本发明涉及炼铁
技术领域：
，特别涉及一种预测高炉喷吹用煤灰熔融温度能的方法。
背景技术：
：高炉喷吹煤粉作为降低炼铁生产成本的最为核心技术之一，其存在的价值，对于降低铁水加工制造成本起着巨大的作用。并且随着社会的不断进步，使得装备和控制技术得到进一步发展，而自控喷吹、混合配煤、浓相输送、中速磨制粉、均匀喷吹等一系列新技术的应用，也使得喷吹煤粉工艺得到长足的进步，表现在高炉上，就是喷吹煤量较过去的不断攀升，使得入炉焦炭量不断减少，高炉冶炼的经济性得到加强。对于现代高炉喷吹煤粉工艺来讲，随着防爆等安全技术的实施，使得喷吹煤粉也由过去单一的无烟煤，发展到今天的烟煤、无烟煤以及替代煤种的混合喷吹，其好处在于可以充分利用如烟煤具有良好的燃烧性能等优势，强化混合煤粉在炉内的燃烧效果，从而提升混合煤粉在炉内的利用率，与此同时，烟煤等煤种还具有资源储藏量大、资源分布广、价格低廉等特点，大比例使用后，还可以大幅度的降低配煤成本，从而实现炼铁最经济化冶炼，是当今冶金企业广泛使用的技术之一。但在这里也必须要说明的是，烟煤等煤种，在特定的地质、年代等条件因素共同作用下，所形成的原煤属于低阶煤种，导致了其具有挥发分较高，形成煤炭未能实现高度碳化，故此，其突出特点之一就是灰熔点较低，在较高风温下，会在风口等处形成结渣问题，从而造成进风量不均匀、风口破损等不利于高炉生产的现象发生，这也是冶金企业在喷吹煤粉工艺中需要重视的问题之一。面对此种问题，冶炼工作者所主要采取的技术手段就是进行不同煤种的混合配煤，以避免此类不利于生产的现象发生，而首要工作就是对原煤或者混合煤粉进行灰熔融性能检测，分析出不同高炉喷吹用煤的灰熔点，并以此作为高炉喷吹用煤的技术参考。针对灰熔融性能的检测，国内外企业所采取的主要手段措施，就将原煤或者混合煤粉烧制成灰后，利用专用的灰熔融性能测试装置，将煤灰做成特定性状，加热到一定温度，分析其变形温度、软化温度、半球温度、流动温度等，以此来分析出不同煤粉的灰熔融性能，作为高炉喷吹选煤的技术参考，并且此类技术具有直观、准确等优点，这也是不同企业及研究机构最为广泛使用的技术之一。但这里需要说明的是，由于生产计划不固定，原料来源种类复杂，导致高炉混合煤粉配煤变化频繁，加之并不是所有企业，尤其是中小企业均具备测试分析条件，由于灰熔融性能对于高炉喷煤的重要性，因此，就需要找出一种新的评价灰熔融性能的方法，来实现不同配煤方案下，预测高炉喷吹用混合煤粉的灰熔融性能，以实现高炉不同煤种用于高炉喷煤工艺的快速应用，这也是当今不同企业和研究机构的一项重要课题之一。现实来看，也有不少大学和研究机构开展了此类技术的探讨，利用大数据平台，和相关数学软件，如bp神经网络、factsage软件等，采用分析煤粉成分以及煤灰成分的等手段措施，从而拟合得到煤灰的矿物因子与预测煤灰流动温度的方法。但此类技术虽指明了研究方向，也有一定现实意义，但不可否认的是，还是存在准确率不高，且应用起立较为繁琐等缺点。而本技术方法在针对不同原煤和混合煤粉的煤灰熔融性能长期研究过程中，发现煤灰成分、煤灰酸碱比与灰熔融性能之间存在特定的数学关联，借此可以推导出煤粉软化温度，快速分析出灰熔融性能，从而开辟出了一条新的评价煤粉灰熔融性能的道路。在现代炼铁工艺下，喷吹煤粉工艺的地位是不可动摇的，在日常喷吹煤粉生产中，为了避免混合煤粉喷入到高炉内，在风口等部位造成结渣等不利于生产现象的发生，都需要对灰熔融性能进行分析。而针对灰熔融性能的分析的有关技术，无外乎就是以下几类，首先就是灰熔融性能的测定设备(见中国专利“灰熔融炉及其灰熔融方法”专利申请号：cn1223792c，“一种灰熔点测定仪装置”专利申请号：cn209946048u，“一种灰熔点测试仪炉膛结构及灰熔点测试仪”专利申请号：公开号：cn209416952u，“一种灰熔点仪”专利申请号：cn210051712u，“一种灰熔融测试装置”专利申请号：cn203037600u等等)，此类技术创造，大多是对原有灰熔融性能测定装置的进一步优化，实现了自控、摄像等水平的提升，且新设备大多还具有气密性良好、炉膛温度均匀等优点，有效提高了灰熔融测试装置的测试效率和测试精度，是对原有技术上的进一步优化改进，且得到一定范围内的具体实施，但此类检测仪器，还是以具体检测煤灰熔点为主，并不能够推测出不同煤粉灰熔融特性，而与本发明关系不大。