CN108931549B

CN108931549B - 一种炼焦煤结焦性能检测方法

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Publication number: CN108931549B
Application number: CN201710373439.2A
Authority: CN
Inventors: 胡德生; 孙维周; 彭新; 王玉明; 钱晖
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2037-05-24
Also published as: CN108931549A

Abstract

本发明提供一种炼焦煤结焦性能检测方法，包括：煤甑装样；煤甑入加热炉，模拟炼焦；焦样稳定化处理；粒度组成测定，以MS和F₁₅表征焦炭机械性能；破碎制样品并装入转鼓转后筛分，计算并以I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰表征焦炭耐磨性能；取部分所制样品装反应器再装反应炉，加热反应器，通入N₂保护焦炭；升温到800℃后切断N₂通入CO₂，反应温度的确定；达温到1100℃时恒温，反应失重达25％时结束，切断CO₂通N₂保护，退出加热炉冷却；焦炭称重、筛分，装入转鼓转后取出、筛分，以CSR_25‑10、CSR_25‑1表征焦炭高温反应后性能；将待评价煤样与生产配煤进行配合，重复以上步骤；比较配后配煤与100％生产配煤的MS、F₁₅、I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰、CSR_25‑10、CSR_25‑1指标，优于为正贡献。

Description

一种炼焦煤结焦性能检测方法

技术领域

本发明涉及一种炼焦煤结焦性能检测方法，属于配煤炼焦检测技术领域。

背景技术

现有技术中，涉及到炼焦煤结焦性能评价的试验焦炉大都为槽式结构。其槽式试验焦炉，主要有20kg、40kg、70kg、200kg和300kg等规格。例如专利号为ZL 2007 20014625.9的中国实用新型专利披露了一种“300kg电加热自动控制升温试验焦炉”，其试验用煤样量大，试验周期长，劳动强度大。而其它小型槽式试验焦炉由于炭化室尺寸小，很难避免六面加热，焦炭成焦过程与生产焦炉模拟性差，焦炭实物与生产焦炉焦炭差异巨大。

炼焦煤的结焦性能是炼焦煤采购过程中定价重要依据，随着炼焦煤全球化和市场化，速度快、用煤样少的快速评价方法越来越迫切。另一方面，目前对单种煤的结焦性能评价，采用单种煤炼焦获得焦炭实物后，进行冷态强度和热态性能评价。这种方法存在不合理性，特别是优质焦煤和粘结性好的肥煤，由于煤岩组成不平衡，粘结性过剩，焦炭强度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用煤样量少、速度快、试验周期短、成本低的炼焦煤结焦性能检测方法。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种炼焦煤结焦性能检测方法，包括如下步骤：

(1)、取5-20kg煤样装入直径为150-300mm圆形煤甑；将样煤密度调整到0.72-1.15吨/立方米；

(2)、在煤饼中心插入测温和测压探针；

(3)、将煤甑装入温度850-900℃的加热炉内，待加热炉温度恢复到850-900℃后，以3-10℃/分钟升温速度，模拟生产焦炉的结焦速度进行炼焦；

(4)、焦饼中心温度达到950-1050℃后恒温30分钟-1小时后，将煤甑从加热炉内取出，通氮气冷却到室温；

(5)、取出炼好的焦炭样品，进行稳定化处理；

(6)、进行筛分试验，测定粒度组成，计算平均粒度；分别以MS和F₁₅表征焦炭机械性能，其中MS为平均粒径，F₁₅为稳定化处理后小于15mm的粉焦率；

(7)、将25mm以上的焦炭进行破碎，制取19-21mm的样品；

(8)、取200克以上所制取的19-21mm样品，装入I型转鼓内，转30分钟，然后取出，筛分，分别计算粒度大于10mm和小于1mm的比例，分别以I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰表征焦炭耐磨性能；

(9)、取200克以上所制取的19-21mm样品，装入反应器内；将反应器放在电子称上；将反应器装入反应炉内，通过电炉加热反应器，反应器内通入N₂保护焦炭；当温度升到800℃后切断保护N₂，通入CO₂，流量控制在5L/min，电子称复位，以3-10℃/分钟速度升温；当反应失重达到0.1克时记录反应温度并作为开始反应温度；温度达到1100℃时恒温，反应失重达到25％时反应结束，切断CO₂通N₂保护，将反应器退出加热炉，并自然冷却到室温；取出焦炭称重、筛分，装入I型转鼓内，转30分钟，然后取出，筛分，分别计算大于10mm和小于1mm的比例，分别以CSR_25-10、CSR_25-1表征焦炭高温反应后性能；

(10)、将待评价的煤样与生产配煤进行配合，配比20-50％，重复以上步骤；

(11)、比较配入待评价煤样的生产配煤与100％生产配煤试验结果的6项焦炭质量指标：平均粒径MS、稳定化处理后小于15mm的粉焦率F₁₅、I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰、CSR_25-10、CSR_25-1；优于100％生产配煤的为正贡献，差于100％生产配煤为负贡献；

