第二节　煤质分析的一般规定

煤质分析与一般原材料分析基本相似，但又有所不同。为此，各国煤质分析实验中都作了统一规定。我国制定了GB/T 483—2007《煤炭分析试验方法一般规定》。

一、煤炭分析试验中常用数理统计术语及其定义

1.观测值observations

在试验中所测量或观测到的数值。

2.总体population

作为数理统计对象的全部观测值。

3.个体individual

总体中的一个，即指一个观测值。

4.总体平均值population mean

总体中全部观测值的算术平均值。

5.极差range

一组观测值中，最高值和最低值的差值。

6.误差error

观测值和可接受的参比值间的差值。

7.方差variance

分散度的量度。数值上为观测值与它们的平均值之差值的平方和除以自由度（观测次数减1）。

8.标准［偏］差standard deviation

方差的平方根。

9.变异系数coefficient of variation

标准差对算术平均值的百分比，又称相对标准偏差。

10.随机误差random error

统计上独立于先前误差的误差。

注：这意味着一系列随机误差中任何两个都不相关，而且个体误差都不可预知。误差分为系统误差（偏倚）和随机误差，一观测系列中随着观测次数的增加，其随机误差的平均值趋于0。

11.准确度accuracy

观测值与真值或约定真值间的接近程度。

12.精密度precision

在规定条件下所得独立实验结果间的符合程度。

注：它经常用一精密度指数，如两倍的标准差来表示。

13.［测量］不确定度uncertainty［of a measurement］

表征合理地赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数。

注：煤炭分析实验中常用测量标准差或其倍数量度。

14.偏倚bias

系统误差。它导致一系列结果的平均值总是高于或低于用一参比方法得到的值。

15.最大允许偏倚maximun tolerable bias

从实际结果考虑可允许的最大偏倚。

16.实际性偏倚relevant bias

具有实际重要性或各方同意的允许偏倚。

17.离群值outlier

在同组观测中，与其他结果相距较远，从而怀疑是错误的结果。

18.置信度degree of confidence；confidence probability

统计推断的可靠程度，常以概率表示。

19.临界值critical value

统计检验时，接受或拒绝的界限值。

20.允许差tolerance

在规定条件下获得的两个或多个观测值间允许的最大差值。

21.重复性限repeatability limit

一个数值。在重复条件下，即在用一实验室中、由同一操作者、同一仪器、对同一试样、于短期内所做的重复测定，所得结果间的差值（在95%概率下）的临界值。

22.再现性临界差reproducibility critical difference

一个数值。在再现条件下，即在不同实验室中，对从试样缩制最后阶段的同一试样中分取出来的、具有代表性的部分所做的重复测定，所得结果的平均值间的差值（在特定概率下）的临界值。

二、测定

1.测定次数

除特别要求者外，每项分析实验对同一煤样进行2次测定（一般为重复测定）。2次测定的差值如不超过重复性限T，则取其算术平均值作为最后结果；否则，需进行第3次测定。如3次测定值的极差小于或等于1.2T，则取3次测定值的算术平均值作为测定结果；否则，需要进行第4次测定。如4次测定值的极差小于或等于1.3T，则取4次测定值的算术平均值作为测定结果；如极差大于1.3T，而其中3个测定值的极差小于或等于1.2T，则可取此3个测定值的算术平均值作为测定结果。如上述条件均未达到，则应舍弃全部测定结果，并检查仪器和操作，然后重新进行测定。见表1-1。

