煤炭檢驗實驗室內(nèi)部質(zhì)控策略

＊郭 坦

（西山煤電（集團）有限責(zé)任公司技術(shù)中心 山西 030000）

隨著煤炭資源的日益緊缺和環(huán)保政策的不斷升級，煤炭的高效利用和清潔利用已經(jīng)成為國家和企業(yè)的重要發(fā)展方向。而煤炭的有效利用和清潔利用必須建立在煤炭質(zhì)量可靠檢測的基礎(chǔ)之上。然而，煤炭的復(fù)雜性和多樣性給煤質(zhì)檢測帶來了很大的挑戰(zhàn)，沒有準(zhǔn)確可靠的檢測結(jié)果，將會給企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展帶來巨大的影響。因此，煤炭檢驗實驗室內(nèi)部質(zhì)控變得尤為重要。

1.煤炭檢驗實驗室及其內(nèi)部質(zhì)控基本概述

(1)煤炭檢驗實驗室的作用

煤炭檢驗實驗室可以開展物理分選實驗和化學(xué)分析，評估各種煤炭樣品的質(zhì)量參數(shù)，如灰分、硫含量、熱值等，從而為選煤過程提供決策依據(jù)。實驗室還可以通過分選和除塵等方法，去除煤炭中的雜質(zhì)和灰分，提高煤炭在工業(yè)生產(chǎn)中的利用率。此外，煤炭檢驗實驗室可以對煤的粒度、密度、硬度等方面進行物理性質(zhì)測試，以此量化評估煤炭的可用性和適應(yīng)性，并為工業(yè)生產(chǎn)過程提供有用的信息，從而提高工業(yè)生產(chǎn)效率和減少煤炭浪費。同時，煤炭檢驗實驗室可以通過對煤炭樣品的化學(xué)分析，確定煤的含硫量、氮量、焦炭反應(yīng)性等指標(biāo)，為加工過程中的環(huán)保措施提供支持。煤炭檢驗實驗室還可以開展煤炭產(chǎn)品的綜合性評估和審批，對于保障市場的安全和公平，強化對煤炭進出口貿(mào)易、煤炭價格形成、煤炭市場監(jiān)管等方面都有著重要的作用。并且，實驗室還可以通過對煤炭樣品的分析檢測，提供有力的證據(jù)和數(shù)據(jù)，利于促進維權(quán)和解決糾紛問題[1]。

(2)實驗室內(nèi)部質(zhì)控實施的原則

①實驗室區(qū)域功能劃分原則。實驗室區(qū)域功能劃分原則是為了實現(xiàn)高效、安全的實驗室操作環(huán)境。首先，干濕分區(qū)可以有效地防止因漏水對儀器設(shè)備造成的損失，并方便集中供氣管道的布置，同時，濕區(qū)便于廢水的集中收集及給水管道的布置。其次，實驗區(qū)域與辦公區(qū)域分開布置，辦公人員必須通過門禁管理進入實驗區(qū)域，以確保實驗室的安全性。此外，大型儀器設(shè)備放置在大樓一層，入口處設(shè)置門禁管理，便于集中管理和維護，同時解決了承重問題。最后，有機前處理室及有機分析儀器室布置在三層，對于有機揮發(fā)性氣體能夠及時有效的排除，無機前處理室及無機分析儀器室布置在二層，無機廢氣與有機廢氣分開處理，達標(biāo)后排放，做到了環(huán)保和安全[2]。

②質(zhì)量控制樣品的選擇原則。實驗室應(yīng)根據(jù)常見的樣品類型和檢測范圍，選擇樣品的濃度范圍和性質(zhì)，如不同等級的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、模擬樣品等，以確保質(zhì)控數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。同時，要保證質(zhì)控樣品的制備方法與實際樣品的制備方法相同，并參照國際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行制備和分配。此外，質(zhì)控樣品的數(shù)量要足夠，樣品準(zhǔn)確度、精密度、穩(wěn)定性等指標(biāo)達到要求，才能提高質(zhì)控數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

③分析頻率的設(shè)定原則。要充分考慮檢測所需的時間和成本，避免分析次數(shù)過多造成資源浪費，同時保證質(zhì)控樣品被充分分析，數(shù)據(jù)可靠。同時，考慮樣品的穩(wěn)定性和易變性，一定量的分析可以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，但過于頻繁的分析也可能會影響樣品的穩(wěn)定性。

④質(zhì)控數(shù)據(jù)的處理和分析原則。質(zhì)控數(shù)據(jù)的處理和分析是內(nèi)部質(zhì)控的重要環(huán)節(jié)。在處理和分析質(zhì)控數(shù)據(jù)時，需要將質(zhì)控數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)相結(jié)合，評估實驗室的整體性能水平，指導(dǎo)實驗室實施改進措施，提高實驗室運作質(zhì)量。在分析質(zhì)控數(shù)據(jù)的過程中，需要識別問題，分析誤差和偏差來源。通過分析誤差和偏差的原因，可以采取相應(yīng)的改進措施，提高實驗室的整體性能水平。另外，還需要對質(zhì)控數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性進行評估，比較質(zhì)控數(shù)據(jù)與實驗標(biāo)準(zhǔn)值之間的誤差，以便進行數(shù)據(jù)校正[3]。

