煤標準物質在煤炭實驗室中的應用及管理

周龍萍

(山西焦煤質量管理與監督服務中心，山西 太原 030021)

為了保證煤炭檢測數據的準確可靠，不僅需要使用煤標準物質檢測數據評價實驗室測試系統及人員的檢測分析能力，還需使用煤標準物質用于煤質分析儀器的標定或校準、儀器設備性能評價、試驗方法研究和確認、測試質量監控等[1].做好標準物質的應用與管理，是煤炭實驗室檢測質量控制的基本要求。

1 煤標準物質的定義及作用

標準物質的特點是樣品高度均勻、量值穩定準確。

有證煤標準物質的定義是：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[2-4].

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。

2 標準物質的分級

我國將標準物質分為一級與二級。一級標準物質的不確定度具有國內最高水平，均勻性良好，在不確定度范圍內，并且穩定性在一年以上，代號以“GBW”字頭表示；二級標準物質的不確定度和均勻性未達到一級標準物質的水平，穩定性在半年以上，代號以“GBW(E)”字頭表示。

國家煤炭質量監督檢驗中心公布的國家一級煤標準物質有：煤物理特性和化學成分分析標準物質、煤中氯成分分析標準物質、煤的哈氏可磨性標準物質、煤中砷和磷成分分析標準物質、煤中氟成分分析標準物質、煤灰成分分析標準物質、煤灰熔融性標準物質、煙煤黏結指數標準物質、煙煤膠質層指數(Y值)分析標準物質、煤的自然傾向性吸氧量分析標準物質[1].

3 煤標準物質的正確使用

1)標準物質應選擇化學成分或特性量值盡可能地與被測樣品相同或相適應的標準物質。在一般工作場所可以選用二級標準物質。對實驗室認證、方法驗證、產品評價與仲裁等應選用一級標準物質。

2)標準物質應在證書的有效期內使用，對于量值穩定性好的標準物質系列，證書中在有效期后面標明了重新定值的時間間隔，該系列在超過有效期可以通過網址、電子郵件或發表的公開刊物等不同渠道獲取新的證書[5].有的煤標準物質在開封后特性不穩定，認定值的有效期會發生變化，比如煙煤黏結指數標準物質，證書上有效期均為1年，但開封后其認定值標號為GBW12020b和GBW12023b的標準物質只保證在3個月內穩定在不確定度范圍內；標號為GBW12021b和GBW12022b的標準物質只能保證在1個月內穩定在不確定度范圍內。因此這類標準物質開封后要在規定時間內盡快使用。

3)取樣量要滿足規定的最小取樣量，小于最小取樣量會使標準物質失去代表性。當標準物質剩余樣品量不到原始總量的5%時應停止使用，因為此時標準物質容易由于粒度離析引起偏倚[5].稱取標準物質前，應充分混勻樣品，使稱取的樣品能夠代表整個包裝樣品的特性，否則，剩余的有證標準物質不再對已定值的包裝批有代表性，使證書上給出的認定值和不確定度不再有效[6].

4)盡可能減小煤標準物質的污染、氧化和水分變化。用于測定值換算為干基結果的空氣干燥基水分應與各特性量值同時測定。如不能同時測定，應在盡可能短、水分未發生顯著變化的期限內測定，最多不超過5天[1].

5)當煤標準物質使用較長時間后，需對標準物質進行期間核查[5].核查的方法可以采用不同批號的標準物質進行比對，如測定值均在標準值的不確定范圍內，說明該標準物質有效。

總之，在使用標準物質前一定要注意證書中給出的信息，避免不正確的使用標準物質，確保其包裝的嚴密性，并以恰當的方式儲存。某些情況下，有必要對剩余的部分重新包裝，否則，給出的特性值可能無效，導致有證標準物質無法使用或不可靠[6].

