焦炭反应性(CRI)和焦炭反应后强度(CSR)的相互关系

本文对昆钢质量计量检测中心提供的实测焦炭反应性(CRI)和焦炭反应后强度(CSR)数据进行回归分析,得出焦CRI与CSR成反比的规律,CSR越高的焦炭,其CRI越低。根据冶金焦炭技术指标数据,发现当焦炭CRI数值达到一级冶金焦标准时,焦炭CSR也达到一级冶金焦标准;而焦炭CRS达到一级冶金焦标准时,焦炭CRI数值不一定符合一级冶金焦标准,提出过分追求低反应性和高反应后强度是否合理,并对这两个指标的关系在数学推论上进行了探讨。

低阶煤制备高反应性、高强度冶金型焦

提出了一种高比例利用低阶煤制备冶金型焦的方法。将低阶煤、低阶煤热解制成的半焦、具有一定黏结能力的烟煤和煤沥青混合并搅拌均匀,使用线压力≥200kN/cm的大型高压制球机压成型煤。高压型煤在约1050℃高温干馏后成为冶金型焦。测试表明,冶金型焦的抗压强度在5000N以上,CRI为54%,CSR达到65%,可作为冶金焦炭使用。

基于支持向量回归模型的焦炭质量智能分析

炼焦配煤是焦化企业生产过程中的一项关键工作。在钢铁工业中,焦炭在高温下的CSR和CRI质量指标尤其重要。为了改善需依赖经验的传统配煤手段,基于原料煤指标预测焦炭质量的思路被提出。通过分析国内外的一些预测方法,针对目前存在的不足进行改良,以西来峰焦化厂一期和二期为例,采用支持向量回归模型,对焦炭的CSR和CRI这2个质量指标进行了智能分析,并通过系统分析训练样本比例与预测精度的关系,指明进一步提升焦炭质量预测性能的工作方向。

基于偏最小二乘回归的焦炭热性质非线性预测模型

针对基于煤质指标预测焦炭热性质建模过程中易出现的多重共线性问题,提出应用偏最小二乘回归对焦炭热性质进行预测的建模思路。考虑到煤质指标与焦炭热性质之间复杂的非线性关系,采用拟线性化处理的方法,将煤质指标的一次效应、二次效应及交互效应作为模型输入,建立焦炭热性质预测的偏最小二乘回归模型;基于拟线性化处理的非线性偏最小二乘回归和线性偏最小二乘回归对焦炭热性质预测实例进行分析。研究结果表明:基于偏最小二乘回归方法建立的焦炭热性质预测模型是有效可行的;非线性偏最小二乘回归模型的预测精度明显比线性偏最小二乘回归模型的预测精度高。

炼焦工艺条件对焦炭反应性和反应后强度的影响

通过40 kg焦炉炼焦实验,研究了加热速率、焦饼终温、焖炉时间、入炉煤堆密度及入炉煤细度等对焦炭的CRI(焦炭反应性)、CSR(反应后强度)的影响。结果表明:为保证焦炭成熟和获得较低的CRI值,较高的CSR值,焦饼终温应控制在1000～1050℃范围内。炼焦时焖炉时间应控制在3 h以上。提高入炉煤堆密度,可显著改善焦炭的热性质。入炉煤细度控制在90%左右时,CRI、CSR值较佳。提高加热速率,特别是粘结阶段的升温速率,有利于改善焦炭的热性质。

结焦时间与焦炭质量关系的20kg小焦炉实验分析

通过20kg小焦炉实验,探讨了在相同炼焦温度和同一配煤比条件下,结焦时间对焦炭质量的影响。结果显示,适当延长结焦时间能有效地提高焦炭的抗碎强度和反应后强度,而焦炭的耐磨强度和反应性明显降低,并从微观角度解释了焦炭质量变化的原因。建议在生产条件允许的情况下,应适当延长结焦时间,可以改善焦炭的冷热态强度。

高炉内氯元素对焦炭高温冶金性能的影响

为探索不同形式氯元素对焦炭高温冶金性能的影响规律,在对高炉内含氯化合物进行反应热力学分析的基础上,通过实验研究HCl气体、CaCl2溶液和HCl溶液等3种不同含氯化合物对焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR）的影响.结果表明,由原燃料带入高炉的氯元素多和其它物质反应生成HCl气体,当煤气中HCl气体体积分数在0～1.8％范围内增加时,焦炭的反应性先升高再降低,反应后强度先降低再升高;煤气中HCl气体体积分数为0.6％时,焦炭的高温冶金性能劣化最严重;HCl溶液和CaCl2溶液的质量分数分别在0～8％范围内增加时,焦炭的反应性均逐渐提高,反应后强度均逐渐降低.因此,高炉内不同形式的氯元素对焦炭高温冶金性能均有劣化作用.建议高炉生产现场建立氯元素的检测制度,控制入炉的氯元素含量,以减少对焦炭高温冶金性能的影响.

