一种预测捣固焦炭配煤结构的方法与流程

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1.本发明属于冶金生产领域高炉燃料质量控制与高效利用，特别涉及一种预测捣固焦炭配煤结构的方法。

背景技术：

2.近年来，捣固炼焦作为一种能减少优质炼焦煤用量、降低焦炭成本的技术快速发展。捣固焦具有选料范围宽、焦炭质量改善明显、焦炭产能高、环保效果好等优点，非常符合我国炼焦煤资源的特点，得到了国家政策导向和企业的支持。随着大型捣固焦炉的投产，捣固炼焦的消烟除尘、防煤饼倒塌等技术得到明显提高，捣固炼焦技术日趋成熟。捣固焦产量的大量增加，高炉使用捣固焦将成为未来的趋势。但由于捣固焦和顶装焦生产工艺的不同，导致两种焦炭性能上具有很大的差异，常用指标和微观结构与顶装焦炭存在较大差距，捣固焦炭在高炉中的使用效果也众说纷纭、褒贬不一。有关捣固焦和顶装焦基础性能的差异研究较为滞后，传统指标难以很好的评价捣固焦的质量。
3.配煤是决定冷热态性质最主要的因素，捣固工艺可以一定程度上改善冷态强度与热态性质。捣固炼焦是通过增加粘结性不强的低变质程度的惰性成分而不降低焦炭质量为前提。随着低变质配比的增加，会导致配合煤挥发分含量的降低，从而影响配合煤在结焦过程中形成胶质体的质，对胶质体的量影响不大，但在实际生产中使用传统cri、csr去评价捣固焦时，上述性质相近的捣固焦在实际生产中总是不如顶装焦。在没有出现新的针对捣固焦优化的评价标准的今天，有些研究者和绝大多数企业会对捣固焦的性能打85％的折扣去评价。这是由于相同配煤比不同炼焦工艺的焦炭本质质量接近，捣固工艺主要是通过降低焦炭气孔率、改善孔隙结构而提高了焦炭的质量指标。因此，捣固炼焦配煤结构与顶装炼焦的配煤结构不宜差距过大。
4.然而，在大型高炉使用捣固焦炭过程中发现，部分焦炭的热态性能指标较差，这与较多弱粘结煤配加关系密切，钢铁企业到预测外购焦炭配煤结构的方法。

