通氮干燥法和空气干燥法测定褐煤分析基水分的比较

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摘 要：采用通氮干燥法和空气干燥法对褐煤中分析基水分含量进行测定，通过分析比较两种方法的测试精密度没有显著性差异，而且重复性均良好，但这两种方法在准确度比较上存在显著性差异，指出了采用空气干燥法测定褐煤的分析基水分会造成测定结果偏低，应选用通氮干燥法来测定褐煤的分析基水分。

关键词：褐煤；通氮干燥法；空气干燥法；分析基水分

1 引言

褐煤是煤化程度较低的年轻煤种，一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤，其特点是水分含量及挥发分较高、发热量低，并且煤样极易氧化。褐煤的全水分一般可高达20%-50%，分析基水分为10%-30%。煤中的水分是重要的煤质指标之一，分析基水分是进行发热量及其他工业分析指标在不同基态之间转换计算的基础，具有重大意义[1]。国家标准《GB/T 212-2008 煤的工业分析方法》中明确规定褐煤分析基水分的测定方法为通氮干燥法[2]，但标准中未说明褐煤采用空气干燥法是否会影响测定结果，采用空气干燥法测定分析基水分产生的误差是否超出可接受的范围，是否存在较大的偏倚性。因此，选定一系列褐煤样品，分别采用通氮干燥法和空气干燥法测定褐煤分析基水分，并对两种方法测定的结果进行较为系统的比对，分析两种方法对褐煤分析基水分的差异影响。

2 实验

2.1 仪器与样品

电热鼓风干燥箱（精宏DHG-9246A型）、分析天平（赛多利斯BSA224S-CW型）、通氮烘箱（LB-90型）、一系列褐煤煤样。

2.2 实验方法

2.2.1 褐煤样品的制备

依照GB 474-2008中一般分析试验煤样的制样程序把煤炭破碎研磨至颗粒小于0.2mm的煤样。

2.2.2 通氮干燥法

称取褐煤样品1±0.01 g（称准到0.0002g）至预先干燥和已知准确重量的称量瓶内，然后轻轻振动称量瓶，使煤样摊平。打开称量瓶盖，放入已预先通氮气10min以上（氮气流速调到约0.4L/min），并已加热到（105～110）℃的干燥箱中，在干燥氮气流中干燥至质量恒重（干燥时间约2h）。然后从通氮干燥箱中取出称量瓶并盖严，放入干燥器中冷却至室温（约15-20min）后称量[2]。

2.2.3 空气干燥法

称取褐煤样品1±0.01 g（称准到0.0002g）至预先烘干和称出重量的称量瓶内，轻轻振动称量瓶，使煤样摊平。然后将瓶盖开启，放入预先鼓风并已加热到（105～110）℃的干燥箱中，在一直鼓风的条件下，干燥2h至质量恒重[2]。

为了空气干燥法及通氮干燥法测定褐煤的水分结果具有可比性，因此本次试验每一个褐煤的分析基水分要求同一人员采用空气干燥法及通氮干燥法同时进行测定。

2.2.4 对比试验

按照2.2中通氮干燥法和空气干燥法对20个不同的褐煤样品的分析基水分进行2次重复测定，测定结果详见表1。

3 实验室结果

根据试验结果，进行以下分析：

3.1 重复性比较

由表1及表2可知，通氮干燥法和空气干燥法的测定结果符合《GB/T 212-2008 煤的工业分析方法》中水分测定重复性要求，两种方法重复性较好。分析其原因，主要是通氮干燥法和空气干燥法的试验影响因素明确，人员操作技术规范、仪器设备处于正常运转的良好状态，因此人员操作、方法技术、仪器设备等因素对试验产生的误差较小。

3.2 方法精密度比较

用统计量F检验通氮干燥法和空气干燥法方法的精密度（重复测定方差）有无显著性差异。分别计算两方法试验结果的重复测定方差：

式中：WAi--单个方法中每个褐煤样品两次重复测定结果间的差值；

n--单个方法测定的褐煤样品个数，在本实验中为20。

计算通氮干燥法（方法A）的方差SA2=0.004394，空气干燥法的方差SB2=0.003883。

查F分布表中自由度为19的F0.05.19.19=2.17，因F< F0.05.19.19，通氮干燥法和空气干燥法的测试精密度无显著性差异。

3.3 测定结果的比较

通过表1中的数值计算出通氮干燥法和空气干燥法这两种方法测定结果差值的平均值、方差Sd及统计量t，并用统计量t检验这两种方法的测定结果（重复测定平均值的差值）有无显著性差异。

查t值表得t0.05，19=2.093，t > t0.05，19。t检验结果表明，通氮干燥法和空气干燥法该两种水分的测定方法存在显著性差异，存在较大的系统误差。

测定结果差值的95%置信区间：

根据上述结果，表明采用空气干燥法测定褐煤中的分析基水分与通氮干燥法相比，空气干燥法测定的分析基水分存在一定的偏差，测定结果偏低。主要是由于褐煤的煤化程度较低，褐煤在空气中加热干燥时易受氧化分解而使质量增加，使水分测定值偏低。而采取通氮气方法即在氮气惰性气氛中加热，避免了褐煤与氧接触，发生氧化反应大大减少，因此测得的分析基水分含量更能准确反映出褐煤中真实的分析基水分含量。

4 结语

综上所述，通过比对试验可以看出，通氮干燥法和空气干燥法这两种测定方法的重复性好，且精密性无显著性差异。但这两种方法在准确度比较上存在显著性差异，置信限大于《GB/T 212-2008 煤的工业分析方法》中规定的重复性。由此可知用空气干燥法测定褐煤的分析基水分较用通氮干燥法出现较大的偏倚，因此测定褐煤分析基水分应按照《GB/T 212-2008 煤的工业分析方法》中规定选用通氮干燥法，不可用空气干燥法替代。

参考文献：

[1]程稳香.采用加热吸收法测定印尼褐煤水分的方法探讨[J].煤质技术，2013（04）.

[2]GB/T 212-2008煤的工业分析方法[S].中国标准出版社.

作者简介：张吴泳（1986- ），女 ，广西钦州人，本科，研究方向：主要从事：矿产品、石油产品、煤炭等商品的检验分析工作。