2022年采制工理论知识讲义 .pdf
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1、采样工理论知识讲义煤质运销车间名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 38 页 - - - - - - - - - 第一章煤的采样技术第一节采样的基本概念所谓采 样 ,是指按元 宝方法 采取有 代表性 煤样的 过程。采样代 表性 ,是指采 样精密 度来度 量。采样所依 据的是 方差理 论。一 、常用 名词术 语及其 说明1、 批:需要 进行总 体煤质 特性 测定的 独立煤 量。2、 采样单 元 :从 一批 煤 中采 取一 个 总样 或几 个总 样 ,即 一批 煤
2、由一个 或多个 采样单 元所组 成。采 样单元 的单位 为个 。3、 采样单 元煤量 :一个 采样单 元的 煤量。 其单位 为吨。4、 子样:应用采 样工具 或机械 操作一 次所采 集的一 份煤样 。5、 总样:从一个 采样单 元采集 的全部 子样合 并而成 的煤样 。6、分 样:是 代表总 样的一 部分 试样 ,供制 备试验 室样品( 分析煤 样) ,通 常粒度 小于 3mm,分 样应保持 与总样 一致的 性质。7、 商品煤样 :代 表商 品煤 平均 性质的 煤样 。 (灰分Ad40的 低质煤 ,不属 于商品 煤的范 畴) 。8、 随机采 样 :在 采取 子 样时 ,对 采 样部 位和 时间
3、 均 不施 加人 为 的意志 ,能 使任何 部位 的煤都 有同 等的机 会被 采出的 一种 采样方 法。 随机采 样的 核心 是任何 部位 的煤被 采集 到的概 率相 等,故 它是 一种没 有系 统误差 的采 样方法 。9、 系统采 样 :按 照相 同 的时 间、 空 间或 质量 间隔 采 集子 样, 但 第一个 子样 在第一 个间 隔内应 随机 采集, 其余 的子样 则按 选定的 间隔 采集。 国家 标准 规定商 品煤 采样无 论是 在运输 工具 上还是 在煤 流中, 均采 用系统 采样 方法。10、多份采 样 :从一个 采样单 元中采 集若 干个子 样依次 放入各 个容器 中, 则每个 容
4、器 中的质 量相 接近, 每份 煤样均 能代 表该采 样单 元的煤 质特 性的一 种采样 方法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 38 页 - - - - - - - - - 11、机械采 样 :用符合 采样要 求的机 械采样 装置 进行自 动采样 的过程。12、试 验室 煤样 :由 总样或 分样缩 分出来 的,送往 试验室 供进一 步制备 的煤样 ,通常 粒度小 于 3mm。13、一 般分 析煤样 :将 煤样按 规定缩 制到粒 度小 于 0.2mm,并 与
5、 周围空 气温度 达到平 衡(达到 空气干 燥状态 ) ,可用于进 行大部 分物理 与化学 特性 测定的 煤样。二 、煤炭 采样的 特点1、数 量越大 ,采样 越难;2、均 匀度的 大小3、商 品煤采 样务必 做到一 次符合 要求。只 要按标 准操作 ,能采 到有代 表性的 煤样。第二节采样的目的和意义一 、采样 的意义抽 取一部 分能够 代表整 批煤的 样品进 行检验 ,以 推断该 批煤的 品质、性 质, 也就是 说, 以过采 样并 对样品 进行 分析后 ,用 样品的 质量 和性质 去推 断整 批煤的 性质 。要达 到这 个目的 ,所 采的样 品就 必须是 均匀 的,并 能代 表原 始物质
6、的平 均质量 。对 不均匀 的物 料进行 采样 ,必须 按照 合乎要 求的 方法 ,才能 取的 具有代 表性 的样品 。采 样是采 、制 、化三 个环 节的基 础和 关键 ,采样 不准 确,其 他就 无从谈 起, 在煤质 鉴定 的采、 制、 化三个 环节 中,采样 造成的 误差占 误差 的 80,制样 误差 占 16,而化验 产生的 误差 只占 总误差的4,所 以采 取有代 表性 的样品 在煤 质分析 中具 有十分 重要 的意义 ,它对 分析结 果的准 确与否 起着决 定性 的作用 。二 、采样 的目的目 的:就是 为了采 取有代 表性的 样品 ,以 样品的 品质 、特性 推断整 批煤 的品质