其次是一些关于调整煤灰熔点的熔剂和方法措施，通过采用添加不同成分熔剂等手段，来提高或者降低煤灰熔点的方法(见中国专利“降低煤灰熔点和改善黏温特性的助熔剂及其应用”专利申请号：cn106520254a，“一种降低粉煤气化灰渣灰熔点温度的助熔剂及其使用方法”专利申请号：cn104479794b，“一种降低煤灰熔点的助熔剂”专利申请号：cn111534355a，“一种利用三氧化二铝作为添加剂提高煤灰熔融温度的方法”专利申请号：cn101921644b，“一种提高低灰熔点煤灰熔融温度的复合阻熔剂”专利申请号：cn108018109a，“用于降低煤灰熔点的高效复合助熔剂及其制法和应用”专利申请号：cn106520206b等等)，此列发明创造，通过对原煤灰成分进行调剂，从而改变煤灰的灰熔融特性，提升或者降低灰熔点，并且取得了一定的效果，其优点还在于此类熔剂原料来源广泛，成本和能耗低，可有效的降低煤灰熔点和改善煤的黏温特性，进而实现工业应用，但在这里需要说明的是，此类技术虽可改变煤粉熔融性能，但是无法具体给出灰熔点具体数值，仅仅能是定性表明灰熔融发展趋势，也与本发明关系不大。还有技术一些基于数值模拟等技术，来实现煤灰熔融性能推测的技术方法(见中国专利“基于蚁群优化bp神经网络模型的煤灰熔点预测方法”专利申请号：cn101029892，“一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法”专利申请号：cn107884430b，“一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法”专利申请号：cn107884430b等等)，此类新技术在数值计算基础上，是基于煤灰的化学组成成分，建立煤灰熔点的蚁群优化bp神经网络模型或者其它模型，可以实现对煤灰熔点快速预测，但在这里需要指出的是，实践中来看，其准确性还是偏低，与实际测试结果偏差较大，应用起来有一定问题，总体来看，技术上还是不够成熟。此外就是一些国内外可查阅到的文献资料(见期刊《中国电机工程学报》“掺混生物质对煤灰熔点的影响及混合灰流动温度预测”2012年，32卷，11期，41-43；《浙江大学学报》“广义回归神经网络在煤灰熔点预测中的应用”2004年，38卷，11期，1480-1482；《洁净煤技术》“煤灰成分与灰熔融性的关联性分析”2018年，24卷，2期，74-76；《燃料化学学报》“配煤对高熔点煤灰熔融特性影响的研究”2016年，44卷，12期，1430-1435等等)，此类文献大多记录到灰成分又与煤灰的熔融特性密切相关，煤灰中的硅铝比、碱金属含量都会影响煤灰的熔融温度，并得出由于煤灰是一种极复杂物质，煤气化过程中，多种矿物共同决定灰的熔融温度，但对具体如何依据成分进行判定煤粉灰熔融特性，还是未能够给出明确意见和说法。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种预测高炉喷吹用煤灰熔融温度能的方法，指导高炉喷吹用混合煤粉搭配。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取煤粉焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算：st＝a+k×l0.52(2)公式中符号：l为煤灰的酸碱比；为制取煤灰试样中二氧化硅质量百分含量，％；wcao为制取煤灰试样中氧化钙质量百分含量，％；st为煤灰熔融温度，℃；a为常数，取值1112，量纲为℃；k为系数，取值105.58，量纲为℃。所述的煤粉为烟煤、瘦煤、贫煤、无烟煤或者焦粉的一种或多种。所述的煤粉焙烧温度控制范围为900℃～1200℃；焙烧时间控制范围为3h～8h。所述的化学分析方法为化学滴定法。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过分析出高炉喷吹用煤灰分中不同组分含量，进而建立起煤灰酸碱比与灰熔融性能关系，推算高炉喷吹用煤灰熔融温度，可分析出不同原煤或者混煤的灰熔融特性，从而对高炉喷吹用混合煤粉搭配及喷吹具有重要的借鉴意义。具体实施方式下面结合实施例对本发明进一步说明：以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。实施例1某钢铁厂喷吹用阳泉煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取阳泉煤粉(无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×11.560.52＝1489(2)结果详见表1。表1：项目数值分析煤种阳泉煤粉煤粉焙烧温度，℃900煤粉焙烧时间，h6煤灰中二氧化硅含量，％45.1煤灰中氧化钙含量，％3.9煤灰酸碱比11.56煤灰熔融温度(注：软化温度)，℃1489煤灰实际检测熔融温度(注：软化温度)，℃1496偏差，℃-7误差率，％0.47从如上分析结果来看，高炉喷吹用阳泉煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1489℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1496℃，偏差为7℃，误差率为0.47％，几乎与实测值一致。