2.化學(xué)分析中的質(zhì)控策略

（1）化學(xué)分析中存在的誤差和影響因素。在化學(xué)分析中，由于多種因素的影響，難免出現(xiàn)各種誤差。其中，樣品誤差是由于煤炭樣品來源的不確定性和本身的異質(zhì)性導(dǎo)致的誤差。具體來講，樣品可能存在混合不均勻、質(zhì)量不一致、煤炭本身性質(zhì)出現(xiàn)變化等情況，造成分析出現(xiàn)差錯。儀器誤差則是由于儀器本身的設(shè)計、制造和使用過程中的質(zhì)量控制導(dǎo)致的誤差。這種誤差可以通過儀器校準(zhǔn)、維護和保養(yǎng)來減小。除了樣品誤差和儀器誤差，還有操作失誤和實驗環(huán)境不良等因素，也會影響化學(xué)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）質(zhì)控樣品的選擇和制備。質(zhì)控樣品是指由實驗室內(nèi)部或者外部出具的標(biāo)準(zhǔn)煤樣，以利于實驗室內(nèi)部對于所測定的煤炭樣品進行質(zhì)量控制，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。首先，質(zhì)控樣品的選擇應(yīng)具有代表性，能夠覆蓋檢測范圍內(nèi)的各種煤種和特性。其次，在制備過程中需要注意樣品的穩(wěn)定性和一致性，以便于長期使用。制備過程中應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)程序，確保每個樣品都具有相同的制備步驟，包括研磨、混合、稱重、裝瓶、標(biāo)識等。在實驗室內(nèi)部進行質(zhì)控樣品制備時，需要保證樣品的準(zhǔn)確性。在制備過程中，要防止樣品受到污染或者受到環(huán)境影響，以免影響測量結(jié)果。在制備完畢后，要進行質(zhì)量控制，檢查每個樣品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，以確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

（3）質(zhì)控樣品的檢測。質(zhì)控樣品的檢測是衡量化學(xué)分析準(zhǔn)確性的直接依據(jù)。在質(zhì)控樣品檢測中，實驗室需要建立一個標(biāo)準(zhǔn)測試程序，準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)試劑、儀器和其他設(shè)備，以確保每次測試都按照相同的方法進行。在執(zhí)行測試時，操作人員需要遵循標(biāo)準(zhǔn)程序，記錄所有數(shù)據(jù)和結(jié)果。接下來，實驗室需要對測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析。通過計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等指標(biāo)，幫助實驗室確定檢測精度，并發(fā)現(xiàn)任何可能存在的問題。實驗室還應(yīng)定期對其質(zhì)控策略進行回顧和修改，以確保其一直處于最佳狀態(tài)。

3.選煤及其相關(guān)質(zhì)控措施

（1）選煤的基本處理過程及其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。選煤是煤炭加工中一個重要的環(huán)節(jié)，主要目的是將原煤中不同密度的組分分離出來，提高煤的質(zhì)量和降低對環(huán)境的污染。選煤的主要工序包括破碎、篩分、重介質(zhì)分選和浮選等環(huán)節(jié)。這些工序的操作和控制相互關(guān)聯(lián)，需要進行精細(xì)的協(xié)調(diào)和管理，才能保證選煤的效率和質(zhì)量。

在選煤工藝中，破碎是首先要進行的一個步驟。原煤經(jīng)過破碎后，可以達到一定的粒度要求，便于后續(xù)工序處理，如表1所示。破碎的設(shè)備包括顎式破碎機、錘式破碎機、圓錐破碎機等。不同類型的破碎機的破碎效果也有所不同，需要根據(jù)不同的煤質(zhì)要求進行選擇。

表1 某型號精煤破碎機各級產(chǎn)率表

篩分是破碎后的原煤通過篩分設(shè)備進行篩分。篩分的目的是將原煤中粒度過大或過小的煤進行分離，以保證后續(xù)工序處理的煤質(zhì)量。篩分設(shè)備包括振動篩、重型篩、拖動篩、粘性篩等。選用不同的篩分設(shè)備，可以根據(jù)煤質(zhì)的要求和篩分效果進行選擇。在重介質(zhì)分選環(huán)節(jié)中，煤在密度介于1.3～2.2g/cm3之間的重介質(zhì)中，根據(jù)原煤中不同密度的組分特點，采用稠濁度、浮力等分選原理，將不同密度組分分離出來。重介質(zhì)分選技術(shù)是一種比較成熟的分選技術(shù)，通過重介質(zhì)選擇、稠濁度控制、過程水控制等手段，可以實現(xiàn)高效、精確的分選效果。重介質(zhì)分選的重介質(zhì)一般是水和磁性介質(zhì)，通過調(diào)整重介質(zhì)的密度和濃度，可以實現(xiàn)不同密度組分的分離。