2.水分测定期限

全水分应在煤样制备后立即测定，如不能立即测定，则应将之准确称量，置于不吸水、不透气的密闭容器中，并尽快测定。

凡需根据水分测定结果进行校正或换算的分析实验，应同时测定煤样水分；如不能同时进行，两者测定也应在尽量短的、煤样水分未发生显著变化的期限内进行，最多不超过5d。

三、结果表述

1.结果表述符号

包括项目符号、细项目符号、基的符号。

（1）项目符号　煤炭分析实验，除少数惯用符号外，均采用各分析实验项目的英文名词的第一个字母或缩略字，以及各化学成分的元素符号或分子式作为它们的代表符号。

以下列出煤炭分析实验项目专用符号及其英文和中文名称：

a—maximun contraction，最大收缩度；

A—ash，灰分；

AI—abrasion index，磨损指数；

ARD—apparent relative density，视相对密度；

b—maximum dilatation，最大膨胀度；

CB—characteristic of char button，（挥发分测定）焦渣特征；

Clin—clinkering rate，结渣率；

CR—yield of coke residue，半焦产率；

CSN—crucible swelling number，坩埚膨胀序数；

DT—deformation temperature，（灰熔融性）变形温度；

EB—yield of benzene-soluble extract，苯萃取物产率；

FC—fixed carbon，固定碳；

FT—flow temperature，（灰熔融性）流动温度；

GR，I—caking index，黏结指数；

HA—yield of humic acids，腐植酸产率；

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

HT—hemispherical temperature，（灰熔融性）半球温度；

M—moisture，水分；

MHC—moisture holding capacity，最高内在水分；

MM—mineral matter，矿物质；

Pm—transmittance，透光率；

Q—（quantity of heat）calorific value，发热量；

R—reflectance，反射率；

R.I—Roga index，罗加指数，

SS—shatter strength，落下强度；

ST—softening temperature，（灰熔融性）软化温度；

Tar—yield of tar，焦油产率；

TRD—true relative density，真相对密度；

TS—thermal stability，热温度性；

V—volatile matter，挥发分；

Water—total water of distillation，干馏总水（产率）；

x—final contraction of coke residue，焦块最终收缩度；

y—maximum thickness of plastic layer，胶质层最大厚度；

α—conversion ratio of carbon dioxide，二氧化碳转化率。

（2）细项目符号　各项目的进一步划分，采用相应的英文名词的第一个字母或缩略字，标在项目符号的右下角表示。

煤炭分析实验涉及的细项目符号有：

b—bomb，弹筒；

f—free，外在或游离；

inh—inherent，内在；

o—organic，有机；

p—pyrite，硫化铁；

s—sulfate，硫酸盐；

gr，p—gross，at constant pressure，恒压高位；

gr，v—gross，at constant volume，恒容高位；

net，p—net，at constant pressure，恒压低位；

net，v—net，at constant volume，恒容低位；

t—total，全。

（3）基的符号　以不同基表示的煤炭分析结果，采用基的英文名称缩写字母、标在项目符号右下角、细项目符号后面，并用逗号分开表示。

煤炭分析实验常用基的符号有：

ad—air dried basis，空气干燥基；

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，干燥无矿物质基；

maf—moist ash-free basis，恒湿无灰基；

m，mmf—moist mineral matter-free basis，恒湿无矿物质基。

（4）实例

空气干燥基全硫，St，ad；

干燥无矿物质基挥发分，Vdmmf；

收到基恒容低位发热量，Qnet，v，ar；

恒湿无灰基高位发热量，Qgr，maf；

恒湿无矿物质基高位发热量，Qgr，m，mmf。

2.分析结果不同基的换算（参考GB/T 35985—2018《煤炭分析结果基的换算》）

①将有关数值代入表1-2所列相应已知基（行）与要求基（列）交叉处的相应公式中，再乘以已知基表示的分析结果，即可求得所要求的基表示的分析结果。

②表1-2不适用于低位发热量的换算，低位发热量的换算按GB/T 213的规定进行。

③在有些直接牵涉到矿物质的测定中，在折算到干燥无矿物质基前，必须先对空气干燥基的结果进行校正。此校正取决于存在的矿物质的性质和数量。如果需要将用干燥无矿物质基表示的分析结果换算回其他基时，需在使用表1-2给出的公式前，将应用式（1-1）～式（1-11）时所减去的校正值再加回给干燥无矿物质基的数值。

