固體生物質(zhì)燃料樣品制備方法（GB/T 28730-2012）

前言 　　本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草。 　　本標(biāo)準(zhǔn)參照英國(guó)（等同歐盟標(biāo)準(zhǔn)）BS EN 14780:2011《固體生物質(zhì)燃料樣品制備方法））（英文版）重新起草，本標(biāo)準(zhǔn)與BS EN 14780:2011的一致性程度為非等效。 　　本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)提出。 　　本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 42)歸口。 　　本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室、長(zhǎng)沙開元儀器股份有限公司。 　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：皮中原、張寶青、文勝、李英華。 　　1范圍 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了固體生物質(zhì)燃料樣品制備的術(shù)語(yǔ)和定義、制樣總則、設(shè)備和工具、制樣程序，以及樣品的儲(chǔ)存和標(biāo)識(shí)。 　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于以下固體生物質(zhì)燃料： 　　―精細(xì)或形狀較規(guī)則的顆粒物料，最大粒度約10mm，能夠用鏟勺或探管采樣，如鋸屑、橄欖核和木丸等； 　　―粗大或形狀不規(guī)則的物料，最大粒度約200mm，能夠用叉子或鍬采樣，如木片、果殼、林木殘?jiān)槠?、松散的禾草和秸稈等? 　　―粒度大于200mm的大塊物料； 　　―皮帶壓濾機(jī)上脫水的纖維或廢棄物。 　　本標(biāo)準(zhǔn)可用于如容積密度、機(jī)械強(qiáng)度、粒度分布等項(xiàng)目測(cè)定用樣品和一般分析試樣的制備。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB/T 21923固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)通則 　　GB/T 28733固體生物質(zhì)燃料全水分測(cè)定方法 　　3術(shù)語(yǔ)和定義 　　GB/T 21923界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適合于本文件。為便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T 21923中的某些術(shù)語(yǔ)和定義。 　　3.1 　　樣品制備sample preparation 　　使固體生物質(zhì)燃料達(dá)到分析或試驗(yàn)狀態(tài)的過(guò)程。 　　注：樣品制備包括破碎、混合、縮分，有時(shí)還包括篩分和空氣干燥。它可分成幾個(gè)階段進(jìn)行。 　　3.2 　　樣品sample 　　為確定生物質(zhì)燃料的品質(zhì)特性而從中采取的有代表性的一部分生物質(zhì)燃料。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.84】。 　　3.3 　　樣品破碎sample reduction 　　減小樣品或分樣粒度的制樣過(guò)程。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.831】。 　　3.4 　　樣品縮分sample division 　　將樣品或分樣縮分成有代表性的、分離的部分的制樣過(guò)程。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.82】。 　　3.5 　　一般分析試樣general analysis sample 　　破碎到粒度小于1mm或更小的、并達(dá)到空氣干燥狀態(tài)，用于多數(shù)物理特性和化學(xué)成分測(cè)定的固體生物質(zhì)燃料樣品。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.90】。 　　3.6 　　標(biāo)稱最大粒度nominal top size 　　與篩上物累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最接近、但不大于5％的篩子相應(yīng)的篩孔尺寸。