进一步，根据上述6项焦炭质量指标贡献的正负贡献度进行功能计价，指导采购；所述功能计价方法如下：

a、将待评价煤的配煤与生产配煤通过上述方法所得的焦炭的6项指标进行对比，计算差值，设配入量20％为标准配入量，将6项指标的差值累加后除以待评价煤实际配入量与20％的比值，得到值为功能计价小计；

b、计算煤质计价

煤质计价主要计算待评价煤的灰分A_d(％)、挥发分V_d(％)和全硫Std(％)3项指标与生产配煤的差值分别乘以各自权重，计算煤质3项指标的正负贡献度，权重情况如下：

煤的灰分A_d(％)、挥发分V_d(％)和全硫Std(％)相对生产配煤的参照值差为1、1和0.1，加减分为0.5％、0.3％和1.0％；

c、功能小计

将待评价煤的配煤与生产配煤的焦炭的6项指标进行对比，计算差值，设配入待评价煤20％为标准配入量，将6项指标的差值累加后除以待评价煤实际配入量与标准配入量20％的比值，得到值为功能计价小计；其中，

MS(mm)：焦炭的平均粒径；

F₁₅(％)：焦炭筛分后粒度小于15mm的焦炭重量百分比；

I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰：表示焦炭的强度；焦炭在I型转鼓中转30分钟600转后，筛分10mm以上和1mm以下的百分比，I₁₀ ⁶⁰⁰代表10mm以上的量，I₁ ⁶⁰⁰代表1mm以下的百分比；

CSR_25-10、CSR_25-1：表示焦炭反应后强度；控制焦炭反应失重25％，I型转鼓中转30分钟600转后，筛分10mm以上和1mm以下的百分比，10mm以上用CSR_25-10表示，1mm以下的百分比用CSR_25-1表示；

用100加上功能计价小计与煤质计价3项指标的贡献度得到的值为该待评价煤的功能计价分。

作为本技术方案的进一步改进，步骤(5)中的稳定化处理方法为在4米高度落下4次。

也作为本技术方案的进一步改进，步骤(9)中的电子秤为挂式电子秤，装入反应炉时所述挂式电子秤置于所述反应炉外。

采用上述技术方案的炼焦煤结焦性能检测方法，采用圆形煤甑装煤，与生产配煤配合进行炼焦试验获得焦炭实物，进行稳定化处理后筛分，以平均粒度MS、小于15mm粉焦炭率F₁₅、I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰、CSR_25-10、CSR_25-1评价，与同样试验条件下生产配煤的焦炭进行比较，质量优于100％生产配煤的为正贡献，质量差于100％生产配煤为负贡献，根据贡献的正负度进行功能计价。该方法试验用煤样量少、速度快、试验周期短、成本低；与生产配煤配合评价较单种煤评价科学；以此方法进行功能计价指导炼焦采购，不但能合理使用国内外炼焦煤资源，而且配煤成本将大幅降低。

附图说明

图1为本发明炼焦煤结焦性快速检测评价流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实例例来对本发明的具体实施方式进行进一步的说明。

本发明旨在提高一种炼焦煤结焦性能的检测方法，其提出一种圆形小型试验焦炉，用煤样量少，快速获得焦炭实物，进行焦炭质量评价；以生产配合煤为参照，生产配煤中配入20-50％待评价的煤样，获得的焦炭实物质量与100％生产配煤在相同条件下所得焦炭质量对比，配入待评价煤的焦炭质量优于生产配合煤的焦炭质量为正贡献，相反即为负贡献，以此进行功能计价，指导炼焦煤采购，合理使用炼焦煤资源，降低配煤和焦炭成本，最终降低铁水成本。

参照附图1中所示的炼焦煤结焦性快速评价流程示意图，本方法主要采用如下步骤进行：

(1)、5-20kg煤样装入一直径150-300mm圆形煤甑。

(2)、将密度调整到0.72-1.15吨/立方米。

(3)、在煤饼中心插入测温和测压探针。

(4)、将煤甑装入温度850-900℃的加热炉内。

(5)、待加热炉温度恢复后，以3-10℃/分钟升温速度，模拟生产焦炉的结焦速度进行炼焦。

(6)、焦饼中心温度达到950-1050℃(优选1050℃)后恒温30分钟-1小时(优选30分钟)。

(7)、将煤甑从加热炉内取出，通氮气冷却到室温。

(8)、取出焦炭样品，进行稳定化处理：在4米落下4次。

(9)、进行筛分试验，测定粒度组成，计算平均粒度。以平均粒度和小于15mm百分比，分别以MS和F₁₅表征焦炭机械性能。

(10)、将25mm以上的焦炭进行破碎，制取19-21mm的样品。

(11)、取200克以上所述19-21mm样品，装入I型转鼓内，转30分钟，然后取出，筛分，分别计算大于10mm和小于1mm的比例，分别以I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰表征焦炭耐磨性能。

