一种预测焦炭热反应性的方法与流程

本发明涉及煤质分析及配煤炼焦，尤其涉及一种结合煤的光学组织结构和碱度指数对焦炭的热反应性进行预测的方法。

背景技术：

1、在炼焦工艺中，焦炭的反应性cri是一项反应焦炭热态性能的重要指标，指的是焦炭与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力，以损失的焦炭质量与反应前焦炭总质量的百分数表示。由于焦炭与氧和水蒸气的反应有其与二氧化碳反应相类似的规律，因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性来评定焦炭的反应性。该指标不仅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，还会影响铁矿石的还原速率等，因此焦炭的热反应性指标越来越受到关注。

2、但是，现有的关于焦炭反应性的测试方法都属于事后检测，大多数炼焦厂常用的小焦炉实验，从来煤到制样、实验、分析结果，整个流程的工作量大且耗费周期长；如果检测结果不理想，还会对生产造成极大损失。因此开发一种精度较高的预测焦炭热反应性的方法，能够为现场生产提供重要的参考。

3、目前，已有基于matlab软件对配合煤的多项指标进行回归分析，建立焦炭热反应性预测模型的预测方法，但这些模型中的预测指数大多只包括灰分、挥发分、粘结指数等表观指标，当涉及到焦炭的光学组织等显微结构的影响时仅简单对各组分进行加和，在应用上具有较大的局限性。

4、焦炭的光学组织与其宏观性质(如热态强度和热反应性等)直接相关，由于各类光学组织与co2反应性有明显差距，因此可以判断焦炭反应性与表征焦炭光学组织各向异性程度的参数oti值有较好的相关性。同时大量研究表明，煤的灰分是影响焦炭反应性的主要因素之一。杨俊和博士在研究矿物质对焦炭反应性作用规律的基础上提出，煤的灰分和碱度指数是决定焦炭反应性的两个独立变量，并据此建立了预测焦炭热反应性的数学模型。然而炼焦煤和焦炭的组成、结构非常复杂且极不均一，上述提及的参数指标都只能代表某一方面的工艺特征，难以通过这些参数指标对焦炭的热反应性做出准确评估。

5、授权公告号为cn 104655819b的中国发明专利公开了“一种焦炭热反应性的预测方法”，包括以下步骤：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)计算得到焦炭热反应性cri的预测值。其通过较少的几个影响因素和简单的预测公式，在不进行配煤炼焦试验的情况下预测焦炭热反应性。但由于其考虑的影响因素较少，并且预测公式较为简单，因此实际应用时的预测精度不稳定，需要进行优化。

技术实现思路

1、本发明提供了一种预测焦炭热反应性的方法，对常规的碱度指数mci计算公式进行优化，采用显微数码相机采集焦炭的光学组织结构图像，利用光学结构指数oti对各光学组织的影响进行量化，并建立焦炭热反应性与mmci、oti的关系；根据mmci值和oti值，对冶金焦炭进行分级，最终对焦炭热反应性进行分级预测；在不进行配煤炼焦小焦炉试验的情况下，提高了焦炭热反应性预测的准确性，能够更好地指导现场的配煤炼焦生产。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种预测焦炭热反应性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、(1)测定煤的碱度指数mmci；

5、

6、上式中，是煤的灰分，vd是煤的挥发分；

7、(2)测定焦炭的光学组织结构；

8、在带有扫描描物台的偏光光学显微镜上安装显微数码相机，采集焦炭的光学组织结构图像；将焦炭样品以冷镶的方式制成光片并置于扫描载物台上，通过偏光光学显微镜观察焦炭样品的光学组织特征，通过旋转扫描载物台确定各光学组织的类型，得到各光学组织所占的体积百分比，并统计其中细粒镶嵌组织、中粒镶嵌组织、粗粒镶嵌组织的占比；利用光学结构指数oti对各光学组织的影响进行量化；

9、oti计算公式为：oti＝σfi×(oti)i

10、上式中，(oti)i是焦炭光学组织结构百分含量；fi是表征焦炭光学组织各向异性程度的赋值；

11、(3)建立焦炭热反应性与mmci、oti的关系；

12、测定焦炭样品的mmci值和oti值；以mmci值为横坐标、oti值为纵坐标，分区绘制焦炭的cri控制图像；对于不同区域内的焦炭，分别设定公式cri＝ai×mmci+bi×oti+ci，其中ai、bi、ci均为常数；

13、(4)根据mmci值和oti值，对冶金焦炭进行分级；

14、一级焦：mmci＜5.0，且oti＜35.0；

15、劣一级焦：mmci＜5.3，且oti＞35.0；

16、二级焦：mmci＞5.0，且oti＜35.0；

17、三级焦：mmci＞5.3，且oti＞35.0；

18、(5)对焦炭热反应性进行分级预测；

19、根据公式cri＝ai×mmci+bi×oti+ci，利用origin软件的multiple linearregression工具进行拟和，得到对应不同级别焦炭cri预测公式；

20、一级焦cri预测公式中：2.1<ai<2.7，1.96<bi<2.3，-21.8<ci<-18.8；

21、劣一级焦cri预测公式中：3.03<ai<3.5，2.1<bi<2.71，-32.4<ci<-29.7；

22、二级焦cri预测公式中：4.82<ai<5.15，5.44<bi<5.81，-30<ci<-27.3；

23、三级焦cri预测公式中：28<ai<35，0<bi<0.07，-0.5<ci<0。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、对常规的碱度指数mci计算公式进行优化，采用显微数码相机采集焦炭的光学组织结构图像，利用光学结构指数oti对各光学组织的影响进行量化，并建立焦炭热反应性与mmci、oti的关系；根据mmci值和oti值，对冶金焦炭进行分级，最终对焦炭热反应性进行分级预测；在不进行配煤炼焦小焦炉试验的情况下，提高了焦炭热反应性预测的准确性，能够更好地指导现场的配煤炼焦生产。

技术特征：

1.一种预测焦炭热反应性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种预测焦炭热反应性的方法，包括：(1)测定煤的碱度指数MMCI；(2)测定焦炭的光学组织结构；(3)建立CRI与MMCI、OTI的关系；(4)根据MMCI值和OTI值对焦炭进行分级；(5)对焦炭热反应性进行分级预测；通过对碱度指数MCI计算公式进行优化，采用显微数码相机采集焦炭的光学组织结构图像，利用光学结构指数OTI对各光学组织的影响进行量化，并建立焦炭热反应性与MMCI、OTI的关系；根据MMCI值和OTI值，对冶金焦炭进行分级，最终对焦炭热反应性进行分级预测；在不进行配煤炼焦小焦炉试验的情况下，提高了焦炭热反应性预测的准确性，能够更好地指导现场的配煤炼焦生产。技术研发人员：吴昊天,庞克亮,王越,谷致远受保护的技术使用者：鞍钢集团北京研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29