技术实现要素：

5.钢铁企业对外购捣固焦炭所采用的配煤结构缺乏有效预测手段，导致不同类型的捣固焦炭在高炉应用过程中的适应性差异较大，常常引起高炉指标波动。本发明提供一种通过光学组织预测捣固焦炭的弱粘结和非粘结煤配加比例的方法。采用提出的回归方程预测捣固焦炭的高温热性质cri
dz
和cri
dg
，同时，通过捣固焦炭与顶装焦炭对高温热性质预测的差值确定为配煤预测指数tl
cri
，通过此值得大小预测捣固焦炭配煤结构。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
7.本发明提供一种预测捣固焦炭配煤结构的方法，包括：
8.通过光学组织方法获得捣固焦炭的各类光学组织比例；
9.通过采用回归方程预测捣固焦炭的高温热性质；
10.通过配煤预测指数的大小预测捣固焦炭配煤结构，其中，配煤预测指数为捣固焦
炭与顶装焦炭对高温热性质预测的差值。
11.作为优选，所述光学组织方法包括：
12.步骤1)显微镜光片样的制备；
13.步骤2)光学组织测定。
14.作为优选，所述步骤1)中小于0.071mm级细粒不得多于总量的13-15％；然后取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。
15.作为优选，采用回归方程对高温热性质进行计算，所述回归方程为：
16.cri
dg
＝770.55-76.6i-76.7m
f-77m
m-76.8m
c-76.1f
c-76.3lf17.cri
dz
＝1.8i+1.52mf+1.53mm+1.61mc+1.61fc+1.91l
f-134.12
18.其中，cri
dg
为捣固焦炭高温热性质，cri
dz
为顶装焦炭的高温热性质，i为σ iso，σiso为光学各向同性组织，mf为细粒镶嵌结构，mm为中粒镶嵌结构，mc为粗粒镶嵌结构，fc为纤维状结构，lf为片状结构。
19.作为优选，通过高温热性质参数计算捣固程度指数tl
cri
，
20.tl
cri
＝cri
dg-cri
dz
21.作为优选，捣固程度分类为：tl
cri
值1.5～3.0为弱捣固程度，tl
cri
值3.1～5.0为中等捣固程度，tl
cri
值大于5.1为强捣固程度。
22.具体地，本发明提供一种捣固焦炭高温热性质和捣固程度的预测方法，实验步骤包括显微镜光片样的制备、光学组织测定、采用提出的回归方程对高温热性质cri
dg
和cri
dz
进行计算、采用提出的计算公式得到配煤预测指数tl
cri
。查表预测入炉焦煤堆密度和弱粘结及非粘结煤总配比。具体步骤如下：
23.(1)制作显微光片样品。参照国标《煤岩分析样品制备方法(gbt16773-2008)》制作用于光学组织定量的光片；具体地，将破碎到1mm的试样混匀，缩分出40～50 g，粒度必须全部小于1.0mm(方孔筛)，弃去其中小于0.071mm级细粒。但不应过分粉碎，要求小于0.071mm级细粒不得多于总量的15％。取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。粉集光片直径为28mm，其中胶结物所占体积小于1/3。抛光后表面应光洁，无明显麻点，无擦痕和污物，光学组织的界面应清晰、特征分明；
24.(2)观察光片的光学组织。参考《yb t 077-1995焦炭光学组织的测定方法》进行光学组织定量，得到焦炭各光学组织占比。具体地，调节显微镜，将试样放置在带有胶泥的载片上压平后置于载物台上准焦，并校正物镜中心。调节光源、孔径光围和视城光围，使视域亮度适中，光线均匀，成像清晰。调节起偏镜、检偏镜、使之正交。插入石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉。确定移动尺步长，在30mm
×
30mm，的范围内观测900个点，使每组观测得900个点均匀布满全片，点距约为1mm。从试样的一端开始，鉴定十字丝交点下的物质(分类见表1)属何种光学组织，记入相应的计数键中，随后按预定的步长沿固定方向移动一步，若遇胶结物、气孔、裂隙，光学组织中的胞腔作为无效点，不予统计。当十字丝落在不同光学组织的边界时，从右上象限开始按顺时针方向来选取无边界线存在的象限中的组织。当一行测定结束时，以预定的行距移动一行，继续进行该行的测定，直到测点布满全片为止。判断依据如表1所示：
25.表1焦炭光学组织划分类别
[0026][0027][0028]
(3)采用提出的回归方程对高温热性质cri
dg
和cri
dz
进行计算。回归后的光学组织赋值参数如表2所示。将焦炭各光学组织占比分别代入公式1、公式2、得到高温热性质的预测值，其中cri
dg
和cri
dz
分别代表捣固焦炭和顶装焦炭的高温反应性。通过本方法可以预测捣固焦炭的高温热性质指标的误差范围14％以内。
[0029]
表2光学组织赋值参数表
[0030][0031]
cri
dg
＝770.55-76.6i-76.7m
f-77m
m-76.8m
c-76.1f
c-76.3lfꢀꢀ
(公式1)
[0032]
cri
dz
＝1.8i+1.52mf+1.53mm+1.61mc+1.61fc+1.91l
f-134.12
ꢀꢀ
(公式2)
[0033]
式中i——σiso(光学各向同性组织)
