我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

隋 艷

(1.國(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100013；2.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 檢測(cè)分院，北京 100013；3.煤炭資源高效開(kāi)采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013)

0 引 言

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是具有足夠均勻和穩(wěn)定的特定特性的物質(zhì)，其特性適用于測(cè)量或標(biāo)稱特性檢查中的預(yù)期用途。有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是附有由權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的文件，提供使用有效程序獲得的具有不確定度和溯源性的一個(gè)或多個(gè)特性值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[1]。作為高度均勻、良好穩(wěn)定和量值準(zhǔn)確的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是國(guó)家或國(guó)際的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和量值傳遞的載體，是建立測(cè)量量值溯源體系最有效的工具[2-3]。我國(guó)國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要明確提出“研究制定高精確度和高穩(wěn)定性的計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系，以及重點(diǎn)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完善監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室體系、認(rèn)證認(rèn)可體系及技術(shù)性貿(mào)易措施體系”，作為科技創(chuàng)新三大基礎(chǔ)條件之一的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求。

我國(guó)是世界上首屈一指的產(chǎn)煤、用煤、煤炭貿(mào)易大國(guó)。煤炭作為目前可清潔高效利用的最經(jīng)濟(jì)安全能源，廣泛應(yīng)用于電力、鋼鐵、冶金、化工和建材等多行業(yè)領(lǐng)域。2020年全國(guó)煤炭產(chǎn)量39.0億t，同比增長(zhǎng)1.4%；進(jìn)口量3.04億t，同比增長(zhǎng)1.5%。預(yù)計(jì)至“十四五”末期，煤炭產(chǎn)量將增至41億t左右，消費(fèi)量約為42億t。我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本性改變，推進(jìn)煤炭清潔高效利用、加強(qiáng)商品煤質(zhì)量管理、健全商品煤質(zhì)量監(jiān)管體系將成為煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)之一。隨著對(duì)煤科學(xué)的研究逐漸深入，無(wú)論是工藝革新的理論指導(dǎo)、清潔高效集約化利用的需求或是智能化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，均需以準(zhǔn)確可靠的煤炭成分、元素、工藝性質(zhì)等特性指標(biāo)分析檢測(cè)為基礎(chǔ)，故煤炭領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制和應(yīng)用至關(guān)重要，煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究對(duì)炭分析檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展、煤炭利用價(jià)值和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)具有重要的實(shí)踐意義[4]。

目前我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)行平行管理，二者分別由國(guó)家市場(chǎng)管理總局下屬計(jì)量司和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2個(gè)不同機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)審批[5]，筆者重點(diǎn)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分類管理、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的發(fā)展歷程、煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，對(duì)煤炭類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，以期對(duì)煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的應(yīng)用推廣提供參考。

1 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究發(fā)展歷程

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的起源是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)初，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在鋼鐵領(lǐng)域首先開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究與應(yīng)用。1906年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局頒布了首批具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)含義的冶金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(鋼1種、鐵4種)。1911年美國(guó)又發(fā)布銅、銅礦石等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，品種擴(kuò)大至25種。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的出現(xiàn)提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，得到工業(yè)界的認(rèn)可，在英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家也迅猛發(fā)展。目前COMAR數(shù)據(jù)庫(kù)收錄除中國(guó)外煤炭類有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)19種，其中美國(guó)8種、比利時(shí)6種、俄羅斯2種、南非3種，主要涉及元素、發(fā)熱量、揮發(fā)分等特性指標(biāo)[6-12]。

新中國(guó)成立以前，我國(guó)尚不具備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)能力，主要依靠進(jìn)口國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。1952年在全國(guó)理化檢驗(yàn)委員會(huì)的組織下發(fā)布了第一批鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(鋼3種、鐵2種)，在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的發(fā)展史上具有里程碑意義[13-19]。2003年，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院?jiǎn)?dòng)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)資源共享平臺(tái)(CNRM)的建設(shè)，并于2011年作為首批通過(guò)認(rèn)定的國(guó)家科技平臺(tái)之一正式轉(zhuǎn)入運(yùn)行服務(wù)階段，實(shí)現(xiàn)了13個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域9 000余種國(guó)家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)資源的信息共享，有力推動(dòng)了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)領(lǐng)域的科技進(jìn)步[20-22]。

