神華石炭4號煤和外購2號煤中氫含量與水分、鹽分、揮發(fā)分的相關(guān)性分析

氫測定在煤炭生產(chǎn)、使用和貿(mào)易中起著重要作用。但由于目前氫的測定操作較繁瑣、設(shè)備昂貴等原因,氫的測定在一般實(shí)驗(yàn)室尚未普遍開展,實(shí)際操作中大多采用由工業(yè)分析指標(biāo)推導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算氫值。雖然多數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算值與實(shí)測值都無顯著性差異,可以替代實(shí)測值,但其計(jì)算公式都有很大的局限性,而且往往用非空氣干燥基的工業(yè)分析指標(biāo)表達(dá),使用不方便。因此,建立適用于特定煤種的簡便的氫含量與工業(yè)分析指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系,對快速計(jì)算Had很有實(shí)用價(jià)值。SPSS(StatisticalProductandServiceSolutions)系統(tǒng)作為重要的數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件,憑借其強(qiáng)大的功能、較為簡便的操作等優(yōu)點(diǎn)已在各領(lǐng)域得以應(yīng)用。以下采用SPSS軟件對神華石炭4號煤和外購2號煤的氫測定值與煤中水分、灰分和揮發(fā)分進(jìn)行回歸分析,力求建立適用2種煤的計(jì)算Had的簡單方法。1測定指標(biāo)及測定數(shù)據(jù)分析以下收集了例行分析中按照GB474—2008《煤樣的制備方法》要求制備的一般分析試樣的水分、灰分、揮發(fā)分和氫含量測定數(shù)據(jù),其中包括神華石炭4號煤、外購2號煤各30組數(shù)據(jù)。煤中空氣干燥基水分、灰分和揮發(fā)分均依據(jù)GB/T212—2008《煤的工業(yè)分析方法》中規(guī)定的方法進(jìn)行測定,煤中氫含量依據(jù)GB/T476—2008《煤中碳和氫的測定方法》中的電量-重量法進(jìn)行測定。2建立數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)分析采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件中多元線性回歸分析進(jìn)行氫含量與水分、灰分和揮發(fā)分測定值間的相關(guān)性分析。主要分析過程為:首先將待分析數(shù)據(jù)從Excel表格中調(diào)入SPSS系統(tǒng),建立數(shù)據(jù)文件。然后單擊主菜單中Analyze/Regression/Linear,選擇氫含量為因變量,水分、灰分、揮發(fā)分為自變量進(jìn)行多元線性回歸分析,并對回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)。最后另選取若干組電量-重量法測定的氫值數(shù)據(jù),將其測定值與回歸方程計(jì)算氫值進(jìn)行比較驗(yàn)算,用SPSS11.5軟件中配對樣品t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢驗(yàn)回歸模型的準(zhǔn)確性。3結(jié)果與分析3.1模型建立與方差分析對石炭4號煤30組數(shù)據(jù)進(jìn)行了多元線性回歸分析,以空氣干燥基水分(Mad)、灰分(Aad)和揮發(fā)分(Vad)為自變量,空氣干燥基氫含量(Had)為因變量,經(jīng)SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析輸出結(jié)果(詳見表1),模型摘要和方差分析分別見表2、表3。3.1.1回歸模型的建立由表1可得因變量y(Had)關(guān)于自變量x1(Mad)、x2(Aad)、x3(Vad)的線性回歸方程為:3.1.2返回處方驗(yàn)證3.1.2.樣本決定系數(shù)的確定由表2可知,復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.905,樣本決定系數(shù)R2為0.819。由此說明,全體自變量(水分、灰分、揮發(fā)分)與因變(量氫含量)間具有較優(yōu)的擬合度。3.1.2.p值確定由表3回歸模型的方差分析看出,F值為39.137,顯著性水平(p值)為0.000。查F分布表得F0.05,3,26=2.98,F0.01,3,26=4.64,現(xiàn)F統(tǒng)計(jì)值大于F0.01,3,26,顯著性水平小于0.01,證明回歸方程總體線性極顯著。