基于AS1289.3.5.1 测定煤炭密度的替代方法

李阿卫 张景香 刘亚丹

（1.力鸿检验集团有限公司，北京 101318；2.力鸿检验集团有限公司唐山分公司，河北 唐山 063611）

根据《国际海运固体散装货物规则》（以下简称规则）的要求，针对易流态煤炭需测定其适运水分极限，在测定过程中需要测定煤炭的密度，这个过程参数的测定时间至少36 h。但是在北方港口，这个时限影响到船舶靠泊和港口作业，给客户和港口带来较大麻烦。

1 试验

1.1 试验仪器

吊秤、电子秤、电热鼓风干燥箱、恒温水浴锅、密度瓶、吊篮、标准筛等。

1.2 样品采集与制备

根据规则要求，依据《商品煤样人工采取方法》（GB/T 475-2008）和《煤样的制备方法》（GB/T 474-2008）采取和制备出用于密度测定的样品，2 mm 以上两份，2 mm 以下两份。

1.3 标准方法测定颗粒密度

依据《土壤颗粒密度的测定》（AS 1289.3.5.1-2006）的方法测定。

1.3.1 ＜2 mm 的样品密度

用水彻底清洗密度瓶，用丙酮或乙醇冲洗几次，然后向瓶内吹气使其干燥，测定瓶子的质量m1；将通过2 mm 筛的样品缩分，获得约占密度瓶体积三分之一的二次样品；将固体颗粒转移到密度瓶中，加水使瓶子装满大约三分之二的水，并让煤样颗粒浸泡约24 h；逐渐向瓶子施加部分真空（气压不超过13 kPa），并保持真空至少10 min，偶尔转动瓶子以帮助去除截留的空气；将瓶子装满水，并使其和水与水槽或房间建立热平衡，称量质量m3；从瓶子中取出煤样并将其放在盘子中，连同瓶子和塞子一起烘干，在105～110 ℃的烘箱中将煤样干燥至质量恒定（见GB/T 474），记录密度瓶（含塞子）和干煤样的质量m2；将瓶子装满水，记录装满水时密度瓶的质量m4。

1.3.2 ＞2 mm 的样品密度

对2 mm 筛上的煤样进行缩分，获得约5 kg 的试验样品；彻底清洗样品，以去除颗粒表面的灰尘和其他涂层；在室温下将样品浸入水中24 h，测定浸入水中的钢丝篮的等效质量m6；将饱和样品放在钢丝篮中，摇动材料以去除任何残留的空气，并确定其在水中的等效质量m7；将饱和样品排出游离水，放在盘子里，然后将盘子和二次样品放在烘箱里，在105～110 ℃下将样品烘干至质量恒定，冷却并测定样品的质量m5。使用单独的子样重复此过程。

1.3.3 计算

2 mm 筛下样品的煤炭颗粒密度（ρf），单位g/cm3，由下式得出：

式中：ρf为通过2.36 mm 筛子部分的煤样颗粒密度，g/cm3；m1为密度瓶（含瓶塞）的质量，g；m2为密度瓶（含瓶塞）和干样颗粒的质量，g；m3为密度瓶（含瓶塞）、煤炭颗粒和水的质量，g；m4为装满水时瓶子的质量，g；ρw为试验温度下的水密度，g/cm3。

2 mm 筛上样品的煤炭颗粒密度（ρc），单位g/cm3，由下式得出：

式中：ρc为保留在2 mm 筛上的煤样部分的表观颗粒密度，g/cm3；m5为干煤样颗粒质量，g；m7为浸泡在水中的钢丝篮和煤样颗粒的等效质量，g；m6为浸入水中的钢丝篮的等效质量，g。

如果两个结果相差超过0.03 g/cm3，则丢弃结果并重复试验，取合格试验结果的平均值作为煤炭密度。

1.4 改进方法测定颗粒密度[1-3]

除浸泡时间由24 h 变为12 h 外，其他操作与1.3相同。

2 试验结果

筛上和筛下各做了14 组数据见表1 和表2。

表1 筛下煤样密度ρf 对比

表2 筛上煤样ρc 密度对比

3 统计分析方法

3.1 可疑值的取舍—格拉布斯检验法（T 检验法）

将一组数据由小到大顺序排列：x1，x2，···，xn-1，xn，当最小值x1可疑时，按式（3）计算统计量：

将计算出的T值与从格拉布斯检验法的临界值表中查得的临界值Ta,n（a为显著性水平，n为试验次数） 进行比较，若T≤Ta,n，则x1或xn为正常值，不能被舍弃；若T≥Ta,n，则x1或xn为异常值，可考虑以a的危险率被舍弃。

3.2 试验次数检查—最大允许偏倚检验法（MTB）

根据实际工作中能接受的系统误差确定最大允许偏倚，进行若干次成对对比试验后，求得两种试验方法之差的标准偏差sd，根据下式计算统计量g，g=B/sd，查表得出为检出最大允许偏倚B所需的测定次数n′，若算出的n′大于已经进行的试验次数，则需补充实验到n′。

3.3 两种方法是否能互相代替—成对对比法

4 数据分析

根据格拉布斯检验法检验表1 和表2 中有无可疑值，通过计算未发现可疑值。设定最大允许偏倚为标准中规定的重复性限，即B=0.03 g/m3，通过MTB 法计算统计量g，从估算最少试验对数的试验因数g值表中查得试验次数n′为12 和14，实际试验次数为14，满足要求。根据成对对比法计算统计量t，查表得临界值t0.05，13=2.16，由表1 和表2可知t≤ta，n-1，表明在95%置信概率下两种方法的测量结果没有显著性差异，两种方法可相互代替。

5 结论

替代方法的测定结果与标准方法无明显差异，可以替代标准方法，且能大大缩短检验时限。