2 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分類與管理

2.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分類[13-18]

從技術(shù)特性角度區(qū)分，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)涉及用于統(tǒng)一量值的化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、物理特性與物理化學(xué)特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和工程技術(shù)特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

從化學(xué)成分角度區(qū)分，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括單一組分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和按照存在狀態(tài)或?qū)W科專業(yè)分類的其他標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。其中基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有實(shí)際樣品特性，煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)即屬于基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

從原料和用途的角度區(qū)分，共計(jì)鋼鐵成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、有色金屬及金屬中氣體成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、建材成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、核材料成分分析與放射性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、高分子材料特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、化工產(chǎn)品成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、地質(zhì)礦產(chǎn)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、環(huán)境化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、臨床化學(xué)分析與藥品成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、食品成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、煤炭石油成分分析和物理特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、工程技術(shù)特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、物理特性與物理化學(xué)特性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)13大類，煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是其中之一。

從定級(jí)條件角度區(qū)分，我國(guó)將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2大類，編號(hào)分別冠以GBW和GBW(E)。其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[20]要求用絕對(duì)測(cè)量法或兩種以上不同原理的準(zhǔn)確可靠的方法定值、或是用多個(gè)實(shí)驗(yàn)室以同種準(zhǔn)確可靠的方法定值，其穩(wěn)定性在一年以上或達(dá)到國(guó)際上同類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的先進(jìn)水平，具有全國(guó)最高水平的準(zhǔn)確度，可用于仲裁分析、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方法，以及為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)傳遞量值，用于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值。二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)準(zhǔn)確度和均勻性未達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的水平，但能滿足一般測(cè)量的需要，其穩(wěn)定性在半年以上，或能滿足實(shí)際測(cè)量的需要。二者均屬“有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的管理

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理委員會(huì)辦公室(秘書處設(shè)在中國(guó)計(jì)量測(cè)試協(xié)會(huì))負(fù)責(zé)申報(bào)和評(píng)審，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局計(jì)量司負(fù)責(zé)審批，并頒發(fā)《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定級(jí)證書》?！吨腥A人民共和國(guó)計(jì)量法》將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)納入依法管理的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，具有復(fù)現(xiàn)、保存和傳遞量值的基本作用。

截止2020年，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局計(jì)量司批準(zhǔn)發(fā)布的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW)合計(jì)2659種(含基準(zhǔn)物質(zhì)108種)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW(E))合計(jì)10 080種[20]。

2.3 國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者(RMP)認(rèn)可

中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)按照CNAS-CL04《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品生產(chǎn)者能力認(rèn)可準(zhǔn)則》(等同采用ISO 17034)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者進(jìn)行認(rèn)可，是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者的自愿行為，目前通過(guò)CNAS認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品生產(chǎn)者共有17家[19]。

3 我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)現(xiàn)狀

國(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心作為我國(guó)煤炭檢測(cè)行業(yè)技術(shù)歸口單位，于1983年開(kāi)始研制和生產(chǎn)煤炭類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。與世界其他國(guó)家相同，我國(guó)首先開(kāi)展了煤炭分析檢測(cè)中工業(yè)分析指標(biāo)灰分和揮發(fā)分、全硫、發(fā)熱量、碳?xì)涞瘸Ｒ?guī)指標(biāo)的物理特性和化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制；煤化工科學(xué)的不斷發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)促進(jìn)了磷、砷、氟、氯、灰成分和灰熔融性等指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的問(wèn)世；而隨著粉煤流態(tài)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用研制了動(dòng)力用煤企業(yè)關(guān)注的可磨性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；近十余年，成功研制了易受氧化變質(zhì)影響以及試驗(yàn)條件規(guī)范程度要求較高的煙煤黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層指數(shù)工藝類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以及表征煤炭自燃發(fā)火難易程度屬性的自燃傾向性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)志著我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制技術(shù)接軌國(guó)際領(lǐng)先水平[24-25]。

除國(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心以外，我國(guó)已通過(guò)全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理委員會(huì)審查的煤炭有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)單位包括中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球化學(xué)勘察研究所、山東冶金科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所、秦皇島出入境檢驗(yàn)檢疫局煤炭檢測(cè)技術(shù)中心、武漢大學(xué)(武水)和青島三能電力機(jī)械有限公司、濟(jì)南高新開(kāi)發(fā)區(qū)泉東標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究所、陜西省能源研究所、西安熱工研究院等。國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具體類別、生產(chǎn)研制單位等內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