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.129】。 　　3.7 　　容積密度bulk density 　　固體生物質(zhì)燃料的質(zhì)量與其在規(guī)定條件下填人容器的體積的比值。 　　【GB/T 21923-2008，定義3.124】。 　　3.8 　　空氣干燥air-drying 　　使樣品的水分與其破碎或縮分區(qū)域的大氣達(dá)到接近平衡的過(guò)程。 　　3.9 　　空氣干燥狀態(tài)air-dried 　　樣品在空氣中連續(xù)干燥1h后，其質(zhì)量變化不超過(guò)0.1％時(shí)，樣品達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。 　　3.10 　　制樣精密度precision of sample preparation 　　用同一制樣設(shè)備和同一制樣程序，對(duì)同一固體生物質(zhì)燃料進(jìn)行多次制備所得試樣品質(zhì)參數(shù)之間的一致性程度。通常用制樣和化驗(yàn)總方差VPT表示。 　　3.11 　　制樣偏倚bias of sample preparation 　　制樣過(guò)程中留樣品質(zhì)與參比樣（制備前試樣）品質(zhì)之間的系統(tǒng)誤差，即顯著性差異。 　　4制樣總則 　　4.1總則 　　樣品制備的主要目的，是通過(guò)破碎、混合、縮分和干燥等步驟，將樣品制備成能代表原樣特性的分析用試樣。樣品制備的原則是：原樣品的組成和品質(zhì)特性在樣品制備的每一階段都不會(huì)被改變。為此，縮分前樣品中的每一顆粒都應(yīng)有同等的概率被包含在縮分后的樣品中。在破碎和其他操作中需避免樣品的損失。對(duì)于需檢驗(yàn)水分的物料，必須注意防止熱量聚集和干燥。 　　4.2制樣精密度及偏倚 　　制樣和化驗(yàn)誤差幾乎完全產(chǎn)生于縮分和從分析試樣中抽取少量檢驗(yàn)用試樣的過(guò)程中。影響制樣精密度和制樣偏倚的最主要的因素是縮分前樣品的均勻性、縮分后的留樣量以及縮分方法。制樣精密度（用方差V二表示）體現(xiàn)了隨機(jī)誤差的影響；制樣偏倚體現(xiàn)了系統(tǒng)誤差的影響。本制樣方法規(guī)定的制樣程序可使以灰分或水分表示的制樣和化驗(yàn)方差V竹達(dá)到0.10以下，不存在制樣偏倚。 　　以方差表示的制樣精密度（制樣和化驗(yàn)總精密度），用附錄A的方法測(cè)定或核驗(yàn)。制樣偏倚用附錄B的方法檢驗(yàn)。 　　5設(shè)備和工具 　　5.1縮分用設(shè)備 　　5.1.1二分器 　　二分器（見圖1)由2組相對(duì)交叉排列的格槽及接收器組成，兩側(cè)格槽數(shù)相等，每側(cè)至少8個(gè)格槽。 　　格槽開口尺寸至少為被縮分物料標(biāo)稱最大粒度的3倍，且不小于5mm；格槽對(duì)水平面傾斜度至少為600。 　　5.1.3鏟鍬和鏟勺 　　平底鏟鍬（見圖3)和鏟勺（見圖4)，有足夠高度的邊以防止樣品滾落，開口寬度至少為被處理樣品標(biāo)稱最大粒度的3倍。 　　5.2破碎設(shè)備 　　5.2.1破碎機(jī)的基本要求 　　破碎設(shè)備在整個(gè)處理過(guò)程中應(yīng)能使因樣品發(fā)熱和空氣流動(dòng)而產(chǎn)生的水分損失降至最低，能避免粉塵損失和金屬污染；并容易清掃。為此，破碎機(jī)盡可能低速運(yùn)轉(zhuǎn)，其切割表面應(yīng)不含有待測(cè)元素。 　　5.2.2粗切割破碎機(jī) 　　粗切割破碎機(jī)用于將固體生物質(zhì)燃料破碎至約30mm粒度并具備疏松樣品的功能。 　　5.2.3中切割破碎機(jī) 　　中切割破碎機(jī)用于將約30mm粒度的固體生物質(zhì)燃料破碎至小于6mm或更小。 　　5.2.4細(xì)切割破碎機(jī)或粉碎機(jī) 　　用于將約小于6mm粒度的固體生物質(zhì)燃料破碎至小于1mm或更小。 　　最終破碎粒度主要依賴于生物質(zhì)燃料的種類和需進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。 　　5.2.5斧子 　　用于切割大木料或粗物料到最大30mm厚或合適的尺寸，以便能用粗切割破碎機(jī)進(jìn)一步處理。 　　5.2.6手鋸 　　用于割鋸大木料或粗物料到最大30mm厚或合適的尺寸，以便能用粗切割破碎機(jī)進(jìn)一步處理。 　　因鏈鋸上的鏈油可能污染樣品，不能使用。