【正文】 測值與實測值的關(guān)系確定礦物質(zhì)催化指數(shù)、預(yù)測焦炭熱性質(zhì)的方法還有很多，但以楊俊和博士的方法最具代表性。上標(biāo)j—SCO爐結(jié)果。C—常數(shù)。CRI—焦炭反應(yīng)后強度,ｗ/ %。ｎ—配煤中單種煤質(zhì)量百分?jǐn)?shù),ｗ/ %。MCI—礦物質(zhì)催化指數(shù),ｗ/ %。G—粘結(jié)指數(shù)。其預(yù)測模型方程為： (127)式中：TI—惰性物含量,ｗ/%。實踐證明，其模型能很好地預(yù)測大生產(chǎn)焦炭質(zhì)量，指導(dǎo)寶鋼煉焦生產(chǎn)。并研究了礦物質(zhì)催化指數(shù)MCI與各單種煤焦炭熱性質(zhì)的關(guān)系，如圖121所示。如圖120所示。對CSR的預(yù)測可進(jìn)一步利用各單種煤的CSR的加和性予以輔佐，從而有助于在對各種煤進(jìn)行測試獲得CSR后，算出配合煤的CSR，進(jìn)行合理的配煤。美國內(nèi)陸鋼鐵公司先求出灰成分的堿性指數(shù)AI再將催化指數(shù)CI定義為：CI = AI + SAI = Ad (125)并給出了焦炭反應(yīng)后強度的預(yù)測模型：CSR = + Δt – CI式中：S——煤的硫分，%；Δt——煤的塑性溫度范圍，℃。日本鋼管用該預(yù)測方法指導(dǎo)煉焦用煤的選擇和配合，達(dá)到了保持焦炭冷強度DI不變而CSR可以按要求改變的目的。并將三者關(guān)聯(lián)給出了焦炭反應(yīng)后強度的預(yù)測方法: CSR = RSI – 10RSI = Rmax + lg(MF) – 8932 (121)該方法存在很大的局限性，當(dāng)用于內(nèi)陸鋼鐵公司進(jìn)行焦炭反應(yīng)強度預(yù)測時，預(yù)測值遠(yuǎn)低于實測值，因為Rmax和MF是相互關(guān)聯(lián)的，因此這三個指標(biāo)并沒有正確表達(dá)出控制CSR的全部因素。 日本神戶鋼鐵公司的方法日本神戶鋼鐵公司將焦炭的反應(yīng)性和反應(yīng)后強度歸因于煤化度（Rmax）、粘結(jié)性（MF）和灰分催化指數(shù)。在確定了催化指數(shù)的基礎(chǔ)上，不少學(xué)者和鋼鐵公司都進(jìn)行了將催化指數(shù)與焦炭的熱性質(zhì)相關(guān)聯(lián)，并給出了焦炭熱性質(zhì)的預(yù)測方法。并稱之為：礦物質(zhì)催化指數(shù)、灰催化指數(shù)、堿度指數(shù)、酸堿平衡指數(shù)等不一而足。要考慮灰成分的影響就必須將灰成分的影響量化。因而，多數(shù)預(yù)測焦炭熱性質(zhì)模型也就考慮這些因素。焦炭熱態(tài)性質(zhì)與冷態(tài)性質(zhì)一樣，要受煤料和生產(chǎn)條件的影響，由于它還受到勢力和化學(xué)反應(yīng)的作用，所以比冷態(tài)指標(biāo)的預(yù)測更為復(fù)雜。 計算機運算框圖 焦炭反應(yīng)后強度的預(yù)測方法隨著高爐的大型化和噴煤技術(shù)的發(fā)展，對高爐焦炭的要求不僅僅限于灰分、硫分和冷態(tài)強度的要求，更重要的要求有良好的熱態(tài)性質(zhì)。，該系統(tǒng)涉及大量的基礎(chǔ)信息，以及煉焦專家的經(jīng)驗，國內(nèi)仍需進(jìn)行艱苦的努力。1)Vdaf－MF－D預(yù)測法2)Vdaf－G－D預(yù)測法山西煤焦集團(tuán)采用多元回歸分析的辦法，找出了配合煤干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf黏結(jié)指數(shù)G配合煤細(xì)度D和配煤灰分Ad與焦炭強度的關(guān)系： () ()(5)過程模擬預(yù)測法隨著市場經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和煤炭價格的放開，焦化企業(yè)煉焦用煤品種不斷增加，且煤種變化快，煤質(zhì)波動大。