CN117783131A - 一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法，该方法从大焦炉生产的焦炭着手，通过检测其焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构以及其它特殊结构的分布情况，依据不同变质程度单种炼焦煤成焦焦炭光学组织对应规律，可以反推分析焦炭质量冷强度(M40％、M10％)和热性能(CRI％、CSR％)出现波动原因，从而来控制调节炼焦生产工艺或调整配煤结构、改善来煤质量来稳定改善焦炭质量。该方法适应于各类顶装、捣固工艺焦炉，同时适应于采用干法或熄法熄焦工艺生产的焦炭。

Description

一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法

技术领域

本发明属于冶金炼焦配煤技术领域，涉及一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法。

技术背景

焦炭是高炉炼铁的重要原料之一，随着高炉大型化和喷吹煤量的增加，对焦炭质量指标要求越来越高，尤其重点关注冷强度(M40％、M10％)和热性能(CRI％、CSR％)指标。影响焦炭冷强度和热性能的因素很多，涉及从原料煤进厂、堆放、取配用、焦炉热工条件、熄焦方式以及检测等整个生产制造流程；当焦炭冷强度或热性能指标出现波动时，就要分析炼焦生产各环节工艺参数，如焦炉温度、结焦时间、配合煤指标、配比调整及执行、来煤堆放及取用、各矿点来煤质量以及焦炭检测等，其中焦炉工艺的影响因素比较直观，可从焦炭挥发分指标以及焦炉温度指标看出；但配合煤质量的影响因素复杂，单种煤矿点数多再加上堆放取配用环节的因素都会导致配合煤质量波动从而影响焦炭质量。

目前对分析焦炭质量冷强度(M40％、M10％)和热性能(CRI％、CSR％)指标影响因素的方法主要有：

(1)从焦炭实物外观分析，看颜色深浅、块度大小、蜂窝焦含量、黑头焦含量、焦粉多少及裂纹等特征是否异常，可初步判断是否焦炉温度影响还是配合煤质量影响，但该方法主观影响因素大，仅能分辨某些显著的焦炭质量变化；

(2)从焦炭工分挥发分指标高低，结合焦炉温度、结焦时间，可以判断出焦炭成熟程度，从而排除焦炉炼焦工艺影响因素；

(3)从配合煤指标分析，看配合煤挥发份、G值、Y值是否出现异常，再加上配合煤岩相指标分析各类单种煤反射率的分布情况，看是否有缺口或劣质煤的混入；该方法能区分一些显著的配合煤质量异常情况，但大部分冷强度和热性能指标的波动原因难以发现；

(4)查看配比执行情况，主要分析配煤是否按要求执行、执行过程的稳定情况以及小皮带称的准确程度等，该过程都有历史数据查询，可明显判定是否异常；

(5)从配煤斗槽单种煤灰分、硫分、挥发份、G值指标分析，判定堆取煤过程是否异常；

(6)从进厂煤挥发份、G值、岩相指标分析，判定质量是否异常；也可结合进厂单种煤小焦炉冷强度和热性能指标分析，但检测流程长时间滞后。

中国专利CN 104312608，基于焦炭光学组织结构的高变质焦煤参与炼焦的配煤方法，先测定高变质焦煤、其他单种炼焦煤炼焦焦炭光学组织结构，通过调节单种煤的配煤比例，使配合煤中粗粒镶嵌结构、纤维结构、丝碳与破片结构、片状结构达到一定比例，即使配合煤Y值和基氏最大流动度在较低水平下，也能炼出优质焦炭。

中国专利CN 111690425，焦炭光学结构∑ISO在表征冶金焦炭抗碱性能中的应用，一种以光学各向同性显微结构判断冶金焦炭抗碱性能的方法，先测定冶金焦炭在不同碱负荷条件下的焦炭热态性能和焦炭光学组织，再计算获得的焦炭光学组织中光学各向同性显微结构指标，然后绘制不同碱负荷条件下冶金焦炭的∑ISO变化趋势图；测定待测冶金焦炭的焦炭光学组织，计算其∑ISO值，并根据∑ISO变化趋势图判断待测冶金焦炭的抗碱性能。该方法可以提高配煤的准确性，降低冶金焦炭成本、提高冶金焦炭的质量。