機(jī)械鋸不能用于破碎，以避免由摩擦熱引起樣品的水分損失。 　　5.3篩子 　　篩孔孔徑為30mm,6mm、lmm,0.5mm和0.2mm的篩子。需要時(shí)配備100mm, 50mm和10mm的篩子。 　　5.4嚴(yán)密容器 　　用于存儲(chǔ)全水分試樣和分析試樣的容器。 　　5.5鼓風(fēng)干燥箱 　　溫度可控制在40℃一45℃和（105士2)℃，帶鼓風(fēng)。 　　5.6天平 　　稱量精密度達(dá)樣品質(zhì)量的0.1％的天平。 　　5.7臺(tái)秤或磅秤 　　稱量精密度達(dá)樣品質(zhì)量的0.1%。 　　6縮分 　　6.1樣品縮分后的最小試樣A 　　表1給出了每一縮分階段應(yīng)保留的最小樣品質(zhì)量，它主要取決于物料的標(biāo)稱最大粒度和容積密度。標(biāo)稱最大粒度可通過(guò)篩分試驗(yàn)確定，容積密度的測(cè)定方法見附錄C，部分物料的初始容積密度參見附錄D。除了表1中說(shuō)明的最小質(zhì)量之外，還應(yīng)保證縮分后的樣品量能滿足實(shí)際試驗(yàn)的需要。 　　6.2樣品縮分方法 　　6.2.1堆錐四分法 　　適用于能用平底鏟鍬操作處理的物料，如鋸屑和木片等；適合于將這些物料制備到約1kg的分樣。 　　將全部合成樣品置于清潔并堅(jiān)硬的表面上。鏟起樣品形成一個(gè)錐堆，放每一鍬樣品到上一鍬樣品的堆錐尖上，生物質(zhì)燃料沿錐堆所有的錐面向下滾落，使顆粒平均分布。重復(fù)操作3次，每次形成一個(gè)新的錐堆。對(duì)于第3次形成的錐堆，將其從上到下逐漸拍平或攤平成一個(gè)厚度適當(dāng)和直徑均勻的扁平堆。然后將十字分樣板插人扁平堆的正中間，壓至底部，扁平堆被分成4個(gè)相等的扇形體。棄掉相對(duì)的兩個(gè)扇形體，另兩個(gè)扇形體留下繼續(xù)下一步制樣。重復(fù)堆錐和四分過(guò)程，直到得到所需量的分樣。堆錐四分法示意圖見圖5。 　　6.2.2二分器法 　　適用于能通過(guò)二分器而不發(fā)生橋接現(xiàn)象的物料，不適用于禾草、樹皮或其他包含細(xì)長(zhǎng)顆粒或很濕的物料。脆性物料應(yīng)小心處理，防止細(xì)粉物料的產(chǎn)生。 　　縮分時(shí)，應(yīng)使試樣呈柱狀沿二分器長(zhǎng)度來(lái)回?cái)[動(dòng)供人格槽。供料要均勻并控制供料速度，勿使試樣集中于某一端，勿使橋接現(xiàn)象出現(xiàn)而導(dǎo)致格槽阻塞。當(dāng)縮分需分幾步或幾次通過(guò)二分器時(shí)，各步或各次通過(guò)后，應(yīng)交替地從兩側(cè)接收器中收取留樣。 　　6.2.3條帶混合法 　　適用于所有物料（當(dāng)需將樣品縮分成很少的實(shí)驗(yàn)室樣品時(shí)它是一個(gè)方便的方法）。 　　將全部樣品置于清潔并堅(jiān)硬的表面上并用平底鏟鍬混勻。在條帶的兩端放置垂直板。用鍬沿著條帶的長(zhǎng)度盡可能均勻地從一端到另一端和從兩邊散布樣品。條帶的長(zhǎng)度與寬度比應(yīng)不小于10 : 1。從平均分割條帶的位置上至少取20個(gè)子樣形成一個(gè)實(shí)驗(yàn)室樣品。插人兩個(gè)平板到條帶中，取出兩平板之間的全部物料。每次插人兩平板間的距離應(yīng)相同，以使每個(gè)子樣含有相同質(zhì)量的物料。兩平板間的距離應(yīng)恰當(dāng)選擇（通常應(yīng)不小于標(biāo)稱最大粒度的3倍），以便用該方法能得到所需量的實(shí)驗(yàn)室樣品。條帶混合法示意圖見圖6。 　　6.2.4棋盤法 　　適用于鋸屑和其他能用鏟勺處理的小顆粒樣品。 　　將全部樣品置于清潔并堅(jiān)硬的表面上并用鏟勺混勻。用鏟勺將樣品散布成長(zhǎng)方形堆，堆的厚度不超過(guò)物料標(biāo)稱最大粒度的3倍，用鏟勺在長(zhǎng)方形堆的表面上輕輕劃線，分割出不少于20個(gè)部分。用鏟勺和擋板從20個(gè)部分中的每一部分取子樣，每次取樣鏟勺都插人到堆的底部。結(jié)合子樣到所需量的試樣。棋盤法示意圖見圖7。 　　6.2.5旋轉(zhuǎn)縮分器法 　　適用于機(jī)械化縮分不發(fā)生橋接現(xiàn)象的物料。 　　7制樣程序 　　7.1初始樣品縮分 　　如果實(shí)驗(yàn)室樣品的初始質(zhì)量超過(guò)了表1所給出的最小質(zhì)量，可用第6章規(guī)定的方法之一進(jìn)行縮分。 　　也可全部破碎至小于30mm后再縮分。需要時(shí)，縮分前稱量并記錄實(shí)驗(yàn)室樣品質(zhì)量MS,1。 　　