ISO 13909-32025 煤和焦炭 机械取样 第3部分固定批次煤的取样标准立项发展报告

煤和焦炭机械取样第3部分：固定批次煤的取样标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CoalandCoke—MechanicalSampling—Part3:SamplingofCoalfromStationaryLots摘要煤炭作为全球重要的基础能源和工业原料，其品质检验的准确性直接关系到国际贸易结算、生产利用效率和环境监管成效。取样是煤炭质量检验链条中的首要环节，取样的代表性从根本上决定了后续化验结果的可靠性。随着煤炭贸易规模的持续扩大和机械化采制样技术的广泛应用，固定批次煤炭（如火车车厢、船舶货舱、汽车载运等静止状态下的大宗煤堆）的机械取样规范性需求日益迫切。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2025年7月22日正式发布了ISO13909-3:2025《煤和焦炭机械取样第3部分：固定批次煤的取样》。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订过程和应用价值进行系统梳理。该标准在继承前版技术框架的基础上，充分吸收了近年来机械取样设备的发展成果，完善了取样方案设计、子样数目确定、取样系统性能试验等技术要求，并强化了与在线分析、自动化采样等新兴技术的衔接。本报告认为，该标准的实施将为全球煤炭贸易提供更加科学统一的技术依据，对提升煤炭质量检验水平、促进国际煤炭贸易健康发展具有重要的指导意义。关键词：煤炭取样；机械取样；固定批次；国际标准；ISO13909；质量检验；采样方案一、引言煤炭质量检验是煤炭生产、加工、贸易和利用全产业链中的关键环节。检验结果的准确性和可靠性，不仅关系到买卖双方的经济利益，也直接影响着煤炭资源的合理利用和环境保护的有效实施。在煤炭质量检验的全流程中，取样是第一道也是最为关键的工序——实验室分析再精确，如果所取样品缺乏代表性，检验结果也将失去意义。研究表明，取样误差在煤炭质量检验总误差中所占比例往往超过80%，远高于缩分、制样和化验等后续环节的误差贡献。传统的人工取样方式受人为因素影响大、劳动强度高、安全风险突出，难以满足大规模、高频次煤炭质量检验的需求。自20世纪中期以来，机械取样技术逐步发展并得到广泛应用，从最初的简单机械铲样发展到如今的自动化、智能化采样系统，取样技术经历了质的飞跃。特别是对于火车、汽车、船舶等运输工具装载的固定批次煤炭，机械取样方式在取样代表性、作业效率和安全保障方面均展现出显著优势。国际标准化组织（ISO）长期以来高度重视煤炭取样方法的标准化工作。ISO/TC27（固体矿物燃料技术委员会）负责煤炭和焦炭相关国际标准的制修订工作，其下属的SC4（取样分技术委员会）专门负责取样方法标准的研制。ISO13909系列标准即为该领域最为核心的国际标准之一，其第3部分专门规定固定批次煤炭的机械取样方法。2025年发布的ISO13909-3:2025版本，是该标准发展历程中的重要里程碑。二、标准立项背景与修订过程2.1国际煤炭贸易的发展需求近年来，全球煤炭贸易量持续维持在较高水平。根据国际能源署（IEA）的统计数据，全球煤炭贸易量年均维持在13亿至15亿吨左右，其中海运贸易约占80%以上。中国作为全球最大的煤炭生产国和消费国，同时也是最大的煤炭进口国，年煤炭进口量超过3亿吨。印度、日本、韩国等亚太国家以及欧洲各国也是重要的煤炭进口市场。如此大规模的跨境煤炭贸易，迫切需要统一、科学、公正的取样方法标准作为贸易结算的依据。固定批次煤炭的取样在国际贸易中具有特殊重要性。无论是港口堆存的待运煤炭、火车车厢中的在途煤炭，还是船舶货舱中的散装煤炭，均属于固定批次（stationarylots）的范畴。对于这类煤炭的取样，既要确保取样点布置的科学性和随机性，又要兼顾实际作业的可行性和安全性。