一种基于钒钛高炉冶炼用抗碱性捣固焦炭的生产方法与流程

本发明涉及焦炉炼焦，尤其涉及一种基于钒钛高炉冶炼用抗碱性捣固焦炭的生产方法。

背景技术：

1、焦炭在高炉内主要起到热源、增碳剂、骨架支撑及还原剂作用，但因高炉用矿石种类复杂，受碱金属富集和循环作用影响，高炉内碱负荷持续偏高，因碱金属对焦炭的碳素溶解反应具有正催化作用，导致焦炭抗碱劣化行为显著下降，不利于高炉高效生产。

2、钒钛磁铁矿主要储存于四川攀西、河北承德区域，因钒钛磁铁矿的铁品位仅约30％，该品位严重偏低，需配加相应区域内不同品位矿石及部分进口矿，但受地域限制及高炉用矿结构等综合影响，目前国内钒钛磁铁矿冶炼高炉内的碱负荷(na2o+k2o)通常控制水平为6～8kg/t.fe，最优控制水平为4～5kg/t.fe(通过配加约40％占比的高品位进口矿实现)，这些碱负荷的控制水平均严重超过国家规定的普通矿冶炼高炉碱负荷(na2o+k2o)≤3kg/t.fe的标准。为此，对钒钛高炉冶炼用焦炭的抗碱性提出了更高要求，特别是对高抗碱性焦炭的需求强烈。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于钒钛高炉冶炼用抗碱性捣固焦炭的生产方法，其能解决现有钒钛磁铁矿冶炼高炉内碱负荷(如na2o+k2o的含量)严重偏高导致焦炭抗碱劣化行为显著下降而不利于高炉高效生产的问题。

2、本发明实施例公开了一种基于钒钛高炉冶炼用抗碱性捣固焦炭的生产方法，包括如下步骤：

3、测定各单煤种的工分指标，所述工分指标包括奥亚最大收缩度a，％、奥亚最大膨胀度b，％、胶质层最大收缩度x，mm、胶质层最大厚度y，mm以及粘结指数g；

4、设定各单煤种的模拟配比以获得模拟配合煤；

5、判断所述模拟配比是否符合要求，根据所述模拟配比和预定的预测公式预测所述模拟配合煤的各所述工分指标的值，若所述模拟配合煤的各所述工分指标的值满足：25％≤a≤30％、25％≤b≤35％、38mm≤x≤45mm、14mm≤y≤18mm、75≤g≤83，则所述模拟配比符合要求，从而确定各单煤种的配比以获得配合煤；

6、根据所述配合煤的水分含量、细度及所述配合煤的捣固时间，确定所述配合煤煤饼的堆比重；

7、根据所述配合煤煤饼在焦炉炭化室内成熟为焦炭所需的标准温度和所述配合煤煤饼在焦炉炭化室内的结焦时间之间的比值确定所述配合煤煤饼在焦炉炭化室内的平均结焦速度，所述标准温度为焦炉机测标准温度和焦炉焦测标准温度两者的平均值；

8、当各单煤种的配比、所述堆比重和所述平均结焦速度确定后，将所述配合煤投入焦炉生产焦炭。

9、根据本发明的一个实施例，所述模拟配合煤奥亚最大收缩度a值的预测公式为：a＝(1.541∑各单煤种配比×各单煤种中对应b值)+0.845；所述模拟配合煤奥亚最大膨胀度b值的预测公式为：b＝(0.365∑各单煤种配比×各单煤种中对应b值)+2.388；所述模拟配合煤胶质层最大收缩度x值的预测公式为：x＝60.7－(0.4765∑各单煤种配比×各单煤种中对应x值)；所述模拟配合煤胶质层最大厚度y值的预测公式为：y＝(1.054∑各单煤种配比×各单煤种中对应y值)+0.168；所述模拟配合煤粘结指数g值的预测公式为：g＝(1.402∑各单煤种模拟配比×各单煤种中对应g值)－32.93。

10、根据本发明的一个实施例，所述堆比重的范围为1.0～1.05t/m3。

11、根据本发明的一个实施例，所述配合煤煤饼在焦炉炭化室内的结焦时间的计算公式为：结焦时间＝(24×焦炉孔数×单孔产焦量)/焦炭消耗量，公式中：24为24小时，焦炉孔数为焦炉设计的孔数，单孔产焦量为单孔装煤后1次能生产的焦炭量；单孔产焦量的计算公式为：单孔产焦量＝单孔装煤量×成焦率，公式中：单孔装煤量根据焦炭消耗量和焦炉孔数确定，成焦率为75～77％。