实施例2某钢铁厂喷吹用潞安煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取潞安煤粉(注：无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×20.960.52＝1626(2)结果详见表2。表2：从如上分析结果来看，高炉喷吹用潞安煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1626℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1620℃，偏差为6℃，误差率为0.37％，几乎与实测值一致。实施例3某钢铁厂喷吹用集通煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取潞安煤粉(注：无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×2.380.52＝1278(2)结果详见表3。表3：项目数值分析煤种集通煤粉焙烧温度，℃950煤粉焙烧时间，h5煤灰中二氧化硅含量，％36.9煤灰中氧化钙含量，％15.5煤灰酸碱比2.38煤灰熔融温度(注：软化温度)，℃1278煤灰实际检测灰熔融温度(注：软化温度)，℃1282偏差，℃-4误差率，％0.31从如上分析结果来看，高炉喷吹用集通煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1278℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1282℃，偏差为4℃，误差率为0.31％，几乎与实测值一致。实施例4某钢铁厂喷吹用伊泰煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取潞安煤粉(注：无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×2.100.52＝1267(2)结果详见表4。表4：项目数值分析煤种伊泰煤粉焙烧温度，℃1050煤粉焙烧时间，h4煤灰中二氧化硅含量，％41.9煤灰中氧化钙含量，％20.0煤灰酸碱比2.10煤灰熔融温度(注：软化温度)，℃1267煤灰实际检测灰熔融温度(注：软化温度)，℃1277偏差，℃-10误差率，％0.78从如上分析结果来看，高炉喷吹用伊泰煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1267℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1277℃，偏差为10℃，误差率为0.78％，几乎与实测值一致。实施例5某钢铁厂喷吹用混合煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取潞安煤粉(注：无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×2.870.52＝1295(2)结果详见表5。表5：从如上分析结果来看，高炉喷吹用俄罗斯与神华混合煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1295℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1304℃，偏差为9℃，误差率为0.69％，几乎与实测值一致。实施例6某钢铁厂喷吹用混合煤粉煤粉，预测高炉喷吹用煤灰熔融温度的方法，取潞安煤粉(注：无烟煤)焙烧后制得煤灰试样，对煤灰试样采用化学分析方法，分析出二氧化硅和氧化钙两种氧化物成分，依据化学成分百分含量及其所构建的酸碱比，通过如下数学关系(1)和(2)，来进行灰熔融温度的推算；st＝a+k×l0.52＝1112+105.58×3.580.52＝1317(2)结果详见表6。表6：项目数值分析煤种平定(50％+)云岗(50％)煤粉焙烧温度，℃900煤粉焙烧时间，h8煤灰中二氧化硅含量，％37.2煤灰中氧化钙含量，％10.4煤灰酸碱比3.58煤灰熔融温度(注：软化温度)，℃1317煤灰实际检测灰熔融温度(注：软化温度)，℃1314偏差，℃+7误差率，％0.53从如上分析结果来看，高炉喷吹用伊泰煤粉采用本技术方案预测的灰熔融温度(注：软化温度)为1317℃，实际经灰熔融仪检测灰熔融温度(注：软化温度)为1314℃，偏差为7℃，误差率为0.53％，几乎与实测值一致。当前第1页12