CC BY
60
УДК 006.9:53.089.68:62-663.1
разработка стандартного образца состава и свойств угля каменного марки т (Со-34)
Заварзина Е.В.
Ведущий специалист ОАО «ЗСИЦентр» 654005, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Орджоникидзе, 9 Тел.: (3843) 74-56-34, факс: 74-57-22 E-mail: [email protected]
Цуканова Е.Я.
В период с 2007 по 2010 г. выполнена работа по разработке, аттестации и утверждению Государственного стандартного образца состава и свойств угля каменного марки Т (СО-34), предназначенного для контроля точности измерений показателей качества угля, таких как зольность, высшая теплота сгорания, выход веществ летучих, массовая доля серы общей. В 2012 г. по результатам оценки стабильности материала продлен срок годности экземпляра ГСО до 2015 г.
Ключевые слова: стандартный образец состава и свойств угля каменного марки Т, пробо-подготовка, гранулометрический состав, межлабораторная аттестация, стабильность.
Руководитель отдела изучения вещественного состава и обогатимости полезных ископаемых, кандидат геолого-минералогических наук, ОАО «ЗСИЦентр»
Выполнены работы по разработке, аттестации и утверждению государственного стандартного образца состава и свойств угля каменного марки Т (СО-34), предназначенного для контроля точности измерений показателей качества угля: зольности, высшей теплоты сгорания, выхода веществ летучих, массовой доли серы общей, плотности действительной.
Оценка вышеуказанных параметров состава и свойств угля имеет важное значение при определении его генетических, технологических и потребительских характеристик. Номенклатура нового стандартного образца была выбрана с учетом потребностей в области аналитических исследований угля. Перечень ГСО угля, разработанных в ОАО «ЗСИЦентр», на сегодняшний день включает разнообразный состав углей от средних до высоких стадий метаморфизма. Угли средних стадий представлены длиннопламенной, жирной, газовой, отощенно-спекающейся марками. Угли высшей стадии были представлены только антрацитами. Поэтому встал вопрос о дополнении линейки углей высокой стадии метаморфизма маркой Т.
Подготовка материала стандартного образца.
Исходным материалом для приготовления СО является каменный уголь Алардинского месторождения (Осинниковский разрез, расположенный в пределах Кондомского геолого-экономического района Кузбасса). По своим генетическим и технологическим свойствам
уголь относится к энергетическим углям марки Т. Отбор и пробоподготовку материала СО угля проводили в соответствии с ГОСТ 10742-71 [1]. Отобранный материал доводили до сухого состояния для достижения постоянной массы, подвергали измельчению до аналитической размером 0-0,2 мм и просеиванию через сито с ячейками 0,2 мм. Надрешетный материал доизмельчали до нужной крупности и перемешивали с основным. В дальнейшем материал усредняли на вращающемся столе с автоматически-встряхивающи-мися бункерами.
Исследование неоднородности. Оценивание однородности материала СО угля проводили по гранулометрическому составу (в классе крупности более 0,2 мм, от 0,1 до 0,2 мм, от 0,04 до 0,1 мм, менее 0,04 мм) и по всем аттестуемым показателям качества угля с учетом рекомендаций ГОСТ 8.531-2002 (2). Характеристика погрешности, обусловленная неоднородностью, выражена в виде среднего квадратического отклонения. Наименьшая представительная проба установлена согласно требованиям ГОСТ на методы определения аттестованных показателей. В дальнейшем характеристика погрешности от неоднородности учтена при расчете характеристики погрешности аттестованных значений стандартного образца.
Установление аттестованного значения СО. Установление аттестованного значения проводили способом метрологической межлабораторной аттестации в порядке, установленном ГОСТ 8.532-2002 [3]. В межлабора-
Таблица 1
Сводные результаты расчета значений аттестованных характеристик и погрешности аттестованного значения
Аттестованная характеристика СО Обозначение единицы физической величины Аттестованное значение СО Абсолютная погрешность аттестованного значения СО при Р = 0,95
Массовая доля серы общей (5?) % 0,25 0,04
Зольность(А?) % 19,09 0,19
Выход летучих веществ^?3') % 17,2 0,5
Высшая теплота сгорания^?3') МДж/кг 34,99 0,15
Плотность действительная (??) г/м3 1,52 0,02
торном эксперименте участвовали 14 испытательных лабораторий России и организаций-членов КООМЕТ. Измерение величины аттестуемых показателей проводили по ГОСТ на методы выполнений измерений [5-9]. Сводные результаты расчета значений аттестованных характеристик и погрешности аттестованного значения приведены в табл. 1.