表1 我國(guó)煤炭類有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

4 煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)

煤炭樣品具有基體效應(yīng)顯著、粒度離析導(dǎo)致的均勻性有限、易氧化變質(zhì)等特點(diǎn)，故煤炭類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在研制過(guò)程中需對(duì)系列構(gòu)建、樣品采集、制備、分裝、定值等多方面技術(shù)開(kāi)展深入試驗(yàn)研究以有效保證質(zhì)量要求，使其有效發(fā)揮量值傳遞作用。煤炭標(biāo)物研制的關(guān)鍵技術(shù)包括粒度均勻、量值穩(wěn)定等。

4.1 粒度均勻

樣品破碎粒徑是均勻性的重要影響因素之一，制樣階段的固體混勻技術(shù)對(duì)均勻性尤為重要[30]。樣品破碎粒徑減小，則煤的比表面積增加，煤氧復(fù)合速度增大，故樣品分布更易均勻，量值的不確定度會(huì)減小，但量值的穩(wěn)定性可能受到影響。因此，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制過(guò)程中需綜合考慮煤質(zhì)特性與試驗(yàn)方法的需要，不同的煤炭分析檢測(cè)特性指標(biāo)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有不同的粒度分布要求，如煤物理特性和化學(xué)成分分析及元素分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒度<0.2 mm，煙煤膠質(zhì)層指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒度<1.5 mm，煤自燃傾向性吸氧量分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒度<0.15 mm，哈氏可磨性指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒度介于0.63 mm～1.25 mm。且不可過(guò)度破碎，否則特性量值可能發(fā)生改變。如煙煤膠質(zhì)層指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)要求粒度小于0.2 mm部分不超過(guò)30%，若實(shí)際制備過(guò)程中發(fā)生過(guò)度破碎，則膠質(zhì)層最大厚度Y值可能變大，最終收縮度X值會(huì)明顯變小[26]。

綜上，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備過(guò)程中首先需滿足相應(yīng)特性指標(biāo)方法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品粒度的要求，其次應(yīng)根據(jù)其煤種特性、初始粒度等確定逐級(jí)破碎與縮分方式，以及后續(xù)分裝過(guò)程中可能發(fā)生的粒度離析等情況的控制，有效保證破碎粒徑的均勻性。

4.2 量值穩(wěn)定

煤炭在自然環(huán)境條件下放置時(shí)，易受空氣中氧氣的作用發(fā)生氧化變質(zhì)，從而使其特征量值發(fā)生改變。不同煤種、不同特性指標(biāo)的質(zhì)量穩(wěn)定性均各有異。通常變質(zhì)程度較高的無(wú)煙煤相對(duì)穩(wěn)定，變質(zhì)程度較低的煙煤量值穩(wěn)定性相對(duì)較弱。如煤的焦化工藝指標(biāo)通常要求待測(cè)樣品一周甚至當(dāng)天完成分析試驗(yàn)。在針對(duì)易氧化變質(zhì)煤種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制中可采取一定的氧氣阻隔干預(yù)方式，控制標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)受環(huán)境條件的影響程度，如煙煤膠質(zhì)層指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和黏結(jié)指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均采取了不同的除氧外包裝，有效保證其量值穩(wěn)定周期達(dá)到一年以上。

故標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制及使用過(guò)程中均需關(guān)注樣品的量值穩(wěn)定特性，包括自定值時(shí)間起到樣品開(kāi)封時(shí)的長(zhǎng)期有效期、以及開(kāi)封后的樣品的短期有效期，對(duì)于特殊包裝的樣品，其開(kāi)封后量值穩(wěn)定周期會(huì)明顯縮短，如一個(gè)月等。

4.3 定值有效

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值可采用 “用高準(zhǔn)確度的絕對(duì)或權(quán)威測(cè)量方法”、“用兩種以上不同原理的可靠方法”或“多個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作”3種方法。煤炭類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由于其特點(diǎn)，多數(shù)采用多個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作、協(xié)同試驗(yàn)定值的方式。無(wú)論采用哪種定值方式或組合方式，均需以科學(xué)可靠的試驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，選擇技術(shù)能力強(qiáng)且研究經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展協(xié)同合作，確保定值試驗(yàn)的科學(xué)性和可靠性。

