CN115305102B - 一种预测捣固焦炭捣固程度的方法 - 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，本发明提供一种预测捣固焦炭捣固程度的方法，包括以下步骤：通过排水法装置测定焦炭假相对密度；通过氮气吸附方法测定焦炭的孔容积；通过焦炭的假相对密度和焦炭的孔容积二者的耦合方程得到捣固炼焦入炉堆密度预测指数，该预测指数用于预测捣固焦炭捣固程度。此方法预测准确度较高，对企业采购捣固焦炭具有良好指导作用，按照本方法，可判断配煤捣固程度，指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。

Description

一种预测捣固焦炭捣固程度的方法
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，特别涉及一种预测捣固捣固程度的方法。
背景技术
近年来，捣固炼焦作为一种能减少优质炼焦煤用量、降低焦炭成本的技术快速发展。捣固焦具有选料范围宽、焦炭质量改善明显、焦炭产能高、环保效果好等优点，非常符合我国炼焦煤资源的特点，得到了国家政策导向和企业的支持。随着大型捣固焦炉的投产，捣固炼焦的消烟除尘、防煤饼倒塌等技术得到明显提高，捣固炼焦技术日趋成熟。捣固焦产量的大量增加，高炉使用捣固焦将成为未来的趋势。
然而，大量工业试验表明：以弱黏结性煤为主的捣固炼焦生产出的焦炭在2000m3左右及以上高炉缺乏适用性。具体表现为与顶装相近的冷热强度，仍导致高炉燃料比大幅提高，且为普遍现象。恶化炉缸，死料柱堆积时间增长，影响渣铁排放，严重时出现炉缸堆积。入炉风量降低、鼓风动能降低，风温使用水平降低、焦炭负荷降低，日产减少。以上现象与过高的捣固程度导致焦炭的堆密度大幅度降低有关。捣固焦与顶装焦气孔结构有明显差异，捣固焦气孔结构分布以中、小气孔为主，平均气孔直径小，有利于提高焦炭强度；顶装焦则存在一定数量的中孔，比表面相对较积小。捣固焦和顶装焦真密度差距较小，而捣固焦的显密度明显高于顶装焦，从而引起捣固焦的堆密度高于顶装焦，捣固焦代替顶装焦入炉时，捣固焦的体积小于顶装焦，在高炉中形成的焦窗减小，将影响高炉的透气性和透液性，进而影响高炉的稳定顺行。目前对于如何预测捣固焦炭捣固程度缺乏直接定量方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，本发明提供一种预测捣固焦炭捣固程度的方法，通过排水法和氮气吸附方法相结合测定捣固焦炭假密度和孔容积耦合预测捣固程度的方法。从而对入炉焦炭堆密度进行预测。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
本发明提供一种预测捣固焦炭捣固程度的方法，包括以下步骤：
通过排水法装置测定焦炭假相对密度；
通过氮气吸附方法测定焦炭的孔容积；
通过焦炭的假相对密度和焦炭的孔容积二者的耦合方程得到捣固炼焦入炉堆密度预测指数，该预测指数用于预测捣固焦炭捣固程度。
本发明提供一种捣固焦炭捣固程度的预测方法，具体步骤如下：
步骤1、焦炭假相对密度，按照国标《GB T 4511.1-2008焦炭真相对密度、假相对密度和气孔率的测定方法》进行测量：
具体地，按GB/T1997的规定采样，在作转鼓的试样中取出约10kg试样,用手工破碎至小于60mm，弃去小于25mm的小块，混匀、缩分取出每份约15kg的两份试样。将试验焦样相互轻轻撞击，去掉表面不牢固的焦粒，刷去粉尘，放入干燥箱内，在150℃～160℃下干燥25h。
注：若焦样被浸泡过湿时，干燥时间应延长或提高干燥温度。
步骤2、实验操作
具体地，从于燥箱内取出试样，冷却5min置于已知质量(m2)丝网篓中称量(m1)然后装入铁皮盒内放入真空干燥箱内按图所示连接试验设备将通水胶管的一端插入铁皮盒内用网片压上并加一重物，关闭真空箱。用夹子夹紧。然后开启真空泵，打开抽气阀。当剩余压力等于2666Pa时，关闭抽气阀,停泵打开夹子，使真空泵接通大气。稳定5min打开夹子，缓缓充水，使水完全淹没焦样，再保持2min。
