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煤炭化驗中的誤差如何減小？
发布时间：2014-02-04 点击次数：1562次
1 、煤炭(氧彈量熱儀)化驗概念及內容
煤是一种性质十分复杂的固体可燃物，由于形成的原始物质和沉积环境的不同，煤的性质和成分也各不相同。为了深入研究煤的组成结构，以便全面了解煤的本性和煤质变化规律；为了测定煤炭加工产品的成分和性质，适应煤炭生产和加工利用的需要而建立起来的快速和在线分析，达到迅速而准确地控制煤炭加工产品的品质，必须进行煤质分析和煤炭产品的测试，以便合理、高效地利用煤炭。
煤的用途廣泛，各種煤炭利用方式、工藝和用煤設備對煤的性質又有專門的技術要求。因此煤的分析試驗方法應具有能正確地反映出試驗對象的性質；能將不同性質的樣品明顯地區分；方法准確度和精密度高、重複性、再現性好；試驗方法和設備簡單易行，利于標准化。煤炭化驗方法除達到以上基本要求外，由于煤的性質複雜、易變，煤質分析試驗方法又有許多特定的要求和特點，如試驗方法規範性強、樣品不均一性大，樣品組成和性質變化範圍大，測試項目和試驗方法多且不統一。
鑒于煤炭的複雜性、易變性和多種用途的不同要求，爲使人們對各種煤質分析的結果和數據有共同認識，而不致産生誤解，各國對煤質分析試驗都作了統一規定。我國也制定了煤質分析試驗方法的國家標准。國家標准從煤樣測定方法、試劑、試劑溶液配制、分析結果的計算和表達、精密度、符號、分析值及報告值的取位和各種“基”的換算等，都做出了統一的規定。
1.1 煤样
煤样(氧弹量热仪)是指为确定煤的某些特性，按规定方法采取的具有代表性的一部分试样，即从大量煤炭产品中取出少量具有代表性的样品进行分析试验以得到该批煤的平均质量。必须按规定进行采样、制样和分析化验，才能得到各种分析化验的具体指标。煤质分析中，因煤本身的特殊性和不同指标对煤样有不同的技术要求，要得到具有代表性和较准确的分析结果，在煤样的采取和制备上都规定有严格的操作方法。
1.2 测定
煤炭(氧弹量热仪)化验中，除特别要求外，每项分析试验应对同一煤样进行两次平行测定，一般称为重复测定或平行测定。两次测值的差如不超过规定限度即同一化验室允许误差“Ｔ”，则取算术平均值作为测定结果，否则须进行第３次测定；如３次测值的极差小于１．２Ｔ，则取３次测值的算术平均值作为测定结果，否则须进行第４次测定；如４次测值的极差小于１．３Ｔ，则取４次测值的算术平均值作为结果；如极差大于１．３Ｔ，而其中３个测值的极差小于１．２Ｔ，则可取３个测值的算术平均值作为结果。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，然后重新测定。
1.3 试剂
化學試劑通常分爲化學純試劑、分析純試劑、優級純試劑和基准試劑。與一般化學分析方法一樣，煤質分析中所用試劑除專門規定外，一般都使用分析純試劑；如分析方法中對試劑純度要求不高，可用化學純試劑；如用來制備滴定用標准溶液，應使用基准試劑配制。在煤質分析中所用的水都爲蒸餾水或同等純度的水，要求嚴格的分析中，有時需用經過陰陽離子交換樹脂處理過的離子水。
1.4 溶液
在煤質分析中，除已指明溶質的溶液外，均爲水溶液，含有一定量溶質的溶液都應是確定濃度的溶液，煤質分析中常用的溶液濃度表示方法爲物質的量濃度即單位體積溶液中所含物質的量，單位爲mol/m3或mol/L，或者爲百分比濃度，即用質量分數（％）或體積分數（％）表示。
1.5 煤炭化验的测定方法的精密度
煤炭(氧弹量热仪)化验中测定方法精密度以重复性和再现性表示。
重複性即同一化驗室的允許誤差，是指同一化驗室中，由同一操作者，同一台儀器，對同一分析煤樣，于短期內所作的重複測定，所測結果的差值（在９５％概率下）的臨界值。
再現性即不同化驗室的允許誤差，是指在不同化驗室中，對從煤樣縮制最後階段的同一煤樣中分取出來的具有代表性的試樣所作的重複測定所得結果的平均值差值（在特定概率下）的臨界值。
1.6 结果计算和表达
煤炭化驗的測定結果一般按四舍五入的數據修約規則進行，凡末位有效數後邊的第一位數字大于５則在其前一位上增加１，小于５則舍去；凡末位有效數後邊的第一位數等于５，而５後面的數字並非全部爲零，則在５前一位數上增加１；如５後面的數字全部爲零時，而５前面一位數爲奇數，則在５的前一位數上加１；如前一位爲偶數時（包括零），則將５舍去。在擬舍棄的數字中，若爲兩位以上數字時，不能連續進行多次修約，應根據所擬舍棄數字中左邊第一位數字的大小，按上述規定一次修約出測定結果。
2 误差产生的原因
