CN104297102A - 一种预测焦炭堆积形态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预测焦炭堆积形态的方法，属于焦炭质量监测技术领域。包括如下步骤：将入炉焦炭进行过筛处理，得到试样，测定所述试样的体积密度，并称量计算得到所述试样的总重量；将试验放置在底部有开口的容器内，并吊至高处，打开开口，使试验坠落并调整至圆锥形的焦堆，并测量焦堆的高度和底部直径；根据底部直径和高度计算得到焦堆的总体积；根据试样的总重量和试样的体积密度，计算得到焦堆中各焦炭块体积的加权总和；然后分别计算得到焦堆的空隙率和焦堆的堆密度。本发明通过测定冶金焦炭在堆积状态下时焦炭块之间的堆密度和空隙率，可以准确预测焦炭进入高炉后在高炉上部的堆积状态。

Description

一种预测焦炭堆积形态的方法

技术领域

本发明属于焦炭质量监测技术领域，特别涉及一种预测焦炭堆积形态的方法。

背景技术

焦炭作为高炉内唯一始终保持块状的物料，是高炉炉料不可或缺的骨架，因此，冶金焦炭的性能优劣直接关系到高炉的生产能否顺利进行。焦炭的性能参数，如平均粒度、空隙率等，既决定着高炉的透气性，也在很大程度上影响着焦化生产过程中的反应和焦炭的质量。

近年来，随着高炉逐步向大型化发展，对焦炭质量的要求也在逐步升高。首钢京唐5500m3高炉的高度已达一百米以上，负荷在5.3左右。高炉越高，所能承载的炉料也更多，料层也更厚，这种条件下对透气性也有了更高的要求。京唐焦炭作为国内质量最好的焦炭，无论是平均块度、冷强度和热强度这些指标，在国内都属一流。然而，即使在使用这种焦炭的情况下，京唐高炉的生产中有时也会出现压差紧张的问题。

国内大型高炉，对于冶金焦炭堆密度和空隙率的关注较少，但是现有技术中如何进行堆密度和空隙率的测定较现有研究，即使存在相关文献报道，在实践中也存在该方法计算不准确的问题，不能精确反映焦炭堆积状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预测焦炭堆积形态的方法，解决了现有技术中不能精准反映焦炭堆积状态。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种预测焦炭堆积形态的方法，包括如下步骤：

将入炉焦炭进行过筛处理，得到试样，测定所述试样的体积密度，并称量计算得到所述试样的总重量；

将所述试验放置在底部有开口的容器内，并吊至高处，打开所述开口，使所述试验坠落并调整至圆锥形，并测量所述焦堆的高度和底部直径；

根据所述底部直径和高度计算得到所述焦堆的总体积；

根据所述试样的总重量和所述试样的体积密度，计算得到所述焦堆中各焦炭块体积的总和；

根据所述焦堆中各焦炭块体积的总和和所述焦堆的总体积，计算得到所述焦堆的空隙率；

根据所述焦堆中各焦炭块体积的总和和所述试样的总重量，计算得到所述焦堆的堆密度。

进一步地，所述过筛处理包括第一次过筛处理和第二次过筛处理。

进一步地，所述第一次过筛处理时，过60mm的筛板，直到大于60mm的焦炭达到10kg停止。

进一步地，所述第二次过筛处理时，过25mm的筛板。

进一步地，所述计算焦堆的总体积的方法如式(1)所示：

V_总＝1/3πR²h＝1/3π(D/2)²h   (1)

式中，V_总为焦堆的总体积，单位为升；D为底部直径，单位为厘米；h为焦堆的高度，单位为厘米。

进一步地，所述焦堆中各焦炭块体积的总和的计算方法如式(2)所示：

V_焦＝m/ρ_体  (2)

式中，V_焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；ρ_体为试样的体积密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克。

进一步地，所述空隙率的计算方法如式(3)所示：

η＝1-V_焦/V_总    (3)

式中，η为空隙率，单位为百分比；V_焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；V_总为焦堆的总体积，单位为升。