步骤3、数据收集
具体地，打开抽气阀接通大气，在常压下静置30min。取出试样放入已知在水中悬浮质量(m6)的丝网篓内，称量丝网篓和试样在水中悬浮的质量(m5)。将丝网篓连同试样提出水面，滴水30s后，将试样拣到已知质量(m4)的带有排水盘的丝网篓中称量(m3)。
步骤4、计算实验结果：
具体地，焦炭假相对密度(dA)计算方法如下：
式中：
m1——烘干后的试样与干丝网篓的质量，单位为克(g)；
m2——干丝网篓的质量，单位为克(g)；
m3——水饱和后的试样与带排水盘丝网篓的质量，单位为克(g)；
m4——带排水盘丝网篓的质量，单位为克(g)；
m5——水饱和后的试样与丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克(g)；
m6——丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克(g)。
步骤5、采用氮气吸附方法测定焦炭颗粒(0.2mm-1.2mm)的孔容积，吸附介质为高纯N2，每组实验所用样品量为1.5g，工作温度为-195.784℃，可测定的孔径范围为1.7-300nm。孔容积V用BJH法确定。
步骤6、对捣固程度的判断。捣固炼焦入炉堆密度预测指数B与假相对密度dA和孔容积V的关系为
B＝dA+14.5*V
其中，假相对密度dA的取值单位为t/m3，此处计算采用无量纲单位。
孔容积V的取值单位采用cm3/g，此处计算采用无量纲单位。
捣固炼焦入炉堆密度预测指数B单位为t/m3。
通过计算可以获得捣固炼焦入炉堆密度预测指数B，从而判断其捣固程度。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
捣固炼焦过程中采用较高的堆密度意味着采用了较高的捣固程度及较多的弱粘煤，因此预测捣固焦炭入炉捣固后的堆密度对评价捣固工艺意义重大。本发明提出一种采用排水法和氮气吸附方法耦合判断捣固焦炭捣固程度的方法。首先通过排水法装置测定焦炭的假密度，其次采用氮气吸附方法测定焦炭的BJH孔容积，再通过耦合方程得到捣固炼焦入炉堆密度预测指数B，此值与捣固后入炉堆密度较为接近，从而用于预测捣固焦炭捣固程度。经过实践发现，此方法预测准确度较高，对企业采购捣固焦炭具有良好指导作用，按照本方法，可判断配煤捣固程度，指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。
附图说明
图1为本发明焦炭假相对密度试验装置示意图；
附图标记：
1、真空泵；2、夹子；3、抽气阀；4、真空表；5、真空箱；6、焦样；7、水盒。
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。
步骤1、焦炭假相对密度，按照国标《GB T 4511.1-2008焦炭真相对密度、假相对密度和气孔率的测定方法》进行测量：如图1为本发明焦炭假相对密度试验装置，该装置包括真空泵1；夹子2；抽气阀3；真空表4；真空箱5；焦样6；水盒7。
具体地，按GB/T1997的规定采样，在作转鼓的试样中取出约10kg试样,用手工破碎至小于60mm，弃去小于25mm的小块，混匀、缩分取出每份约15kg的两份试样。将试验焦样相互轻轻撞击，去掉表面不牢固的焦粒，刷去粉尘，放入干燥箱内，在150℃～160℃下干燥25h。
注：若焦样被浸泡过湿时，干燥时间应延长或提高干燥温度。
步骤2、实验操作
具体地，从干燥箱内取出试样，冷却5min置于已知质量(m2)丝网篓中称量(m1)然后装入铁皮盒内放入真空干燥箱内按图所示连接试验设备将通水胶管的一端插入铁皮盒内用网片压上并加一重物，关闭真空箱。用夹子夹紧。然后开启真空泵，打开抽气阀。当剩余压力等于2666Pa时，关闭抽气阀,停泵打开夹子，使真空泵接通大气。稳定5min打开夹子，缓缓充水，使水完全淹没焦样，再保持2min。