中国专利CN 113817489，基于焦炭光学特性指标的配煤方法，通过测定单种煤焦炭的各向异性指数Φ和最大反射率Rmax，要求Rmax＜7.9％的单种煤在配合煤中质量比例不超过30％；Rmax＞9％且Φ＜0.470的单种煤在配合煤中质量比例不超过25％；结合公式CRI＝76.33-126.06Φ，CSR＝-2.56+166.63Φ，根据有限试验次数、预测任意煤种数量和比例结构的配煤方案所得到的焦炭质量，选出焦炭质量能满足高炉冶炼要求且成本最低的配煤方案。

以上3个专利都用到了焦炭光学组织结构技术，但都是从单种煤预测和控制焦炭质量。如何才能分析多种焦炭的质量呢？

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法，该方法通过检测其焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构以及其它特殊结构的分布情况，依据不同变质程度单种炼焦煤成焦焦炭光学组织对应规律，可以反推分析焦炭质量冷强度和热性能出现波动原因，从而来控制调节炼焦生产工艺或调整配煤结构、改善来煤质量来稳定改善焦炭质量。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法，包括如下步骤：

1)测定与焦炭质量冷强度M40％、M10％和热性能CRI％、CSR％指标对应焦炭的焦炭光学组织，检测其焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构、特殊结构含量数据；

2)将下达的生产配煤结构各煤种配比数据与步骤1)所得各类焦炭光学组织数据和历史数据进行比较；

3)分析判断：

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量无异常，则可排除来煤质量影响，可能是配煤过程中混入焦丁或其它工艺和检测原因影响；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量纤维、片状结构含量明显升高，可分析出配合煤中瘦煤/瘦焦煤配比增加，则可能是瘦煤配用比例过高或部分煤种混瘦焦煤/瘦煤比例增加；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量各向同性结构、惰性结构含量增加，可分析出配合煤中气煤配比增加，则可能是气煤配用比例过高或部分煤种混气煤比例增加；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含有特殊结构，可分析出配合煤中混有西北青海、新疆煤或进口印尼、俄罗斯、美国煤，应排查该类地域煤种的配用。

本发明的原理：以典型配煤炼焦技术方案为基础所炼冶金焦炭为实施对象，采用国家技术标准YB/T 077《冶金焦炭光学组织划分类别》测定焦炭光学组织，依据焦炭光学组织与炼焦煤煤种对应关系进行对应分析。

本发明的有益效果：本发明方法从大焦炉生产的焦炭着手，通过检测其焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构以及其它特殊结构的分布情况，依据不同变质程度单种炼焦煤成焦焦炭光学组织对应规律，可以反推分析焦炭质量冷强度(M40％、M10％)和热性能(CRI％、CSR％)出现波动原因，从而来控制调节炼焦生产工艺或调整配煤结构、改善来煤质量来稳定改善焦炭质量。该方法适应于各类顶装、捣固工艺焦炉，同时适应于采用干法或熄法熄焦工艺生产的焦炭。

具体实施方式

实施例1：

焦炭质量热性能(CRI％、CSR％)指标好、冷强度(M10％指标)差实例分析：

某工厂1焦炭4.5米焦炉焦炭质量冷强度(M10％指标)出现异常，超过了8.0％(正常指标7.0％～7.4％)，但焦炭热性能(CRI％、CSR％)指标正常，其焦炭外观看，块度大、色泽好，成熟良好；6米焦炉采用了与4.5米焦炉同样配比，其焦炭质量热性能(CRI％、CSR％)指标、冷强度(M10％指标)都正常。为了改善4.5米焦炉焦炭质量冷强度M10％指标，将4.5焦炉温度提高、延长结焦时间，并调整配煤结构将主焦和肥煤配比提高，但冷强度(M10％指标)并没有改善；怀疑是检测有问题，对检测过程、检测设备检查并标定也无异常，取样去同行单位对比检测，检测结果也是冷强度(M10％指标)差，说明检测无问题。该调整过程时间长，焦炭冷强度(M10％指标)持续变差，甚至影响到高炉生产。

