淺析影響低階煤透光率測定值準確性的影響因素

摘要：本文對低階煤透光率的定義、測定的意義及原理方法進行了介紹，分析總結了影響透光率測定值準確性的幾個影響因素，從而使檢測結果準確、可靠。

關鍵詞：低階煤；透光率；測定；準確性；影響因素

1低階煤透光率概述

所謂低煤階煤（簡稱低階煤）的透光率，就是指褐煤、長焰煤和不粘煤等低煤化度煤在規定條件下用稀的硝酸和磷酸混合酸水溶液（1+1+9）處理后所得的有色有機溶液對一定波長（457nm）的光的透過百分率。因目前我國國家標準方法GB/T2566-2010中規定采用目視比色法測定低階煤的透光率，故其代表符號為PM（%）。由于煤樣用混合酸處理后的有色溶液中的組分十分復雜，無法繪制標準曲線，故不采用分光光度計法來測定低階煤的透光率。

目視比色法測定透光率能較好地表征低煤化度煤的煤化程度，這一指標和恒濕無灰基高位發熱量（Qgr，maf）都作為區分褐煤和長焰煤以及褐煤劃分小類使用的分類指標，已列入中國煤炭分類國家標準GB/T5751-2009中。即Vdaf >37%、PM >50%、GR.I ≤ 5的均劃分為長焰煤；Vdaf >37%、PM ≤30%的均劃分為褐煤；Vdaf >37%、PM >30%～50%的年輕煤需要再用恒濕無灰基的高位發熱量（Qgr，maf）來區分褐煤或長焰煤。即Qgr，maf > 24.00MJ/kg的劃分為長焰煤，Qgr，maf ≤ 24.00MJ/kg的則仍劃分為褐煤。低變質煤隨著變質程度的加深，透光率逐漸加大，一般褐煤透光率小于50%，氣煤透光率大于90%。

2低階煤透光率測定原理

低階煤透光率測定的原理是在一定的酸度和溫度下，根據稀硝酸對低煤化度煤的大分子結構的破壞程度的不同來確定煤的類別。即稀硝酸對低煤化度煤的芳核結構裂解得越多，則溶液中產生的有色物質也越多，溶液顏色越深，表示煤的透光率越低，也就是其煤化程度越低，反之，表示煤化程度越高。用目視比色法將該低階煤的硝酸處理液與一系列已知透光率的標準有色溶液比色，就可得出該溶液的透光率。

3影響透光率測定值準確性的幾個因素

3.1測定煤樣的正確使用

測定低階煤的透光率需用經過重液減灰后的浮煤樣或干燥基灰分不大于10%的原煤樣（對用重液減灰時容易泥化的褐煤，則也可選取灰分較低一些的原煤）來測定。這主要是由于原煤中都含有一部分原性礦物質，如白鐵礦、黃鐵礦、方解石等碳酸鹽礦物，這些會與稀硝酸發生氧化反應和分解作用，從而降低硝酸的濃度，使生成的硝基化合物減少，使透光率測值偏高。另外稱取的煤樣量要求是相當于1.0000g的干燥無灰基的空氣干燥煤樣。

3.2配制重鉻酸鉀標準系列溶液時，硫酸濃度的影響

當重鉻酸鉀的濃度一定時，如硫酸濃度越高，則配成的重鉻酸鉀硫酸溶液的顏色也越深。這是因為重鉻酸鉀在硫酸溶液中以鉻酸根形態存在，而鉻酸根呈現紅色。所以，硫酸越多，則重鉻酸根轉變成鉻酸根的數量也多，故其溶液的顏色也越深。為了使透光率的測值穩定、可靠，在配制重鉻酸鉀標準系列溶液時，一定要嚴格控制硫酸濃度為10%。

3.3用混合酸處理煤樣時加熱溫度的影響

加熱溫度的高低不同對透光率測值的影響最為敏感。溫度過高，硝酸與煤樣反應生成的有色物質會增多，從而使測值偏低；如果處理煤樣時的水浴溫度低于99℃，則生成的有色物質減少，會使透光率測值偏高。因此測定透光率處理煤樣時的水浴溫度應控制在（99.5±0.5）℃。對于某些水的沸點達不到100℃高原地區，可以在水浴鍋中加入甘油使其沸點達到（99.5±0.5）℃。

