CN103196793B - 建立表征炼焦煤流变性能模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建立表征炼焦煤流变性能模型的方法，该方法包括如下步骤：1）测定得出炼焦煤的流动区域F值；2）测定得出固-软温度区间△t值；3）设定X1为流变性指数，且令X1=F×△t；4）通过流变性指数X1表征该炼焦煤的流变性能，X1值越大则表示流变性能越强。本发明将固-软温度区间和流动区域通过一个函数关系式结合起来表征炼焦煤的流变性能，充分考虑了炼焦煤胶质体的量和质，能够更加真实、全面的评价炼焦煤的流变性，克服了现有评价方法存在片面性导致对强黏结性炼焦煤流动性评价失真的缺陷，从而使炼焦配煤更加科学，较好地保证了焦炭的质量。

Description

建立表征炼焦煤流变性能模型的方法

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种建立表征炼焦煤流变性能模型的方法。

背景技术

基氏流动度指标是国际上使用非常普遍的一种表征炼焦煤胶质体流变性的方法，它能够较好的反映出不同种类炼焦煤在结焦过程中胶质体的热塑行为，为合理使用炼焦煤、优化配煤结构提供科学的依据。

基氏流动度指标分为软化温度、固-软温度区间和最大流动度、流动区域。基氏流动度测定的工作原理是将一定量的待测煤样装入一个特制的容器中，在煤中插入一个带有4个桨翼的搅拌桨，搅拌桨上部与一个带有刻度盘（将360°平均等分为100份，每一份称为一个分度）的电机相连接（开工仪器后，电机会给出一个恒定力矩），然后将整个容器置于液态金属中，随着温度的升高，煤会发生软化，从而导致搅拌桨旋转，搅拌桨旋转的速度就叫做流动度（单位：分度/分钟，ddpm），其最大值就是最大流动度，而煤从开始软化到最后固化整个阶段中搅拌桨旋转的实际长度（分度，dd）则为流动区域。目前使用较多的是固-软温度区间和最大流动度，其中固-软温度区间是表征炼焦煤胶质体量的指标，最大流动度是表征炼焦煤胶质体质的指标（付建华，张振国，薛立民；几种煤的基氏流动度浅析；燃料与化工；2008年第3期）。

由于固-软温度区间和最大流动度这两个指标将炼焦煤胶质体的量和质割裂开来分别表征，对于部分热稳定性较差的强黏结性炼焦煤的胶质体，在测定其基氏流动度指标的过程中所得曲线峰值不稳、波动较大，而最大流动度反映的是某一个温度点(即最大流动度温度)的流动度数值，因此造成最大流动度无法真实体现炼焦煤的流动性（见图1~4）。

如图1~2所示，1#煤的曲线峰值（即最大流动度）达到100000ddpm，高于2#煤的99756ddpm，如果不考虑曲线形貌，按常规分析方法得出该两种煤最大流动度相近，煤质相近；但从图1和图2的曲线形貌上可以看出2#煤的高峰值区间明显大于1#煤，常规分析方法是否合理则有待检验。图3和图4所示两种炼焦煤的曲线峰值均接近100000ddpm，且从曲线形貌上可以看出两种煤的峰值区间也比较接近，但4#煤的固-软温度区间明显宽于3#煤，将固-软温度区间与最大流动度割裂开来，单独以最大最大流动度峰值或者峰值区间表征炼焦煤的流动性是否合适？很遗憾的是，经实践证明，仅用最大流动度（包括流动度峰值和峰值区间）来表征这类炼焦煤的流变性时经常会出现失真的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建立表征炼焦煤流变性能模型的方法，该方法能够合理表征强黏结性炼焦煤的流变性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

1）测定得出炼焦煤的流动区域F值；

2）测定得出固-软温度区间△t值；

3）设定X1为流变性指数，且令X1=F×△t；

4）通过流变性指数X1表征该炼焦煤的流变性能，X1值越大则表示流变性能越强。

进一步地，设定X2=lg X1，以X2表征该炼焦煤的流变性能，X2值越大则表示流变性能越强。

本发明将固-软温度区间和流动区域通过一个函数关系式结合起来从而建立一个新的表征炼焦煤的流变性能模型，该模型充分考虑了炼焦煤胶质体的量和质，能够更加真实、全面的评价炼焦煤的流变性，克服了现有评价方法存在片面性导致对强黏结性炼焦煤流动性评价失真的缺陷，从而使炼焦配煤更加科学，较好地保证了焦炭的质量。

附图说明

图1为1#煤的基氏流动度曲线图。

图2为2#煤的基氏流动度曲线图。

图3为3#煤的基氏流动度曲线图。

图4为4#煤的基氏流动度曲线图。

图5为反应后强度CSR与X2的关系图。

图6表示反应后强度CSR与lg（最大流动度）的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

武钢现使用的强黏结性炼焦煤（即气肥煤和肥煤资源）有新汶气肥煤、冷泉肥煤、龙崮集肥煤、邯郸肥煤、山家林肥煤和济宁肥煤，其最大流动度和固-软温度区间各有高低，由于没有一个综合指标能够确切的反映这类强黏结性煤流变性的优劣，而且由于胶质体热稳定性的原因，大多数肥煤的流变性曲线的顶峰都有较大幅度的波动，因此造成最大流动度在一定程度上失真。

