一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，屬于焦炭質(zhì)量監(jiān)測【技術(shù)領域】。包括如下步驟：將入爐焦炭進行過篩處理，得到試樣，測定所述試樣的體積密度，并稱量計算得到所述試樣的總重量；將試驗放置在底部有開口的容器內(nèi)，并吊至高處，打開開口，使試驗墜落并調(diào)整至圓錐形的焦堆，并測量焦堆的高度和底部直徑；根據(jù)底部直徑和高度計算得到焦堆的總體積；根據(jù)試樣的總重量和試樣的體積密度，計算得到焦堆中各焦炭塊體積的加權(quán)總和；然后分別計算得到焦堆的空隙率和焦堆的堆密度。本發(fā)明通過測定冶金焦炭在堆積狀態(tài)下時焦炭塊之間的堆密度和空隙率，可以準確預測焦炭進入高爐后在高爐上部的堆積狀態(tài)。
【專利說明】一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于焦炭質(zhì)量監(jiān)測【技術(shù)領域】，特別涉及一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]焦炭作為高爐內(nèi)唯一始終保持塊狀的物料，是高爐爐料不可或缺的骨架，因此，冶金焦炭的性能優(yōu)劣直接關(guān)系到高爐的生產(chǎn)能否順利進行。焦炭的性能參數(shù)，如平均粒度、空隙率等，既決定著高爐的透氣性，也在很大程度上影響著焦化生產(chǎn)過程中的反應和焦炭的質(zhì)量。
[0003]近年來,隨著高爐逐步向大型化發(fā)展,對焦炭質(zhì)量的要求也在逐步升高。首鋼京唐5500m3高爐的高度已達一百米以上，負荷在5.3左右。高爐越高，所能承載的爐料也更多，料層也更厚，這種條件下對透氣性也有了更高的要求。京唐焦炭作為國內(nèi)質(zhì)量最好的焦炭，無論是平均塊度、冷強度和熱強度這些指標，在國內(nèi)都屬一流。然而，即使在使用這種焦炭的情況下，京唐高爐的生產(chǎn)中有時也會出現(xiàn)壓差緊張的問題。
[0004]國內(nèi)大型高爐，對于冶金焦炭堆密度和空隙率的關(guān)注較少，但是現(xiàn)有技術(shù)中如何進行堆密度和空隙率的測定較現(xiàn)有研究，即使存在相關(guān)文獻報道，在實踐中也存在該方法計算不準確的問題，不能精確反映焦炭堆積狀態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能精準反映焦炭堆積狀態(tài)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，包括如下步驟:
[0007]將入爐焦炭進行過篩處理，得到試樣，測定所述試樣的體積密度，并稱量計算得到所述試樣的總重量；
[0008]將所述試驗放置在底部有開口的容器內(nèi)，并吊至高處，打開所述開口，使所述試驗墜落并調(diào)整至圓錐形，并測量所述焦堆的高度和底部直徑；
[0009]根據(jù)所述底部直徑和高度計算得到所述焦堆的總體積；
[0010]根據(jù)所述試樣的總重量和所述試樣的體積密度，計算得到所述焦堆中各焦炭塊體積的總和；
[0011]根據(jù)所述焦堆中各焦炭塊體積的總和和所述焦堆的總體積，計算得到所述焦堆的空隙率；
[0012]根據(jù)所述焦堆中各焦炭塊體積的總和和所述試樣的總重量，計算得到所述焦堆的堆密度。
[0013]進一步地，所述過篩處理包括第一次過篩處理和第二次過篩處理。
[0014]進一步地，所述第一次過篩處理時，過60mm的篩板，直到大于60mm的焦炭達到1kg停止。
[0015]進一步地，所述第二次過篩處理時，過25mm的篩板。
[0016]進一步地，所述計算焦堆的總體積的方法如式(I)所示:
[0017]N& = 1/3 31 R2h = 1/3 π (D/2)2h (I)
[0018]式中，^6為焦堆的總體積，單位為升；D為底部直徑，單位為厘米山為焦堆的高度，單位為厘米。
[0019]進一步地，所述焦堆中各焦炭塊體積的總和的計算方法如式(2)所示:
[0020]Vi,= m/p # (2)
[0021]式中，V胃為焦堆中各焦炭塊體積的總和，單位為升；P #為試樣的體積密度，單位為千克每升邱為試樣的總重量，單位為千克。
[0022]進一步地，所述空隙率的計算方法如式(3)所示:
[0023]η = I—V 焦/V 總 (3)
[0024]式中，η為空隙率，單位為百分比；V胃為焦堆中各焦炭塊體積的總和，單位為升；V,6為焦堆的總體積，單位為升。
[0025]進一步地，所述堆密度的計算方法如式(4)所示:
[0026]P 堆=m/V 總 (4)
[0027]式中，P #為堆密度,單位為千克每升；m為試樣的總重量,單位為千克；V&為焦堆的總體積，單位為升。