细度对瘦煤成焦性能的影响

选择惰质组含量相对较高的瘦煤样品进行粒度分级,对原样及各粒级样品进行炼焦实验,并选择某肥煤样品与之进行配煤炼焦实验。结果表明:筛分会导致瘦煤的煤质出现变化,粒度小的样品其综合煤质特征较好;无论是单种煤成焦实验还是配煤成焦实验,以小粒度瘦煤为主的配煤方案所制备的焦炭质量较好,尤其焦炭反应后强度CSR有较大提升。

混合焦等反应性下的热性质变化规律研究

基于连续热失重装置进行混合焦炭在不同温度下等反应性的连续热失重研究,考察顶装焦A,B和捣固焦C以质量比1∶1混合在1 050,1 100,1 150,1 200℃温度条件下反应32%后各自焦炭的热性质变化规律。实验结果表明:在混合焦炭与CO_2的等反应性试验中,捣固焦反应性明显高于顶装焦,顶装焦反应后强度明显大于捣固焦;捣固焦C与顶装焦A混合时熔损反应最剧烈的温度为1 150℃,捣固焦C与顶装焦B混合时熔损反应最剧烈的温度为1 100℃;捣固焦的活化能Ea均小于顶装焦。

焦炭反应性及反应后强度检测方法研究

对焦炭反应性(CR I)及反应后强度(CSR)检测方法进行了研究.从焦炭试样的制备、检测过程中的温度控制、气体流量控制等方面进行了试验,分析了产生试验误差的因素,并提出了减少试验误差的方法.

煤灰成分对焦炭反应后强度的影响研究

研究煤灰成分对焦炭反应后强度的影响,不仅可为焦炭质量的提升以及保证高炉冶炼的顺稳运行提供有力支撑,且对于合理开发及应用炼焦煤资源意义重大。基于对111种炼焦用单种煤及其对应焦炭灰成分的测试,研究炼焦煤中各灰成分含量的分布区间及其对焦炭反应后强度(CSR)和碱度指数(MBI)的影响顺序,以期发现其中起主要作用的关键组分并确定其含量的控制范围,并基于各煤中各灰成分的含量波动范围及频率分布的分析从而提出各种成分的含量控制上限。结果表明:灰成分中的Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO和MnO与焦炭反应后强度的相关性较高;Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO三者总含量与焦炭灰分碱度指数的相关性较强,因此可通过重点控制Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO该3种组分的总含量来控制MBI和CSR。基于实验数据的进一步分析,发现炼焦煤中Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO的总含量高于9%时,焦炭反应后强度出现负偏差的概率急剧增大,且负偏差的绝对值将大于12%,因此建议控制Fe_(2)O_(3)、CaO、MgO组分的总含量不高于9%以避免灰成分对焦炭CSR造成明显的影响。

焦炭高温气化反应特性与光学组织、灰分变化的研究

焦炭的反应性与反应后强度受到其光学组织、灰分含量及孔结构的影响。选取6种工业冶金焦炭在1400℃下进行不同时间的反应,计算出了焦炭的反应性CRI_(1400)及反应后强度CSR_(1400)。探究了不同焦炭的光学组织及灰分随反应时间的变化规律。随着反应时间的延长,焦炭中各向异性程度较低的结构含量呈不断下降的趋势,而各向异性程度较高的结构含量不断上升。选取其中1种焦炭,对其进行XRD、SEM及EDS检测及分析,结果表明:焦炭内部的灰分会不断迁移至焦炭基体表面,在迁移过程中破坏孔结构并形成新的应力点,这可能会成为焦炭破碎的始发点。

焦炭反应性及反应后强度检测方法研究

从焦炭试样的制备、检测过程中的温度控制、气体流量控制等方面，对焦炭反应性（CRI）及反应后强度（CSR）检测方法进行了试验。分析了产生试验误差的各项因素，并提出了减少试验误差的方法。

