[發(fā)明專(zhuān)利]配煤煉焦焦炭耐磨強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510077056.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104678075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑俊芳;張雪紅;薛改鳳;盛軍波;常紅兵;陳勝春;崔會(huì)明;項(xiàng)茹;宋子逵;陳鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/22
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/22
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金煉焦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種配煤煉焦焦炭耐磨強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

焦炭是以碳為主要成分的含有裂紋和缺陷的不規(guī)則多孔體。焦塊微裂紋的多少、焦體的孔孢結(jié)構(gòu)與焦炭的耐磨強(qiáng)度和高溫反應(yīng)性能有密切關(guān)系。孔孢結(jié)構(gòu)通常用氣孔率、氣孔平均直徑、孔徑分布、氣孔壁厚度和比表面積等參數(shù)表示。

目前對(duì)焦炭耐磨強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法主要有：

1)通過(guò)MATLAB環(huán)境中regress、robustfit等函數(shù)對(duì)煉焦配合煤各指標(biāo)如灰分(A_d)、揮發(fā)分(V_daf)、黏結(jié)指數(shù)(G)和膠質(zhì)層厚度(Y)等進(jìn)行回歸分析、比較和總結(jié)；用多元線(xiàn)性回歸方法建立了配合煤煤質(zhì)預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量的預(yù)測(cè)模型。

該預(yù)測(cè)方法存在以下不足：①焦炭作為一種固體材料，其理化性能與微觀光學(xué)組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，上述方法所選配合煤指標(biāo)揮發(fā)分(V_daf)、黏結(jié)指數(shù)(G)和膠質(zhì)層厚度(Y)為表觀工藝性質(zhì)指標(biāo)，未考慮到參與煉焦的各單種煤成焦光學(xué)組織結(jié)構(gòu)，具有局限性。②采用配合煤灰分(A_d)作為焦炭耐磨強(qiáng)度預(yù)測(cè)指標(biāo)存在以下問(wèn)題：灰分影響焦炭耐磨強(qiáng)度的機(jī)理主要在于當(dāng)焦炭多孔體在高溫下收縮時(shí)，礦物質(zhì)顆粒卻具有方向與收縮應(yīng)力方向相反的膨脹應(yīng)力產(chǎn)生以此為中心的放射性裂紋。而配合煤灰分中的礦物質(zhì)包括金屬氧化物和非金屬氧化物，由于金屬和非金屬具有明顯熱膨脹性的差異，某些煉焦煤即使灰分值相同，但由于所含金屬氧化物含量的差異會(huì)導(dǎo)致由于灰分因素引起的焦炭耐磨強(qiáng)度變化的差異，因此以配合煤灰分A_d預(yù)測(cè)焦炭強(qiáng)度顯然缺乏科學(xué)性。

2)通過(guò)小焦?fàn)t配煤煉焦試驗(yàn)，調(diào)整配煤比，考察試驗(yàn)焦炭的耐磨強(qiáng)度，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果相應(yīng)調(diào)整配煤結(jié)構(gòu)，得到合適的配煤比。該方法的缺點(diǎn)是試驗(yàn)工作量大，周期長(zhǎng)。

3)將炭化室標(biāo)準(zhǔn)溫度作為焦炭耐磨性預(yù)測(cè)因子，而煉焦實(shí)踐中一旦摸索得到最優(yōu)焦?fàn)t炭化室標(biāo)準(zhǔn)溫度，便長(zhǎng)期按此溫度進(jìn)行生產(chǎn)，該因素并不是常變量，因此作為預(yù)測(cè)因子意義不大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種配煤煉焦焦炭耐磨強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法，該方法通過(guò)選擇合適的影響因素，建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)焦炭耐磨強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下步驟：

1)測(cè)定煉焦用各單種煤的灰成分，計(jì)算得出配合煤礦物質(zhì)指數(shù)MCI；

2)測(cè)定煉焦用各單種煤成焦光學(xué)組織結(jié)構(gòu)，計(jì)算得出配合煤中的粗粒鑲嵌、中粒鑲嵌與不完全纖維組分含量三者之和M及各向同性組分與細(xì)粒鑲嵌組分含量之和N；

3)測(cè)定煉焦用各單種煤的鏡質(zhì)組平均最大反射率，統(tǒng)計(jì)得到配合煤中反射率瘦煤的配入比例P；

4)設(shè)定M₁₀＝A+B*MCI+C*M+E*N+F*P，其中M₁₀代表焦炭耐磨強(qiáng)度，單位為％；A、B、C、E、F為常數(shù)；

5)根據(jù)步驟4)的公式計(jì)算得到焦炭耐磨強(qiáng)度預(yù)測(cè)值M₁₀。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)：①配合煤中礦物質(zhì)指數(shù)：該指數(shù)越高，表明配合煤中金屬氧化物含量越高，半焦收縮過(guò)程中越易形成放射性微裂紋，不利于焦炭耐磨強(qiáng)度的提高；②粗粒鑲嵌、中粒鑲嵌和不完全纖維組分含量：粗粒鑲嵌、中粒鑲嵌和不完全纖維組分氣孔壁厚，且分子層片呈不規(guī)則排列，能阻礙裂紋的擴(kuò)展，有利于焦炭耐磨強(qiáng)度的提高；③各向同性組分和細(xì)粒鑲嵌組分含量：各向同性組分和細(xì)粒鑲嵌組分各結(jié)構(gòu)單元定向排列且結(jié)合力相對(duì)較弱，不耐磨，裂紋易延伸，對(duì)焦炭耐磨強(qiáng)度不利；④反射率瘦煤的配入比例：反射率的瘦煤形成的焦質(zhì)中氣孔壁較薄和裂隙較多的幾率較大，不利于焦炭耐磨性的改善。據(jù)此，發(fā)明人建立了焦炭耐磨強(qiáng)度與配合煤中的礦物質(zhì)指數(shù)，粗粒鑲嵌、中粒鑲嵌和不完全纖維含量之和，同性和細(xì)粒鑲嵌含量之和，以及反射率瘦煤的配入比例為關(guān)鍵影響因素的相關(guān)方程，預(yù)測(cè)公式簡(jiǎn)單、對(duì)使用單位人力、物力條件的要求較低；無(wú)需進(jìn)行配煤煉焦試驗(yàn)，大幅縮短了配煤周期。

2)采用本發(fā)明方法計(jì)算預(yù)測(cè)得到的焦炭耐磨強(qiáng)度無(wú)論與試驗(yàn)得到的焦炭耐磨強(qiáng)度還是實(shí)際生產(chǎn)所得焦炭耐磨強(qiáng)度的契合度高，預(yù)測(cè)精度±0.3％。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明的方法包括如下步驟：

1)測(cè)定煉焦用各單種煤灰成分，計(jì)算得出配合煤礦物質(zhì)指數(shù)MCI；