作不規范時，會出現浮煤灰分高于原煤灰分的情況。

③揮發分。一般情況下，原煤揮發分高于浮煤揮發分；如果浮煤揮發分高出原煤4%以上，應視為懷疑值，查明原因。

④焦渣特征。焦渣特征號隨煤的黏結性強弱而升降，同一煤樣的原煤焦渣特征號一般低于浮煤1～2號

⑤全硫和各種硫。黃鐵礦硫和硫酸鹽硫含量之和不能超過全硫值。我國煤中硫的成分多數是黃鐵礦硫，硫酸鹽硫在正常情況下不超過0.1%，而有機硫則變化很大。以硫鐵礦硫為主的高硫煤，易于浮選，浮煤全硫低于原煤全硫；全硫小于0.5%的特低硫煤，多以有機硫為主，洗選后全硫略高于原煤也是正常的。

⑥發熱量。以干燥無灰基高位發熱量（Qgr，daf）為例，對于同一煤層來說，灰分越高，發熱量越低；在通常情況下，浮煤的發熱量總是高于原煤，也有例外；發熱量的最大值中，褐煤不超過30.5MJ/kg，長焰煤、不黏煤不超過33.9MJ/kg，焦煤最高可達37.2MJ/kg，其他各類煤不超過36.8MJ/kg。

⑦元素分析。原煤中碳含量較浮煤低，其差值一般在2.5%以內；原煤和浮煤中氫含量互有高低，其差值多數在0.40%以內；原煤和浮煤中氮含量相差很少。

煤質分析結果的審查人員在審查時，應將審查重點放在原始記錄的審查上，而不僅僅是對最終數據的審查。審查的內容包括：稱樣質量是否合適、是否達到恒重狀態（如有必要）、計算結果修約是否符合規定、測定值位數是否符合規定、兩次測試結果是否滿足重復性限要求等。

如果遇到相鄰兩個或兩個以上樣品的測試結果非常接近，在對樣品信息不詳的情況下，首先考慮是否因為稱量過程中重復稱量某一樣品造成測試結果非常接近。