(12)、取200克以上所述19-21mm样品，装入反应器内。反应器挂放在电子称上，装入反应炉内，通过电炉加热反应器，反应器内通入N₂保护焦炭。当温度升到800℃后，切断保护N₂，通入CO₂，流量控制在5L/min，电子称复位，以3-10℃/分钟速度升温。当反应失重达到0.1克记录反应温度作为开始反应温度。温度达到1100℃时恒温，反应失重达到25％时反应结束，切断CO₂通N₂保护，将反应器退出加热炉，并自然冷却到室温。取出焦炭称重、筛分，装入I型转鼓内，转30分钟，然后取出，筛分，分别计算大于10mm和小于1mm的比例，分别以CSR_25-10、CSR_25-1表征焦炭高温反应后性能。

(13)、将待评价的煤样与生产配煤进行配合，配比20-50％，重复以上(1)-(12)。

(14)、比较配入待评价煤样的生产配煤与100％生产配煤试验结果的6项焦炭质量指标：平均粒度MS、稳定化处理后小于15mm粉焦炭率F₁₅、I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰、CSR_25-10、CSR_25-1。优于100％生产配煤的为正贡献，差于100％生产配煤为负贡献。

(15)、根据上述6项指标贡献的正负贡献度进行功能计价，指导采购。

(16)、功能计价方法：首先，将待评价煤的配煤与生产配煤通过上述方法所得的焦炭的6项指标进行对比，计算差值，设配入量20％为标准配入量，将6项指标的差值累加后除以待评价煤实际配入量与20％的比值，得到值为功能计价小计；计算煤质计价，煤质计价主要计算待评价煤的灰分A_d(％)、挥发分V_d(％)、全硫(Std)(％)3项指标与生产配煤的差值分别乘以各自权重，计算煤质3项指标的正负贡献度，权重如下表1所示，再用100加上功能计价小计与煤质计价3项指标的贡献度得到的值为该待评价煤的功能计价分。

表1：功能计价参数与权重

指标参数	较参照值差(参照值)	加减分(％)
			煤的挥发分Vd(％)	1(生产配煤)	0.3
煤的灰分Ad(％)	1(生产配煤)	0.5
			煤的全硫Std(％)	0.1(生产配煤)	1.0

以下为具体实施例的检测评价结果。

实施例1：

一种澳大利亚气煤，50％该气煤与50％生产配煤配合，细度85％，水分5％，模拟装煤测定得出装煤密度为0.76吨/立方米，装煤体积Φ200mm高500mm,装煤量12.6kg，快速炼焦试验结果，见下表2。

表2：一种澳大利亚气煤配50％试验结果

实施例2：

一种澳大利亚焦煤，20％该焦煤与80％生产配煤配合，细度85％，水分5％，模拟装煤测定得出装煤密度为0.78吨/立方米，装煤体积Φ200mm高500mm,装煤量12.9kg，快速炼焦试验结果，见表3。

表3.一种澳大利亚焦煤配20％试验结果

实施例3：

一种1/3焦煤，30％该1/3焦煤与70％生产配煤配合，细度85％，水分5％，模拟装煤测定得出装煤密度为0.77吨/立方米，装煤体积Φ200mm高500mm,装煤量12.7kg，快速炼焦试验结果，见下表4。

表4：一种澳大利亚1/3焦煤配30％试验结果

Claims

1.一种炼焦煤结焦性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)、在煤饼中心插入测温和测压探针；

(5)、取出炼好的焦炭样品，进行稳定化处理；

(7)、将25mm以上的焦炭进行破碎，制取19-21mm的样品；

(10)、将待评价的煤样与生产配煤进行配合，配比20-50％，重复步骤(1)-(9)；

(11)、比较配入一定比例待评价煤样的生产配煤与100％生产配煤试验结果的6项焦炭质量指标：平均粒径MS、稳定化处理后小于15mm的粉焦率F₁₅、I₁₀ ⁶⁰⁰和I₁ ⁶⁰⁰、CSR_25-10、CSR_25-1；优于100％生产配煤的为正贡献，差于100％生产配煤为负贡献；

其中，

CSR_25-10、CSR_25-1：表示焦炭反应后强度；控制焦炭反应失重25％，I型转鼓中转30分钟600转后，筛分10mm以上和1mm以下的百分比，10mm以上用CSR_25-10表示，1mm以下的百分比用CSR_25-1表示。

2.根据权利要求1所述的炼焦煤结焦性能检测方法，其特征在于，步骤(5)中的稳定化处理方法为在4米高度落下4次。

3.根据权利要求1所述的炼焦煤结焦性能检测方法，其特征在于，步骤(9)中的电子秤为挂式电子秤，装入反应炉时所述挂式电子秤置于所述反应炉外。