例如，煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中，以煤灰成分分析為代表的系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用了“用兩種以上不同原理的可靠方法”和“多個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作”2種定值方式，其中三氧化二鐵含量的確定使用了鈦鐵試劑分光光度法、EDTA絡(luò)合滴定法和原子吸收分光光度法3種方法，二氧化鈦含量的確定使用了鈦鐵試劑分光光度法、過(guò)氧化氫分光光度法和二安替比林甲烷分光光度法3種方法，而氧化鉀含量的確定使用了火焰光度法、原子吸收分光光度法和等離子體發(fā)射光譜法3種儀器方法；煤物理特性和化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有根據(jù)“用高準(zhǔn)確度的絕對(duì)或權(quán)威測(cè)量方法”和“多個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作”2種定值方式，如全硫含量各實(shí)驗(yàn)室均使用艾氏卡仲裁方法確定；以及煤的哈氏可磨性指數(shù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為代表的采用不同操作人員追溯至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的“用高準(zhǔn)確度的絕對(duì)或權(quán)威測(cè)量方法”定值方式等。

4.4 計(jì)量溯源

溯源性指通過(guò)一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)值與國(guó)家或國(guó)際測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生緊密聯(lián)系的特性。煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特征量值的溯源性可分為3類，即溯源至SI單位、試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[32]。

煤炭成分類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)如煤中全硫、氮、氟、氯等元素含量的標(biāo)準(zhǔn)值基本不受煤氧化變質(zhì)的影響可保持長(zhǎng)期穩(wěn)定性，煤的發(fā)熱量和碳含量的標(biāo)準(zhǔn)值則會(huì)隨煤的氧化變質(zhì)逐漸降低，可保持一年或稍長(zhǎng)的穩(wěn)定性，上述2類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均可溯源到SI(國(guó)際單位制)單位；煤的揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)及膠質(zhì)層指數(shù)等工藝性指標(biāo)可溯源到公認(rèn)的國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，通常稱之為條件值；煤的哈氏可磨性指數(shù)可溯源到公認(rèn)的、根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法定值的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，亦可保持較長(zhǎng)的穩(wěn)定性。

5 煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的應(yīng)用

近年來(lái)，煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)已廣泛應(yīng)用于多行業(yè)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室中，在煤炭分析檢測(cè)領(lǐng)域建立了可靠的量值溯源鏈，對(duì)提高分析檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性發(fā)揮了重要作用。煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要可應(yīng)用于儀器標(biāo)定和校準(zhǔn)、性能評(píng)價(jià)，試驗(yàn)方法研究和確認(rèn)以及測(cè)試過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控4個(gè)方面，具體分述如下：

5.1 儀器標(biāo)定和校準(zhǔn)

用于儀器標(biāo)定或校準(zhǔn)的煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括2種類型，一是特性量值可溯源至SI單位且長(zhǎng)期穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如氟、氯、砷、汞、磷等成分含量；一是特性量值可溯源至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的哈氏可磨性指數(shù)專用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

利用可溯源到SI單位的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于儀器標(biāo)定或校準(zhǔn)時(shí)，可分別采用單點(diǎn)標(biāo)定法或多點(diǎn)標(biāo)定法。其中單點(diǎn)標(biāo)定法要求選擇與被測(cè)煤樣(或煤灰樣)的基體及特性量值相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書中給出的特性量值的認(rèn)定值與儀器測(cè)量值或響應(yīng)信號(hào)之商作為儀器的校準(zhǔn)系數(shù)；多點(diǎn)標(biāo)定法要求選擇至少高、中、低3個(gè)水平的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)涵蓋被測(cè)煤樣(或煤灰樣)預(yù)期量值范圍，以儀器測(cè)量值或響應(yīng)信號(hào)為自變量，以認(rèn)定值為因變量建立校準(zhǔn)曲線。煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多以干燥基表示認(rèn)定值，實(shí)際測(cè)量值為空氣干燥基，測(cè)定時(shí)需同步測(cè)定其水分值用以基準(zhǔn)換算，標(biāo)定后另需進(jìn)行有效性檢查，必要時(shí)重新標(biāo)定。