Материал СО представляет собой порошок крупностью не более 0,2 мм. Материал расфасован в герметичные полиэтиленовые флаконы по 60-80 г. Для проведения комплекса аналитических исследований по всем аттестованным показателям наименьшая масса представительной пробы составляет от 1 до 2 г.
Стандартный образец состава и свойств угля каменного марки Т (СО-34) утвержден и внесен в Государственный реестр с регистрационным номером ГСО 9524-2010 и в реестр стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, разработанных в рамках КООМЕТ под номером СО КООМЕТ 0101-2011^и и признан следующими странами: Азербайджан, Армения, Беларусь, Болгария, Грузия, Казахстан, Кыргызстан, Литва, Молдова, Украина.
Исследование стабильности. Исследование стабильности материала проводили в течение всего периода изготовления СО, с августа 2007 по январь 2010 г. Значение величины нормирования погрешности от нестабильности рассчитывалось как 2/3 от значения погрешности аттестованного значения СО. Уголь по своей природе является веществом, которое легко изменяется под действием факторов внешней среды
при его длительном хранении. Поэтому срок годности экземпляра был установлен всего два года.
В период эксплуатации материала СО с 2010 по 2012 г. непрерывно осуществлялась оценка стабильности материала ГСО организацией-разработчиком с привлечением еще нескольких испытательный центров, компетентных в проведении исследования угля.
Результаты испытаний показали, что зависимость отклонений результатов измерений от аттестованных значений во времени отсутствует. Значение отклонений для аттестованных характеристик удовлетворяет требованиям рекомендаций Р 50.2.031-2003.
Данные исследования характеристики стабильности материала ГСО приведены в табл. 2, 3.
ВЫВОДЫ
По результатам проведенной работы разработан и утвержден стандартный образец состава и свойств угля марки Т. Стандартный образец предназначен для контроля погрешности результатов измерения массовой доли серы общей, зольности, выхода летучих, теплоты сгорания, плотности действительной в угле. Массовая доля углерода, водорода, мышьяка, хлора, фосфора и азота включены в дополнительные сведения. Область применения СО: использование в научных исследованиях, при разработке, испытаниях других стандартных образцов, при измерениях в химической промышленности, металлургии, энергетике.
В марте 2012 г. по заключению метрологической экспертизы, проведенной в ФГУП «УНИИМ», продлен срок годности экземпляра СО до 2015 г.
Стандартные образцы № 1, 2013
Таблица 2
Сводные данные по оценке стабильности аттестованных характеристик за период 2007-2009 гг. (ОАО «ЗСИЦентр», г. Новокузнецк)
Аттестованная характеристика А Ат Год аттестации
2007 2008 2009
Массовая доля серы общей (Э?), % 0,25 0,03 0,23 0,02 0,24 0,01 0,23 0,02
Зольность (А?), % 19,09 0,13 19,10 -0,01 19,21 -0,12 19,10 -0,01
Выход летучих веществ (^а'), % 17,2 0,32 16,9 -0,31 17,22 -0,01 16,98 -0,23
Высшая теплота сгорания ^з?3'), МДж/кг 34,99 0,1 35,06 0,07 35,08 -0,09 35,03 -0,04
Плотность действительная ф?), г/см3 1,52 0,01 1,53 -0,01 1,53 -0,01 1,52 0
Примечание. А - значение аттестованной характеристики, ДТ - допускаемая погрешность от нестабильности, Лср - результат контрольного замера аттестованной характеристики.
Таблица 3
Сводные данные по оценке стабильности аттестованных характеристик за период 2010-2012 гг.