进一步地，所述堆密度的计算方法如式(4)所示：

ρ_堆＝m/V_总   (4)

式中，ρ_堆为堆密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克；V_总为焦堆的总体积，单位为升。

本发明提供的预测焦炭堆积形态的方法，通过测定冶金焦炭在堆积状态下时焦炭块之间的堆密度和空隙率，可以准确预测焦炭进入高炉后在高炉上部的堆积状态。焦炭堆密度和空隙率的大小对了解高炉的透气性有直接帮助，甚至可以对高炉的合理布料操作提供依据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的预测焦炭堆积形态的方法流程步骤图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种预测焦炭堆积形态的方法，包括如下步骤：

步骤101：将入炉焦炭进行过筛处理，得到试样，测定试样的体积密度，并称量计算得到所述试样的总重量；

步骤102：将试验放置在底部有开口的容器内，并吊至高处，打开开口，使试验坠落至圆锥的焦堆，并测量焦堆的高度和底部直径；

步骤103：根据底部直径和高度计算得到焦堆的总体积；

步骤104：根据试样的总重量和试样的体积密度，计算得到焦堆中各焦炭块体积的总和；

步骤105：根据焦堆中各焦炭块体积的总和和焦堆的总体积，计算得到焦堆的空隙率；

步骤106：根据焦堆中各焦炭块体积的总和和试样的总重量，计算得到焦堆的堆密度。

本发明实施例提供的一种预测焦炭堆积形态的方法，具体包括如下步骤：

步骤201：将入炉焦炭进行过筛处理，得到试样，计算试样的体积密度，并称量计算得到所述试样的总重量；

其中，过筛处理包括第一次过筛处理和第二次过筛处理，第一次过筛处理时，过60mm的筛板，直到大于60mm的焦炭达到10kg停止，第二次过筛处理时，过25mm的筛板。

具体为：

第一次过筛处理为：首先从高炉入炉皮带上分批次共取200kg入炉焦炭，截取的次数至少为3次，每次间隔时间10分钟，每次取样量在60-70kg，这样可保证所取试样在整批焦炭中有代表性。随机挑选一定质量的样品，过60mm筛板，直到大于60mm的焦炭达到10kg停止。

第二次过筛处理为：为保证剩余样品的粒度分布可代表整批焦炭，将挑选出的样品中小于60mm的焦炭丢弃，大于60mm的焦炭按照GB/T4511.1-2008测定焦炭的体积密度ρ_体，得出，ρ_体＝1.07；

在实验室内对两批样品分别检测，取其平均值。冶金焦炭的块度都在25mm以上，所以将剩余焦炭过25mm筛板，再次除去筛下焦，称量大于25mm的焦炭重量，得到总质量m为160kg。

步骤202：将试验放置在底部有开口的容器内，并吊至高处，打开开口，使所述试验坠落并调整至圆锥形的焦堆，测量焦堆的高度和底部直径；

具体为：将其放入足够大的铁制容器中，容器底部有可控制开口。用天车将容器吊至1.5m高，打开底部开口，使焦炭缓慢落下，尽量使其落在同一落点，待焦炭全部落下后经过人为调整，将焦堆尽可能地堆成圆锥的形状，测量焦堆高度h和底部的直径D，在本发明实施例中，测量得到焦堆高度h＝53cm和底部的直径D＝143.3cm。

步骤203：根据底部直径计算得到焦堆的总体积；

计算焦堆的总体积的方法如式(1)所示：

V_总＝1/3πR²h＝1/3π(D/2)²h    (1)

式中，V_总为焦堆的总体积，单位为升；D为底部直径，单位为厘米；h为焦堆的高度，单位为厘米。

在本发明实施例中，经计算得到该焦堆的总体积V_总＝284784L。

步骤204：根据试样的总重量和试样的体积密度，计算得到焦堆中各焦炭块体积的总和；

其中，焦堆中各焦炭块体积的总和的计算方法如式(2)所示：

V_焦＝m/ρ_体    (2)