在浮選過程中，是將經(jīng)過重介質(zhì)分選的浮選煤再進行浮選，以分離出更細(xì)小的煤質(zhì)，提高煤質(zhì)的純度。浮選技術(shù)是一種通過氣泡和藥劑等控制參數(shù)，使煤中不同密度的組分浮到水面上的技術(shù)。浮選技術(shù)的控制參數(shù)包括藥劑的選擇、藥劑的濃度、藥劑的投加量、氣體用量等。這些參數(shù)的選擇和調(diào)節(jié)，可以影響浮選效果的好壞。因此，在浮選環(huán)節(jié)中，需要進行精細(xì)的控制和調(diào)節(jié)，以保證浮選煤的質(zhì)量和純度。

（2）選煤過程中的質(zhì)控策略。選煤過程中，為保證煤質(zhì)量穩(wěn)定，需要制定相應(yīng)的質(zhì)量控制策略。首先，要做好原煤采樣。要選擇水平式分級采樣器、螺旋式采樣器等合適的采樣器具進行采樣。其次，要做好原煤分析。對樣品進行磨粉、篩分等預(yù)處理，選擇元素分析儀、工業(yè)分析儀等合適的分析儀器設(shè)備，依據(jù)分析的目的和需要選擇GB/T、ASTM等標(biāo)準(zhǔn)，確保分析數(shù)據(jù)的可比性和可靠性。接著，做好選煤實驗。選定適當(dāng)?shù)脑囼灅悠?，對原煤進行分選和磨粉，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。選擇合適的實驗方法和流程，如重介質(zhì)選煤、浮選等，根據(jù)不同實驗?zāi)康倪x取不同的方法。在保證實驗可重復(fù)的前提下，對實驗參數(shù)進行充分的控制和調(diào)節(jié)，確保實驗結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。同時，做好選煤過程監(jiān)測工作。工作人員要了解選煤過程的工藝流程和工作原理，掌握各個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù)和指標(biāo)，能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。

4.工藝改進分析

（1）工藝改進的背景和動機。隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤炭檢驗實驗室的工作質(zhì)量越來越受到重視。實驗室在進行煤炭質(zhì)控工作時，必須保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，而這需要實驗室具備科學(xué)的質(zhì)控策略和先進的檢驗技術(shù)。然而，目前實驗室中仍存在著一些技術(shù)上的不足，比如儀器設(shè)備陳舊、檢驗方法落后、操作不規(guī)范以及數(shù)據(jù)處理不精確等問題，這些問題嚴(yán)重影響了實驗室的檢驗質(zhì)量和工作效率。針對這些問題，實驗室需要進行工藝改進，引入先進的檢驗方法和設(shè)備，規(guī)范操作流程，提高數(shù)據(jù)處理精度等，從而提高煤炭檢驗質(zhì)量，滿足煤炭產(chǎn)業(yè)的需求。

（2）工藝改進的策略。工藝改進是實驗室持續(xù)發(fā)展和提高實驗室能力的關(guān)鍵。與新技術(shù)和新方法的引進和使用密切相關(guān)，通過引進新設(shè)備來優(yōu)化工作流程來提高實驗室的工作效率和檢驗準(zhǔn)確度，從而提高實驗室工作質(zhì)量和效率。一方面，引進新的檢驗方法和設(shè)備是提高工作效率和檢驗準(zhǔn)確度的重要途徑，如圖1所示。隨著科技的不斷進步，各種新型技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用于實驗室檢驗中，如光譜分析儀器、高效液相色譜法、TDS智能干選機等。這些新技術(shù)和設(shè)備具有更高的檢測精度和更快的測試時間，可以提升實驗室的檢驗效率和準(zhǔn)確度，從而提高實驗室的工作質(zhì)量和效率。另一方面，改進現(xiàn)有技術(shù)是實驗室提高工作效率和檢驗準(zhǔn)確度的常規(guī)方法之一。最后，通過優(yōu)化工作流程，可以提高實驗室的工作效率和檢驗準(zhǔn)確度。優(yōu)化工作流程主要指通過合理規(guī)劃和優(yōu)化實驗室檢驗工作中的各個環(huán)節(jié)和流程，從而實現(xiàn)實驗室工作流程的簡化和優(yōu)化，提高實驗室的工作效率和準(zhǔn)確度。

圖1 TDS智能干選機結(jié)構(gòu)簡圖

5.結(jié)語

綜上所述，煤炭檢驗實驗室內(nèi)部質(zhì)控在保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性方面具有不可替代的重要性。經(jīng)過對質(zhì)控策略的總結(jié)和評價，實施內(nèi)部質(zhì)控可以有效提高檢測水平，規(guī)范管理流程，提高實驗室的整體水平。未來的煤炭檢驗實驗室內(nèi)部質(zhì)控工作應(yīng)著重于以下幾個方面：一是加強對質(zhì)控樣品的制備和檢測的質(zhì)量管控，保證樣品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性；二是推廣自動化選煤技術(shù)，提高檢測效率和準(zhǔn)確性；三是加強對質(zhì)控數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用，開發(fā)更為全面、實用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析技術(shù)，為工業(yè)生產(chǎn)提供更為可靠的實驗數(shù)據(jù)和分析報告。