结焦时间对冶金焦质量影响

通过小焦炉炼焦试验研究了改变结焦时间对焦炭质量的影响，结果显示延长结焦时间使焦炭冷强度M40提高和焦炭热强度CSR先升后降，并通过显微镜检测从微观角度解释了焦炭质量变化的原因。通过生产结焦时间的改变进行了验证，提出了目前梅山焦炉随结焦时间延长焦炭质量呈爬坡趋势，在生产允许的条件下，应适当延长结焦时间，保证焦炭质量。

神东矿区高挥发分喷吹煤粉对焦炭缓熔性能的影响研究

以神东矿区高挥发分烟煤为对象,研究高炉喷吹煤粉对焦炭缓熔性能的影响规律。结果发现,神东喷吹煤具有低灰、低硫、高发热量、高化学反应活性、低磷含量、低钾钠含量等优点,是优良的喷煤配煤;其干馏煤粉反应活性高于冶金焦炭,加入后可降低不同性能焦炭的热反应性(CRI)和反应后强度(CSR)的差别,且对使用性能较差的焦炭的效果更好;加入该干馏煤粉后,焦炭与CO_(2)的反应可分为三个阶段,干馏煤粉的存在减缓了焦炭的熔损反应,有利于保持焦炭在高炉中的作用,因而在高炉风口回旋区保留一定量的未燃煤粉是有益的。

炼焦煤的煤岩特征对其结焦性质的影响

随着煤岩测定技术的进步，炼焦煤的煤岩性质已在炼焦配煤中得到广泛应用。通过对多种单种煤和配合煤的煤岩特征以及对应的40kg试验焦炉所炼焦炭的性质进行分析和比较，结果表明：单煤种的R0加。在1．3％～1．5％间，所炼制焦炭的冷态机械强度（M40和M10）最好，其热性质（反应性CRI和反应后强度CSR）也较好；配合煤反射率分布图特征越接近正态分布，则所炼制的焦炭冷态机械强度（M40、M10）就较好，配合煤反射率分布图特征偏离正态分布越远，其焦炭热性质越差；40kg试验焦炉所得焦炭的反应性CRI高，其反应后强度CSR较低，存在负相关线形关系。

焦炭反射率与强度指标及反应性之间的相关性

通过控制偏光显微镜的起偏镜旋转角度可以实现焦炭气孔壁平均最大反射率_(max)和平均双反射率bi的自动测定。经回归分析发现,_(max)和焦炭反应性CRI,以及反应后强度CSR之间存在显著的相关关系,相关系数r分别达到-0.926和0.949。_(max)和焦炭机械强度DI_(15)^(150)之间的相关性相对较弱,r为0.704。_(bi_和焦炭各强度指标之间没有发现明显的相关关系。

溶损反应前后焦炭反射率及光学组织的比较

为了解焦炭中各显微光学组织在溶损反应中的反应行为,对不同条件下溶损反应前后焦炭的反射率及显微光学组织组成进行了分析。试验表明,焦炭的反射率指标及光学组织组成与焦炭的反应性CRI、反应后强度CSR之间存在比较好的相关性。焦炭的平均最大反射率■和光学各向异性指数Φ越高,各向同性光学组织越少,其CRI越低,CSR越高。经过1 100℃溶损反应后,焦炭的■提高,各向同性光学组织含量减少,各向异性光学组织含量增加,说明各向同性的反应性高于各向异性。溶损反应温度提高到1 300℃以后,焦炭中各向同性的溶损反应量分别为1 100℃时的1.07～3.00倍,而各向异性的溶损反应量分别为1 100℃的1.22～8.58倍,且热性能越好的焦炭各向异性反应量增加得越多。

焦炭喷洒ZBS改质剂的改性机理及生产实践

针对阳春新钢铁炼铁高炉所采购焦炭品种多、质量波动大,造成高炉炉况波动、成本偏高的问题,进行了焦炭提质增效的工业性试验研究。通过向焦炭立体喷洒ZBS焦炭改质剂,研究了ZBS改质剂与焦炭的相互作用行为,阐述了ZBS改性机理。研究发现,经过ZBS改性后的焦炭形成了碳的络合物和化合物,改变了碳的结构,提高了焦炭的石墨化度。经ZBS改质剂处理后,焦炭反应性(CRI)平均降低5.2%,反应后强度(CSR)平均提高7.83%。相较于基准期,高炉炉温波动小,硫含量合格,生铁合格率达到100%。试验的1号高炉日产提高75t,入炉焦比降低33.8kg/t,综合燃料比降低11.63kg/t。通过项目实施,达到了高炉稳产、增产、降低焦炭用量的目的,为高炉炼铁增产降耗提供了一种新方法。