CN114660261A - 采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，包括如下方法：进行新煤种价格分析并通过新煤种确定新煤种的基本工艺指标，选择与炼焦煤其中的一种单种煤工艺指标接近的新煤种；用新煤种替代原有的单种煤进行不同比例的小焦炉试验，对试验焦炭样品进行取样，分别进行气孔参数分析和外观形貌分析；结合气孔参数分析和外观形貌分析，取两种方法中共同选择的焦炭样品比例，作为新煤种的配煤比例。本发明通过对焦炭微观结构和外观形貌指标分析，用于指导对价格较低的新煤种的配煤炼焦，即保证炼焦质量又降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金焦化领域；尤其涉及一种采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法。
背景技术
从炼焦煤成本角度考虑，一方面由于优质煤种稀缺度提升及市场供给量波动而使价格节节攀升，另一方面随着高炉炉型的不断扩大和高炉稳定顺行对焦炭质量的要求越来越高，其中强粘结煤是必不可少的保证焦炭质量煤种，也是成本最高的煤种，焦化工序则需要在保证焦炭质量和降低成本双重瓶颈下，不断优化配煤结构、积极寻求突破降低成本的方法，如采用高硫强粘结性煤、适当配入气煤、贫瘦煤等价格较低弱粘煤种来扩大炼焦煤源等方法来降低配煤成本。炼焦煤原料一般以焦煤、肥煤、1/3焦煤、及瘦煤为主，也同样面临市场采购成本居高不下的问题。其中积极开发高性价比新煤种、扩大炼焦煤源是降成本中比较有效的方法，难点是需要结合自身配煤结构及炼焦设备特点，形成专有的配煤技术，达到配入新煤种后，知道配入是否合适以及配入多少合适，既能降低成本，又同时保证焦炭质量和高炉顺行，达到实际意义的降本增效。
焦炭微观结构包括气孔率和外观形貌等参数与焦炭质量息息相关，可以通过这些技术分析焦炭质量和指导配煤。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，通过对焦炭气孔参数和外观形貌指标分析，用于指导对价格较低的新煤种的配煤炼焦，即保证炼焦质量又降低成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，包括如下方法：
1)新煤种选择：进行新煤种价格分析并通过新煤种的挥发分Vdaf、胶质层Y、粘结指数G、镜质组反射率R指标确定新煤种的基本工艺指标，选择与炼焦煤其中的一种单种煤工艺指标接近的新煤种，满足炼焦煤要求；
2)用新煤种替代原有的单种煤进行不同比例的小焦炉试验，根据小焦炉试验确定工业配煤比例；对试验焦炭样品进行取样，分别进行焦炭气孔参数分析和外观形貌分析；
a)焦炭气孔参数分析判定：测定步骤2)焦炭样品的气孔率、气孔壁平均厚度和气孔平均直径参数，对焦炭热强度CSR进行比较，选择其中焦炭热强度CSR最好的1-2种焦炭试样的配煤比例；
b)外观形貌分析判定：将步骤2)的焦炭样品制成正方形试样，在扫描电镜SEM下放大300-500倍检测照片，观察不同比例焦炭样品表面结构气孔，选择其中气孔最少、基质结构最为致密的1-2种焦炭试样的配煤比例；
3)结合气孔参数分析和外观形貌分析，取两种方法中共同选择的焦炭样品比例，作为新煤种的配煤比例。
上述步骤1)中的与炼焦煤其中的一种单种煤工艺指标接近的新煤种是指：单种煤的挥发分Vdaf、胶质层Y、粘结指数G，镜质组反射率R工艺指标相差25％以内的同种或相邻煤种。
上述步骤2)中采用分光光度计进行气孔参数测定分析。
所述的正方形试样的边长为1.5cm-2cm。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，通过对焦炭微观结构和外观形貌指标分析，用于指导对价格较低的新煤种的配煤炼焦，即保证炼焦质量又降低成本。
通过以上方法可以直观的找到配入较低成本新煤种的最佳比例，新煤种工业替代试验从2020年7月11日开始，截止2021年5月，与原有未配入新煤种相比，共降低成本981万元。
附图说明
图1是本发明实施例新煤种镜质组反射率分布曲线图。
图2是本发明实施例原来被替代煤种镜质组反射率分布曲线图。
图3是本发明实施例新煤种比例对应的气孔参数对比曲线图。
图4是本发明实施例0#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图5是本发明实施例1#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图6是本发明实施例2#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图7是本发明实施例3#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图8是本发明实施例4#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图9是本发明实施例5#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
