煤的視相對密度兩種測試方法的比對研究＊

龍亞平 李延軍 龍威成 馬 莉 田偉鵬

（1.中煤科工集團西安研究院，陜西省西安市，710054；2.西安機電信息技術研究所，陜西省西安市，710065）

煤的視相對密度兩種測試方法的比對研究＊

龍亞平1李延軍1龍威成1馬 莉1田偉鵬2

（1.中煤科工集團西安研究院，陜西省西安市，710054；2.西安機電信息技術研究所，陜西省西安市，710065）

采用國家標準方法和行業(yè)標準方法對煤的視相對密度進行了測試，結果表明行業(yè)標準的精密度明顯好于國家標準的精密度，且行業(yè)標準所用煤樣粒級代表性好，可用于對所有煤樣進行測試。

國家標準 行業(yè)標準 煤 視相對密度

1 引言

煤是一種多孔性且極不均勻的物質，煤的視相對密度是指在20℃時煤（包括煤的孔隙）的質量與同體積水的質量之比，它是表示煤物理特性的指標，用于計算煤的資源量。在煤的燃燒和綜合利用中，其孔隙率（真相對密度和視相對密度的函數）是影響工藝效果和廢氣排放的重要參數。煤的視相對密度值的微小偏差可能造成資源量計算中幾十到上百萬噸煤炭的計算偏差，它的測定方法及其數值的準確性是影響工藝效果和廢氣排放的重要參數。因此，準確測量煤視相對密度具有十分重要的意義。

國家標準GB 6949－1998《煤的視相對密度測定方法》的測定原理為：稱取一定粒度的煤樣，表面用蠟涂封后放入密度瓶內，以十二烷基硫酸鈉溶液為浸潤劑，測出涂蠟煤粒所排開的十二烷基硫酸鈉溶液體積，減去蠟的體積后，計算出20℃時煤的視相對密度。2006年，山東省煤田地質局制定了煤炭行業(yè)標準MT／T 1027－2006《煤芯煤樣視相對密度測定》，其測定原理為：先測定液體石蠟與同體積水之比的相對密度，然后稱取一定質量3～6mm粒級的煤芯煤樣，放入密度瓶中，再測出煤樣排開同體積液體石蠟的質量，計算20℃時煤的視相對密度。在本文中將同時采用國家標準方法和行業(yè)標準方法對煤視相對密度進行測試，對兩種方法所得結果進行統(tǒng)計分析，為完善國家標準提供依據。

2 試驗部分

2.1 主要儀器與試劑

長沙三德實業(yè)有限公司生產的工業(yè)分析儀；長沙開元儀器有限公司生產的電腦測硫儀；德國sartorius賽多利斯生產的分析天平：感量為0.1mg；國家煤炭質量監(jiān)督檢驗中心的密度瓶；陜西化玻器械有限公司生產的小鋁鍋；自制網匙：用3mm×3mm的篩網制成；陜西化玻器械有限公司生產的水銀溫度計：0～100℃；陜西化玻器械有限公司生產的電爐：500～600W；國藥集團化學試劑有限公司生產的優(yōu)質石蠟；國藥集團化學試劑有限公司生產的液體石蠟；國藥集團化學試劑有限公司生產的十二烷基硫酸鈉。

2.2 試驗樣品的準備

煤的視相對密度與煤的孔隙發(fā)育情況有關，而煤的孔隙度又取決于煤的變質程度和顯微組分含量。因此在選擇煤的視相對密度樣品時要考慮到代表不同變質程度和不同鏡質組含量的煤樣。

此次試驗分別采取陜西銅川下石節(jié)、河南平頂山、陜西白水、山西晉城寺河、重慶南桐礦務局和陜西黃陵6個煤礦的6個樣品，所采煤樣均為塊煤。煤樣制備是按照規(guī)定把較大量的煤樣加工成少量的具有代表性試樣的過程。此次制樣過程嚴格按照國家標準GB 474－2008《煤樣的制備方法》進行破碎、篩分、混合、縮分、干燥等，將其制成粒級為10～13mm、3～6mm和小于0.2mm的分析樣品。

3 結果討論

3.1 實驗結果

3.1.1 不同變質程度煤的煤質分析結果

按照國家標準對所采樣品進行煤的工業(yè)分析、全硫、真相對密度和黏結指數的測試，各煤樣的煤質檢測分析結果見表1。

3.1.2 煤的視相對密度分析結果

分別采用國家標準和行業(yè)標準對煤的視相對密度進行了測試，每個樣品測試15次，結果見表2。

表1 煤樣煤質檢測分析結果

表2 國家標準和行業(yè)標準煤的視相對密度測試結果表

3.1.3 不同方法煤視相對密度測量的精密度

將表2中視相對密度的極差做一比較，如表3所示。

表3 測量結果極差表

從表3可以看出，采用行業(yè)標準方法所測結果極差都小于采用國家標準方法所測結果，極差越小表明測量的精密度越好，由此可見采用行業(yè)標準方法測試的精密度明顯比采用國家標準方法測試的要好。