机械取样方式因其取样点定位准确、取样量可控、人为干扰小等优点，已成为固定批次煤炭取样优先采用的方式。2.2技术发展与标准修订需求ISO13909-3标准的前一版本发布于2001年。在二十余年的实施过程中，煤炭机械取样技术经历了深刻变革：一是取样设备的大型化和自动化。现代机械取样设备广泛采用液压驱动、智能化控制、远程监控等技术，取样能力、可靠性和安全性大幅提升，头部取样器、旋转取样器等新型取样装置的取样性能显著优于早期设备。二是取制样一体化趋势明显。越来越多的取样系统将取样、破碎、缩分、集样等功能集成于一体，实现了从大宗煤炭到实验室样品的全流程自动化处理，这对取样系统的设计和性能评价方法提出了更高要求。三是在线检测技术的融合应用。随着近红外光谱、中子活化分析、X射线荧光等在线检测技术的成熟，在线分析系统与机械取样系统的协同工作成为重要发展方向，需要在标准层面明确两者的衔接关系和技术要求。四是质量管理体系的深入实施。ISO9001、ISO/IEC17025等管理标准在煤炭检验领域的广泛应用，对取样过程的质量控制、文件记录、不确定度评定等提出了更加规范化的要求。在上述背景下，ISO/TC27/SC4于2019年正式启动了ISO13909-3的修订工作。修订工作组建了由来自中国、澳大利亚、美国、印度、波兰、德国等主要产煤国和用煤国的专家组成的工作组，历经多轮工作组会议、委员会讨论和正式投票，最终于2025年形成国际标准最终草案（FDIS），并于2025年7月22日正式发布。三、标准主要内容解析ISO13909-3:2025《煤和焦炭机械取样第3部分：固定批次煤的取样》规定了从固定批次煤炭中进行机械取样的基本方法和要求。标准主要内容包括以下几个技术层面：3.1适用范围与基本定义该标准适用于从火车车厢、汽车、船舶货舱以及地面煤堆等固定状态的煤炭批次中进行机械取样。标准明确了相关术语和定义，包括固定批次、子样、初级子样、合并样、机械取样器、取样间隔等核心概念，为标准的准确理解和统一实施奠定了基础。值得注意的是，该标准明确界定了其与ISO13909系列其他部分的关系。ISO13909系列标准是一个有机整体：第1部分规定了取样的一般原理，第2部分规定了移动煤流中机械取样的方法，第3部分（即本标准）规定了固定批次煤的取样，第4部分规定了煤样制备的方法，第5部分规定了焦炭移动取样方法，第6部分规定了焦炭固定批次取样方法，第7部分规定了取样和样品制备精密度的测定方法，第8部分规定了偏倚试验方法。各部分标准相互衔接、互为补充，共同构成完整的机械取样标准体系。3.2取样基本原理与方案设计标准系统阐述了固定批次煤炭机械取样的基本原理，强调取样目的（如国际贸易结算、质量控制、环境监测等）对取样方案设计的影响。在取样方案设计方面，标准规定了以下关键要素的确定方法：取样点布置原则：标准规定了固定批次煤炭取样点的三维布置方法，包括在批次表面的分布密度和在不同深度的取样要求。对于不同运输方式（火车、汽车、船舶）和不同堆放形态的煤炭批次，标准分别给出了取样点布置的指导性方案，以确保取样点在统计学意义上覆盖整个批次。子样数目的确定：子样数目是影响取样精密度和取样成本的关键参数。标准根据煤炭的品种特性（以灰分或干基高位发热量的方差表征）、批次的标称最大粒度以及所要求的取样精密度，给出了子样数目的计算公式。标准修订后进一步细化了不同情况下子样数目的确定方法，尤其关注了高灰分变异煤种的取样需求，为实际操作提供了更加明确的技术指引。取样间隔与取样频率：对于需要按时间和空间分布取样的场景，标准规定了系统取样和分层随机取样两种基本模式的适用条件和操作方法，并对取样间隔的确定给出了具体规定。3.3机械取样设备的技术要求该标准对固定批次煤炭机械取样所使用的设备提出了系统性的技术要求，涵盖取样器的类型选择、结构设计和性能指标等方面，包括：1.