注：目前不推荐将焦炭的任何分析结果换算至干燥无矿物质基。

④干燥无矿物质基的计算

a.碳。干燥无矿物质基碳含量按式（1-1）计算：

　　（1-1）

式中　Cdmmf——干燥无矿物质基碳含量（质量分数）， %；

Cad——按GB/T 476或GB/T 30733测定的碳含量（质量分数）， %；

0.2729——将二氧化碳折算成碳的系数；

（CO2）ad——按GB/T 218测定的碳酸盐二氧化碳含量（质量分数）， %；

Mad——一般分析实验煤样水分（质量分数）， %；

MMad——按GB/T 7560—2001测定或计算的矿物质含量（质量分数）， %，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.氢。干燥无矿物质基氢含量按式（1-3）计算：

　　（1-3）

式中　Hdmmf——干燥无矿物质基氢含量（质量分数）， %；

Had——按GB/T 476或GB/T 30733测定的氢含量（质量分数）， %；

0.1119——将水折算成氢的系数；

Mh，ad——矿物质结晶水含量（质量分数）， %；

其余符号意义同前。

因矿物质中的结晶水不易测得，可通过对可能存在的矿物质的了解和矿物质的总量来进行估算。在没有相关资料的情况下，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（质量分数）， %；

其余符号意义同前。

c.氮。干燥无矿物质基氮含量按式（1-5）计算：

　　（1-5）

式中　Ndmmf——干燥无矿物质基氮含量（质量分数）， %；

Nad——按GB/T 19227或GB/T 30733测定的氮含量（质量分数）， %。

其余符号意义同前。

d.硫。干燥无矿物质基硫含量按式（1-6）计算：

　　（1-6）

式中　So，dmmf——干燥无矿物质基硫含量（质量分数）， %；

St，ad——按GB/T 214或GB/T 25214测定的全硫含量（质量分数）， %；

Sp，ad——按GB/T 215测定的硫化铁硫含量（质量分数）， %；

Ss，ad——按GB/T 215测定的硫酸盐硫含量（质量分数）， %。

其余符号意义同前。

e.氧。干燥无矿物质基氧含量按式（1-7）计算：

　　（1-7）

式中　Odmmf——干燥无矿物质基氧含量（质量分数）， %。

其余符号意义同前。

f.氯。干燥无矿物质基氧含量按式（1-8）计算：

　　（1-8）

式中　Cldmmf——干燥无矿物质基氯含量（质量分数）， %；

Clad——按GB/T 3558测定的氯含量（质量分数）， %；

Clinorg，ad——无机氯含量（质量分数）， %。

其余符号意义同前。

无机氯的含量利用式（1-9）估算：

Clinorg，ad=FCl×Clad　　（1-9）

式中　FCl——校正因子，对于高变质程度煤，未发现有机氯的存在，可取1进行估算。

其余符号意义同前。

g.挥发分。干燥无矿物质基挥发分按式（1-10）计算：

　　（1-10）

式中　Vdmmf——干燥无矿物质基挥发分（质量分数）， %；

Vad——按GB/T 212或GB/T 30732测定的挥发分（质量分数）， %；

0.5——损失的硫化铁硫的折算系数。

其余符号意义同前。

当一般分析实验煤样中碳酸盐二氧化碳的质量分数大于12%时，干燥无矿物质基挥发分按式（1-11）计算：

　　（1-11）

式中　（CO2）ad（焦渣）——焦渣中碳酸盐二氧化碳含量（质量分数）， %。

其余符号意义同前。

3.结果报告

（1）数据修约规则　凡末位有效数字后面的第一位数字大于5，则在其前一位上增加1，小于5则弃去。

［例1-1］　将12.1498修约到两位小数，得12.15；将12.1498修约到一位小数，得12.1。

凡末位有效数字后面的第一位数字等于5，而5后面的数字并非全为0，则在5的前一位上增加1；5后面的数字全部为0时，如5前面一位为奇数，则在5的前一位上增加1，如前面一位为偶数（包括0），则将5弃去。