虽然现代化煤炭化验仪器和技术在煤炭化验中已得到广泛应用，但是在煤质化验分析过程中，都是由化验人员使用仪器、药品，并经过一定的操作步骤如称量、熔样、溶解和分离，此后才能获得煤质分析的各项测定结果。在上述过程中，即使最熟练的化验人员，使用最精密的仪器以及纯度最高的试剂，也会由于测量仪器准确度的限制，人的感觉器官灵敏度的局限性，以及试剂纯度的相对性等等原因，而无法获得绝对准确的试验结果。这就是说测定的结果和真实值之间总是要有一个差值，这个差值就是测定的误差。分析误差的产生大致可以归纳为两类：系统误差和偶然误差。
2.1 系统误差
系统误差是由于固定的原因导致的差值，这些误差的数值相接近而且是同一符号（正值或负值），同时常常重复出现。产生系统误差原因大致有３种：一是仪器方面。例如由于使用未校正的砝码称量，或者等臂分析天平的两臂长度不等；再如使用未校正的滴定管等均会导致系统误差的产生。二是试剂方面。例如试剂不纯或者蒸馏水含有杂质等引起同符号、同值的误差重复出现。三是测量方法。例如在酸碱滴定中，等当点和终点不一致所导致的误差。
2.2 偶然误差
偶然误差是不固定的，可变化的，在几次测定中有大、有小、有正、有负。虽然偶然误差不像系统误差那样有规律地重复出现，但如果对大量实验进行仔细观察，可以发现偶然误差也是有规律可循的，诸如误差大的是少数，误差小的是多数，正误差和负误差出现的几率几乎相等。造成偶然误差的原因大致有下列两个因素：一是操作人员的疏忽。例如在看滴定管读数时，由于最后一位读数（小于０．１ ｍＬ）是估计的，多次估计值的不同可造成偶然误差。二是意外的因素。例如环境温度的变化、电流、电压的不稳定等，这些都是操作人员不能控制的条件，它们将引起偶然误差。
3 减小误差的方法
了解了煤質分析中産生誤差的原因，我們就可以采取針對性的方法來減小誤差。
3.1 系统误差
由于系統誤差是由儀器、試劑、測量方法造成的，那麽我們在試驗時，一定要使用經過校正的儀器。如對天平的砝碼、等臂天平的臂長以及電子天平、熱電偶等進行定期鑒定，定期進行標定樣測試，以便掌握儀器的運行情況。試劑方面一定要用分析純試劑，容器一定要清潔，保證蒸餾水不含雜質。在測量方法上，如酸堿滴定中，由于使用不同的指示劑，可以得出不同的終點，當然滴定終點不會恰好和等當點一致，所以選用指示劑就成爲一個重要問題。這就要求我們在試驗中多次試驗，選擇那些ｐＨ值的變色範圍和等當點ｐＨ接近的指示劑就可以減少滴定誤差。
3.2 偶然误差
因煤炭本身的特殊性和不同指标对煤样有不同的技术要求，要得到具有代表性和准确的分析结果，在煤样的采取和制备上应严格按国家规定进行煤样的采取、制备、化验，如在车皮、煤流等采样中，一定要做到均匀、不漏点、子样重量不少于规定重量等。由于煤是一种多孔结构的吸湿性物质，空气和环境中的水分对试样的实际质量影响较大，煤质分析中所用的煤样，除有特殊要求（如需用大粒度煤为试样）外，一般都应是经过破碎和缩分处理后的空气干燥煤样。为了避免在不同时间和不同地区因空气湿度相差较大，使煤质分析结果出现明显差异，在进行各种煤质分析项目如灰分、挥发分、元素分析、发热量等指标时，最好同时测定结果，以保证各指标测值的准确性。实际工作中如不能实现同时测定，则应在尽量短的时间内，即煤样水分不发生显著变化的期限（最多不超过７天）内进行。煤样制成后，应装入严密的容器中，通常可用带有严密磨口玻璃塞或塑料塞的玻璃瓶。在称量前，煤样应充分混匀，再进行称取、试验，同时在破碎、缩分时一定要按规定操作。
目前，由于多使用現代化的儀器，可能需主觀估計的數據減少，但有時仍需估計數據，如在看滴定管讀數時，對于最後一位讀數的估計，多次估計的不同就可能造成偶然誤差，這就要求我們操作人員以一種慣性的標准來讀數，盡可能減小誤差。
由于環境變化、電流、電壓等意外因素引起的誤差，我們可以盡量使化驗室處于一個相對封閉的環境，利用目前較先進的設備，使化驗室的溫度、濕度都處于相對穩定的環境中，就可以減少由這方面造成的誤差。
偶然误差和系统误差不同，经过多次重复测定可以发现绝对值正负号出现的机会相同，因此，偶然误差可以通过多次平行测定使之减少到接近消除。
准確度是指測定值和真實值的符合程度，我們要得到較高的准確度，必須使系統誤差減小到最低程度，在系統誤差最小的前提下，盡量減少偶然誤差，這樣就可以減小煤質分析中的誤差。
由于煤炭的特殊性，煤炭化驗試驗方法的規範性較強。雖然在測定過程中誤差是很難避免的，但是只要熟練地掌握操作技術，認真細致地遵照國家標准進行工作，就可以使誤差趨于最小。因此，煤質分析工作者應善于判斷分析結果的正確性，找出産生誤差的原因，予以糾正，以使煤質分析中的誤差達到最小。