7、 、特性 。1、煤 层煤样 :直 接由一 个煤层 中采取 的煤样 。采取煤 层煤样 的目的 ,在 于鉴定 所开采 的煤层 的煤炭 性质, 以确定 该层 煤的质 量和经 济价值 。2、矿 井生产煤 样:在煤 矿正常 生产下 同,每一 个整班 在采煤 过程中 ,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 38 页 - - - - - - - - - 从 一个 煤层采 出的 能够代 表该 煤层的 物理 、化学 性质 和工艺 特性 的煤样 ,称 为生产 煤样。采 取生 产煤样
8、 的主 要目的 是 :1、进 行筛分 试验, 以确定 各种粒 度等级 煤的 数量和 质量。2、进 行浮沉 试验, 以确定 该层煤 的可选 性。3、进 行一些 确定煤 的工艺 性质的 试验。另 煤芯煤 样煤 岩煤样孢 粉煤样容 积密度 煤样三 、商品 煤样采 取商品 煤样的 目的在 于确定 整批商 品煤的 质量 。第三节煤的不均匀性与采样精密度一 、煤的 不均匀 性与不 均匀度1、煤 的不均 性(是 一个定 性的概 念)所 谓煤 的不均 匀性 ,是指 大小不 同粒度 的煤或 司一粒 度的煤 ,具有 不同 的物 理化学 特性 。就煤 的总 体而言 ,也 就表现 为物 理化学 特性 分布的 不均 匀
9、性。煤 的不均 匀还体 现在它 的偏析 作用上 。所谓偏 析作用 ,是 指由于 粒度与 密度的 不同, 在重力 作用下 ,产生 的自然 分离 及分层 的现象 。2、煤 的不均 匀度表 示煤的 不均匀 程度,在 采制样 中,多用 总体标 准差 的平方, 即方差2来度量 不均匀 度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 38 页 - - - - - - - - - 煤 的不均 匀度是 一个定 量的概 念,通常 用干 基灰 分 Ad 的方差 来度量。二 、煤的 采样精
10、 密度所 谓采 样精密 度,就是指 采样所 允许达 到的偏 差程度 ,采样 代表性 就是 以采样 精密度 来加以 度量。1、采 样精密 度在 众多的 煤质指 标中, 灰分与 全硫是 煤中分 布最 为不均 的两个 指标。它 们最能 反映煤 的不均 匀性 。 而灰 分低是 衡量煤 质的最 为重要 的基本 参数 ,它 又易 于测准 ,且 不需要 特殊 的仪器 设备 ,任何 一个 煤质试 验室 均能提 供灰 分测 定结果 ,故 测定或 计算 采样精 密度 时,都 是对 样品的 灰分 用干燥 基准 来表示 。如国 标中 对 Ad20 的原煤 来说 ,其采 样精密 度为 2。对 采样精 密度的 几点说 明
11、: 一采样 单元煤 的真实 灰分含 量是不 可知的 ,但借 助数理 统计方 法可知 其真 值的估 计值 ,在没 有系 统误差 的情 况下, 采集 足够多 的子 样数, 其灰 分测 定的总 平均 值就接 近其 真值, 可视 为真值 的估 计值。 因此 煤样的 测定 值与此 总平均 值相比 ,其差 值就反 映了采 样的 精密度 。因 样品用 灰分值 表示的 ,故 采样精 密度实 际包 括了采 样、制样及 化验三 者的精 密度, 因而应 称为总 精密度 。用 方差来 度量煤 的不均 匀性 ,而 方差有 一重要 特性 ,即加 成性 ,是指2 个 相互独 立的随 机变 量 x 和 y 之和或 差的 方差
12、 ,等于 它们的 方差和 或差。S2 (x y)= S2x S2y对 煤的采 样来说 ,采 制化的 总方 差 S2o就包括 采样方 差 S2s及的制 样与化 验方 差 S2da,即S2oS2s+S2da 采样的 精密度 与选用 的概率 相关一 般情况 下, 以 95 (即显 著性水 平 a 为 5) 的概率 为基准条件。精 密度值 越小, 则 采样难 度越大,所采的样品 越准确,精密度值越大 ,就 说明采 样代表 性要求 越低。概 率选值 越大, 越易达 到精密 度要求 。 采样精 密度与 采样准 确度精密 度是指 测定 值与 平 均值 的偏 离 程度采 样精 密度合 格, 又 不存 在系 统
13、误差名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 38 页 - - - - - - - - - 准 确度 是指测 定值与 真值的 偏离程 度时 ,则精密度 与准确 度可统一 起来精 密度通 常应用P 表示 ,准确 度用A 表示 ,但现 行标 准中仍 沿用A来 表示精 密度。2、采 样精密 度的计 算为 了对一 采样单 元的采 样精密 度进行 计算, 通常 采用多 份采样 法对 一采样 单元的 煤来说,按要求对所采 样品 按顺序 依次放 进 6 个 样品桶 中,对 比 6
