[发明专利]焦炭热反应性的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种焦炭热反应性的预测方法。

背景技术

高炉内焦炭在风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是高炉冶炼过程的主要热源，燃烧反应后生成的CO是高炉冶炼过程的主要还原剂。在高炉炼铁工艺中，焦炭的反应性影响风口区焦炭的燃烧速度、CO₂与风口边界层内焦炭的反应速度、高炉热储备区的温度水平和铁矿石的还原速率等，焦炭的反应性指标越来越受到炼铁界的关注。

焦炭反应性的测试方法首先由日本提出，方法要点为：把200g粒度调整为19～21mm的焦炭，在1100℃与CO₂气体(流量5L/min)反应2小时，根据重量的减量与反应前重量的比值得到反应性。由于该测试方法在一定程度上模拟了焦炭在高炉中碳溶反应条件，较之焦炭冷态强度M₄₀和M₁₀，其模拟焦炭在高炉块状带以后的劣化行为具有显著进步，因而，其提出后受到焦化和炼铁界的普遍关注和迅速推广应用。

二十世纪八十年代，我国冶金工业部和鞍山热能研究所在日本提出的测试方法基础上，起草并颁布了我国焦炭反应性及反应后强度试验方法国家标准GB4000-83，并经历了1996年和2008年两次修订，其基本原理仍遵照日本原方法，现有国家标准将试验用焦炭的粒度确定为23～25mm。由于上述焦炭反应性的测试方法都是属于事后检测，如果检测结果表明焦炭质量达不到预期要求，则将造成极大的损失。因此，人们希望在配煤炼焦之前能够对焦炭热反应性进行预测。

目前对焦炭热反应性CRI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)，催化指数(MCI_y)等进行回归分析、比较和总结；用多元线性回归方法建立配合煤煤质预测焦炭热反应性的预测模型。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灰分(A_d)、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)也有将炼焦炉标准火道温度T作为焦炭热反应性预测方程一个影响因子的。

3)还有相当一部分炼焦企业通过小焦炉配煤炼焦试验，调整配煤比，考察试验焦炭热反应性，得到合适的配煤比，缺点是试验工作量大，周期长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种焦炭热反应性的预测方法，以在不进行配煤炼焦试验的情况下，较好地预测焦炭热反应性，根据预测结果，进而调整配煤方案，指导配煤炼焦实践。

为解决上述技术问题，本发明的焦炭热反应性预测方法包括如下步骤：

1)测定炼焦用各单种煤灰成分，计算得出配合煤碱度指数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、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；

3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％；A、B、C为常数；

4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。

本发明具有如下的有益效果：

1)本发明方法公式简单、预测所需涉及到的因素少，对使用单位人力、物力条件的要求较低。

2)采用本发明方法计算得到的焦炭热反应性CRI预测值无论与试验得到的焦炭热反应性CRI还是实际生产所得焦炭热反应性CRI的契合度高，预测精度在±1％以内。

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，计算得出配合煤碱度指数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、不完全纤维、纤维和片状组分含量之和M；

3)设定CRI＝A+B*MCI+C*M，其中CRI为焦炭热反应性，单位为％，A、B、C为常数，通过将三组配煤炼焦试验或实际生产数据代入该公式计算得出；

4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭热反应性CRI的预测值。