[0034]
mf——细粒镶嵌结构
[0035]mm
——中粒镶嵌结构
[0036]
mc——粗粒镶嵌结构
[0037]
fc——纤维状结构
[0038]
lf——片状结构
[0039]
具体地，公式1与公式2是由不同来源捣固焦和顶装焦的光学组织定量结果与其热
态性能cri进行多元线性拟合得到。
[0040]
(4)采用提出的计算公式得到配煤预测指数tl
cri
。由于焦炭光学组织占比受制焦工艺影响较小，将焦炭光学组织定量结果分别代入捣固焦与顶装焦的热态性能预测公式中，可近似的预测其使用不同制焦工艺得到的焦炭其热态性能，而其性能的差值直接反应出该捣固焦的配煤情况。具体方法为，将步骤(3)中的高温热性质参数计算配煤预测指数tl
cri
，此值表示捣固工艺对反应性的影响，其计算采用公式3，
[0041]
tl
cri
＝cri
dg-cri
dz
ꢀꢀ
(公式3)
[0042]
tl
cri
值越大表明通过捣固过程的捣固程度越高，即弱粘结煤的配比越高。若某种捣固焦炭高温热性能较好，而tl
cri
值较低，暗示炼焦配煤中弱粘结煤配入较少。 tl
cri
值一般为1.5～9.0。可将捣固程度分类为：1.5～3.0为弱捣固程度，3.1～5.0为中等捣固程度，大于5.1为强捣固程度。
[0043]
(5)通过配煤预测指数对入炉弱粘结及非粘结煤的预测方式为查表，具体如表 3所示。
[0044]
表3捣固强度预测指数与弱粘结及非粘结煤的预测关系表
[0045][0046]
本发明的有益效果为：
[0047]
通过本方法可以预测捣固炼焦工艺原煤堆密度，可判断捣固配煤中弱粘结煤的配加比例，并从上述方面指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。
具体实施方式
[0048]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0049]
(1)制作显微光片样品。参照国标《煤岩分析样品制备方法(gbt16773-2008)》制作用于光学组织定量的光片；具体地，将破碎到1mm的试样混匀，缩分出40～50 g，粒度必须全部小于1.0mm(方孔筛)，弃去其中小于0.071mm级细粒。但不应过分粉碎，要求小于0.071mm级细粒不得多于总量的15％。取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。粉集光片直径为28mm，其中胶结物所占体积小于1/3。抛光后表面应光洁，无明显麻点，无擦痕和污物，光学组织的界面应清晰、特征分明；
[0050]
(2)观察光片的光学组织。参考《yb t 077-1995焦炭光学组织的测定方法》进行光学组织定量，得到焦炭各光学组织占比。具体地，调节显微镜，将试样放置在带有胶泥的载片上压平后置于载物台上准焦，并校正物镜中心。调节光源、孔径光围和视城光围，使视域亮度适中，光线均匀，成像清晰。调节起偏镜、检偏镜、使之正交。插入石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉。确定移动尺步长，在30mm
×
30mm，的范围内观测900个点，使每组观测得900个点均匀布满全片，点距约为1mm。从试样的一端开始，鉴定十字丝交点下的物质(分
类见表1)属何种光学组织，记入相应的计数键中，随后按预定的步长沿固定方向移动一步，若遇胶结物、气孔、裂隙，光学组织中的胞腔作为无效点，不予统计。当十字丝落在不同光学组织的边界时，从右上象限开始按顺时针方向来选取无边界线存在的象限中的组织。当一行测定结束时，以预定的行距移动一行，继续进行该行的测定，直到测点布满全片为止。
[0051]
(3)采用提出的回归方程对高温热性质cri
dg
和cri
dz
进行计算。回归后的光学组织赋值参数如表2所示。将焦炭各光学组织占比分别代入公式1、公式2、得到高温热性质的预测值，其中cri
dg
和cri
dz
分别代表捣固焦炭和顶装焦炭的高温反应性。通过本方法可以预测捣固焦炭的高温热性质指标的误差范围14％以内。
[0052]
(4)采用提出的计算公式得到配煤指数tl
cri
。由于焦炭光学组织占比受制焦工艺影响较小，将焦炭光学组织定量结果分别代入捣固焦与顶装焦的热态性能预测公式中，可近似的预测其使用不同制焦工艺得到的焦炭其热态性能，而其性能的差值直接反应出该捣固焦的配煤情况。具体方法为，将步骤(3)中的高温热性质参数计算配煤预测指数tl
cri
，此值表示捣固工艺对反应性的影响，其计算采用公式3。
[0053]
tl
cri
值越大表明通过捣固过程的捣固程度越高，即弱粘结煤的配比越高。若某种捣固焦炭高温热性能较好，而tl
cri
值较低，暗示炼焦配煤中弱粘结煤配入较少。 tl
cri
值一般为1.5～9.0。可将捣固程度分类为：1.5～3.0为弱捣固程度，3.1～5.0为中等捣固程度，大于5.1为强捣固程度。
[0054]
(5)通过捣固程度指数对入炉弱粘结及非粘结煤的预测方式为查表，具体如表 3所示。
[0055]
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[0056]
实施例：
[0057]