14、 个分样, 分别制 样与化 验到 6 个 干基灰 分 Ad 值,计算 采样 精密 度 P P(%)= ta.fS 式( 1)1 S = (G-M2/n) 式(2)n(n-1) 式中: S 6 个 分样 Ad 的标 准差ta.f 统计量t,a为显著性 水平, 常取 0.05;f 为自 由度 = n-1。 由t 临界值表查得t0.05,5=2.57 G 各分 样灰分 值之平 方和, 即Ad2M2各分样 灰分值 和之平 方,即 ( Ad)2n 分样数将ta.f、 S 的值代入 公式( 1)中,得P(%)=0.47 G-M2/6 3、国标 对采样 精密度 的规定( 原煤采 样精密 度的要 求最低, 精
15、煤要 求最 高)原煤、筛选煤精煤其他洗煤(中煤)Ad20% Ad20% 1% Ad, 但不小于1% (绝对值)2% (绝对值)1% (绝对值)1.5%(绝对值)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 38 页 - - - - - - - - - 第四节人工采样的技术要点一 、要有 足够的 子样数 (P138)P( ) 1.96S n子 样数是 决定采 样精密 度的关 键性因 素,要提 高采样 的精密 度,可通过 增加子 样数来 实现( P 值越小 ,采样 的精密
16、度越高 )二 、每个 子样要 有一定 的量采 样量的 多少取 决于煤 的最大 粒度 D, m=0.06D m 子样量 ,kg D 煤的最 大粒度 , mm 根 据我国 的煤质 特性, m=0.04D 所 谓煤 的最大 粒度 ,是指 在筛分 试验中 ,筛上 物产率 最接近5的 那个 筛子的 孔径。每 个子样 的质量 由煤的 最大粒 度决定 。三 、采样 点要正 确定位采 样点的 定位应 该均匀 分布于 被采的 全部煤 量中 。四 、要采 用适当 的采样 工具人 工采样 一般采 用宽 250mm, 长 300mm 的尖 锹。 按要求 ,采样 工具的 开口宽 度应为 所采煤 最大粒 度的 2.53
17、倍, 它一次 能容纳下5kg 的 样品。关 于尖锹 把手的 要求, 一般 为 900mm, 也可因 人而异 。采 样要符 合标准 要求 ,首先 是采样 精密度 合格 ,同 时还要 求所采 样品没 有系 统误差 ,才 能是真 正采 集到有 代表 性的样 品。 单纯增 加子 样数, 只能 提高 采样精 密度 ,并不 能保 证不产 生系 统误差 ,如 样品量 过少 ,采样 点布 置不 当,采 样工 具开口 过小 都易造 成系 统误差 ,从 而使所 采样 品缺少 代表 性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
18、 - - - - - - 第 7 页,共 38 页 - - - - - - - - - 第五节火车煤采样技术一 、子样 数的确 定不 同品种 的煤, 在各种 运输工 具上所 采子样 数按 下表确 定:1000t 煤最少应采子样数表 1 品种火车汽车船舶煤流煤堆原煤、筛选煤Ad20% 60 60 60 60 60 Ad20% 60 60 60 30 60 精煤20 20 20 15 20 其他洗煤(包括中煤)20 20 20 20 20 当 煤量少 于 1000t 时,子 样数目 按上表 规定 的数目 递减, 但至少 不能少 于下表 规定的 数目煤量少于1000t 的煤最少子样数表 2 品种火车
19、汽车船舶煤流煤堆原煤、筛选煤Ad20% 18 18 30 20 30 Ad20% 18 18 30 10 30 精煤6 6 10 5 10 其他洗煤(包括中煤)6 6 10 8 10 当煤量大 于 1000t 时,子 样数目m Nn1000式 中: N实 际应采 子样数 ,个n 按 表 1 所规 定的子 样数, 个m 实 际被 采样煤 量, t 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 38 页 - - - - - - - - - 由 于车皮 容量 由 50t 改为
