一种炼焦煤成焦特性预测方法与流程

本发明涉及炼焦煤评价和炼焦工艺术领域，尤其是指一种炼焦煤成焦特性预测方法。

背景技术：

1、目前，与炼焦煤质量评价相关的指标主要有灰分、挥发分、水分、硫分、黏结指数、胶质层最大厚度、吉氏流动度、镜质体反射率、煤岩显微组分等，上述指标从不同的角度对炼焦煤的煤质特性、黏结特性和微观结构等进行了评价。其中，选用煤岩分析的方法，通过分析煤的挥发分和镜质体反射率来鉴定煤种是目前公认的方法；在进行配煤结构优化研究中，通过调整气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、1/3焦煤的配比，可以调控配合煤的镜质体反射率趋近于正态分布且无明显的缺口；也可以调控配合煤中活性组分和惰性组分的分配比例；也可以分析焦炭的光学纤维组织分布特性。

2、其中，涉及煤岩学的炼焦煤质量评价方法如下，发明专利(cn113109353a)公开了一种判别炼焦煤镜质体反射率分布图中凹口的方法。发明专利(cn201010203653.1)公开了一种利用煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法。发明专利(cn1173006c)公开了一种利用单种煤活性组分含量计算配煤的强度指数和组成平衡指数的方法。发明专利(cn116286061a)公开了一种利用镜质组、惰质组、矿物质、壳质组含量计算配合煤活性组分和惰性组分含量，结合黏结指数的配煤方法。

3、上述已公开的煤岩评价或配煤方法都是针对原料煤本身的显微结构和组成开展的，通过测定煤中的镜质组、惰质组、壳质组和矿物质含量，镜质体反射率分布等其他指标来推测计算配合煤的显微组成和结构。因此，利用现有技术或方法并不能评价炼焦煤的显微组分在热转化过程中的反应特性，无法分析活性组分与惰性组分在热转化过程中的相互作用，从而无法准确判定煤中的显微组分的成焦特性。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中炼焦煤成焦特性判断不够准确的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种炼焦煤成焦特性预测方法，包括：

3、获取煤样在预设反应终温下的热解半焦固体样品；

4、利用所述热解半焦固体样品制备半焦光片；

5、对所述半焦光片进行煤岩分析，获取中间熔融体的体积含量，所述中间熔融体为镜质组软化熔融后与惰质组融并结合在一起的中间相物质；

6、根据所述中间熔融态物质的体积含量预测所述煤样的成焦特性。

7、优选地，所述获取煤样在预设反应终温下的热解半焦固体样品包括：

8、利用吉氏流动度测定仪测试所述煤样的初始软化温度和固化温度，得到塑性温度区间范围；

9、取所述塑性温度区间范围内某一温度点作为反应终温；

10、将所述煤样粉碎后放入热解管式炉中，在氮气气氛下加热至所述反应终温后在氮气保护下进行降温，得到所述热解半焦固体样品。

11、优选地，所述利用所述热解半焦固体样品制备半焦光片包括：

12、将所述热解半焦固体样品进行反复破碎和过筛，直至满足预设条件，得到半焦样品；

13、将缩分后的半焦样品与粘结剂按照预设比例进行混合后，放入坩埚内进行加热直至所述粘结剂完全熔融，并移至镶嵌机内加压成型，冷却后得到煤岩光片；

14、对所述煤岩光片进行磨抛，得到所述半焦光片。

15、优选地，所述对所述半焦光片进行煤岩分析，获取中间熔融体的体积含量包括：

16、采集在偏光条件下预设放大倍率的多张半焦光片图像；

17、将所述多张半焦光片图像输入预先训练好的煤岩分析模型，得到所述中间熔融体的体积含量。

18、优选地，所述煤岩分析模型的训练过程包括：

19、获取多种煤样的半焦光片图像，构建数据集；

20、对所述数据集中半焦光片图像的中间熔融体进行人工标注，得到训练集；

21、利用所述训练集对预先构建的煤岩分析模型进行机器学习，得到训练好的煤岩分析模型。

22、优选地，所述对所述数据集中半焦光片图像的中间熔融体进行人工标注包括：

23、对直径大于预设阈值的球体形状或球体熔并形状的由分子大小、形状和分布均符合预设条件的母液所形成的光学各向异性的液晶碳相，进行人工标注。

24、优选地，所述预设阈值为4μm。

25、优选地，所述根据所述中间熔融态物质的体积含量预测所述煤样的成焦特性包括：

26、将所述中间熔融态物质的体积含量输入预先训练好的分类器，预测所述煤样的成焦特性。

27、优选地，所述分类器的训练过程包括：

28、获取多种煤样的中间熔融态物质的体积含量和最终生成的焦炭质量，并将所述中间熔融态物质的体积含量和最终生成的焦炭质量进行关联；

29、根据多个关联结果对所述分类器进行训练。

30、优选地，所述焦炭质量通过对焦炭样品的抗碎强度m40、耐磨强度m10、反应性cri、反应后强度csr、粒度分布指标进行分析获得。

31、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

32、本发明所述的炼焦煤成焦特性预测方法，分析对象为原料煤在热转化过程中获得的原位半焦，对可表征活性组分与惰性组分熔融程度的“中间熔融体”进行定量的分析，根据中间熔融体的体积含量对炼焦煤成焦特性进行预测，更为准确。

技术特征：

1.一种炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述获取煤样在预设反应终温下的热解半焦固体样品包括：

3.根据权利要求1所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述利用所述热解半焦固体样品制备半焦光片包括：

4.根据权利要求1所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述对所述半焦光片进行煤岩分析，获取中间熔融体的体积含量包括：

5.根据权利要求4所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述煤岩分析模型的训练过程包括：

6.根据权利要求5所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述对所述数据集中半焦光片图像的中间熔融体进行人工标注包括：

7.根据权利要求6所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述预设阈值为4μm。

8.根据权利要求1所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述根据所述中间熔融态物质的体积含量预测所述煤样的成焦特性包括：

9.根据权利要求8所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述分类器的训练过程包括：

10.根据权利要求9所述的炼焦煤成焦特性预测方法，其特征在于，所述焦炭质量通过对焦炭样品的抗碎强度m40、耐磨强度m10、反应性cri、反应后强度csr、粒度分布指标进行分析获得。

技术总结
本发明涉及炼焦煤评价和炼焦工艺术领域，尤其是指一种炼焦煤成焦特性预测方法。本发明所述的炼焦煤成焦特性预测方法，分析对象为原料煤在热转化过程中获得的原位半焦，对可表征活性组分与惰性组分熔融程度的“中间熔融体”进行定量的分析，根据中间熔融体的体积含量对炼焦煤成焦特性进行预测，更为准确。

技术研发人员：周琦,王岩,商铁成,张宇宏,常赵刚,王春晶,孙会青,杨承伟,齐炜,吴洋,郭珊珊,何巨,赵奇,裴贤丰
受保护的技术使用者：煤炭科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16