式中，V焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；ρ体为试样的体积密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克。

经计算，在本发明实施例中，V_焦＝149532L。

步骤205：根据焦堆中各焦炭块体积的总和和焦堆的总体积，计算得到焦堆的空隙率；

其中，空隙率的计算方法如式(3)所示：

η＝1-V_焦/V_总    (3)

式中，η为空隙率，单位为百分比；V_焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；V_总为焦堆的总体积，单位为升。

经计算，在本发明实施例中，η＝1-V_焦/V_总×100％＝47.5％。

步骤206：根据焦堆中各焦炭块体积的总和和试样的总重量，计算得到焦堆的堆密度。

其中，堆密度的计算方法如式(4)所示：

ρ_堆＝m/V_总    (4)

式中，ρ_堆为堆密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克；V_总为焦堆的总体积，单位为升。

经计算，在本发明实施例中，堆密度为0.562kg/L。

堆密度表示单位体积的焦炭质量，堆密度越大，则相同质量的焦堆所占的体积越小。在保证强度指标不出现波动的情况下，堆密度低点更好。而空隙率这个参数表示冶金焦炭在焦堆内的空隙占整个焦堆总体积的百分数，空隙率越高，则这种焦炭在高炉内所提供的煤气通道更大，进而提高高炉的透气性，有利于高炉生产。

本发明在焦炭日常指标中添加堆密度和空隙率这两个关键参数，可将冶金焦炭在高炉中对透气性的贡献作用直接体现出来。采用实验室和现场检测相结合的方法，准确地测定出冶金焦炭在自然堆积状态下的空隙占焦堆总体积的百分率，这两个数值对预测该批焦炭进入高炉后的透气性提供了依据。经过长期的堆密度和空隙率测定，总结出符合该高炉的焦炭空隙率参数值在某一范围小幅波动。当参数波动较大的情况下可对高炉布料调整起到预警作用。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将入炉焦炭进行过筛处理，得到试样，测定所述试样的体积密度，并称量计算得到所述试样的总重量；

将所述试样放置在底部有开口的容器内，并吊至高处，打开所述开口，使所述试验坠落并调整至圆锥形的焦堆，并测量所述焦堆的高度和底部直径；

根据所述底部直径和高度计算得到所述焦堆的总体积；

根据所述试样的总重量和所述试样的体积密度，计算得到所述焦堆中各焦炭体积的总和；

根据所述焦堆的总体积和所述焦堆中各焦炭体积的加权总和，计算得到所述焦堆的空隙率；

根据所述焦堆的总体积和所述试样的总重量，计算得到所述焦堆的堆密度。

2.根据权利要求1所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，过筛处理包括第一次过筛处理和第二次过筛处理。

3.根据权利要求2所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述第一次过筛处理时，过60mm的筛板，直到大于60mm的焦炭达到10kg停止。

4.根据权利要求2所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述第二次过筛处理时，过25mm的筛板。

5.根据权利要求1所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述计算焦堆的总体积的方法如式(1)所示：

V_总＝1/3πR²h＝1/3π(D/2)²h      (1)

式中，V_总为焦堆的总体积，单位为升；D为底部直径，单位为厘米；h为焦堆的高度，单位为厘米。

6.根据权利要求1所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述焦堆中各焦炭块体积的总和的计算方法如式(2)所示：

V_焦＝m/ρ_体     (2)

式中，V_焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；ρ_体为试样的体积密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克。

7.根据权利要求1所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述空隙率的计算方法如式(3)所示：

η＝1-V_焦/V_总      (3)

式中，η为空隙率，单位为百分比；V_焦为焦堆中各焦炭块体积的总和，单位为升；V_总为焦堆的总体积，单位为升。

8.根据权利要求1所述的所述预测焦炭堆积形态的方法，其特征在于，所述堆密度的计算方法如式(4)所示：

ρ_堆＝m/V_总      (4)

式中，ρ_堆为堆密度，单位为千克每升；m为试样的总重量，单位为千克；V_总为焦堆的总体积，单位为升。