(4)煤巖參數(shù)和黏結(jié)性參數(shù)預(yù)測法1)鏡質(zhì)組反射率奧亞膨脹度預(yù)測法2)鏡質(zhì)組反射率惰性組分含量預(yù)測法3)鏡質(zhì)組反射率黏結(jié)性指數(shù)預(yù)測法4)鏡質(zhì)組反射率最大流動度預(yù)測法5)鏡質(zhì)組反射率惰性組分容惰能力預(yù)測法(5)由于操作工藝因素的多變，僅以煤料性質(zhì)預(yù)測焦炭強度的方法，常因操作條件與提出預(yù)測方程或圖表時的工藝條件不同，而影響預(yù)測技術(shù)的實際應(yīng)用。 （3）預(yù)測方程與校正系數(shù) 預(yù)測焦炭質(zhì)量M40和M10的方程為： （1—11） （1—12）式中 —取決于Vdaf和Gb因子的K值系數(shù)； —取決于Vdaf的系數(shù)，相當(dāng)于K=0時的M40； —取決于Vdaf和Gb因子的粒度校正系數(shù)；M0、MMM3—回歸系數(shù)。 （1—10）式中—裝爐煤堆密度，t/m（或g/cm）；—平均結(jié)焦速度，=，cm/h；—結(jié)焦時間，h；B—炭化室平均寬度，cm。表13 裝爐煤粒度分布偏離度的計算實例粒度組成/mm平均粒度1mm的最佳粒度分布實際粒度分布偏離度MS+～～～總計100100177。裝爐煤的揮發(fā)分愈高，堆密度對焦炭質(zhì)量的影響也愈大。 在大量的實驗室和工業(yè)實驗的基礎(chǔ)上，Simonis提出了用Vdaf、Gb并考慮煤的粒度組成和煉焦條件的預(yù)測方程。在最佳Gb因子條件下，焦炭強度隨揮發(fā)分變化的關(guān)系如圖1—9所示。 (19)由式(1—9)可以看出，Gb因子是反映煤在熱解過程中的軟化、固化溫度和膨脹度收縮度在內(nèi)的一個綜合標(biāo)志粘結(jié)能力的參數(shù)，根據(jù)膨脹度曲線的類型，可以有：Gb1(ba時)、Gb=1(b=a時)、0Gb1(ba時)以及曲線僅收縮時Gb=0四種情況。韶鋼根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提出校正黏結(jié)指數(shù)： ()并給出預(yù)測公式： () ()(2)Gb因子煤巖參數(shù)預(yù)測法Simonis于1965年根據(jù)魯爾（Ruhr）根據(jù)膨脹度測定值推導(dǎo)出Gb因子，通過回歸方程預(yù)測焦炭強度，1969年又進(jìn)一步將Gb因子與煤巖組分相結(jié)合，發(fā)展了Gb因子預(yù)測技術(shù)。圖11 Vdaf—G配煤圖圖12 Vdaf—G等強曲線圖鞍鋼通過多年生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得出了用Vdaf和G預(yù)測焦炭質(zhì)量強度的回歸方程： () ()包頭鋼鐵公司根據(jù)1997年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也建立了同樣的焦炭質(zhì)量預(yù)測模型，并在95％的信度下顯著相關(guān)： () ()在預(yù)測配合煤的焦炭強度時，配合煤的揮發(fā)份可以近似用單種煤的揮發(fā)份以加和性確定。由圖表明，當(dāng)Vdaf ＜30%時，M40隨G值增高而增大。圖中標(biāo)出了最佳配煤區(qū)：Vdaf =28~32%，G=58~72。、平均寬度450mm的焦?fàn)t上對30多種不同煤樣進(jìn)行了實驗，實驗結(jié)果表明，當(dāng)流動度對數(shù)值GP＜，焦炭強度主要取決于流動度；而當(dāng)流動度對數(shù)值GP＞，則焦炭強度主要取決于揮發(fā)分。2) Vdaf－MF法日本的本屋醇等提出以Vdaf代表煤化度指標(biāo)，以MF代表粘結(jié)性指標(biāo)，在Vdaf ——MF配煤圖中將煙煤分為九類，位于對角線兩側(cè)區(qū)域的煤相互配合后，若兩個指標(biāo)落入圖中斜線區(qū)域，則可煉出強度高的焦炭，如圖13所示。表1. 