［例1-2］　将10.5002修约到个数位，得11；将1.050修约到一位小数，得1.0；将0.350修约到一位小数，得0.4。

注：负数修约时，先将它的绝对值按上述规定进行修约，然后在所得值前面加上负号。

所拟舍弃的数字，若为两位以上时，不得连续进行多次修约，应根据所拟舍弃数字中左边第一个数字的大小，按上述规则进行一次修约。

在具体实施中，有时测试与技术部门先将获得数值按指定的修约数位多一位或几位报出，而后由其他部门判定。为避免产生连续修约的错误，应按下述步骤进行。

报出数值最右的非零数字为5时，应在数值右上角加“+”或加（-）或不加符号，分别表明已进行过舍、进或未舍未进。

［例1-3］　16.50+表示实际值大于16.50，经修约舍弃为16.50；16.50-表示实际值小于16.50，经修约进一为16.50。

如对报出值需进行修约，当拟舍弃数字的最左一位数字为5，且其后无数字或皆为零时，数值右上角有“+”者进一，有“-”者舍去，其他仍按数据修约规则的规定进行。

［例1-4］　将下列数字修约到个数位（报出值多留一位至一位小数）。

　　［例1-5］　将97.46修约到个数位。正确的做法：97.46→97；不正确的做法：97.46→97.5→98。

（2）0.5单位修约（半个单位修约）　0.5单位修约是指按指定修约间隔对拟修约的数值0.5单位进行的修约。

0.5单位修约方法如下：将拟修约数值X乘以2，按指定修约间隔对2X修约，所得数值（2X修约值）再除以2。

［例1-6］　将下列数字修约到“个”数位的0.5单位修约。

　　（3）0.2单位修约　0.2单位修约是指按指定修约间隔对拟修约的数值0.2单位进行的修约。

0.2单位修约方法如下：将拟修约数值X乘以5，按指定修约间隔对5X修约，所得数值（5X修约值）再除以5。

［例1-7］　将下列数字修约到“百”数位的0.2单位修约

四、报告结果

煤炭分析实验结果，取2次或2次以上重复测定值的算术平均值，按修约规则修约到表1-3规定的位数。

五、方法精密度

煤炭分析实验方法的精密度，以重复性限和再现性临界差表示。

重复性限：一个数值。在重复条件下，即在同一实验中、由同一操作者、用同一仪器、对同一试样于短期内所做的重复测定，所得结果间的差值（在95%概率下）的临界值。

再现性临界差：一个数值。在再现条件下，即在不同实验室中、对从试样缩制最后阶段的同一试样中分取出来的、具有代表性的部分所做的重复测定，所得结果的平均值间的差值（在特定概率下）的临界值。

重复性限和再现性临界差，按GB/T 6379.2通过多个实验室对多个试样进行的协同实验来确定。

重复性限按式（1-12）计算：

　　（1-12）

再现性临界差按式（1-13）计算：

　　（1-13）

式中　sr——实验室内重复测定的单个结果的标准差；

sR——实验室间测定结果（单个实验室重复测定结果的平均值）的标准差；

t0.05——95%概率下的t值；

t——特定概率（视分析实验项目而定）下的t分布临界值。

六、实验记录

实验记录应按规定的格式、术语、符号和法定计量单位填写，并应至少包括以下内容：

分析实验项目名称及记录编号；

分析实验日期；

分析实验依据标准及主要使用仪器设备名称及编号；

分析实验数据；

分析实验结果及计算；

分析实验过程中发现的异常现象及其处理；

实验人员和审查人员；

其他需说明的问题。

七、极限数值的表示和判定（参考GB/T 8170—2008）

所谓“极限数值”就是指标准要求的数值范围的界限。“极限数值”也称为“极限值”“临界值”“界限数值”。标准（或其他技术规范）中规定考核的以数量形式给出的指标或参数等，应当规定极限数值。极限数值表示符合该标准要求的数值范围的界限值，它通过给出最小极限值和（或）最大极限值，或给出基本数值与极限差值等方式表达。