实施例1

采用本发明方法建立的模型对武钢现使用的气肥煤和肥煤资源的流动性能进行表征。

首先对各炼焦煤进行基氏流动度测定，得出各炼焦煤的基氏流动度指标数据（见表1）。

表1  几种炼焦煤的基氏流动度指标数据

如表1所示，若用最大流动度评价，上表中几个煤种流变性能的优劣顺序为：

新汶气肥煤=济宁肥煤＞冷泉肥煤2＞龙崮集肥煤1＞邯郸肥煤＞龙崮集肥煤2＞山家林肥煤＞冷泉肥煤1

若按固-软温度区间评价，则流变性能的优劣顺序为：

邯郸肥煤=冷泉肥煤2＞山家林肥煤＞济宁肥煤＞冷泉肥煤1＞新汶气肥煤＞龙崮集肥煤2＞龙崮集肥煤1

可以看到，两个指标分别评价的顺序差异性较大，无法真实评价煤种的流变性能。

按照本发明的方法，在对炼焦煤进行基氏流动度测定（例如，采用意大利R.B公司生产的PL2000型基氏流动度测定仪进行测定）的基础上，得出各炼焦煤的流动区域F值和固-软温度区间△t值，并按函数关系式X1=F×△t计算出各煤种的流变性指数X1（为方便相互比较，可取对数值X2=lgX1）：

根据流变性指数X1（或其对数）值的大小，得出各煤种流变性能的优劣顺序为：

新汶气肥煤＞冷泉肥煤2＞邯郸肥煤＞龙崮集肥煤1＞龙崮集肥煤2＞山家林肥煤＞济宁肥煤＞冷泉肥煤1。

通过本发明方法进行比较后可以明显区分出：最大流动度达到100000ddpm的济宁肥煤实际的流变性能仅略高于最大流动度为30414ddpm的冷泉肥煤1而大大低于远比其最大流动度小的其它几种肥煤，而固-软温度区间较窄的龙崮集肥煤1或龙崮集肥煤2的流变性能则要低于其它最大流动度和其相当的煤种。因此，用本方法建立的模型对这类强黏结性炼焦煤的流变性能进行评价时，能够更真实、全面。

实施例2

按照本发明方法建立的模型表征流变性能得出的炼焦煤的流变性能优劣情况指导炼焦配煤。

选择邯郸肥煤、冷泉肥煤2、龙崮集肥煤1、济宁肥煤按照相同比例与其它炼焦煤种进行配煤炼焦。

不同配煤方案中，按重量份，肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤的比例都分别为15%、25%、50%和10%，炼焦所得焦炭热性能见表2.

表2 配煤比例及焦炭热性能

方案	肥煤/%	1/3焦煤/%	焦煤/%	瘦煤/%	lg最大流动度	X2	CSR/%
								邯郸肥煤	15	25	50	10	4.78	7.44	69.8
龙崮集肥煤1	15	25	50	10	4.94	7.34	67.7
								济宁肥煤	15	25	50	10	5.00	6.92	64.5
冷泉肥煤2	15	25	50	10	5.00	7.84	70.2

按照本发明方法建立的模型对该四种肥煤进行表征后，得出其流动性能从优至劣为：

冷泉肥煤2＞邯郸肥煤＞龙崮集肥煤1＞济宁肥煤

从图5、图6可以看出，将这四种肥煤按照相同配比与相同的其它炼焦煤进行配煤炼焦后得出的焦炭CSR高低顺序与肥煤优劣顺序（即lgX1或X2值）非常吻合，并且X2与CSR呈正相关关系（其中CSR=6.3997X2+20.788，正相关系数为0.8595）。而lg（最大流动度）与CSR进行关联则无法得出明显的线性关系。

Claims (2)

1.一种建立表征炼焦煤流变性能模型的方法，其特征在于：包括如下步骤，

1)测定得出炼焦煤的流动区域F值，所述流动区域F值为测定炼焦煤基氏流动度过程中，煤从开始软化到最后固化整个阶段中，搅拌桨旋转的实际长度，单位为dd；

2)测定得出固-软温度区间△t值，所述固-软温度区间△t值为测定炼焦煤基氏流动度过程中，煤最后固化温度与开始软化温度之间的差值，单位为℃；

3)设定X₁为流变性指数，且令X₁＝F×△t；

4)通过流变性指数X₁表征该炼焦煤的流变性能，X₁值越大则表示流变性能越强。

2.根据权利要求1所述的建立表征炼焦煤流变性能模型的方法，其特征在于：对所述X₁取对数lgX₁，并设定X₂＝lgX₁，以X₂表征该炼焦煤的流变性能，X₂值越大则表示流变性能越强。