[发明专利]配煤炼焦焦炭耐磨强度的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种配煤炼焦焦炭耐磨强度的预测方法。

背景技术

焦炭是以碳为主要成分的含有裂纹和缺陷的不规则多孔体。焦块微裂纹的多少、焦体的孔孢结构与焦炭的耐磨强度和高温反应性能有密切关系。孔孢结构通常用气孔率、气孔平均直径、孔径分布、气孔壁厚度和比表面积等参数表示。

目前对焦炭耐磨强度的预测方法主要有：

1)通过MATLAB环境中regress、robustfit等函数对炼焦配合煤各指标如灰分(A_d)、挥发分(V_daf)、黏结指数(G)和胶质层厚度(Y)等进行回归分析、比较和总结；用多元线性回归方法建立了配合煤煤质预测焦炭质量的预测模型。

该预测方法存在以下不足：①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挥发分(V_daf)、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采用配合煤灰分(A_d)作为焦炭耐磨强度预测指标存在以下问题：灰分影响焦炭耐磨强度的机理主要在于当焦炭多孔体在高温下收缩时，矿物质颗粒却具有方向与收缩应力方向相反的膨胀应力产生以此为中心的放射性裂纹。而配合煤灰分中的矿物质包括金属氧化物和非金属氧化物，由于金属和非金属具有明显热膨胀性的差异，某些炼焦煤即使灰分值相同，但由于所含金属氧化物含量的差异会导致由于灰分因素引起的焦炭耐磨强度变化的差异，因此以配合煤灰分A_d预测焦炭强度显然缺乏科学性。

2)通过小焦炉配煤炼焦试验，调整配煤比，考察试验焦炭的耐磨强度，并根据试验结果相应调整配煤结构，得到合适的配煤比。该方法的缺点是试验工作量大，周期长。

3)将炭化室标准温度作为焦炭耐磨性预测因子，而炼焦实践中一旦摸索得到最优焦炉炭化室标准温度，便长期按此温度进行生产，该因素并不是常变量，因此作为预测因子意义不大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配煤炼焦焦炭耐磨强度的预测方法，该方法通过选择合适的影响因素，建立预测模型，对焦炭耐磨强度进行预测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1)测定炼焦用各单种煤的灰成分，计算得出配合煤矿物质指数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、中粒镶嵌与不完全纤维组分含量三者之和M及各向同性组分与细粒镶嵌组分含量之和N；

3)测定炼焦用各单种煤的镜质组平均最大反射率，统计得到配合煤中反射率瘦煤的配入比例P；

4)设定M₁₀＝A+B*MCI+C*M+E*N+F*P，其中M₁₀代表焦炭耐磨强度，单位为％；A、B、C、E、F为常数；

5)根据步骤4)的公式计算得到焦炭耐磨强度预测值M₁₀。

本发明具有如下的有益效果：

1)本发明的发明人经长期的研究发现：①配合煤中矿物质指数：该指数越高，表明配合煤中金属氧化物含量越高，半焦收缩过程中越易形成放射性微裂纹，不利于焦炭耐磨强度的提高；②粗粒镶嵌、中粒镶嵌和不完全纤维组分含量：粗粒镶嵌、中粒镶嵌和不完全纤维组分气孔壁厚，且分子层片呈不规则排列，能阻碍裂纹的扩展，有利于焦炭耐磨强度的提高；③各向同性组分和细粒镶嵌组分含量：各向同性组分和细粒镶嵌组分各结构单元定向排列且结合力相对较弱，不耐磨，裂纹易延伸，对焦炭耐磨强度不利；④反射率瘦煤的配入比例：反射率的瘦煤形成的焦质中气孔壁较薄和裂隙较多的几率较大，不利于焦炭耐磨性的改善。据此，发明人建立了焦炭耐磨强度与配合煤中的矿物质指数，粗粒镶嵌、中粒镶嵌和不完全纤维含量之和，同性和细粒镶嵌含量之和，以及反射率瘦煤的配入比例为关键影响因素的相关方程，预测公式简单、对使用单位人力、物力条件的要求较低；无需进行配煤炼焦试验，大幅缩短了配煤周期。

2)采用本发明方法计算预测得到的焦炭耐磨强度无论与试验得到的焦炭耐磨强度还是实际生产所得焦炭耐磨强度的契合度高，预测精度±0.3％。

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，计算得出配合煤矿物质指数MCI；