取样器类型：标准规定了适用于固定批次取样的主要机械取样器类型，如头部取样器（tieredsampler）、螺旋取样器（augersampler）、斗式取样器（bucketsampler）等，并明确了各类取样器的适用条件和局限性。2.取样器基本要求：取样器开口尺寸应不小于煤炭标称最大粒度的3倍（对于标称最大粒度较大的煤种），以确保能够完整截取煤流或煤柱中的全部粒度级物料；取样器应具备足够的容量，确保在一次取样动作中能够采集到足量的煤样而不发生溢漏。3.取样系统性能要求：标准对取样系统的性能试验方法进行了规定，包括取样精密度试验、偏倚试验等关键性能指标的测定方法，要求取样系统在实际使用条件下满足规定的精密度和偏倚要求。对于取样系统的整机性能验证，标准要求在使用前进行系统的性能确认，并定期进行核查。4.设备安全与维护：增加了设备安全防护、清洁维护、防堵塞等方面的技术要求，保证取样设备在恶劣工况条件下的连续可靠运行。3.4取样操作程序标准详细规定了固定批次煤炭机械取样的操作程序，主要包括：取样前的准备工作：包括批次信息的确认（煤炭品种、数量、标称最大粒度等）、取样设备的检查和校准、取样方案的确认等。取样操作的实施：按照确定的取样方案进行取样点定位、取样器操作、样品收集和标识等。标准对取样操作中的关键控制点提出了明确要求，如取样器贯入深度、取样动作的完整性、样品的防污染措施等。样品的收集与管理：规定初级子样的收集方式、合并样的组成方法、样品的封装与标识要求，以及样品的运输和储存条件，确保样品在取样后至制样前的各个环节中不发生变化和污染。记录与报告：要求对取样过程中的关键信息进行完整记录，包括取样时间、地点、操作人员、设备状况、气象条件等，并形成规范的取样报告。修订后的标准强化了对取样全过程可追溯性的要求，以支撑质量争议的溯源处理。3.5质量管理与不确定度评定新版本标准显著加强了对质量管理和不确定度评定的要求。标准要求取样活动应在文件化的质量管理体系框架下运行，对取样人员提出了资质和能力要求，对取样设备要求建立定期校准和维护制度，并对取样过程的关键参数要求进行持续监控。在取样不确定度评定方面，标准引入了更系统的不确定度评定框架，要求对取样、制样和化验各环节的方差分量进行分解和估算，从而给出检验结果总不确定度的估计。这一变化与国际计量测试领域测量不确定度表示方法（GUM）的要求保持一致，为煤炭检验结果的质量表达提供了更科学的工具。四、标准的主要技术变化与创新点与前一版本（ISO13909-3:2001）相比，ISO13909-3:2025在以下方面实现了技术升级和创新：4.1技术内容的更新与完善在取样理论方面，新版标准进一步细化了子样数目确定方法，特别是针对高变异性的煤炭品种，引入了更加科学的估算方法；补充了机械取样器性能验证的试验规程，使性能评价更加具有可操作性；增加了自动化取样系统的技术要求和验收准则，体现了技术进步的最新成果。4.2与相关标准的协调修订过程中注重与相关标准的协调一致。一方面，在术语定义、取样原理等方面与ISO13909-1保持一致；另一方面，在精密度测定和偏倚试验方法上，与ISO13909-7和ISO13909-8形成了更加紧密的衔接。此外，该标准还与ISO18283（人工取样）在适用边界上进行了明确划分，为实际应用中的方法选择提供了清晰指引。4.3体现行业技术发展新趋势新版标准充分吸纳了近年来行业发展中的新技术成果和管理理念：-在线分析技术的融合应用：增加了在线分析系统与机械取样系统协同工作的指导性条款，为未来煤炭质量在线检测的标准化奠定了基础；-智能化取样系统的发展预留：对基于人工智能和物联网技术的智能取样系统的设计、验证和运行给出了原则性要求，体现了标准的适度前瞻性；-环境保护与职业健康安全：增加了取样作业中的环境保护和职业健康安全要求，与ISO14001和ISO45001管理标准的要求相呼应。五、标准实施的意义与应用前景5.1对国际贸易的支撑作用ISO13909-3:2025作为煤炭机械取样领域的权威国际标准，对各国的国家标准制定和国际贸易合同的技术条款拟定具有重要的指导作用。