(1)制作显微光片样品。参照国标《煤岩分析样品制备方法(gbt16773-2008)》制作用于捣固焦炭的光学组织定量的光片；具体地，将破碎到1mm的试样混匀，缩分出40～50g，粒度必须全部小于1.0mm(方孔筛)，弃去其中小于0.071mm级细粒。但不应过分粉碎，要求小于0.071mm级细粒不得多于总量的15％。取0.071～ 1.0mm级试样4～5g用于制片。粉集光片直径为28mm，其中胶结物所占体积小于 1/3。抛光后表面应光洁，无明显麻点，无擦痕和污物，光学组织的界面应清晰、特征分明；
[0058]
(2)观察捣固焦炭的光片的光学组织。参考《yb t 077-1995焦炭光学组织的测定方法》进行光学组织定量，得到焦炭各光学组织占比。具体地，调节显微镜，将试样放置在带有胶泥的载片上压平后置于载物台上准焦，并校正物镜中心。调节光源、孔径光围和视城光围，使视域亮度适中，光线均匀，成像清晰。调节起偏镜、检偏镜、使之正交。插入石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉。确定移动尺步长，在30mm
×
30mm，的范围内观测900个点，使每组观测得900个点均匀布满全片，点距约为1mm。从试样的一端开始，鉴定十字丝交点下的物质(分类见表1)属何种光学组织，记入相应的计数键中，随后按预定的步长沿固定方向移动一步，若遇胶结物、气孔、裂隙，光学组织中的胞腔作为无效点，不予统计。当十字丝落在不同光学组织的边界时，从右上象限开始按顺时针方向来选取无边界线存在的象限中的组织。当一行测定结束时，以预定的行距移动一行，继续进行该行的测定，直到测点布满全
片为止。
[0059]
(3)采用提出的回归方程对高温热性质cri
dg
和cri
dz
进行计算。回归后的光学组织赋值参数如表2所示。将焦炭各光学组织占比分别代入公式1、公式2，得到高温热性质的cri
dg
和cri
dz
为23.7和24.7。
[0060]
(4)计算得到捣固程度指数tl
cri
为1.0。根据tl
cri
判断其为弱捣固强度。
[0061]
(5)采用tl
cri
查表3可得，弱粘结及非粘结煤配比小于16％范围内。
[0062]
据此判断，此捣固焦炭生产过程中配入低粘结性煤较少，捣固强度较低，较好的高温热性质不是以配入牺牲主焦煤配比为代价，预计在满足现行高炉入炉焦炭指标的前提下，不会对高炉生产带来不利扰动。本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
[0063]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种预测捣固焦炭配煤结构的方法，包括：通过光学组织方法获得捣固焦炭的各类光学组织比例；通过采用回归方程预测捣固焦炭的高温热性质；通过配煤预测指数的大小预测捣固焦炭配煤结构，其中，配煤预测指数为捣固焦炭与顶装焦炭对高温热性质预测的差值。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述光学组织方法包括：步骤1)显微镜光片样的制备；步骤2)光学组织测定。3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述步骤1)中小于0.071mm级细粒不得多于总量的13-15％；然后取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，采用回归方程对高温热性质进行计算，所述回归方程为：cri
dg
＝770.55-76.6i-76.7m
f-77m
m-76.8m
c-76.1f
c-76.3l
f
cri
dz
＝1.8i+1.52m
f
+1.53m
m
+1.61m
c
+1.61f
c
+1.91l
f-134.12其中，cri
dg
为捣固焦炭高温热性质，cri
dz
为顶装焦炭的高温热性质，i为σiso，σiso为光学各向同性组织，m
f
为细粒镶嵌结构，m
m
为中粒镶嵌结构，m
c
为粗粒镶嵌结构，f
c
为纤维状结构，l
f
为片状结构。5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，通过高温热性质参数计算捣固程度指数tl
cri
，tl
cri
＝cri
dg-cri
dz
。6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，捣固程度分类为：tl
cri
值1.5～3.0为弱捣固程度，tl
cri
值3.1～5.0为中等捣固程度，tl
cri
值大于5.1为强捣固程度。

技术总结

本发明属于冶金生产领域高炉燃料质量控制与高效利用，特别涉及一种预测捣固焦炭配煤结构的方法，包括：通过光学组织方法获得捣固焦炭的各类光学组织比例；通过采用回归方程预测捣固焦炭的高温热性质；通过配煤预测指数的大小预测捣固焦炭配煤结构，其中，配煤预测指数为捣固焦炭与顶装焦炭对高温热性质预测的差值。通过本方法可以预测捣固炼焦工艺原煤堆密度，按照本方法，可判断捣固配煤中弱粘结煤的配加比例，并从上述方面指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。求选购捣固焦炭。