3.1.2.顯著性水平p值由表1可以看出,自變量水分(x1)、灰分(x2)、揮發(fā)分(x3)系數(shù)的t值分別為4.732、5.267和3.195,顯著性水平(p值)分別為0.000、0.000和0.004。查t分布表可知,t0.05,26=2.056,t0.01,26=2.779,3個(gè)自變量的t值均大于t0.01(26),顯著性水平均小于0.01。由此可知,自變量水分、灰分和揮發(fā)分對因變量氫含量均有顯著影響。3.1.2.偏回歸系數(shù)r分值的大小順序由表1可看出,自變量水分、灰分、揮發(fā)分的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)絕對值的大小順序?yàn)锳ad(1.017)>Mad(0.733)>Vad(0.388),其偏回歸系數(shù)(r)絕對值的大小順序也同樣為Aad(0.718)>Mad(0.680)>Vad(0.531)。由此說明,3種因素對氫值都有較密切的程度,均達(dá)到中等或中等偏上的水平,其中灰分對氫含量的影響最大,其次是水分,揮發(fā)分對氫含量的影響最小。3.1.2.氫值與電量-重量法測定的氫值差異顯著性另選取28組電量-重量法測定的氫值與回歸方程的計(jì)算氫值結(jié)果進(jìn)行比較,并進(jìn)行配對樣品t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果見表4。由表4可知,氫實(shí)測值和計(jì)算值2配對樣本的配對差均值為-0.0068,t統(tǒng)計(jì)量值為0.794。查t分布表得t0.05,27=2.052,t0.01,27=2.771,t值小于t0.01,27,對應(yīng)的顯著性水平Sig(P)為0.434,遠(yuǎn)大于0.05,說明回歸方程計(jì)算出的氫值與電量-重量法測定的氫值無顯著性差異,且95%概率下的置信區(qū)間(-0.0836～0.0972)也小于國標(biāo)規(guī)定的氫值0.15的重復(fù)性限。由此可知,回歸方程具有較高的準(zhǔn)確性,可以用于神華石炭4號煤的氫值計(jì)算。3.2水分、灰黑的變化對外購2號煤30組數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析,以空氣干燥基水分(Mad)、灰分(Aad)和揮發(fā)分(Vad)為自變量,空氣干燥基氫含量(Had)為應(yīng)變量。經(jīng)SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析輸出結(jié)果見表5～表7。3.2.1回歸模型的建立由表5可得應(yīng)變量y(Had)關(guān)于自變量x1(Mad)、x2(Aad)、x3(Vad)的多元線性回歸方程見式(2)。3.2.2返回處方驗(yàn)證3.2.2.1回歸方程與合作度測試由表6可知,相關(guān)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R(0.930)和樣本決定系數(shù)R2(0.865)均很高,說明此回歸方程的擬合程度很好。3.2.2.2個(gè)回歸方程的全球顯著性試驗(yàn)表7方差分析中,F值遠(yuǎn)大于F0.01,3,26=4.64,顯著性概率Sig也遠(yuǎn)小于0.01。說明此回歸方程的總體顯著性極高。3.2.2.顯著性概率sig由相關(guān)系數(shù)表(表5)可知,水分、灰分和揮發(fā)分系數(shù)的t值均大于t0.01,26(t0.01,26=2.779),顯著性概率Sig也均小于0.01,3個(gè)自變量對應(yīng)變量均有顯著性的影響。3.2.2.偏回歸系數(shù)r的大小順序由表5可知,3個(gè)自變量標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)絕對值的大小順序?yàn)镸ad>Vad>Aad,偏回歸系數(shù)(r)絕對值的大小順序也為Mad>Vad>Aad,說明3個(gè)因素對氫值均有較密切的程度,且水分的影響作用最大,其次是揮發(fā)分和灰分。3.2.2.分析結(jié)果及討論另選取10組電量法測定數(shù)據(jù),將其與回歸方程(2)氫含量的計(jì)算值進(jìn)行比較,經(jīng)配對樣本t檢驗(yàn)分析結(jié)果見表8。由t檢驗(yàn)表可知,t值為1.982小于t0.01,9(t0.01,9=3.250),且其置信限(-0.004～0.060)小于氫重復(fù)性限(0.15),顯著性水平Sig(P)為0.079,大于0.05,可知?dú)錅y定值與計(jì)算值無顯著差異,回歸方程的準(zhǔn)確性較高。4確定氫含量和水分、灰分間的多元線性回歸分析通過對神華石炭4號煤和外購2號煤的