标准中极限数值的表达形式及书写位数应适当，其有效数字应全部写出。书写位数表示的精确程度，应能保证产品或其他标准化对象应有的性能和质量。

表达极限数值的基本用语及符号见表1-4。

2.允许采用以下习惯用语表达极限数值：

“超过A”，指数值大于A（>A）；

“不足A”，指数值小于A（小于A）；

“A及以上”或“至少A”，指数值大于或等于A（≥A）；

“A及以下”或“至多A”，指数值小于或等于A（≤A）。

基本用语可以组合使用，表示极限值范围。对特定的考核指标X，允许采用下列用语和符号（见表1-5）。同一标准中一般只应使用一种符号表示方式。

八、煤炭实验室常用质量控制方法（参考GB/T 31429—2015）

煤炭实验室的检测人员应参与质量控制流程，实验室通过定期参加实验室间比对和能力验证活动来确保检测能力的保持。为保证日常检测为受控状态，实验室可使用标准煤样或监控样品对测试系统进行校核。对于连续测定（如一系列煤样中硫含量的测定），控制样品的检验应以适当的间隔分布在整个实验阶段。对于多个样品同时测定（如一批样品同时进行灰分的测定），控制样品应同时进行检验。

质控图是指对过程质量加以测定、记录从而评估和监察过程是否处于控制状态的一种统计方法设计的图。

图1-1上有中心线（即平均值）（CL）、上质控界限（UCL）和下质控界限（LCL），并有按时间顺序抽取的样本统计量值的描点序列。UCL、CL与LCL统称为质控线。若质控图中的描点落在UCL与LCL之外或描点在UCL与LCL之间的排列不随机，则表明过程异常。质控图也是用于区分异常或特殊原因所引起的波动和过程固有的随机波动的一种特殊统计工具。

当出现下列现象之一时，就表明测试系统出现偏差，即为失控状态：

①有1个或1个以上的数据高于上限或低于下限；

②有7个连续数值位于中心线的一边；

③在11个连续数值中至少有10个位于中心线的一边；

④在14个连续数值中至少有12个位于中心线的一边；

⑤7个或更多个连续点持续上升或下降。

当测定值超出控制限时，可采用下述方法进行处理：

①确保采用合适的控制样品进行检验。

②确保所有实验数据的完整无误，可与原始记录或计算机上的数据进行核对。

③检查实验条件是否正常，如仪器温度是否正确，实验气氛是否合适，实验时间是否满足方法要求等。

④复查所有实验记录。

⑤确保所有计算准确无误。

⑥若控制样品和实验样品同批进行检验，应将该批所有样品重新进行整批检测。

⑦若控制样品检测发生在样品检测间隔，则应重新检测控制样品。如果只有一个临界值，且重新测定结果没有问题，则替换质控图中的错误值，并接受所有测定结果。如果控制样品重新测定值仍超出控制限，应对设备或程序进行排查，并舍弃自上以控制样品测定以来的所有检测结果。

⑧如果上述检查很难发现原因，实验人员应加上系统失控，并应全程跟踪测试过程，通过一系列的检查点来确定误差发生的位置。

九、煤炭实验室常用溶液及其浓度表示

煤质分析实验中常用的溶液，凡以水作溶剂的称为水溶液，简称溶液；以其他液体为溶剂的溶液，则在其前面冠以溶剂的名称，如以乙醇（或苯）为溶剂的溶液称为乙醇（或苯）溶液。

以下为煤炭分析实验中常用的溶液浓度。

1.物质的量浓度

单位体积溶液中所含溶质的物质的量，单位为摩尔每升，符号为mol/L。

物质的量的国际单位制基本单位是摩尔，其定义如下：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg的碳-12的原子数目相等。在使用摩尔时，基本单元应予指明，它可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。