图10是本发明实施例6#方案配煤比例的外观形貌电镜放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，在合理变化范围内，均用于解释本发明的内容。
1、新煤种选择：进行新煤种价格分析并通过新煤种煤质分析、镜质组反射率分析、小焦炉单种煤试验确定新煤种的基本工艺指标，新煤种与原炼焦煤中一种单种煤煤质对比见表1。
表1新煤种与原配合煤中的一种单种煤指标分析对比
由上述煤质、镜质组反射率分析可知新煤种与原有较高成本的单种煤的指标接近、满足炼焦煤要求，可以进行下一步的替代试验，新煤种镜质组反射率见图1，被替代的原煤种镜质组反射率见图2。
2、新煤种替代原有较高成本的单种煤，进行不同比例的小焦炉试验。根据小焦炉试验确定工业试验。
3、对以上试验焦炭样品进行取样，分别用分光光度计进行气孔率分析和用扫描电镜进行外观形貌分析。
①气孔参数分析判定：新煤种的特点是单独炼焦时气孔率大。随着新煤种替代原炼焦煤中单种煤的比例不断增大，定制小焦炉0#～6#7种试验方案(0#方案为新煤种单独炼焦，1#～6#替代比例由5％提高到12％,均为重量配比)，生产的焦炭分别取样，并测定焦炭气孔率及孔结构参数，根据图3气孔率情况可以知道新煤种替代配比在7％-10％时焦炭热强度CSR较好。
②外观形貌分析判定：对小焦炉试验方案0#～6#的焦炭分别取样，制成1.5cm见方的焦炭试样，在电镜下放大300倍检测照片见图4-图10。
由图4-图10可以看出，随着新煤种替代比例逐渐加大，焦炭的气孔结构和基质外貌变化呈现一定规律。0#方案为未配加新煤种时焦炭表面结构和基质较为致密，存在少量细孔和微孔，见图4。当方案1#和2#加入5％、7％新煤种后，焦炭表面结构的微气孔开始增多，结合界面纹理开始加大，对应的焦炭热强度CSR有一定降低，但是幅度不大，见图5和图6。
方案3#加入新煤种的比例为8％，焦炭表面结构气孔很少，基质结构致密，结合界面比较光滑，对应的焦炭热强度甚至高于原有未加入新煤种的配比。这种情况可以解释为在新煤种替代比例达到某一数值后，配合煤挥发分增加幅度不大，配合煤碳化过程中，热解气体的增多使膨胀压力变大，在一定程度上易将软化的煤粒压紧，使焦炭微孔减少，基质更加均匀，对应的焦炭强度也最高，见图7。方案4#和5#随着加入新煤种的比例继续升高到9％和10％，焦炭表面的气孔又开始增多，结合界面纹路增大，基质均匀性降低，焦炭质量有所下降，见图8、图9。
当方案6#新煤种替代比例达到12％时，焦炭表面结构气孔迅速增多，基质更加不均匀，结合界面纹路增多，对应的焦炭质量也迅速下降，见图10。
因此根据①、②分析和判定焦炭配入比例8％焦炭质量最好。
4、通过综合气孔参数和微观形貌两种方法，可以在保证焦炭质量的前提下，更加直观的找到新煤种配入后的最佳比例，进而降低配煤成本。
通过配入较低成本新煤种替代原炼焦煤中一种单种煤的小焦炉试验的基本煤质确定和对应焦炭微观结构包括气孔参数和微观形貌分析，新煤种替代比例由5％、最高提高到12％，结合小焦炉试验和焦炭微观结构分析，新煤种较好的替代比例为7％-10％，最佳比例为8％-9％，然后通过工业焦炉同比例试验生产的焦炭完全满足高炉对焦炭热强度的要求。。
通过采用分光光度计测量焦炭气孔参数和采用扫描电镜测焦炭外观形貌的方法可以更好的为研究新煤种配入后的结焦机理以及新煤种替代最佳比例提供指导，同时也为配入其它煤种和降低配煤成本提供了一种新方法。
Claims (4)
1.采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，其特征在于，包括如下方法：
1)新煤种选择：进行新煤种价格分析并通过试验确定新煤种的基本工艺指标，选择与炼焦煤其中的一种单种煤工艺指标接近的新煤种；
2)用新煤种替代原有的单种煤进行不同比例的小焦炉试验；对试验焦炭样品进行取样，分别进行气孔参数分析和外观形貌分析；
a)气孔参数分析判定：测定步骤2)焦炭样品的气孔率、气孔壁平均厚度和气孔平均直径参数，对焦炭热强度CSR进行比较，选择其中焦炭热强度CSR最好的1-2种焦炭试样的配煤比例；
b)外观形貌分析判定：将步骤2)的焦炭样品制成正方形试样，在扫描电镜下放大300-500倍检测照片，观察不同比例焦炭样品表面结构气孔，选择其中气孔最少、基质结构最为致密的1-2种焦炭试样的配煤比例；
3)结合气孔参数分析和外观形貌分析，取两种方法中共同选择的焦炭样品比例，作为新煤种的配煤比例。
2.根据权利要求1所述的采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，其特征在于，上述步骤1)中的与炼焦煤其中的一种单种煤工艺指标接近的新煤种是指：单种煤的挥发分Vdaf、胶质层Y、粘结指数G、镜质组反射率R指标相差25％以内的同种或相邻煤种。
3.根据权利要求1所述的采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，其特征在于，上述步骤2)中采用分光光度计进行气孔参数测定分析。
4.根据权利要求1所述的采用焦炭微观结构检测分析确定低成本配煤比例的方法，其特征在于，所述的正方形试样的边长为1.5cm-2cm。
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