7.2預(yù)干燥 　　預(yù)干燥是為了使后續(xù)的制樣過(guò)程順利進(jìn)行和減小生物活性。 　　所有樣品應(yīng)攤平在稱量盤中，為便于干燥，其厚度盡可能小，然后采用以下一種方式進(jìn)行預(yù)干燥： 　　a)在室溫下放置至少24h-48h，以使它們達(dá)到與實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度的近似平衡狀態(tài)，可以順利進(jìn)行后續(xù)制樣程序。 　　b)在40℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥至少16h-24h，以使它們較快達(dá)到與實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度的近似平衡狀態(tài)，可以順利進(jìn)行后續(xù)制樣程序。 　　c)在105℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥至少3h-6h，以使它們更快達(dá)到與實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度的近似平衡狀態(tài)，可以順利進(jìn)行后續(xù)制樣程序。 　　如果需要記錄預(yù)干燥期間的水分損失，應(yīng)在預(yù)干燥前后稱量樣品質(zhì)量，按式（1)計(jì)算預(yù)干燥過(guò)程中的水分損失（結(jié)果計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后一位）： 　　用經(jīng)過(guò)預(yù)干燥的試樣測(cè)定全水分時(shí)，應(yīng)按GB/T 28733中的規(guī)定對(duì)全水分側(cè)定結(jié)果進(jìn)行這一水分損失補(bǔ)正。 　　7.3制備樣品到小于30mm。 　　破碎大于30mm的樣品，使之全部通過(guò)30mm篩，混合所有樣品。用第6章規(guī)定的縮分方法之一縮分樣品?？s取樣品的質(zhì)量應(yīng)符合表1中的規(guī)定?？上瓤s取1000g-1500g作為全水分樣，封存在密閉容器中。再縮取至少300g或500g或1000g（見表1)作為其他項(xiàng)目試樣，按7.2規(guī)定的程序預(yù)干燥后進(jìn)行下一步制樣程序。 　　7.4制備樣品到小于6mm 　　破碎大于6mm的樣品，使之全部通過(guò)6mm篩，混合所有樣品。用第6章規(guī)定的縮分方法之一縮取試樣和存查樣，縮取的樣品質(zhì)量應(yīng)符合表1中的規(guī)定。存查樣量除滿足表1的規(guī)定外，還應(yīng)滿足檢驗(yàn)項(xiàng)目的需要，必要時(shí)，應(yīng)增加留樣量。 　　將縮取的試樣攤平到稱量盤中，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下或在40℃干燥箱中放置一定時(shí)間進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間根據(jù)樣品的干燥程度和環(huán)境濕度確定，通常于40℃下干燥4h可保證下一步制樣粒度達(dá)到要求。 　　7.5制備樣品到小于0.5mm或小于1mm 　　將小于6mm的樣品用細(xì)碎設(shè)備破碎至小于0.5mm，使之全部通過(guò)0.5mm篩，混勻所有樣品。 　　放置一定時(shí)間，使之達(dá)到空氣干燥狀態(tài)后裝瓶。遇特殊樣品，不能破碎至全部通過(guò)0.5mm篩時(shí)，應(yīng)全部通過(guò)1mm篩。 　　細(xì)碎過(guò)程中，應(yīng)采用少量多次的原則，每次人料的樣品質(zhì)量一般宜控制在50g以下，并將破碎時(shí)間控制在使制備的分析試樣粒度滿足要求所需的最短時(shí)間內(nèi)，防止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生過(guò)多的熱量。如果物料含有種子或谷粒，它們可能會(huì)在破碎機(jī)中旋轉(zhuǎn)或粘在篩子上。同樣，含有禾草的物料，某些禾草可能留在篩子上。破碎完成后檢查破碎機(jī)。人工破碎未過(guò)篩的物料至全部過(guò)篩，并加人這些物料到分析試樣中。 　　8樣品的儲(chǔ)存和標(biāo)識(shí) 　　試樣應(yīng)保存在嚴(yán)密容器中。每一裝有試樣的容器都應(yīng)貼有帶唯一性標(biāo)識(shí)和樣品種類等信息的標(biāo)簽。