在国际煤炭贸易中，取样方法的分歧往往导致质量检验结果的争议。该标准的实施，有助于统一各贸易伙伴国的取样操作，减少因方法差异导致的检验结果偏差，降低贸易摩擦风险，促进国际煤炭贸易的顺畅进行。5.2对检验检测行业的规范作用对第三方检验检测机构而言，该标准是开展煤炭机械取样作业的核心技术依据。标准对取样设备、取样操作、质量管理和记录报告的系统性规定，为检验机构建立规范化、标准化的取样作业流程提供了完整的技术框架，同时也为检验机构的资质认定和能力验证提供了明确的评价依据。5.3对煤炭生产和利用企业的技术指导对煤炭生产企业和燃煤电厂、焦化厂等煤炭利用企业而言，该标准为企业内部的煤炭质量管控提供了科学的方法工具。通过按照标准要求实施机械取样，企业可以获得更具代表性的煤炭质量数据，为生产优化、配煤管理和质量控制提供可靠的决策依据。六、主要起草单位介绍ISO13909-3:2025的制修订工作由国际标准化组织固体矿物燃料技术委员会（ISO/TC27）下设的取样分技术委员会（SC4）负责组织，具体由第3工作组（WG3）承担起草任务。来自中国、澳大利亚、美国、印度、波兰、德国、日本、韩国等十余个国家的专家参与了该标准的制修订工作。值得一提的是，中国专家在该标准的修订过程中发挥了重要作用。中国作为全球最大的煤炭生产国和消费国，在煤炭取样领域积累了丰富的实践经验。中国煤炭地质总局、煤炭科学技术研究院有限公司、中国检验认证集团等国内权威机构长期跟踪和参与ISO/TC27的国际标准化活动。其中，煤炭科学技术研究院有限公司作为国内煤炭检验标准化领域的骨干力量，在标准修订过程中积极贡献中国在固定批次煤炭机械取样方面的实践经验和研究成果，推动标准在取样点布置优化、煤样粒度范围、机械化采样设备性能评价方法等方面更加科学合理。标准修订过程中还邀请了国际煤炭检验机构联盟（InternationalCoalTestingAssociation,ICTA）等专业组织参与讨论，广泛听取了来自煤炭贸易商、港口运营商、检验机构、设备制造商等各利益相关方的意见和建议，保证了标准的广泛适用性和行业认可度。七、结论与展望ISO13909-3:2025《煤和焦炭机械取样第3部分：固定批次煤的取样》的正式发布，是国际煤炭取样标准化工作的重要阶段性成果。该标准在保持技术连续性的基础上，充分吸纳了近二十年来机械取样技术的发展成果，回应了行业对取样方法科学性、规范性和可操作性不断提升的需求。从标准内容来看，新版标准具有以下突出特点：一是在技术体系上更加完整，涵盖了从方案设计、设备要求、操作规范到质量管理的全链条技术要求；二是在方法科学上更加严谨，细化了取样精密度和偏倚控制的技术要求，引入了更系统的不确定度评定框架；三是在前瞻性上更加突出，为自动化、智能化取样技术和在线检测技术的应用预留了接口和发展空间。展望未来，随着全球能源结构的转型和煤炭清洁高效利用技术的推进，煤炭质量检验的技术要求将不断提升。取样作为质量检验的源头环节，其标准化工作将持续受到行业的高度关注。建议各国标准化机构和相关企业密切关注该标准的实施动态，及时开展标准的转化和宣贯工作，推动机械取样技术的规范应用和持续进步。同时，各方也应积极参与ISO/TC27的后续标准化工作，共同推动煤炭取样国际标准的持续完善，为全球煤炭贸易的健康发展提供坚实的技术支撑。参考文献[1]ISO13909-3:2025,Coalandcoke—Mechanicalsampling—Part3:Samplingofcoalfromstationarylots[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO13909-1:2016,Hardcoalandcoke—Mechanicalsampling—Part1:Generalintroduction[S].Gen