步骤3、数据收集
具体地，打开抽气阀接通大气，在常压下静置30min。取出试样放入已知在水中悬浮质量(m6)的丝网篓内，称量丝网篓和试样在水中悬浮的质量(m5)。将丝网篓连同试样提出水面，滴水30s后，将试样拣到已知质量(m4)的带有排水盘的丝网篓中称量(m3)。
步骤4、计算实验结果：
具体地，焦炭假相对密度(dA)计算方法如下：
式中：
m1——烘干后的试样与干丝网篓的质量，单位为克(g)；
m2——干丝网篓的质量，单位为克(g)；
m3——水饱和后的试样与带排水盘丝网篓的质量，单位为克(g)；
m4——带排水盘丝网篓的质量，单位为克(g)；
m5——水饱和后的试样与丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克(g)；
m6——丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克(g)。
步骤5、采用氮气吸附方法测定焦炭颗粒(0.2mm-1.2mm)的孔容积，吸附介质为高纯N2，每组实验所用样品量为1.5g，工作温度为-195.784℃，可测定的孔径范围为1.7-300nm，孔容积V用BJH法确定。
步骤6、对捣固程度的判断。捣固炼焦入炉堆密度预测指数B与假相对密度dA和孔容积V的关系为
B＝dA+14.5*V
其中，假相对密度dA的取值单位为t/m3，此处计算采用无量纲单位。
孔容积V的取值单位采用cm3/g，此处计算采用无量纲单位。
捣固炼焦入炉堆密度预测指数B单位为t/m3。
通过计算可以获得捣固炼焦入炉堆密度预测指数B，从而判断其捣固程度。
本发明的有益效应为：
按照本方法，可判断配煤捣固程度，并从上述方面指导钢铁企业根据需求选购捣固焦炭。
实施例：
对于某企业外购的捣固焦炭测定假相对密度和孔容积，步骤见上述具体实施方式1-6。获得假相对密度dA为0.98t/m3，孔容积V为0.006cm3/g，按照关系式计算
B＝dA+14.5*V
得到捣固炼焦入炉堆密度预测指数B为1.067t/m3，此值与实际值1.062t/m3接近。说明预测准确度较高。
据此判断，此捣固焦炭生产过程中配入低粘结性煤较少，捣固强度较低，较好的高温热性质不是以配入牺牲主焦煤配比为代价，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 (3)

1.一种预测捣固焦炭捣固程度的方法，包括以下步骤：
通过排水法装置测定焦炭假相对密度；
通过氮气吸附方法测定焦炭的孔容积；
通过焦炭的假相对密度和焦炭的孔容积二者的耦合方程得到捣固炼焦入炉堆密度预测指数，该预测指数用于预测捣固焦炭捣固程度；其中，
所述捣固炼焦入炉堆密度预测指数计算如下：
B＝dA+14.5*V
其中，dA为假相对密度，取值单位为t/m3，V为孔容积，取值单位为cm3/g，B为捣固炼焦入炉堆密度预测指数，单位为t/m3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦炭假相对密度dA计算方法如下：
其中：m1为烘干后的试样与干丝网篓的质量，单位为克；m2为干丝网篓的质量，单位为克；m3为水饱和后的试样与带排水盘丝网篓的质量，单位为克；m4为带排水盘丝网篓的质量，单位为克，单位为克；m5为水饱和后的试样与丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克；m6为丝网篓在水中悬浮的质量，单位为克。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用氮气吸附方法测定焦炭颗粒的孔容积，测定的孔径范围为1.7-300nm，孔容积V用BJH法确定。
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