3.2 結果討論分析

由表1可以看出，所選煤樣代表了不同的變質程度，具有一定的代表性。6個樣品中4號和6號樣品灰分含量較高，3號、4號和6號樣品全硫含量較高，說明所采樣品涵蓋了高灰高硫煤。

由表2可以看出，測試結果中的1號、2號、3號和5號樣品采用國家標準和行業(yè)標準測量平均值之間相當接近，不超過0.02；而4號樣品平均值相差高達0.19，6號樣品平均值差距也較大，為0.08，進一步分析這是由于4號樣品和6號樣品灰分和全硫含量都較高，且這兩個樣品采用國家標準方法所測煤的視相對密度都大于煤的真相對密度，而采用行業(yè)標準時不存在這種情況。

理論上，煤的視相對密度應該小于煤的真相對密度，但對于煤的視相對密度測值的準確度沒有一個固定的衡量標準，然而在實際過程中，視相對密度應該小于真相對密度，可以此作為驗證測量結果可靠性的依據。從1號、2號、3號和5號樣品可知，不管采用哪種方法測試結果基本一致；對于高灰高硫的4號和6號樣品，行業(yè)標準所測視相對密度結果小于真相對密度，國家標準所測視相對密度結果大于真相對密度。究其原因，高灰高硫煤在樣品的制備過程中，所制視相對密度樣品因制樣過程中產生的離析現象，所制視相對密度樣品已不能代表原煤樣，用非同一樣品的視相對密度和真相對密度相比，顯然失去了比較的意義。

行業(yè)標準在視相對密度的測試中，所選煤樣粒級為3～6mm，國家標準在視相對密度測試中所選粒級為10～13mm，從表2和表3可以看出行業(yè)標準的精密度明顯好于國家標準，說明小粒級的煤樣離散度小、重復性好，而且沒有出現視密度大于真密度的情況。

煤層真正的視相對密度是埋藏在地下煤層實體的“體重”，然而這是一個理想值，是難以得到的，即使采用井下挖槽的方法，測量體積的誤差仍然存在。同樣在實驗室內無論用什么方法將不同粒級的煤測出的視相對密度都不可能等于煤層真正的視相對密度。因為煤一經開采就破壞了原完整煤層的內部孔隙，加之經過試驗室的制樣過程，破壞后的各粒級煤粒所包含的內部孔隙顯然比原煤層的孔隙少。因此選擇樣品粒級的代表性也只能說是具有代表的性質而絕非相等之意。

針對所選用的兩種粒級之間的差異問題與整個煤層相比，其差異相差不大，同時煤中空隙類型分為大孔（大于30nm）、中孔（1.2～30nm）和微孔（1.2nm）。我們所制兩種粒級樣品均為毫米級別，雖然都破壞了煤層的原始空隙，但這兩種粒級之間相比，從測量結果看其破壞的程度基本一致。

4 結論

本文采用兩種不同的方法對煤的視相對密度進行測試，其中所測結果有4組基本一致，而對于其余2組高灰高硫煤測試結果相差較大，考慮到煤樣代表性的問題，認為采用行業(yè)標準方法測量煤的視相對密度更為可靠。

［1］ 徐大群，陳輝.執(zhí)行GB／T6949－1998煤的視相對密度測定方法的體會［J］.煤質技術，2005（5）

［2］ 朱春笙，張科選.GB／T 6949－1998煤的視相對密度測定方法［S］.1998

［3］ 陳輝，劉泳，李少勇等.MT／T 1027－2006煤芯煤樣視相對密度測定［S］.2006

［4］ 劉峰，鄭厚發(fā)，劉富等.加強行業(yè)標準化工作促進煤炭工業(yè)科學發(fā)展［J］.中國煤炭.2010（3）

Comparison research on apparent relative density of coal by using two methods

Long Yaping1，Li Yanjun1，Long Weicheng1，Ma Li1，Tian Weipeng2
（1.Xi＇an Research Institute，China Coal Technology and Engineering Group，Xi＇an，Shaanxi 710054，China；2.Xi＇an Institute of Electromechanical Information Technology，Xi＇an，Shaanxi 710065，China）

National standard method and industry standard method are used to test apparent relative density of coal in this paper.The results show that the precision of industry standard is significantly higher than national standards＇.There is meanwhile，agood representative of coal sample＇s grade size in industry standard，which can be used to test for all kinds of coal samples.

national standard method，industry standard method，coal，apparent relative density

TQ531.1

A

國家科技重大專項大型油氣田及煤層氣開發(fā)資助項目（2008ZX05040－005－002）

龍亞平（1979－），女，陜西富平人，碩士、工程師，分析化學專業(yè)，從事煤炭質量檢驗工作。

（責任編輯 王雅琴）