[0028]本發(fā)明提供的預測焦炭堆積形態(tài)的方法，通過測定冶金焦炭在堆積狀態(tài)下時焦炭塊之間的堆密度和空隙率，可以準確預測焦炭進入高爐后在高爐上部的堆積狀態(tài)。焦炭堆密度和空隙率的大小對了解高爐的透氣性有直接幫助，甚至可以對高爐的合理布料操作提供依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例提供的預測焦炭堆積形態(tài)的方法流程步驟圖。

【具體實施方式】
[0030]參見圖1，本發(fā)明實施例提供的一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，包括如下步驟:
[0031]步驟101:將入爐焦炭進行過篩處理，得到試樣，測定試樣的體積密度，并稱量計算得到所述試樣的總重量；
[0032]步驟102:將試驗放置在底部有開口的容器內(nèi)，并吊至高處，打開開口，使試驗墜落至圓錐的焦堆，并測量焦堆的高度和底部直徑；
[0033]步驟103:根據(jù)底部直徑和高度計算得到焦堆的總體積；
[0034]步驟104:根據(jù)試樣的總重量和試樣的體積密度，計算得到焦堆中各焦炭塊體積的總和；
[0035]步驟105:根據(jù)焦堆中各焦炭塊體積的總和和焦堆的總體積，計算得到焦堆的空隙率；
[0036]步驟106:根據(jù)焦堆中各焦炭塊體積的總和和試樣的總重量，計算得到焦堆的堆山/又ο
[0037]本發(fā)明實施例提供的一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，具體包括如下步驟:
[0038]步驟201:將入爐焦炭進行過篩處理，得到試樣，計算試樣的體積密度，并稱量計算得到所述試樣的總重量；
[0039]其中，過篩處理包括第一次過篩處理和第二次過篩處理，第一次過篩處理時，過60mm的篩板,直到大于60mm的焦炭達到1kg停止,第二次過篩處理時,過25mm的篩板。
[0040]具體為:
[0041]第一次過篩處理為:首先從高爐入爐皮帶上分批次共取200kg入爐焦炭，截取的次數(shù)至少為3次，每次間隔時間10分鐘，每次取樣量在60-70kg，這樣可保證所取試樣在整批焦炭中有代表性。隨機挑選一定質(zhì)量的樣品，過60mm篩板，直到大于60mm的焦炭達到1kg停止。
[0042]第二次過篩處理為:為保證剩余樣品的粒度分布可代表整批焦炭，將挑選出的樣品中小于60mm的焦炭丟棄,大于60mm的焦炭按照GB/T4511.1-2008測定焦炭的體積密度P體，得出，P體=1.07 ；
[0043]在實驗室內(nèi)對兩批樣品分別檢測，取其平均值。冶金焦炭的塊度都在25mm以上，所以將剩余焦炭過25mm篩板,再次除去篩下焦,稱量大于25mm的焦炭重量,得到總質(zhì)量m為 160kg。
[0044]步驟202:將試驗放置在底部有開口的容器內(nèi)，并吊至高處，打開開口，使所述試驗墜落并調(diào)整至圓錐形的焦堆，測量焦堆的高度和底部直徑；
[0045]具體為:將其放入足夠大的鐵制容器中，容器底部有可控制開口。用天車將容器吊至1.5m高，打開底部開口，使焦炭緩慢落下，盡量使其落在同一落點，待焦炭全部落下后經(jīng)過人為調(diào)整，將焦堆盡可能地堆成圓錐的形狀，測量焦堆高度h和底部的直徑D，在本發(fā)明實施例中，測量得到焦堆高度h = 53cm和底部的直徑D = 143.3cm。
[0046]步驟203:根據(jù)底部直徑計算得到焦堆的總體積；
[0047]計算焦堆的總體積的方法如式⑴所示:
[0048]Vi6= 1/3 31 R2h = 1/3 π (D/2)2h (I)
[0049]式中，^6為焦堆的總體積，單位為升；D為底部直徑，單位為厘米山為焦堆的高度，單位為厘米。
[0050]在本發(fā)明實施例中，經(jīng)計算得到該焦堆的總體積N&= 284784L。
[0051]步驟204:根據(jù)試樣的總重量和試樣的體積密度，計算得到焦堆中各焦炭塊體積的總和；
[0052]其中，焦堆中各焦炭塊體積的總和的計算方法如式(2)所示:
[0053]V 焦=rn/ P 體 (2)
[0054]式中，V焦為焦堆中各焦炭塊體積的總和，單位為升；P體為試樣的體積密度，單位為千克每升邱為試樣的總重量，單位為千克。
[0055]經(jīng)計算，在本發(fā)明實施例中，Vi5= 149532L。
[0056]步驟205:根據(jù)焦堆中各焦炭塊體積的總和和焦堆的總體積，計算得到焦堆的空隙率；
[0057]其中，空隙率的計算方法如式(3)所示:
[0058]η = 1-V 焦/V 總 (3)
[0059]式中，η為空隙率，單位為百分比；V胃為焦堆中各焦炭塊體積的總和，單位為升；V,6為焦堆的總體積，單位為升。
