配煤炼焦焦炭抗碎强度的预测方法
【技术领域】
[0001] 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抗碎强度的预测方 法。
【背景技术】
[0002] 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。焦炭的抗碎强度是指 焦炭能抵抗外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，M 4ci值是表征焦炭冷态抗碎 强度最为常用的指标，M4tl值越高，表明焦炭抗碎强度越高。焦炭裂纹的多少直接影响焦炭的 抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。焦炭裂纹 包括原生的宏观裂纹和微观裂纹，焦炭受到各种因素破坏时，首先是宏观裂纹使焦炭碎裂， 其次是微观裂纹使焦炭细粒化和粉化，影响焦炭抗碎强度M 4tl大小的主要是宏观裂纹。
[0003] 目前对焦炭抗碎强度的预测方法主要有：
[0004] 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（Vdaf)、黏结指数（G)和胶质层厚度（Y)，催化指数（MCIy)等进行回归分析、比 较和总结；用多元线性回归方法建立通过配合煤煤质预测焦炭质量的模型。
[0005] 上述方法存在以下不足：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灰分（A d)、挥发分（Vdaf)、黏结指数（G)和胶质层厚 度（Y)仅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采用灰分（A d)作为焦炭强度预测指标存在以下问题：灰分影响焦炭强度的机理主 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强度变化的差异，因此以配合煤 灰分Ad预测焦炭强度显然缺乏科学性。
[0006] 2)炼焦企业通过小焦炉配煤炼焦试验，调整配煤比，考察试验焦炭抗碎强度，得到 合适的配煤比，缺点是试验工作量大，周期长。
【发明内容】
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[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种配煤炼焦焦炭抗碎强度的预测方法，以在 不进行配煤炼焦试验的情况下，较好地预测焦炭抗碎强度，根据预测结果，进而调整配煤方 案，指导配煤炼焦实践。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案包括如下步骤：
[0009] 1)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三者含量之和L、配合煤中各向同性组分与细粒镶嵌组分含量之和 T，以及纤维组分含量X ;
[0010] 2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤450°C~500°C温度区间的基氏塑性流 动区域S，单位为DD ;
[0011] 3)设定M4tl= A+B*L+C*T+E*X+F*lgS，其中M4tl代表焦炭抗碎强度预测值，单位为％; A、B、C、E、F 为常数；
[0012] 4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭抗碎强度预测值M4(i。
[0013] 本发明具有如下有益效果：
[0014] 1)本发明的发明人通过大量试验研宄和生产实践发现：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，有利于焦炭抗 碎强度的提高；各向同性组分和细粒镶嵌组分各结构单元定向排列，受外力作用时，裂纹 易延伸，对焦炭抗碎强度不利；纤维结构气孔壁薄、裂隙多，不利于焦炭抗碎强度；配合煤 450°C~500°C较高温度区间的流动区域越大，焦块中惰性组分分布越均匀，其周边被活性 组分包裹的几率越大，且惰性组分周边分布较大尺寸粒状镶嵌的几率大，其周围的裂纹越 不容易扩展，即其赋存状态越利于焦炭抗碎强度的改善。而配合煤灰分碱度指数指标对 微裂纹影响大，对宏观裂纹影响不显著。因此，本发明仅需将配合煤中的粗粒镶嵌+中粒 镶嵌+不完全纤维组分含量、各向同性组分和细粒镶嵌组分含量、纤维组分含量、配合煤 450°C~500°C温度区间的流动区域确定为影响焦炭抗碎强度的关键因素，而无需考虑碱 度指数指标等对焦炭抗碎强度的影响，预测公式简单、对使用单位人力、物力条件的要求较 低。
[0015] 2)采用本发明方法计算预测得到的焦炭抗碎强度无论与试验得到的焦炭抗碎强 度还是实际生产所得焦炭抗碎强度的契合度高，预测精度在± 1 %以内。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0017] 本发明的方法包括如下步骤：
