商品煤的采样和制样.docx

1、商品煤的采样和制样商品煤的采样和制样第一节 煤的不均匀性第二节 采制样原理第三节 煤炭采样和制样概述第四节 人工采样与制样第五节 煤炭机械化采制样( GB/T19494-2004 ) 第六节 精密度和偏倚试验第一节 煤的不均匀性一、不均匀性概念 对于散装物料，如果物料各部分的某一特性指标的变动性与测定该特性指标的 方法方差具有一致性，此物料就该特性指标而言是均匀的。如面粉、汽油、化肥等 属于均匀物料。否则是不均匀的。 而煤 炭 是一种品质极不均匀的大棕散装固体矿物燃料。煤炭的不均匀性可从以下几方面认识：1) 煤的组成的不均匀性煤 炭是由古代植物遗体覆盖在地层下 , 压实 , 经复杂的生物化学和

2、物理化学 作用转化而成固体有机可燃沉 积 岩，其组成元素达数十种 , 可看成是水分、无 机矿物质和有机质组成的复杂的三元混合物。无机矿物质主要为粘土矿物、 石英、碳酸盐、硫酸盐、硫铁矿和碱金属碱土金属等。矿物质在煤中通常有两种状态，一种是与煤中有机质相结合的矿物质，分布均 匀，它成煤的原始植物在生长过 程中从土壤中吸收来的和煤 形成过 程中经煤层裂缝渗入的矿物质溶液积聚而成，这部分含量不大；另一种是游离状态 的，俗称游离矿物质，它源于煤炭采掘中 矿井的底板、顶板或煤层夹石的机械混入，有时也会与伴生矿物质一起混 入，这部分含量较大，分布极不均匀。游离矿物质的存在及其分布状态是决定煤不均匀度的主要

3、因素。而有机物则包括丝炭、镜煤、 暗煤、亮煤，分布较均匀，其性质和组成也大相径庭，例如丝炭的灰分最高，比重也 最大，暗煤次之，镜煤、亮煤最小。2）粒度不均匀性煤炭是属于脆性物料，在采掘、加工和运输过程中由于各组分的坚固性不同 容易碎裂成大小不同的粒度。表1为某煤矿出矿煤不同粒级范围煤的灰分情况，它 随着粒级范围平均粒径的减小而减少，绝大多数出矿原煤都存在这一特征。对于煤粉，也同样存在着不同粒级范围煤 的灰分产率不相同的现象，不过它与制粉的工艺条件密切相关。火电厂制粉系统（动态）制备的煤粉和实验室制粉设备 （静态）磨制的煤粉，两者不同粒级范围的灰分分别列于表 2和表3。从表中可以看出，前者粒级范

4、围平 均粒径愈小,灰分愈高，而后者则相反，粒级范围平均粒径 愈小，则其灰分愈低，这种相反的规律性，与磨制煤 粉的工艺条件密切相关。制粉系统中的煤粉是在 有热风输送、干燥和分离作用的条件下磨制的。它能够将达 到一定粒度要求的相对粒度较粗 而密度较 小的煤粉，借助热风及时输送到磨煤机 外面而不至于继续磨细。同样粒度较粗 密度较大的煤，则必须磨制到较小粒度才 能被热风带出磨煤机外，且密度愈大的粒度，则需磨到的粒径较小其灰分 愈高。然而对于试验室磨煤机就不同了，那些质地好、容易磨成粉且达到一定粒度 要求的相对较粗粒度的煤粉，仍滞留在磨煤机继续被磨得更细了，因此，呈 现出灰分产率随着粒级范围平均粒径变小

5、而降低的规律。由此可见，不同粒 度的煤具有相异的煤质特性乃是煤炭的普遍现象。表1 出矿煤不同粒级范围的灰分粒级范围徐家沟粒级范围王家凹(mm)(Ad，%)(mm)(Ad，%)10071.95059.3100 5054.850 2531.8I 1 J 4*44.725 1323.232.61 13 018.5Y I 123.4表2中贮式制粉系统中煤粉不 同粒级范围的灰分粒级范围（mm）大同煤 (Ad , %)大峰醜）（A三元混煤2005.31 10420.3200 907.11 15.323.190 608.41 17.026.56011.623.639.2粒级范围（mm）O0表3实验室煤粉不

6、同粒级范围的灰分（Ad, %）3）分聚和偏析作用煤炭按粒度大小不同的自然分聚现象，叫做分聚作用。按质量不同的自然 偏析现象，叫做偏析作用。煤炭分聚偏析作用，加大了煤质的不均匀性。商 品煤是由大到小不同级别的粒度组成，煤在流动和堆积中会形成一个不均匀 体。例如从筒仓往火车装煤时，大块煤跑到车体两边，小粒煤或粉煤则落到 中心；还如贮煤场堆煤时也会产生大块煤聚集在堆底周围的现象。又如带式 输送机输煤时皮带两旁粒度大的煤多；皮带端部下落煤流中大小粒度煤的分 离等等。即使粒度相同，由于煤中矿物质和有机质含量的不同而造成质量不 同，质量轻的煤会集中在上部，而质量大的煤会集中在下部。4 ）加工处理这里是指原