Аттестованная характеристика А Ат ОАО «ЗСИЦентр», г. Новокузнецк
2010 2011 2012
Хср А-Хср Хср А-Хср Хср А-Хср
Массовая доля серы общей (Э?), % 0,25 0,03 0,24 0,01 0,26 -0,01 0,25 0
Зольность (А?), % 19,09 0,13 19,1 -0,02 19,1 0,01 19,1 -0,01
Выход летучих веществ (^а'), % 17,2 0,4 17,1 0,08 17,2 0,03 16,9 0,27
Высшая теплота сгорания ^з^), МДж/кг 34,99 0,1 34,9 0,1 34,9 0,05 34,9 0,07
Плотность действительная ф?), г/см3 1,52 0,01 1,53 -0,01 1,53 -0,01 1,52 0
Аттестованная характеристика А Ат ООО «Инколаб-Раша», г. Санкт-Петербург ОАО «Губахинский кокс», г. Пермь
2011 2012 2012
Хср А-Хср Хср А-Хср Хср А-Хср
Массовая доля серы общей (Э?), % 0,25 0,03 0,26 -0,01 0,25 0 0,27 -0,02
Зольность (А?), % 19,09 0,13 19,2 -0,06 19,1 0 18,8 0,33
Выход летучих веществ (^а'), % 17,2 0,4 17,4 -0,17 17,6 -0,4 16,8 0,38
Высшая теплота сгорания ^з^), МДж/кг 34,99 0,1 35 0,02 35 0
Плотность действительная ф?), г/см3 1,52 0,01
Окончание табл. 3
Аттестованная характеристика А Ат ООО «Инколаб-Раша», г. Рига ЗАО «Метан Кузбасса», г. Ленинск-Кузнецкий ЗАО «СЖС Восток-Лимитед», г. Новокузнецк
2011 2012 2012
Хср А-Хср Хср А-Хср Хср А-Хср
Массовая доля серы общей (5?), % 0,25 0,03 0,25 0 0,27 -0,02
Зольность (А?), % 19,09 0,13 19,1 -0,03 19,1 -0,02 19 0,09
Выход летучих веществ (У"3'), % 17,2 0,4 16,8 0,4 17,6 -0,4
Высшая теплота сгорания ^з^'), МДж/кг 34,99 0,1 35 0 34,9 0,09 34,9 0,08
Плотность действительная ф?), г/см3 1,52 0,01 1,51 0,01
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 8.315-97 Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.
2. ГОСТ 8.531-2002 Методика выполнения измерений. Однородность стандартного образца состава дисперсных минералов.
3. ГОСТ 8.532-2002 Стандартные образцы состава веществ и материалов. Порядок межлабораторной аттестации.
4. ГОСТ 147-95 (ИСО 1928-76) Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и вычисления низшей теплоты сгорания.
5. ГОСТ 2093-82 Топливо твердое. Ситовый метод определения гранулометрического состава.
6. ГОСТ 2160-92 Топливо твердое минеральное. Методы определения плотности.
7. ГОСТ 8606-93 (ИСО 334-92) Топливо твердое минеральное. Определение общей серы. Метод Эшка.
8. ГОСТ 6382-2001 (ИСО 532-98, МСО 5071.1-97) Топливо твердое минеральное. Метод определения выхода летучих веществ.
9. ГОСТ 10742-71 Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Метод отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний.
10. ГОСТ 11022-95 (ИСО 1171-97) Топливо твердое минеральное. Метод определения зольности.
11. Р 50.2.031-2003 ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Методика оценивания характеристики стабильности.
DEVELOPMENT OF CERTIFIED REFERENCE MATERIAL FOR COMPOSITION AND PROPERTIES OF COAL OF RANK T (SO 34)
E.V.Zavarzina, E.J. Tsukanova
Within the period from 2007 to 2012, the works on the development, certification and approval of state certified reference material for composition and properties of coal of rank T (SO 34), intended for accuracy control of measyringcoal quality parameters, such as: ash-content, gross calorific, value, volatile-matter yield, mass fraction of total sulphur, were completed. In 2012 based on the results of material, stability evaluation the lifetime of CtRMj was extended till*2015.
Key words: certified reference material for composition and properties of coal of rank T, sample preparation, granulometric composition, interlaboratory certification, stability.