20、 60t, 所以此公 式用 于火车 及汽车 采样时 有其局 限性 。 (作 者建议 )对 火车煤 采样时 ,当煤 量大 于 360t 时的原煤 ,每个 车皮上 均采 集 3 个子 样,对 洗煤来 说,均 采集 1 个子样 ,并对 其上 限作 出 3000t 的建 议。二 、子样 量的确 定每 个子样 的最小 质量应 按煤的 最大粒 度决定 。煤 的最 大粒度 与子 样量煤的最大粒度 /mm 25 50 100 每一个子样质量 /kg 1 2 4 5 对 一采样 单元来 说,确定了 子样数 及每个 子样 的质量 ,也 就可 计算出 所采的 煤样量 。例 :一列 火车装 原煤 1000t,每节 车
21、皮均 装煤 50t,原 煤的最 大粒度 小于 50mm,则原 煤应采 集的样 品量为 :602kg120kg 三 、采样 点的定 位1、原 煤及筛 选煤, 不论车 皮大小 至少采 集 3 个 子样, 按斜线3 点布置 ,3 个子 样布 置在车 皮对角 线上,其中2 个子样 各距车 角 1m,另 1 个 子样 在对角 线中心 。3 2 1 火车煤采 样的斜 线 3 点布置图2、对 洗煤来 说,则按斜 线 5 点 循环方 式布置 采样点 ,5 个 子样布 置在车 皮对角 线上 , 其中 2 个子 样各距 车角 1m,其 余 3 个 子样等 距离分 布于 1、5 点 之间。火 车煤采 样的斜 线 5
22、 点 循环布 置图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 38 页 - - - - - - - - - 所 谓 5 点循环 法 ,是每 1 个车 皮上只 采集 1 个 子样, 如图中点1, 第2 个车皮 上采 样点如 图中点 2,如此反 复循环 。它不 同于 5 点法采 样。 5点 循环法 一车采 一个子 样, 5 点 法一车 采 5 个子样 。当 不足 5 节车皮 煤为一 采样单 元时 ,依据 均匀 布点的 原则 ,使每 一部分 煤都有 机会被 采出的 原则分
23、布子样 点。如 一采样 单元 仅 2 个车皮 的原煤 ,按要 求应 采集 18 个子 样,它 可以分 布在交 叉对角 线上, 即每个 车皮的 对角线 上布 置 9 个点。又 如一采 样单元 为 4 节 车皮的 原煤 , 18 个子 样点的 布置可 以是 3 节车皮 采样各 5 个子样 ,按斜线5 点法 布点, 另一节 车皮采 3 个子样 ,按斜 线3 点法 布点, 无论 原煤或 洗煤 ,如采 用斜 线布点 采样 时,各 车皮 斜线方 向应 一致。同 时在采 样时,应 下控 0.4m 的 采 样,采样 时将滚 落在坑 底的煤 块及 矸石清 除干净 。四 、采样 工具人 工采样 应使用 长(深 )
24、300mm, 宽 250mm 的尖 锹,它 能容纳 一个子 样的全 部煤量 。火 车煤采 样中常 见的问 题 见 P384 页。第六节汽车煤采样技术(国家标准规定)1、采 样精密 度的要 求同火 车煤采 样2、子 样数的 确定 同火车 煤依据 表 1、表 2 及计 算公式 ,但 由于汽 车装煤 量多 少不等 ,子 样点的 布置 不好确 定, 所以作 者认 为:对 汽车 煤,一 采样 单元煤 量大于1000t 时,仍 车车采 样,而 不宜用 公式计 算,且 上限煤 量应 为 3000t。3、子 样量的 确定按 煤的最 大粒度 决定。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
25、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 38 页 - - - - - - - - - 4、采 样点的 定位: 无论煤 炭品种 如何, 均沿 车厢对 角线方 向按3 点循 环法 采取 子样,首 尾 两点 距 车角 各 0.5m, 另一 点为中 心 点, 下 控深 度0.4m。 当一车 采集 1 个 以上子 样时, 应依据 均匀布 点,使 每一部 分煤都 有机 会被 采出的 原则 分布子 样点 ,将各 子样 点分布 在对 角线、 平分 线或整 个车 厢面上 。5、采 样工具 同火车 煤采样 的尖锹 。6、关 于汽车 煤采样 的若
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