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煤炭化驗中的誤差如何減小？
發布時間：2014-02-04 點擊次數：1547次
1 、煤炭(氧彈量熱儀)化驗概念及內容
煤是一種性質十分復雜的固體可燃物，由于形成的原始物質和沉積環境的不同，煤的性質和成分也各不相同。為了深入研究煤的組成結構，以便全面了解煤的本性和煤質變化規律；為了測定煤炭加工產品的成分和性質，適應煤炭生產和加工利用的需要而建立起來的快速和在線分析，達到迅速而準確地控制煤炭加工產品的品質，必須進行煤質分析和煤炭產品的測試，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；方法準確度和精密度高、重復性、再現性好；試驗方法和設備簡單易行，利于標準化。煤炭化驗方法除達到以上基本要求外，由于煤的性質復雜、易變，煤質分析試驗方法又有許多特定的要求和特點，如試驗方法規范性強、樣品不均一性大，樣品組成和性質變化范圍大，測試項目和試驗方法多且不統一。
鑒于煤炭的復雜性、易變性和多種用途的不同要求，為使人們對各種煤質分析的結果和數據有共同認識，而不致產生誤解，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準。國家標準從煤樣測定方法、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 煤樣
煤樣(氧彈量熱儀)是指為確定煤的某些特性，按規定方法采取的具有代表性的一部分試樣，即從大量煤炭產品中取出少量具有代表性的樣品進行分析試驗以得到該批煤的平均質量。必須按規定進行采樣、制樣和分析化驗，才能得到各種分析化驗的具體指標。煤質分析中，因煤本身的特殊性和不同指標對煤樣有不同的技術要求，要得到具有代表性和較準確的分析結果，在煤樣的采取和制備上都規定有嚴格的操作方法。
1.2 測定
煤炭(氧彈量熱儀)化驗中，除特別要求外，每項分析試驗應對同一煤樣進行兩次平行測定，一般稱為重復測定或平行測定。兩次測值的差如不超過規定限度即同一化驗室允許誤差“Ｔ”，則取算術平均值作為測定結果，否則須進行第３次測定；如３次測值的極差小于１．２Ｔ，則取３次測值的算術平均值作為測定結果，否則須進行第４次測定；如４次測值的極差小于１．３Ｔ，則取４次測值的算術平均值作為結果；如極差大于１．３Ｔ，而其中３個測值的極差小于１．２Ｔ，則可取３個測值的算術平均值作為結果。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，然后重新測定。
1.3 試劑
化學試劑通常分為化學純試劑、分析純試劑、優級純試劑和基準試劑。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準溶液，應使用基準試劑配制。在煤質分析中所用的水都為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，均為水溶液，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為物質的量濃度即單位體積溶液中所含物質的量，單位為mol/m3或mol/L，或者為百分比濃度，即用質量分數（％）或體積分數（％）表示。
1.5 煤炭化驗的測定方法的精密度
煤炭(氧彈量熱儀)化驗中測定方法精密度以重復性和再現性表示。
重復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，同一臺儀器，對同一分析煤樣，于短期內所作的重復測定，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，對從煤樣縮制最后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復測定所得結果的平均值差值（在特定概率下）的臨界值。
1.6 結果計算和表達
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，凡末位有效數后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；凡末位有效數后邊的第一位數等于５，而５后面的數字并非全部為零，則在５前一位數上增加１；如５后面的數字全部為零時，而５前面一位數為奇數，則在５的前一位數上加１；如前一位為偶數時（包括零），則將５舍去。在擬舍棄的數字中，若為兩位以上數字時，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 誤差產生的原因
