[发明专利]一种基于煤灰高钾、钠含量的焦炭质量预报方法

说明书

本发明涉及一种基于煤灰高钾、钠含量的焦炭质量预报方法，包括：1)确定炼焦配合煤条件；2)建立回归方程Y＝b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃，并进行回归方程显著性检验；2)根据生产要求确定阀值Y₀；3)测定炼焦用配合煤的灰分含量、灰分中Na₂O含量和K₂O的含量，分别代入回归方程，计算出Y值；4)当Y≥Y₀，认为配煤灰分及碱金属含量对焦炭质量影响在可控范围内；当Y＜Y₀，认为该配煤方案不能满足生产需求，需调整高钾、钠煤配比，直至计算Y值≥阀值Y₀。本发明在满足大型高炉生产用焦需求的同时，有效提高高钾、钠煤的配入比例，降低炼焦生产成本，填补了高钾、钠煤在冶金焦应用技术领域存在的空白。

技术领域

本发明涉及冶金焦生产中的配煤技术领域，特别是涉及到一种基于煤灰高钾、钠含量的焦炭质量预报方法。

背景技术

焦炭是高炉必不可少的原燃料，焦炭在高炉中作为还原剂并提供热量，起到料柱骨架的作用。近年来，炼焦用优质原料焦煤的供应日趋紧张，同时钢铁行业对原料成本的压力，促使各焦化企业都在积极寻找其他廉价煤种来取代价格较高的炼焦煤。

煤中的钾、钠在高温环境下会加速焦炭的碳熔反应，以钾为例，其化学反应式如下：K₂CO₃+2C—2K+3CO，2K+CO₂—K₂O+CO，K₂O+CO₂—K₂CO₃。钾、钠能破坏碳原子间的网状结构，降低焦炭的熔损反应开始温度，劣化焦炭的质量。煤中的钾、钠随焦炭进入高炉后，高温环境下会发生固相反应，生成低熔点的化合物，从焦炭的内部软化，与焦炭中层片排列有序化程度较高的结构形成层间化合物，使层间距离增大，体积膨胀，迅速降低和破坏焦炭的热态强度和结构，进而阻碍高炉的透气性，降低高炉运行的稳定性。钾、钠还容易在高炉中循环富集，侵蚀破坏高炉炉衬，造成高炉内部结瘤，阻碍炉料的传质、传热及炉料的顺利下降，使炉况不顺。

高钾、钠煤在澳大利亚、印度尼西亚、我国部分地区都有一定的储量，且价格低廉。目前，由于钾、钠对焦炭和高炉存在诸多的负面影响，高钾、钠煤主要应用于锅炉燃烧领域，应用于配煤炼焦领域较少。

利用现有配煤技术结合灰成分分析技术，在保证冶金焦炭质量前提下，可有效利用高钾、钠煤，从而实现充分利用廉价煤种炼焦。

专利号为CN 104312609 A的发明专利公开了一种“控制炼焦煤碱度指数的配煤方法”，通过对炼焦煤的煤化度、焦炭光学组织结构和碱度指数进行分类，通过控制配合煤的煤化度、焦炭光学组织结构和碱度指数来评价煤质。但是，该专利中没有明确碱度指数的计算依据，根据其他参考资料显示，碱度指数MBI＝(Fe₂O₃+K₂O+Na₂O+CaO)/(SiO₂+Al₂O₃)。其次，碱度指数是个比值，只能定性，不能定量，不能明显地体现出钾、钠的实际含量。因此，利用碱度指数作为分类指标，弱化了钾、钠含量对焦炭劣化、高炉操作的影响；因为，在碱度指数的计算过程中，其他碱性物质的含量是钾、钠的几倍，而在高炉操作中，钾、钠对焦炭的劣化作用明显、对高炉操作的影响较大，而其他碱性物质对焦炭劣化作用、高炉操作的影响要弱得多。该专利包括碱度指数在内的几个指标对煤进行分类，根据不同类别，要求不同的碱度指数，操作较为复杂，而且分类是人为指定的，另外，该专利中未提及应用高碱度指数煤对焦炭质量的影响，未进行预测，未与高炉应用相联系，因此，具有很大的主观性，不利于推广应用。

文献“在碱金属催化作用下煤焦与CO2的气化反应”[动力工程，2006年第1期]中，明确提出钾对焦炭质量的影响，但未提及配煤中如何应用高钾炼焦煤，更未涉及到对焦炭质量进行预测。