可溯源至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)構(gòu)成量值溯源鏈，源于各國(guó)依據(jù)本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值建立各國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，要求該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值通過(guò)公認(rèn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定義和指定的權(quán)威機(jī)構(gòu)定值，使用的儀器據(jù)此建立校準(zhǔn)曲線。

5.2 儀器性能評(píng)價(jià)

用煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)評(píng)價(jià)儀器性能時(shí)，首先進(jìn)行儀器測(cè)量精密度的評(píng)判，符合要求的前提下才可進(jìn)行準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)。

儀器的測(cè)量精密度評(píng)價(jià)可采用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多次重復(fù)測(cè)定和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2次重復(fù)測(cè)定2種方法。分別通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算儀器的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差Srep與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重復(fù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)差Sr,GB進(jìn)行比較，若Srep≤Sr,GB,則方法精密度無(wú)顯著性差異，反之需進(jìn)一步通過(guò)F檢驗(yàn)確認(rèn)。儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)同樣可采用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)多次重復(fù)測(cè)定和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2次重復(fù)測(cè)定2種方法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)量t檢驗(yàn)輔助以差值或真實(shí)偏倚的95%概率置信限確認(rèn)儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度。

5.3 方法研究和確認(rèn)

煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)用于試驗(yàn)方法研究的作用在于比較每一試驗(yàn)條件或測(cè)量程序下結(jié)果的準(zhǔn)確度，從而獲得最佳試驗(yàn)條件。并在試驗(yàn)方法經(jīng)研究確立后，對(duì)方法的有效性進(jìn)行確認(rèn)，包括方法的適用性和準(zhǔn)確度的評(píng)估。同樣可采用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法和系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法2種方法。

5.4 測(cè)試質(zhì)量監(jiān)測(cè)

煤炭標(biāo)物在測(cè)試質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用最為廣泛，通常要求基體及特性量值盡可能地與日常檢驗(yàn)煤樣相近，最好安排在一批試樣測(cè)試的開(kāi)始和結(jié)束以及必要時(shí)的中間階段。實(shí)際使用過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)合成不確定度的計(jì)算，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)量值與認(rèn)定值之差是否不大于合成擴(kuò)展不確定度，判斷其量值的合格性與測(cè)試過(guò)程的受控性[27-31]。

6 發(fā)展與展望

(1)我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)已形成適應(yīng)我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品體系，隨著煤炭檢測(cè)技術(shù)和煤炭綜合加工利用行業(yè)的發(fā)展，商品煤質(zhì)量的變化、環(huán)保要求的提高、在線監(jiān)測(cè)模式的普及、智能化檢測(cè)技術(shù)的完善以及煤化工工藝的革新，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系的補(bǔ)充和完善亟待優(yōu)化提升。標(biāo)注物質(zhì)的研究將向多元組分、多種特性、痕量以及多相物態(tài)的方向發(fā)展，以充分適應(yīng)和滿足社發(fā)展和科技進(jìn)步的需求。

(2)近期煤炭標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究將涉及更多易發(fā)生氧化變質(zhì)作用的不穩(wěn)定組分，如黃鐵礦硫和硫酸鹽硫的硫形態(tài)；以及規(guī)范性程度較高的條件試驗(yàn)指標(biāo)，如煙煤坩堝膨脹序數(shù)等系列。

(3)未來(lái)將持續(xù)聚焦動(dòng)力用煤、冶煉用煤、高爐噴吹用煤等系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系的完善和構(gòu)建，加強(qiáng)工藝指標(biāo)類標(biāo)物的研制，填補(bǔ)領(lǐng)域空白，為我國(guó)煤炭資源優(yōu)化利用提供更好的基礎(chǔ)條件平臺(tái)。

(4)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)、研制及應(yīng)用統(tǒng)計(jì)將于信息化技術(shù)緊密聯(lián)系，從單純的提供數(shù)據(jù)到提取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步指導(dǎo)解決生產(chǎn)和科研中的實(shí)際問(wèn)題。

(5)積極面向國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，研制高準(zhǔn)確度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，開(kāi)展量值傳遞及在線校準(zhǔn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)煤炭檢測(cè)領(lǐng)域計(jì)量新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，有助于我國(guó)煤炭檢測(cè)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。