12、根据本发明的一个实施例，判断所述模拟配比是否符合要求的步骤还包括，测定各单煤种灰成分中各碱金属的质量百分数，所述各碱金属的质量百分数为sio2、tio2、al2o3、k2o、na2o、mgo、cao及fe2o3的质量百分数；根据各单煤种的所述模拟配比和各单煤种灰成分中各碱金属的质量百分数，计算得到所述模拟配合煤灰成分中各碱金属的质量百分数，再根据所述模拟配合煤灰成分中各碱金属的质量百分数，分别计算所述模拟配合煤灰成分中的碱度指数mbi、所述模拟配合煤灰成分中矿物质催化能力指数mci和所述模拟配合煤灰成分中正催化能力指数zci，若所述模拟配合煤灰成分中的碱度指数mbi≤0.15、所述模拟配合煤灰成分中矿物质催化能力指数mci≤3.2和所述模拟配合煤灰成分中正催化能力指数zci≤2.2，则所述模拟配比符合要求。

13、根据本发明的一个实施例，所述模拟配合煤灰成分中的碱度指数mbi是所述模拟配合煤灰成分中正催化作用碱金属的质量百分数之和与负催化作用碱金属的质量百分数之和的比值，所述正催化作用碱金属的质量百分数之和为k2o、na2o、mgo、cao和fe2o3的质量百分数之和，所述负催化作用碱金属的质量百分数之和为sio2、tio2和al2o3的质量百分数之和。

14、根据本发明的一个实施例，测定各单煤种的工分指标还包括获取各单煤种的干燥无灰挥发份vdaf，％和灰分ad，％，根据所述模拟配比计算所述模拟配合煤中干燥无灰挥发份vdaf，％和灰分ad，％，其中所述模拟配合煤中干燥无灰挥发份vdaf，％＝∑各单煤种模拟配比×各单煤种中对应的vdaf质量百分数，所述模拟配合煤中灰分ad，％＝∑各单煤种模拟配比×各单煤种中对应的ad质量百分数；根据所述模拟配合煤中干燥无灰挥发份vdaf，％、灰分ad，％和所述模拟配合煤灰成分中各碱金属的质量百分数计算所述模拟配合煤灰成分中矿物质催化能力指数mci，所述模拟配合煤灰成分中矿物质催化能力指数mci的计算公式为：mci＝模拟配合煤中灰分ad×(fe2o3+1.85k2o+2.2na2o+1.6cao+0.83mgo)/{(100－模拟配合煤中干燥无灰挥发份vdaf)(sio2+2.5tio2+0.41al2o3)}，公式中k2o、na2o、mgo、cao、fe2o3、sio2、tio2及al2o3分别代表所述模拟配合煤灰成分中各碱金属的质量百分数。

15、根据本发明的一个实施例，所述模拟配合煤灰成分中正催化能力指数zci的计算公式为：zci＝k2o+na2o+(cao+mgo)/6，公式中k2o、na2o、mgo和cao分别代表所述模拟配合煤灰成分中各碱金属的质量百分数。

16、根据本发明的一个实施例，判断所述模拟配比是否符合要求的步骤还包括：测定各单煤种镜质组反射率区间占比，根据各单煤种镜质组反射率区间占比，根据公式f(x)＝∑各单煤种模拟配比×各单煤种对应反射率区间占比质量百分数，计算出所述模拟配合煤镜质组反射率区间的占比，若所述模拟配合煤镜质组反射率岩相分布满足：25％≤肥煤占比≤35％、25％≤焦煤占比≤40％和50％≤焦煤和肥煤占比之和≤70％，则所述模拟配比符合要求。

17、根据本发明的一个实施例，判断所述模拟配比是否符合要求的步骤还包括：根据各单煤种的所述模拟配比和各单煤种中对应的粘结指数g值预测所述模拟配合煤焦渣csn值，预测公式为：配合煤焦渣csn＝(1.05∑各单煤种模拟配比×各单煤种中对应的粘结指数g值)±0.5，若所述模拟配合煤焦渣csn值满足：4.5≤csn≤6.0，则所述模拟配比符合要求。

18、采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

19、本发明提供的基于钒钛高炉冶炼用抗碱性捣固焦炭的生产方法，通过各单煤种的模拟配比预测模拟配合煤的各工分指标(奥亚最大收缩度a，％、奥亚最大膨胀度b，％、胶质层最大收缩度x，mm、胶质层最大厚度y，mm以及粘结指数g)的值，若预测的模拟配合煤的各工分指标满足预定数值的要求，则模拟配比符合要求，从而确定了各单煤种的配比，即通过设定各单煤种的模拟配比实现了对配合煤的各工分指标的控制，并通过确定配合煤煤饼的堆比重和确定配合煤煤饼在焦炉炭化室内的平均结焦速度，实现了对炼焦煤在焦炉炭化室内熔融结焦过程中的膨胀压力的控制，从而实现了对炼焦煤在焦炉炭化室内熔融结焦过程中裂解气溢出液相的速度及时间点控制，最终降低了所制备的焦炭的气孔率，提高了焦炭气孔壁的厚度。