[0018] 1)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，计算得出配合煤中粗粒镶嵌、中粒镶 嵌与不完全纤维组分含量三者之和L，计算得出配合煤中各向同性组分与细粒镶嵌组分含 量之和T，以及纤维组分含量X。
[0019] 2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤450°C~500°C温度区间的基氏塑性流 动区域S，单位为DD ;
[0020] 3)设定M4tl= A+B*L+C*T+E*X+F*lgS，其中M4tl代表焦炭抗碎强度预测值，单位为％; A、B、C、E、F为常数，通过将5组配煤炼焦试验或实际生产数据代入该公式计算得出；
[0021] 4)根据步骤3)的公式计算得到焦炭抗碎强度预测值M4(i。
[0022] 如果计算得到的焦炭抗碎强度预测值M4tl不能满足高炉生产的需要，则进一步优 化配煤结构，再次根据步骤1)~4)计算焦炭抗碎强度预测值M 4tl，直至计算得到的焦炭抗 碎强度预测值M4tl能够满足高炉生产的需要，才将该配煤结构确定为实际配煤方案。
[0023] 表1为五组配煤炼焦试验的试验数据，用于求出预测公式中的常数A、B、C、E、F值。
[0024] 利用表中 5 组试验数据，应用 Origin 软件中 Analysis-fitting-Multiple Linear Regression工具进行拟合，得到多元一次方程的解：
[0025] A = 83. 26, B = 0· 057, C = - 0· 067, E = - 0· 45, F = 2. 16
[0026] 则焦炭抗碎强度预测方程为：
[0027] M40= 83. 26+0. 057*L - 0. 067*T - 0. 45*X+2. 16*lgS
[0028] 利用上述公式对表2实施例1~3配煤方案所炼焦炭抗碎强度进行预测，得预测 值分别为90. 15%、87. 60%和88. 10%，经实际炼焦并测定，得焦炭实际抗碎强度分别为 90. 61 %、87. 75%和88. 52%。实际值与预测值极为接近。
[0029] 值得说明的是：1)虽然不同的五组配煤炼焦试验数据会使求得的常数A、B、C、E、 F值略有不同，但并不会影响利用该公式计算求得的焦炭抗碎强度的精度，精度范围相对于 试验和实际生产得到的焦炭抗碎强度都为±1%以内；2)虽然本【具体实施方式】中五组试验 所采用的单种煤煤种相同（即都为焦煤、1/3焦煤、肥煤、瘦煤和气煤）、煤质相同，但事实 上，每组试验之间煤质、煤种同或不同，所求得的五个常数A、B、C、E、F的数值并不会影响本 公式的适用；3)同样，实施例1~3的配煤方案中，在单种煤与任一一组试验的煤种、煤质 均不同的情况下，也同样可以适用本发明的公式。
[0030] 表1配煤炼焦试验的五组试验数据
【主权项】
1. 一种配煤炼焦焦炭抗碎强度的预测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 1) 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 与不完全纤维组分三者含量之和L、配合煤中各向同性组分与细粒镶嵌组分含量之和T，以 及纤维组分含量X; 2) 测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤450°C~500°C温度区间的基氏塑性流动区 域S，单位为DD ; 3) 设定M4Q= A+B*L+C*T+E*X+F*lgS，其中M4Q代表焦炭抗碎强度预测值，单位为％ ;A、 B、C、E、F为常数，通过将5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抗碎强度预测值仏^
【专利摘要】本发明公开了一种配煤炼焦焦炭抗碎强度的预测方法，包括以下步骤：1)测定炼焦用各单种煤成焦光学组织结构，得出配合煤中的粗粒镶嵌、中粒镶嵌与不完全纤维组分三者含量之和L、各向同性组分与细粒镶嵌组分含量之和T，以及纤维组分含量X；2)测定配合煤的基氏流动度，得到450℃～500℃温度区间的基氏塑性流动区域S；3)设定M40＝A+B*L+C*T+E*X+F*lgS，其中M40代表焦炭抗碎强度，单位为％；A、B、C、E、F为常数；4)计算得到焦炭抗碎强度预测值。本发明通过较少的影响因素和简单的预测公式，无需进行配煤炼焦试验，即可较好地根据预测结果，调整配煤方案，有效地指导配煤炼焦实践。
【IPC分类】G01N33-22
【公开号】CN104655818
【申请号】CN201510077048
【发明人】鲍俊芳, 陈鹏, 盛军波, 薛改凤, 陈胜春, 常红兵, 崔会明, 宋子逵, 项茹, 张雪红, 冯柏华, 任玉明, 詹立志, 王元生, 陈细涛, 万基才
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月13日