CN104655819B - 焦炭热反应性的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦炭热反应性的预测方法，包括以下步骤：1)测定炼焦用各单种煤灰成分，计算得出配合煤碱度指数MCI；2)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，计算得出配合煤中的粗粒镶嵌、中粒镶嵌、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％；A、B、C为常数；4)计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。本发明通过较少的几个影响因素和简单的预测公式，在不进行配煤炼焦试验的情况下，即可较好地预测焦炭热反应性，预测精度在±1％以内。根据预测结果，进而调整配煤方案，从而较好地指导配煤炼焦实践。
Description
技术领域
本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种焦炭热反应性的预测方法。
背景技术
高炉内焦炭在风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是高炉冶炼过程的主要热源，燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的主要还原剂。在高炉炼铁工艺中，焦炭的反应性影响风口区焦炭的燃烧速度、CO2与风口边界层内焦炭的反应速度、高炉热储备区的温度水平和铁矿石的还原速率等，焦炭的反应性指标越来越受到炼铁界的关注。
焦炭反应性的测试方法首先由日本提出，方法要点为：把200g粒度调整为19～21mm的焦炭，在1100℃与CO2气体(流量5L/min)反应2小时，根据重量的减量与反应前重量的比值得到反应性。由于该测试方法在一定程度上模拟了焦炭在高炉中碳溶反应条件，较之焦炭冷态强度M40和M10，其模拟焦炭在高炉块状带以后的劣化行为具有显著进步，因而，其提出后受到焦化和炼铁界的普遍关注和迅速推广应用。
二十世纪八十年代，我国冶金工业部和鞍山热能研究所在日本提出的测试方法基础上，起草并颁布了我国焦炭反应性及反应后强度试验方法国家标准GB4000-83，并经历了1996年和2008年两次修订，其基本原理仍遵照日本原方法，现有国家标准将试验用焦炭的粒度确定为23～25mm。由于上述焦炭反应性的测试方法都是属于事后检测，如果检测结果表明焦炭质量达不到预期要求，则将造成极大的损失。因此，人们希望在配煤炼焦之前能够对焦炭热反应性进行预测。
目前对焦炭热反应性CRI的预测方法主要有：
1)通过MATLAB环境中regress、robustfit等函数对炼焦配合煤各指标如灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)、黏结指数(G)和胶质层厚度(Y)，催化指数(MCIy)等进行回归分析、比较和总结；用多元线性回归方法建立配合煤煤质预测焦炭热反应性的预测模型。焦炭作为一种固体材料，其理化性能与微观光学组织结构密切相关，上述方法所选配合煤指标灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)、黏结指数(G)和胶质层厚度(Y)为表观工艺性质指标，未考虑到参与炼焦的各单种煤成焦光学组织结构，具有局限性。
2)也有将炼焦炉标准火道温度T作为焦炭热反应性预测方程一个影响因子的。
3)还有相当一部分炼焦企业通过小焦炉配煤炼焦试验，调整配煤比，考察试验焦炭热反应性，得到合适的配煤比，缺点是试验工作量大，周期长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种焦炭热反应性的预测方法，以在不进行配煤炼焦试验的情况下，较好地预测焦炭热反应性，根据预测结果，进而调整配煤方案，指导配煤炼焦实践。
为解决上述技术问题，本发明的焦炭热反应性预测方法包括如下步骤：
1)测定炼焦用各单种煤灰成分，计算得出配合煤碱度指数MCI；
2)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，计算得出配合煤中的粗粒镶嵌、中粒镶嵌、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；
3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％；A、B、C为常数；
4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。
本发明具有如下的有益效果：
1)本发明方法公式简单、预测所需涉及到的因素少，对使用单位人力、物力条件的要求较低。
2)采用本发明方法计算得到的焦炭热反应性CRI预测值无论与试验得到的焦炭热反应性CRI还是实际生产所得焦炭热反应性CRI的契合度高，预测精度在±1％以内。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的方法包括如下步骤：
1)测定炼焦用各单种煤灰成分，计算得出配合煤碱度指数MCI；
2)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，计算得出配合煤中的粗粒镶嵌、中粒镶嵌、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；
3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％，A、B、C为常数，通过将三组配煤炼焦试验或实际生产数据代入该公式计算得出；
4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。
如果计算得到的焦炭热反应性预测值CRI预测不能满足高炉生产的需要，则进一步优化配煤结构，再次根据步骤1)～4)计算焦炭热反应性预测值CRI预测，直至计算得到的焦炭热反应性预测值CRI预测能够满足高炉生产的需要，才将该配煤结构确定为实际配煤方案。
表1为三组试验数据，用于求出预测公式中的常数A、B、C值。
利用表中三组配煤炼焦试验的试验数据，应用Origin软件中Analysis-fitting-Multiple Linear Regression工具进行拟合，得到多元一次方程的解：
A＝18.603，B＝2.194，C＝﹣0.151
则焦炭热反应性预测方程为：
CRI＝18.603+2.194*MCI-0.151*M
利用上述公式求出表2实施例1～3配煤方案所炼焦炭热反应性的预测值分别为19.84％、20.11％和22.10％，经实际炼焦所得焦炭热反应性分别为19.25％、20.45％和22.82％。实际值与预测值极为接近。
表1 三组配煤炼焦试验的试验数据
值得说明的是：1)虽然不同的三组试验数据会使求得的常数A、B、C值略有不同，但并不会影响利用该公式计算求得的焦炭热反应性的精度，精度范围相对于试验和实际生产得到的焦炭热反应性都在±1％以内；2)虽然本具体实施方式中三组试验所采用的单种煤煤种相同(即都为焦煤、1/3焦煤、肥煤、瘦煤和气煤)、煤质相同，但事实上，每组试验之间煤质、煤种的同或不同，所求得的三个常数A、B、C的数值并不会影响本公式的适用；3)同样，实施例1～3的配煤方案中，在单种煤与任一一组试验的煤种和/或煤质不同的情况下，也同样可以适用本发明的公式。
表2 实施例1～3的配煤方案
Claims (1)
1.一种焦炭热反应性的预测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)测定炼焦用各单种煤灰成分，计算得出配合煤碱度指数MCI；
2)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，计算得出配合煤中的粗粒镶嵌、中粒镶嵌、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；
3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％；A、B、C为常数，通过将3组配煤炼焦试验或实际生产数据代入该公式计算得出；
4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。
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