例如：

，表示溶质的基本单元是个高锰酸钾分子，其摩尔质量为31.6g/mol，溶液的浓度为0.1摩尔每升，即每升溶液中含有0.1×31.6g高锰酸钾。

，表示溶质的基本单元是个钙阳离子，其摩尔质量为20.04g/mol，溶液的浓度为1摩尔每升，即每升溶液中含20.04g钙阳离子。

2.质量分数或体积分数

溶质的质量（或体积）与溶液质量（或体积）之比。如质量分数5%，体积分数5%。

3.质量浓度

溶质的质量除以溶液的体积，以克每升或其倍数、分数单位表示，如5g/L，5mg/mL。

4.体积比或质量比

一试剂和另一试剂（或水）的体积比或质量比，以（V1+V2）或（m1+m2）表示，如体积比为（1+4）硫酸是指1体积相对密度1.84的硫酸与4体积水混合后的硫酸溶液；又如艾氏剂，是指1份质量的化学纯无水碳酸钠加2份质量的化学纯轻质氧化镁混匀并研细至粒度小于0.2mm而成。

十、常用计量器具检定时间（参考YB/T 5155—2006）

推荐常用计量器具检定时间见表1-6。国家要求强制检定的按要求检定，另外使用频繁的可以根据实际情况增加检定的频次。

十一、煤炭分析常用标准物质

有证煤标准物质的定义：附有证书的煤标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。

有证煤标准物质可用于仪器性能检验和仪器校准、方法确认和分析测量不确定度评定、实验室和分析人员能力检验及内部质量控制。对于无标准物质的煤质分析实验，一般是通过内部比对、参加能力验证、实验室间比对、协作区实验室能力验证等来确认。常用煤标准物质见表1-7。

十二、煤质分析结果的审查

判断煤的工业分析结果准确性的一些基本原则如下。

①空气干燥基水分。空气干燥基水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化：从泥炭→褐煤→烟煤→年轻无烟煤，水分逐渐减少，而从年轻无烟煤→年老无烟煤，水分又增加。

②灰分。一般情况下，浮煤灰分要低于原煤灰分；当浮煤操作不规范时，会出现浮煤灰分高于原煤灰分的情况。

③挥发分。一般情况下，原煤挥发分高于浮煤挥发分；如果浮煤挥发分高出原煤4%以上，应视为怀疑值，查明原因。

④焦渣特征。焦渣特征号随煤的黏结性强弱而升降，同一煤样的原煤焦渣特征号一般低于浮煤1～2号

⑤全硫和各种硫。黄铁矿硫和硫酸盐硫含量之和不能超过全硫值。我国煤中硫的成分多数是黄铁矿硫，硫酸盐硫在正常情况下不超过0.1%，而有机硫则变化很大。以硫铁矿硫为主的高硫煤，易于浮选，浮煤全硫低于原煤全硫；全硫小于0.5%的特低硫煤，多以有机硫为主，洗选后全硫略高于原煤也是正常的。

⑥发热量。以干燥无灰基高位发热量（Qgr，daf）为例，对于同一煤层来说，灰分越高，发热量越低；在通常情况下，浮煤的发热量总是高于原煤，也有例外；发热量的最大值中，褐煤不超过30.5MJ/kg，长焰煤、不黏煤不超过33.9MJ/kg，焦煤最高可达37.2MJ/kg，其他各类煤不超过36.8MJ/kg。

⑦元素分析。原煤中碳含量较浮煤低，其差值一般在2.5%以内；原煤和浮煤中氢含量互有高低，其差值多数在0.40%以内；原煤和浮煤中氮含量相差很少。

煤质分析结果的审查人员在审查时，应将审查重点放在原始记录的审查上，而不仅仅是对最终数据的审查。审查的内容包括：称样质量是否合适、是否达到恒重状态（如有必要）、计算结果修约是否符合规定、测定值位数是否符合规定、两次测试结果是否满足重复性限要求等。

如果遇到相邻两个或两个以上样品的测试结果非常接近，在对样品信息不详的情况下，首先考虑是否因为称量过程中重复称量某一样品造成测试结果非常接近。