國內(nèi)外焦炭質(zhì)量預(yù)測方法概況年代國別作者選用指標(biāo)預(yù)測方式適用范圍1937前蘇聯(lián)САПОЖНИКОВVdaf,X,YX=17~23mmY=17~22mm煤種齊全，按氣、肥、焦、瘦配煤1950日本井田四郎Vdaf,CI圖形表達(dá)主要為日本煤1959日本西尾淳Vdaf,MFVdaf=32%~37%MF=1500~1700日本和進(jìn)口美國優(yōu)質(zhì)煉焦煤1961美國SchapiroSI,CBI圖表計算美國優(yōu)質(zhì)煉焦煤1964澳大利亞BrownC煤巖指數(shù)圖表澳大利亞煤1965前西德SimonisGb因子回歸方程優(yōu)質(zhì)煉焦煤1966美國ThompsonRmax,IC圖表伯利恒鋼鐵公司1970日本宮津隆Rmax,MFRmax=~MF=70~1000日本鋼管進(jìn)口煤1971日本小島鴻次郎修正后SI,CBI圖表計算新日鐵多種進(jìn)口煤1976中國陳鵬Vdaf,GVdaf=28%~32%G=60~72高揮發(fā)煤占多的中國煤1984比利時Rene munnixTIC VCI LGF回歸方程北歐煤種1985中國周師庸修正后RmaxI回歸方程新疆鋼鐵公司1997中國陳鵬Rmax,G線性回歸北京焦化廠1999中國戴才勝∑I, Rmax,Rr∑I=25%~35%Rmax=%~%北京焦化廠2002中國王進(jìn)興Vdaf,G,XD,Ad線性回歸山西焦化2002中國馮安祖多參數(shù)非線性回歸寶鋼股份(1)揮發(fā)分—黏結(jié)性參數(shù)預(yù)測法1) Vdaf－.(Caking Index)，是以1g空氣干燥粉煤樣與9g無水焦粉混合后，在950177。預(yù)測方法的的總趨勢是從宏觀參數(shù)向包括煤巖指標(biāo)在內(nèi)的微觀參數(shù)發(fā)展，從僅以媒質(zhì)參數(shù)預(yù)測向包括工藝參數(shù)在內(nèi)的預(yù)測指標(biāo)發(fā)展。預(yù)測模型中考慮焦炭的成焦率k、配合煤干基揮發(fā)分Vd、焦炭的干基揮發(fā)分Vd等。 焦炭灰分與硫分預(yù)測焦炭的灰分硫分與配合煤的灰分、硫分有直接的關(guān)系，在生產(chǎn)狀況穩(wěn)定的條件下，兩者存在較好的線形關(guān)系。焦炭質(zhì)量預(yù)測從廣義上講，包括焦炭的灰分、硫分等化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，冷態(tài)強度指標(biāo)以及熱態(tài)性質(zhì)指標(biāo)。隨著媒質(zhì)指檢測標(biāo)的自動化，以及計算機技術(shù)的應(yīng)用，使焦炭預(yù)測技術(shù)直接用于配煤作業(yè)的日常管理，因此焦炭質(zhì)量預(yù)測技術(shù)得到世界各國普遍重視。 焦炭質(zhì)量預(yù)測模型焦炭在高爐中起四個作用：提供熱源、還原劑、滲碳和料柱骨架作用。然而，由于數(shù)學(xué)模型難于嚴(yán)密地描述配煤和煉焦過程各參數(shù)間的復(fù)雜關(guān)系，僅僅基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)方法難于獲得精確的配煤比。因此，常規(guī)配煤存在的弊端是影響配煤煉焦和焦炭質(zhì)量的主要因素。由于近年來常規(guī)的煤質(zhì)分析不能滿足用戶對煤質(zhì)檢驗的要求，而常規(guī)配煤一般采用加權(quán)平均法計算配合煤的分析數(shù)據(jù)，沒有考慮煤的內(nèi)在質(zhì)量對焦炭質(zhì)量的影響，這些方法對于煤質(zhì)接近的煤實行配煤是可行的，但對于煤質(zhì)差異較大的煤是不能采用此方法的，因為煤炭在焦?fàn)t內(nèi)焦化時涉及到煤的揮發(fā)分的析出規(guī)律等多種因素。 