День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Цена ошибки в процессах анализа угля

С первого взгляда может показаться, что основная ответственность при получении репрезентативных результатов анализа проб угля лежит на аналитических приборах и именно их технологическое совершенство определяет, насколько полученные результаты отражают реальное состояние партии топлива.

Однако опыт показывает, что значительно большую важность представляет фактор, которому традиционно уделяется значительно меньше внимания, а именно, отбор и подготовка проб.

Мобильный вагонный пробоотборник с системой подготовки проб
Мобильный вагонный пробоотборник с системой подготовки проб

Рассматривая процесс целиком, а не только, непосредственно аналитическую его часть, легко обнаружить, что при грамотно составленной схеме отбора и подготовки проб можно получить значительно превосходящие по точности результаты, даже используя приборы пониженного качества.

Проиллюстрируем значимость факторов отбора проб на графике 1 (по вертикальной оси — прецизионность (чем меньше, тем лучше), по горизонтальной — усиление фактора). Так, при одинаковом количестве точечных проб и подпартий*, при усилении факторов отбора или анализа очевидно, что усиление отбора и подготовки предполагает лучший результат.

График 1. Значимость фактора отбора проб
График 2. Зависимость прецизионности от количества подпартий
График 1. Значимость фактора отбора проб
График 2. Зависимость прецизионности от количества подпартий

Конечная точность измерительных приборов в данный момент является условно одинаковой величиной для большинства известных брендов, и изменение её в сторону усиления результатов является задачей в лучшем случае нетривиальной.

В то же время качественные изменения процесса отбора и подготовки доступны для любого предприятия, а некоторые из них не потребуют значительных вложений.

Так, одной из проблем отбора проб угля в России (это связано это с устаревшими методиками) является принципиальная невозможность улучшить прецизионность результатов до уровня меньшего чем 1% — для этого потребуется колоссальное количество точечных проб. В то же время, отбор с использованием подпартий дает возможность достичь прецизионности равной 0.2%, что в данный момент является теоретическим пределом.

Так, при прочих равных условиях, зависимость прецизионности от количества подпартий изображена на графике 2.

Разница результатов влаги обозначена как «d» (Таблица 1, График 3).
График 3
Таблица 1

При использовании подпартий при отборе проб становится возможно не только увеличить прецизионность анализа, но также и уменьшить общее количество точечных проб.

Такой метод может быть с успехом применён в рамках текущего технологического контроля, где часовые пробы с конвейера могут быть приняты как подпартии суточной партии. Таким образом можно, оставаясь в рамках действующих в России стандартов, использовать современные методики отбора проб.

Крайне мало внимания уделяется вопросам возникновения случайных или систематических погрешностей, возникающих при отборе и подготовке проб.

Так, например, одной из традиционных практик в индустрии является дробление угля сразу до 3-х мм, минуя фракцию 10 (13мм). Конечно, основным мотиватором в данном случае выступает время, однако проводя операции подготовки проб таким образом всегда есть риск потерять значительное количество влаги, что делает вопрос о целесообразности данной методики дискуссионным, а её применение крайне условным. Рассмотрим результаты следующего эксперимента.

Система подготовки проб
Система подготовки проб

Взяты две пробы — А и Б, 13 и 3 мм соответственно, такие, что проба Б — половина пробы А, прошедшая процедуру измельчения в лабораторной автономной дробилке. Разница результатов влаги обозначена как «d» (Таблица 1, График 3).

В данном эксперименте использовался антрацит, однако другие виды угля имеют те же тенденции к потере влаги при измельчении. Самым опасным является невозможность предугадать потерю влаги для данной конкретной пробы, а значит возможность включить потерю в состав результатов по влаге не представляется возможным.

Как пример удачного учёта указанных выше факторов можно рассмотреть систему отбора и подготовки проб производства компании CKIC (Changsha Kaiyuan Instruments Co. Ltd).

В отношении описанных здесь факторов такие системы учитывают возможность и необходимость использования подпартий (равно как и возможность получения только одной пробы с партии топлива), а также обеспечивают измельчение до крупности, безопасной со стороны потери влаги.

Стоит обратить особое внимание на то, что такие системы имеют все необходимые точки доступа (или возможности для доступа) не только для целей обслуживания, но также и для проведения всесторонних испытаний на случайную и систематическую погрешность отбора и подготовки проб.

Очевидно, что количество факторов, так или иначе оказывающих влияние на представительность конечной пробы, гораздо больше описанных в этой статье. Для угольной промышленности и сферы потребления угля в целом в России характерна низкая осведомленность о многих процессах, протекающих во время отбора и подготовки проб.

Ключевым элементом как существующего аналитического процесса, так и вновь организуемого является именно системный подход к анализу угля, учитывающий все негативные факторы, а также регулярное и обдуманное проведение испытаний данного процесса с целью его оптимизации и применения новейших технологий и методик.


СПРАВКА

Под аналитическим процессом всегда следует понимать всю совокупность мер, обеспечивающих получение аналитического результата. Начинается такой процесс всегда с отбора проб и традиционно оценивается с помощью показателя прецизионности, равного двум стандартным отклонениям


Текст: Владимир Зенкин

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №5, 2019

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.