[0060]經(jīng)計算，在本發(fā)明實施例中，η = 1-Vi5Ai6 X 100%= 47.5%。
[0061]步驟206:根據(jù)焦堆中各焦炭塊體積的總和和試樣的總重量，計算得到焦堆的堆山/又ο
[0062]其中，堆密度的計算方法如式(4)所示:
[0063]P 堆=m/V 總 (4)
[0064]式中，P #為堆密度,單位為千克每升；m為試樣的總重量,單位為千克；V&為焦堆的總體積，單位為升。
[0065]經(jīng)計算，在本發(fā)明實施例中，堆密度為0.562kg/L。
[0066]堆密度表示單位體積的焦炭質(zhì)量，堆密度越大，則相同質(zhì)量的焦堆所占的體積越小。在保證強度指標不出現(xiàn)波動的情況下，堆密度低點更好。而空隙率這個參數(shù)表示冶金焦炭在焦堆內(nèi)的空隙占整個焦堆總體積的百分數(shù)，空隙率越高，則這種焦炭在高爐內(nèi)所提供的煤氣通道更大，進而提高高爐的透氣性，有利于高爐生產(chǎn)。
[0067]本發(fā)明在焦炭日常指標中添加堆密度和空隙率這兩個關(guān)鍵參數(shù)，可將冶金焦炭在高爐中對透氣性的貢獻作用直接體現(xiàn)出來。采用實驗室和現(xiàn)場檢測相結(jié)合的方法，準確地測定出冶金焦炭在自然堆積狀態(tài)下的空隙占焦堆總體積的百分率，這兩個數(shù)值對預測該批焦炭進入高爐后的透氣性提供了依據(jù)。經(jīng)過長期的堆密度和空隙率測定，總結(jié)出符合該高爐的焦炭空隙率參數(shù)值在某一范圍小幅波動。當參數(shù)波動較大的情況下可對高爐布料調(diào)整起到預警作用。
[0068]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，包括如下步驟: 將入爐焦炭進行過篩處理，得到試樣，測定所述試樣的體積密度，并稱量計算得到所述試樣的總重量； 將所述試樣放置在底部有開口的容器內(nèi)，并吊至高處，打開所述開口，使所述試驗墜落并調(diào)整至圓錐形的焦堆，并測量所述焦堆的高度和底部直徑； 根據(jù)所述底部直徑和高度計算得到所述焦堆的總體積； 根據(jù)所述試樣的總重量和所述試樣的體積密度，計算得到所述焦堆中各焦炭體積的總和； 根據(jù)所述焦堆的總體積和所述焦堆中各焦炭體積的加權(quán)總和，計算得到所述焦堆的空隙率； 根據(jù)所述焦堆的總體積和所述試樣的總重量，計算得到所述焦堆的堆密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，過篩處理包括第一次過篩處理和第二次過篩處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述第一次過篩處理時，過60mm的篩板,直到大于60mm的焦炭達到1kg停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述第二次過篩處理時，過25mm的篩板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述計算焦堆的總體積的方法如式(I)所示:
V6= 1/3 31 R2h = 1/3 31 (D/2) 2h(I) 式中，V,6為焦堆的總體積，單位為升；D為底部直徑，單位為厘米；h為焦堆的高度，單位為厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述焦堆中各焦炭塊體積的總和的計算方法如式(2)所示: V焦=m/ P 體(2) 式中，V胃為焦堆中各焦炭塊體積的總和，單位為升；P #為試樣的體積密度，單位為千克每升邱為試樣的總重量，單位為千克。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述空隙率的計算方法如式(3)所示: rI = ι_ν焦/V總⑶ 式中，η為空隙率，單位為百分比；V胃為焦堆中各焦炭塊體積的總和,單位為升；\^、為焦堆的總體積，單位為升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述預測焦炭堆積形態(tài)的方法，其特征在于，所述堆密度的計算方法如式(4)所示: P 堆=m/V 總(4) 式中，P ?為堆密度，單位為千克每升；m為試樣的總重量,單位為千克；V@為焦堆的總體積，單位為升。
【文檔編號】G01N5/00GK104297102SQ201410539782
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】馬超, 徐榮廣, 晁偉, 李東濤, 劉洋, 趙鵬, 薛立民, 張小明, 郭德英 申請人:首鋼總公司