4 煤標準物質在實驗室中的應用

4.1 設備的校核及評價

儀器設備在第一次投入使用前或維修后應利用煤標準物質對其進行校核，并對檢測結果進行評估，以確認儀器設備是否能滿足檢測要求。在日常工作中，應定期使用煤標準物質對儀器進行期間核查。若發現檢測結果異常或設備明顯缺陷，應立即停止使用該設備，直到設備經過測試、校準或檢修合格為止。

4.2 儀器標定及校準

在煤炭檢測中，一些儀器設備并不能直接測出需要的值，必須通過對儀器標定得出的數據進行計算或校正得出最終結果。如全硫中的庫侖滴定法，需要用幾種不同硫含量的有證煤標準物質進行標定，將標定生成的校正系數輸入儀器中，再另選有證煤標準物質對設備進行標定后的驗證，當測定值與標準值之差在標準值的不確定度范圍內，說明標定有效。此時設備可以對煤中全硫進行檢測。在使用哈氏可磨儀時，根據國家標準GB/T 2565-2014的規定：每年至少用可磨性標準物質校準一次哈氏儀，當儀器、設備(包括試驗篩)更新或修理，或懷疑哈氏儀有問題時，應及時用該標準物質進行校準[1].校準也是消除系統誤差的必要方法。

4.3 試驗方法研究和確認

設備廠方及科研機構在研發完成新型儀器后，實驗室會使用自行制定的方法檢測該設備及方法的可靠性，利用不同含量的有證標準物質進行多次重復試驗，如測定值均在標準值的不確定度范圍內，則判斷儀器或方法可靠。

4.4 內部質量控制

在煤質檢測中，常用有證煤標準物質對測試系統進行內部質量控制，并對質量控制數據進行分析，當發現數據出現失控情況時，應及時采取糾正措施，避免出現錯誤的檢測數據。對于連續測試，如庫侖法測定煤中全硫含量，標準物質的檢驗應以適當的間隔分布在整個試驗階段；對于多個樣品同時測定，如煤灰成分測定及艾士卡法測定煤中全硫時，煤標準樣品應與被檢樣品同批進行[5].在一些準確度要求高的分析中，特別是仲裁檢驗，選用標準值與被檢樣品值相近的煤標準物質與被檢樣品同批測定或前后測定。如標準物質的測定值與標準值之差在不確定范圍內，表明測試過程處于質量控制中，可保證測定數據的準確性、公正性和權威性[7].

4.5 實驗室和分析人員能力檢驗

煤標準物質測定值與標準值的符合程度可以用來評價實驗室測試系統和分析人員的檢驗能力。測定值在證書給出的不確定范圍內，判定測試系統或分析人員檢測水平達到要求。在煤質化驗人員技能競賽實際操作中，也常用煤標準物質評判競賽人員的檢驗水平，測定值越接近標準值，判定競賽人員檢測水平越高。

5 煤標準物質的應用管理

1)實驗室應建立煤標準物質質量管理程序，按程序規定進行煤標準物質的使用，煤標準物質在實驗室中的各種應用記錄及評價等資料，按管理規定保存。

2)實驗室應設專人對標準物質進行管理，并建立臺賬，及時補充更新。人員經批準后方可領用。標準物質應專柜分類存放，存放在陰涼干燥處，以防止氧化變質。標準物質管理人員要及時了解標準物質的有效期，對失效的標準物質證書要及時更新。最新的證書應發放到領用人員手中，保證使用最新有效的標準值。

3)在選擇和采購煤標準物質時，應根據使用的目的、要求以及測量范圍合理選擇，使煤標準物質能夠滿足實驗室日常檢測工作及測試質量監控等要求。

6 結 語

在煤炭檢驗中，煤標準物質是實驗室數據鏈有效溯源的依據，是實驗室檢測過程質量控制的工具。檢測數據及記錄應及時、完整、規范，分析人員可以根據標準物質的檢測數據評價檢測方法的準確度，標準樣品檢測應平行雙樣檢測，這樣可以減少隨機誤差和發現系統誤差，對存在系統誤差要尋求改進。根據標準物質檢測值的準確度對同批測定的樣品的精密度進行評估，這是保證檢測結果準確可靠的關鍵環節，規范煤標準物質的管理，是提升實驗室管理水平和提高檢測能力的重要保障。因此，實驗室應建立相應的煤標準物質的質量保證管理程序，在實驗室質量控制、儀器標定校核、測試方法、人員考核等方面都應有計劃地進行開展，規范所有的檢驗記錄，并按規定進行分析，確保煤炭檢驗結果的準確可靠。