雖然現代化煤炭化驗儀器和技術在煤炭化驗中已得到廣泛應用，但是在煤質化驗分析過程中，都是由化驗人員使用儀器、藥品，并經過一定的操作步驟如稱量、熔樣、溶解和分離，此后才能獲得煤質分析的各項測定結果。在上述過程中，即使最熟練的化驗人員，使用最精密的儀器以及純度最高的試劑，也會由于測量儀器準確度的限制，人的感覺器官靈敏度的局限性，以及試劑純度的相對性等等原因，而無法獲得絕對準確的試驗結果。這就是說測定的結果和真實值之間總是要有一個差值，這個差值就是測定的誤差。分析誤差的產生大致可以歸納為兩類：系統誤差和偶然誤差。
2.1 系統誤差
系統誤差是由于固定的原因導致的差值，這些誤差的數值相接近而且是同一符號（正值或負值），同時常常重復出現。產生系統誤差原因大致有３種：一是儀器方面。例如由于使用未校正的砝碼稱量，或者等臂分析天平的兩臂長度不等；再如使用未校正的滴定管等均會導致系統誤差的產生。二是試劑方面。例如試劑不純或者蒸餾水含有雜質等引起同符號、同值的誤差重復出現。三是測量方法。例如在酸堿滴定中，等當點和終點不一致所導致的誤差。
2.2 偶然誤差
偶然誤差是不固定的，可變化的，在幾次測定中有大、有小、有正、有負。雖然偶然誤差不像系統誤差那樣有規律地重復出現，但如果對大量實驗進行仔細觀察，可以發現偶然誤差也是有規律可循的，諸如誤差大的是少數，誤差小的是多數，正誤差和負誤差出現的幾率幾乎相等。造成偶然誤差的原因大致有下列兩個因素：一是操作人員的疏忽。例如在看滴定管讀數時，由于最后一位讀數（小于０．１ ｍＬ）是估計的，多次估計值的不同可造成偶然誤差。二是意外的因素。例如環境溫度的變化、電流、電壓的不穩定等，這些都是操作人員不能控制的條件，它們將引起偶然誤差。
3 減小誤差的方法
了解了煤質分析中產生誤差的原因，我們就可以采取針對性的方法來減小誤差。
3.1 系統誤差
由于系統誤差是由儀器、試劑、測量方法造成的，那么我們在試驗時，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為一個重要問題。這就要求我們在試驗中多次試驗，選擇那些ｐＨ值的變色范圍和等當點ｐＨ接近的指示劑就可以減少滴定誤差。
3.2 偶然誤差
因煤炭本身的特殊性和不同指標對煤樣有不同的技術要求，要得到具有代表性和準確的分析結果，在煤樣的采取和制備上應嚴格按國家規定進行煤樣的采取、制備、化驗，如在車皮、煤流等采樣中，一定要做到均勻、不漏點、子樣重量不少于規定重量等。由于煤是一種多孔結構的吸濕性物質，空氣和環境中的水分對試樣的實際質量影響較大，煤質分析中所用的煤樣，除有特殊要求（如需用大粒度煤為試樣）外，一般都應是經過破碎和縮分處理后的空氣干燥煤樣。為了避免在不同時間和不同地區因空氣濕度相差較大，使煤質分析結果出現明顯差異，在進行各種煤質分析項目如灰分、揮發分、元素分析、發熱量等指標時，最好同時測定結果，以保證各指標測值的準確性。實際工作中如不能實現同時測定，則應在盡量短的時間內，即煤樣水分不發生顯著變化的期限（最多不超過７天）內進行。煤樣制成后，應裝入嚴密的容器中，通常可用帶有嚴密磨口玻璃塞或塑料塞的玻璃瓶。在稱量前，煤樣應充分混勻，再進行稱取、試驗，同時在破碎、縮分時一定要按規定操作。
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，對于最后一位讀數的估計，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準來讀數，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。
偶然誤差和系統誤差不同，經過多次重復測定可以發現絕對值正負號出現的機會相同，因此，偶然誤差可以通過多次平行測定使之減少到接近消除。
準確度是指測定值和真實值的符合程度，我們要得到較高的準確度，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范性較強。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準進行工作，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，找出產生誤差的原因，予以糾正，以使煤質分析中的誤差達到最小。
