CN115310790A - 一种捣固焦炭生产工艺的预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金生产领域高炉燃料质量控制与高效利用技术领域，特别涉及一种捣固焦炭生产工艺的预测方法。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；通过预测捣固焦炭的高温热性质，对进厂焦炭性能进行初步评价；通过捣固程度指数的大小预测捣固程度，其中，捣固程度指数为捣固焦炭的实测值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焦炭的高温热性质指标，误差范围12％以内；通过查询捣固程度指数可预测捣固炼焦工艺原煤堆密度，并从上述方面指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。

Description

一种捣固焦炭生产工艺的预测方法
技术领域
本发明属于冶金生产领域高炉燃料质量控制与高效利用技术领域，特别涉及一种捣固焦炭生产工艺的预测方法。
背景技术
采购和使用捣固焦炭已成为高炉降低原燃料成本的重要措施。捣固炼焦通过提高装炉煤堆密度的方式改善焦炭质量，提高弱粘结和非粘结性煤配比，降低配煤成本。相同配煤比顶装与捣固炼焦工艺的焦炭随着试验样品粒度下降，焦炭的结构强度、显微强度及不同温度下的反应性差距明显缩小，说明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。然而，在大型高炉使用捣固焦炭过程中发现，部分热态性能指标较好的焦炭使用效果不佳，这与其生产过程采用高密度堆煤、高强度捣固及较多弱粘结煤配加关系密切。
要达到相同的高温热态性能，高比例弱粘结煤配比意味这需要采用较高的捣固程度，这将导致捣固焦炭孔隙率进一步降低，而堆密度会相应增大。过高的捣固强度会使高炉在相同焦比及批次时焦层厚度明显下降，影响高炉生产。然而，钢铁企业对于外购焦炭目前缺乏有效判断其捣固工艺的方法。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。
发明内容
本发明提供捣固焦炭生产工艺的预测方法，具体为捣固焦炭高温热性质和捣固程度的预测方法，通过光学组织方法获得捣固焦炭的各类光学组织比例。采用提出的回归方程预测捣固焦炭的高温热性质CSRDZ，实现了对进厂焦炭性能的初步评价。同时，通过捣固焦炭实测CSR值与顶装焦炭对高温热性质预测的差值确定为捣固程度指数TLCSR，通过此值得大小预测捣固焦炭生产过程中的捣固程度，分析出影响捣固焦炭生产工艺实现焦炭高温热性质的各种手段的贡献程度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
本发明提供一种捣固焦炭生产工艺的预测方法，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；
通过预测捣固焦炭的高温热性质，对进厂焦炭性能进行初步评价；
通过捣固程度指数的大小预测捣固程度，其中，捣固程度指数为捣固焦炭的实测值与顶装焦炭对高温热性质预测的差值。
优选地，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。
优选地，所述步骤1)中要求小于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。
优选地，采用回归方程对高温热性质进行计算，所述回归方程为：
CSRDZ＝124.22-1I-1.21Mf-0.49Mm-0.48Mc-0.47Fc-0.47Lf
其中，CSRDZ为顶装焦炭的高温热性质，I为ΣISO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。
优选地，通过高温热性质参数计算捣固程度指数TLCSR，
TLCSR＝CSR原-CSRDZ
其中，CSR原为捣固焦炭实测CSR值。
优选地，捣固程度分类为：TLCSR值0～5.0为弱捣固程度，TLCSR值5.1～10.0为中等捣固程度，TLCSR值大于10.1为强捣固程度。
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CSRDZ进行计算、采用提出的计算公式得到捣固程度指数TLCSR。具体步骤如下：
(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40～50g，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；
(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。***石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉色。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：
表1焦炭光学组织划分类别
Figure BDA0003767706410000031
(3)采用提出的回归方程对高温热性质CSRDZ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，得到高温热性质的预测值，其中CSRDZ代表顶装焦炭的高温反应后强度。
表2光学组织赋值参数表
Figure BDA0003767706410000041
CSRDZ＝124.22-1I-1.21Mf-0.49Mm-0.48Mc-0.47Fc-0.47Lf (公式1)
式中I——ΣISO(光学各向同性组织)
Mf——细粒镶嵌结构
Mm——中粒镶嵌结构
Mc——粗粒镶嵌结构
Fc——纤维状结构
Lf——片状结构
具体地，公式1是由不同来源顶装焦的光学组织定量结果与其热态性能CSR进行多元线性拟合得到。
(4)采用提出的计算公式得到捣固程度指数TLCSR。由于焦炭光学组织占比受制焦工艺影响较小，将捣固焦炭光学组织定量结果代入顶装焦的热态性能预测公式中求得CSRDZ，并与实测CSR原值作差，可反映出该捣固焦的捣固强度。具体方法为，将步骤(3)中的高温热性质参数计算捣固强度预测指数TLCSR其计算采用公式2，