配煤技術(shù)存在的問題 雖然配煤技術(shù)在逐步的提高，但我國廣大配煤工作者目前大多仍根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，以揮發(fā)分Vdaf表征煤階，以膠質(zhì)層最大厚度Y值代表煤的結(jié)焦性，以粘結(jié)指數(shù)G代表的粘結(jié)性指標(biāo)指導(dǎo)配煤，上述各種配煤方法都有一定的實踐基礎(chǔ)，在一定范圍的應(yīng)用中都能獲得良好的效果。(6) 煤調(diào)濕裝爐煤調(diào)濕工藝是將裝爐煤預(yù)先干燥，使水分控制在5％~6％，并保持穩(wěn)定后再裝爐。(5) 配型煤配型煤工藝是將一部分煤料在入爐前配入黏結(jié)劑壓成型塊，然后與散狀煤料配合裝爐。(4) 配煤抗裂劑常用的配煤抗裂劑有粉狀焦炭(焦粉)、粉狀半焦(半焦粉)和粉狀延遲焦。例如在煉制優(yōu)質(zhì)鑄造焦時，必須配入足夠數(shù)量的低灰、低硫石油焦等抗裂劑，同時配入數(shù)量匹配的黏結(jié)劑，才能鑄造焦達(dá)到塊度大、強度高、灰分低、硫分低、氣孔率低和反應(yīng)性低等全優(yōu)指標(biāo)。配黏結(jié)劑工藝適用于高流動度的高揮發(fā)分煤料，可增大焦炭塊度、提高焦炭機械強度、改善焦炭氣孔結(jié)構(gòu)。這些都導(dǎo)致焦炭強度降低。因為煤中活性組分粒度過細(xì)，膠質(zhì)體的流動性降低，黏結(jié)性下降，煤料過細(xì)使散密度下降，煤粒間接觸情況變壞，煤料過細(xì)使惰性組分表面積增大，對膠質(zhì)體液相的吸附量相對增加。這些都導(dǎo)致焦炭裂紋降低，提高了焦炭的強度。適當(dāng)增加煤料的細(xì)度和煤料過細(xì)粉碎對焦炭強度的影響是不同的，適當(dāng)增加煤料細(xì)度有利于提高焦炭強度。但是，干燥煤(水分小于4％)或預(yù)熱煤的堆密度與篩分組成的關(guān)系與濕煤不同。在煉焦配煤規(guī)定的水分范圍內(nèi)，煤粉碎得越細(xì)，堆密度則越小。許多研究工作已經(jīng)證明，煤料的粒度組成與堆密度關(guān)系密切，而且往往是煤料的粒度和水分都對堆密度產(chǎn)生影響。(2) 煤料粒度組成對堆密度的影響在實際的煉焦配煤中，煤的顆粒組成與煤料堆密度之間的關(guān)系是很復(fù)雜的。由此可見，煤料水分變化時，一方面，煤料堆密度變化，影響焦炭質(zhì)量；另一方面使加熱速度變化影響焦炭質(zhì)量。M10值隨著水分的增加而增加，不過，影響的程度視煤料的黏結(jié)性不同而有所不同。煤料的堆密度隨著煤料水分含量的變化而變化，這已被許多的研究結(jié)果所證實，而且各種研究幾乎都得到類似的結(jié)論，改變裝爐煤水分，煤料堆密度發(fā)生如圖所示的變化，水分為7％～10％時，煤料的堆密度最小，水分在此值的基礎(chǔ)上逐漸增加或減少時，堆密度逐漸增大；但水分減少時堆密度增加較快。沒料堆密度于焦炭強度關(guān)系如圖所示。(1) 提高煤料的堆密度，可以改善焦炭質(zhì)量因為堆密度提高，煤粒間的間隙減小，在煉焦過程中膠質(zhì)體易于填滿空隙，氣體不易析出，膠質(zhì)體的膨脹性和流動性都增加，使煤粒間的接觸更加緊密，形成結(jié)構(gòu)堅實的焦炭。 配煤工藝提高焦炭質(zhì)量的方法配合煤是把不同變質(zhì)程度的煉焦煤按適當(dāng)比例配合起來利用各種煤在性質(zhì)上的優(yōu)勢互補，從而使配合煤的質(zhì)量優(yōu)于單種煤的質(zhì)量，以生產(chǎn)符合質(zhì)量要求的焦炭，這對合理利用煤資源、節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤、擴(kuò)大煉焦煤資源具有重要意義。各焦化廠的生產(chǎn)工藝又不相同，因此配煤專家系統(tǒng)的建立必須以各廠實際情況為基礎(chǔ)，通過采集大量的配煤煉焦實際數(shù)據(jù)，建立適合本廠實際情況的配美專家系統(tǒng)。并且專家系統(tǒng)運行后還必須定期對配煤數(shù)學(xué)模型進(jìn)行校驗，防止煉焦煤源的局部變化對配煤數(shù)學(xué)模型精確度的影響。實踐證明，配煤專家系統(tǒng)的核心在于配煤數(shù)學(xué)模型的建立。寶鋼花了10年的時間，逐步總結(jié)了寶鋼優(yōu)秀配煤專家