7、煤是否经洗选或其他工艺加工。加工过的煤，去除了大部分游 离矿物质，一般粒级范围较小，较均匀，同时，近似相同粒度间的密度之差 也较未加工前减小，尤其是洗煤产品，因此其均匀性当然要比未经洗选的原 煤好。总而言之煤炭是一种粒度和组成极不均匀大宗固体散装物料。二不均匀类型对于煤这种不均匀物料可分解为组成不均匀和分布不均匀。组 成不均匀性是构成该物料的不同成分 （如颗粒）之间的组成不同，混和不能影响组成不均匀，但破碎后颗粒数增加，组成不均匀会显著改善；分 布不均匀性是构成该物料的不同成分的局部不均匀如偏析、不同部位、 不同煤层等，混合可显著改善这种不均匀性。根据煤的特性值分布情况， 有如下不均匀类型：1

8、） 较均匀如洗精煤2)随机不均匀是指煤的特性值服从或大体服从正态分布。如 同一来源即同一煤层短期生产加工的煤。3)定向非随机不均匀是指煤的特性值沿着一定方向改变。例 如煤炭在输送时，由于颗粒大小、轻重不同引起的垂直方 向分离。洗煤在运送时水分沿车箱深度的分布。4)周期非随机不均匀是指在连续的煤流中煤的特性值呈现出 周期性变化，其变化周期有一定的频率和幅度。例如电厂 入炉煤混配时。5)混合非随机不均匀是指两种以上特性值变异类型或两种以 上特性均值合并后的煤。例如，不同产地的两种煤，掺矸 煤，掺假煤。三不均匀度煤的不均匀度是煤的不均匀性的量度，是表征煤质指标分散性大小的 物理量，一般用初级子样的方

9、差 V表示。通常以煤中分布最不均匀的灰分(水分、热值)的初级子样方差V表示。初级子样方差愈大，煤的不均匀度愈 大。如前所述它与煤中矿物质的分布状态、煤的粒度、偏析程度和煤有否加 工等密切相关。另外与是否混配有关，混煤的不均匀性一般要比参与混合的 任一品种煤都大。根据有关试验资料，商品煤的初级子样方差如表4所示。初级子样方差V可按GB/T19494.3-2004来测定或估计。表4 商品煤的不均匀度(初级子样方差)品种灰分(Ad, %)初级子样方差原煤、筛选 煤 , ooo(B)，故乙生产技术水平商。实践证明，当试验条件不变，试验次数足够多时，随机事件 A的频率f”(A)常在某个确定的数字P附近波

10、动，随着试验次数不断增加，这种波动会越 来越小，事件频率的这种性质称为频率的稳定性。例如，抛一硬币，观察正、反两面出现的次数。当抛币次数较少时，可能正 反两面出现频率差异较大，但随着抛币次数的增多，正面出现频率呈现稳定性， 其结果总是在二分之一附近摆动，并逐渐趋于 1/2。表21是著名经济学家 蒲丰(Buffon)和皮尔 逊(Pearson)进行大量抛币实验的结果。I表2抛币次币试验的结果正面出现的次数I频率P I1概率定义频率的稳定性表明在大量重复试验中，事件 A在竹次试验中发生的频率f (A)在一确定的数值P附近摆动，随着试验次数的增加，这种摆动幅度越来越 小，把这个确定的数值P称为事件A

11、发生的概率，记作P(A) 一 P在实际问题中，当试验次数挖足够大时，可用事件的频率近似代替概率。 如我们在实际工作中经常遇到的次品率、成功率、回报率等都是频率转化成了 概率，这样求得的 称为统计概率。2概率的性质概率a .概率的取值范围Ow P(A) 1的方薩求輛.这就雄F面介绍时-类険虹而乂常见的閹机试验口其将盘是如卜，试臨的所冇町能结果灵有冇眼亍.即華木爭忤卒间是由打眼亍赧卜賢件构戍 的*(2)各墓木第件发生的可龍性棚冈。處池”设试验E的議木空屈.为心冃 仙”吐.小，呱-饰采毎亍祗上鹦件的眦龙相等，即P OH) V =-=P Cu)r則蘇试种试骑为市軼祓克也称等用能曲于堆帝寄伴京间刑垦本书

12、件是郴互独之的.所以荊PS一円31)+P(町)十1尸血宀曲仏)=1得 P(u( J13丄 (i I 2* -*t *)n若爭作片含K个呈本事件*期育屮f A中所包色的站审事件数=t已山 基本事件总数 _ * 、这就足古與既敬中事杵片的if算去式” 22 A lOQfr产品屮有3件次品、Uj& -批严掛屮闇机抽觀却件，挛至少 有件狀胡的槪解；仪-皿们 曾谀站 (-1, 2 3, A- 至少有 件次爲则A A j U A 工 U A堆木聃件总数叭 園从100件产殆中収3件仃I：二种车佃蚁扶*紂一种収法品一卜 基本事件* tt=CLd “八包含的辜本爭件数*:園均拓包3的屋本车件放肿心八：冷儿包冷的