TLCSR＝CSR原-CSRDZ (公式2)
其中，CSR原为捣固焦炭实测CSR值。TLCSR值越大表明通过捣固过程的捣固程度越高。即，某种捣固焦炭TLCSR值大，暗示捣固工艺对其高温性能的干涉越大；若某种捣固焦炭高温热性能较好，而TLCSR值较低，暗示炼焦捣固程度较低。具体的，捣固焦炭此值一般为0～19。可将捣固程度分类为：0～5.0为弱捣固程度，5.1～10.0为中等捣固程度，大于10.1为强捣固程度。
(5)通过捣固强度预测指数对入炉堆密度的预测方式为查表，具体如表3所示。
表3捣固强度预测指数与堆密度的预测关系表
Figure BDA0003767706410000051
本发明的有益效果为：
本发明的方法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CSRDZ进行计算、并采用提出的计算公式得到捣固程度指数TLCSR，查表预测入炉焦煤堆密度。通过本方法可以预测捣固焦炭的高温热性质指标，误差范围12％以内；查询捣固程度指数可预测捣固炼焦工艺原煤堆密度，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
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
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。
(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40～50g，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；
(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。***石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉色。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。
(3)采用提出的回归方程对高温热性质CSRDZ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，得到高温热性质的预测值CSRDZ，其代表顶装焦炭的高温反应后强度。
(4)采用提出的计算公式得到捣固程度指数TLCSR。由于焦炭光学组织占比受制焦工艺影响较小，将捣固焦炭光学组织定量结果代入顶装焦的热态性能预测公式中求得CSRDZ，并与实测CSR原值作差，可反映出该捣固焦的捣固强度。具体方法为，将步骤(3)中的高温热性质参数计算捣固强度预测指数TLCSR其计算采用公式2。TLCSR值越大表明通过捣固过程的捣固程度越高。即，某种捣固焦炭TLCSR值大，暗示捣固工艺对其高温性能的干涉越大；若某种捣固焦炭高温热性能较好，而TLCSR值较低，暗示炼焦捣固程度较低。具体的，捣固焦炭此值一般为0～19。可将捣固程度分类为：0～5.0为弱捣固程度，5.1～10.0为中等捣固程度，大于10.1为强捣固程度。
(5)通过捣固强度预测指数对入炉堆密度的预测方式为查表，具体如表3所示。
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。
实施例：
(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；
(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。***石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉色。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。
(3)采用提出的回归方程对高温热性质CSRDZ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，得到高温热性质的预测值。
(4)计算得到捣固程度指数TLCSR为2.4。根据TLCSR判断其为弱捣固强度。
(5)采用TLCSR查3表可得，入炉煤堆密度为1.0～1.07范围内；
据此判断，此捣固焦炭生产过程中捣固强度较低，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。
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。

Claims (6)

1.一种捣固焦炭生产工艺的预测方法，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；
通过预测捣固焦炭的高温热性质，对进厂焦炭性能进行初步评价；
通过捣固程度指数的大小预测捣固程度，其中，捣固程度指数为捣固焦炭的实测值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)中要求小于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：
CSRDZ＝124.22-1I-1.21Mf-0.49Mm-0.48Mc-0.47Fc-0.47Lf
其中，CSRDz为顶装焦炭的高温热性质，I为ΣISO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。
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TLCSR，
TLCSR＝CSR原-CSRDZ
其中，CSR原为捣固焦炭实测CSR值。
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：TLCSR值0～5.0为弱捣固程度，TLCSR值5.1～10.0为中等捣固程度，TLCSR值大于10.1为强捣固程度。
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