通过检测4.5米焦炉焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构以及其它特殊结构的数据，与下达生产配煤结构中各煤种数据和焦炭光学组织历史数据比较，没有发现异常。特别是主焦和肥煤配比提高后，焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构达到了最高水平，说明配用的煤种质量好，无异常。最后通过对比4.5米焦炉与6米焦炉配用的除尘焦粉，发现4.5米焦炉配用的焦粉中混有颗粒较大的焦丁，立即停止4.5米焦炉除尘焦粉的配用，后续焦炭质量冷强度(M10％指标)恢复正常。

实施例2：

焦炭质量热性能(CRI％、CSR％)指标低实例分析。

某工厂2焦炭质量热性能(CRI％、CSR％)指标低，从其配煤结构中主焦煤和肥煤配用比例高，见表3，其主焦配52％、肥煤配10％；该配煤结构在焦化同行同类型焦炉配用，焦炭热性能指标应能达到CRI≤26％、CSR％≥65％水平，实际仅有CRI≤28％、CSR％≥61％水平。

对该厂多个焦炭样的焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构以及其它特殊结构的数据进行分析，见表4：

其焦炭光学组织存在的问题：(1)粗粒镶嵌结构含量波动较大，说明主焦煤质量波动大；(2)惰性结构含量波动偏大，说明惰性结构含量高煤种影响，如瘦煤或混人的气煤；(3)同性结构含量波动偏大，也说明部分煤种中混入的气煤影响；纤维结构含量偏低说明其配煤中实际瘦煤比例低。

表1焦炭光学组织划分类别(YB/T 077-1995)

表2焦炭光学组织与炼焦煤煤种对应关系

表3某工厂2配煤结构

表4某工厂2焦炭光学组织数据

焦炭样	粗粒/％	中粗/％	细粒/％	纤维/％	片状/％	惰性/％	同性/％
								1#	32	20	12	4	0	22	4
2#	32	19	15	3	0	29	2
								3#	33	21	16	4	0	25	1
4#	21	18	19	2	1	26	3

从以上分析反推其配用的国内高硫、国内中硫、低G值主焦煤和瘦焦煤矿点多，质量波动大，混入了其它煤种如气煤等比例较高，是导致其焦炭热性能指标低主要原因。

根据该分析结论，减少了配用的国内高硫、国内中硫、低G值主焦煤和瘦焦煤矿点，增加优质主焦煤比例，并引进价格低瘦煤、贫瘦煤，在降低配煤成本的前提下，提高了焦炭热性能指标，焦炭热性能指标从CRI≤28％、CSR％≥61％水平提高到CRI≤26％、CSR％≥62％水平。

Claims (1)

1.一种基于焦炭光学组织分析焦炭质量的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)测定与焦炭质量冷强度M40％、M10％和热性能CRI％、CSR％指标对应焦炭的焦炭光学组织，检测其焦炭光学组织中的粗粒镶嵌结构、中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构、纤维结构、片状结构、惰性结构、同性结构、特殊结构含量数据；

2)将下达的生产配煤结构各煤种配比数据与步骤1)所得各类焦炭光学组织数据和历史数据进行比较；

3)分析判断：

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量无异常，则可排除来煤质量影响，可能是配煤过程中混入焦丁或其它工艺和检测原因影响；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量纤维、片状结构含量明显升高，可分析出配合煤中瘦煤/瘦焦煤配比增加，则可能是瘦煤配用比例过高或部分煤种混瘦焦煤/瘦煤比例增加；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含量各向同性结构、惰性结构含量增加，可分析出配合煤中气煤配比增加，则可能是气煤配用比例过高或部分煤种混气煤比例增加；

如步骤1)所得各类焦炭光学组织数据含有特殊结构，可分析出配合煤中混有西北青海、新疆煤或进口印尼、俄罗斯、美国煤，应排查该类地域煤种的配用。