3.4處理煤樣時間長短的影響

測定透光率，要求煤樣在（99.5±0.5）℃的水浴中加熱的時間為90min。如果超過規定時間，則透光率結果偏低，且時間越長，結果偏低越多。反之，如加熱時間不足90min，則由于生成的有色物質少，透光率結果就會偏高。因此，處理煤樣時要嚴格控制好加熱時間。

3.5加入的混合酸的用量帶來的影響

GB/T2566-2010中規定，在樣品加熱前要往容量瓶中加入25mL（1+1+9）的混合酸溶液浸潤煤樣。混合酸加入量的多少會對透光率測定結果有一定影響，加入量偏多會使測值偏低，反之則偏高。因此，加混合酸用的量器應采用25mL移液管準確量取，而不要使用量筒、量杯、燒杯之類比較粗略的量具。

3.6加熱時煤粉外溢帶來的影響

由于低階褐煤對混合酸的浸潤性較差，當加入混合酸浸潤煤樣時總會有一小部分極細的煤粉不易被浸潤而漂浮在容量瓶的上部；某些反應特別劇烈的年輕褐煤或含碳酸鹽較多的煤樣，當樣品放入水浴加熱時熱的稀硝酸會與褐煤中的羧基、甲氧基、羥基等側鏈基反應產生大量的CO2、CO和水等氣體，從而把一些未充分浸潤的細煤粉從瓶口帶出。如果外溢的煤粉過多則會導致透光率的測值偏高。為防止煤粉外溢，我們應盡量選用口徑較粗的100mL容量瓶，比如瓶口直徑（15±1mm）、長（135±5mm）的容量瓶，并在瓶口放置一個短頸漏斗，以防止煤粉外溢到容量瓶外。在加入混合酸浸潤煤樣時不用一次就加入25mL，可分2至3次加入，并且邊加邊搖動容量瓶，使煤樣充分浸潤。或在加熱前加入1mL以下分析純乙醇以浸潤煤樣。

3.7所用目視比色管帶來的影響

測定時所使用的比色管規格應該要一致，要用同一廠家生產的，同一批號的產品，不能采用不同廠家生產的比色管。這是因為同一廠家生產的比色管的內徑較均勻一致，而且由于不同廠家生產的比色管的化學成分不盡相同，它們的透光度也會不同，從而會影響透光率測定結果的準確性。

3.8用目視比色法測定透光率比色時應注意的問題

進行比色測定時既不宜在光線較暗處比色，也不能在直射光下進行，而且應在比色管下部稱上2～3張白色的濾紙，濾紙與比色管之間保持30mm左右的間距；比色過程中，應把待測溶液和標準系列溶液的比色管的位置相互交換，需進行多次交換觀察，這樣才能得到較為準確的結果。比色管中待測溶液的高度和標準系列溶液的高度必須保持一致，而溶液的體積可以有所差別。因為每支比色管的內徑可能會有差異，這樣，在相同體積下的溶液高度也會有所不同，而溶液高度的差異會對溶液的色度和明暗度產生影響，從而影響對結果的正確判斷。對透光率較低的年輕褐煤，由于煤樣的色調和標準系列溶液的色調不太一致，這時可以按溶液的明暗程度來判斷煤樣的透光率結果。

4結語

綜上所述，在低階煤透光率的測定過程中影響因素諸多，如果我們在測定時注意了上述幾個影響因素，盡量減小誤差，就能得到比較準確可靠的透光率測值，從而使測試結果能較好地表征低煤化度煤的煤化程度。

參考文獻：

[1]李英華 .煤質分析應用技術指南[M].北京：中國標準出版社，2009.

[2]楊金和、陳文敏、段云龍 .煤炭化驗手冊 [M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[3]GB/T 2566-2010，低煤階煤的透光率測定方法[S]

作者簡介：

榮霞（1977-），女，四川西昌人，煤炭化驗工程師，從事煤質測試及質量技術管理工作17年，現任云南省煤炭產品質量檢驗站總工程師助理。