13、卑本 事杵数为佻! - Q1人包含的耳本事件做为Gh* - CL故 ci I a; + c?+uaP( Q )=1 , P()=0b .概率的加法定律若事件A, B为互斥事件(不会同时发生)，即AB-垂，则有：P(A U B) 一P(A)-tiP(B)，此结论可推广到任意多个两两互斥的事 件。若事件A,万为互补事件(当A不发生时，万就发生且仅有一个发生 ),则：P(A)+P(A) 一 1 或 P(A) 一 1 一 P(A)。若事件A, B为任意两事件，贝卩：P(A UB)一P(A)+P(B) 一P(AB)，此性质可推广到多个事件的情况。C .概率的乘法定律若A, A。，代 为相互独立的事件，贝

14、卩：P(A1 A2- Ao ) 一 P(A1) P(A2)P(A。)。3 .古典概型按照概率的统计定义求事件的概率，需要做大量的试验，在实际中往往 是行不通或是很困难的。而在一些特殊的随机试验中，事件的概率可以不通过试验而直接运用计算说明。例23从一批灯泡中，随机抽取一件产品，测试其寿命 Y,则y o但y到底取哪个值，要看具体试验结果而定，我们把 丫看成一个随机变量，其取值 范围内的概率为：!亭一 c叫，一 ; :三裹嚣从以上的例子可知，在随机试验 E下，其基本事件空间n00），如果每一个试验可能的结果都可以用一个实值变量亭 o）与之相对应，而e叫）取值不能预先断定，但So）的取值遵从一定的概

15、率规律，贝卩称导叫）为随机变量，简写为 亭。而称F（z） P车 0。但 y到底取哪个值，要看具体试验结果而定，我们把 丫看成一个随机变 量，其取值范围内的概率例：一4 一批产品批量为抵,批中不合格品数为 D(DN)从N中抽取挖个产品(即样本量为n)，样本中不合格品数为d,那么d随样本结 果而定，则d就可看作是一个随机变量，其取值范围是ow d lOn)，不放回抽样可 看作放回抽样。这时这超是何项分布近二地用在统计将样中的超因。分布计算利 用一项当布来计算时， P毒一 z) 一 p。( 1 一 p) 1。(2 7)称此分布为(o 一 1)分布或两点分布。例28按照规定，某种型号电子管的使用寿命超

16、过 5 000 小时的为一级品，已知某一大批产品的一级品率为0. 2。现从中随机地抽查20只，问 这20只电子管恰有2只为一级品的概率是多少？ 解：这里是不放回抽样，但由于电子管的总数很大，且抽查电子 管的数量相对电子管的总数来说又很小，因而可做放回抽样来处理，这样做会有一些 误差，但误差不会很大。我们将产品是否是一级品看成一次试验结果， 检查20只电子管 相当于做20重贝努力试验。以e记为20只电子管中的一级品率，那么拿是一个随机变量, 它服从，2 20、P-0 . 2的二项分布，由(2 5)式知，z只电子管为一级品的概率 是（z 一0, 1, 2,，20）PS z） 一 C知 Pz（1 一

17、声）2 ”为了对本题有一直观了解，作出上表图形，如图 22从图22中看到，当z增加时，Pez)先随之增加直至达到极 大值，随后单调减少。一般对于固定的以及P,二项分布都具有这一性质。泊松分布(二项分布的极限分布)车为一随机变岭拿一 z)_箬严-o, 1,Ao)(2-8)则称导服从泊松分布， 记为丌(A),其分布图形的形状由参 数A确定， 如图23所示。职=z) 一等e砷如产一训 (2 9)在产品质量检查中，泊松 分布的典 型用途是用作单位产品上所发 生的缺陷 数目的数学模型(计点值抽样)二项分布中当咒很大P很小时，我格 代替二项分布。 格数在实际计算时，当行10, N 10则c则有(1 一矿一

18、簧e1(A一训 (2 1可或瞬品所本的为P1同 合格数z(z 一0, 1,)出现 由此可见，泊松分布适用于研究稀的概率的概率规律， 在社会 生活中有广泛的应用。例如取任一给定时问间隔内事故、错误及其他危害性的事件发 生数，织布机上断头数，布匹上的疵点数，大量产品中少数不合格品出现的次数等都服 从泊松分布。此概则实际抽得半耶林昴件用木叩含两个说卜焊按缺肾i卮概嘩为 儿对任储实数叫的輒車節予乩帥弓歧；冷二耳昉正态分布随机量所 分布是偏斜的,有一 长尾拖向右方。当参数A 变 大时， 泊松分布趋于对称。取0例个出现不超有10万个次 品为球 需收进行外观问查次品率为户L（户）一？, 从1?抽时，鸽4,试求寞二 0,门8 30.(7：i JL r(.K-ti(J.3U,J.-n 1111I -1 IE ?41 7 9 ID a；这批钢球被接收可能性的大小=型此5=事951J-柜逑业P冷咯拓的疑枳世可以从泊相，累积分布农屮程出“）连续型陽机变址的概率分市连续帝随机变踰的柢率甯度