[发明专利]一种无烟块煤在高炉中的劣化研究方法

说明书

本发明的目的在于提供一种无烟块煤在高炉中的劣化研究方法，属于高炉炼铁生产领域，包括以下步骤：步骤一、对入炉块煤进行粒度筛选、成分分析和理化性能测定，并选择满足条件的块煤；步骤二、每批料中将块煤与干焦按质量比为1:100~1:20的比例将块煤与矿石混合形成混合料；步骤三、将混合料装入料仓后通过皮带、料罐和溜槽布入高炉内。本发明通过在矿石层中加入块煤，在保证高炉稳定顺行的前提下，降低了入炉干焦比和喷煤比，降低了高炉炼铁生产成本，提高了高炉生产经济指标。

技术领域

本发明属于高炉炼铁生产领域，具体涉及一种无烟块煤在高炉中的劣化研究方法。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，在一次能源消费中占比在60%左右，是我国经济社会发展的重要能源保障。其中炼焦煤是钢铁工业的基础能源和主要原料，保障着我国钢铁工业的发展，但炼焦煤仅约占我国煤炭资源储量的五分之一，而优质主焦煤和肥煤仅占3%，尤为稀缺。当前钢铁产能巨大，焦炭消耗量非常大，因此，优质炼焦煤资源短缺情况日益加剧。

无烟煤是一种坚硬、致密且高光泽、碳含量最高、杂质含量最少、煤化程度最大的煤种。无烟块煤固定碳含量高、挥发分及灰分含量低、磷、硫等有害元素含量低，同时无烟块煤密度大，硬度大，抗压强度大。无烟块煤反应性略低于焦炭，在高炉软熔带部位及以上能够保持块状形态，并具有一定的抗压强度，可以保证高炉软熔带以上部位的料柱透气性，从而增加含铁炉料周围的还原势，增大含铁炉料的还原效率。

无烟块煤与焦炭相比，具有成本低、污染小的优势，同时无烟块煤具有一定的反应性，可以代替部分焦丁与含铁炉料混合入炉应用于高炉生产。无烟块煤应用于高炉生产，一方面可以减少焦炭用量，缓解优质炼焦煤资源短缺的情况，降低企业生产成本；另一方面可以减少炼焦带来的污染、排放，保护环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无烟块煤在高炉中的劣化研究方法，对无烟块煤在高炉内的劣化过程进行研究。

本发明采用如下技术方案：

一种无烟块煤在高炉中的劣化研究方法，包括以下步骤：

步骤（1），基于高炉设计参数、无烟块煤基础冶金性能和高炉操作参数，采用EDEM模拟软件建模及数值仿真，生成高炉内无烟块煤在料柱某一横截面下的最大抗压应力随料柱高度的变化；从而获得炉料料柱的高度值与相应高度下炉料料柱的EDEM模拟压力值的对应关系。

所述的高炉设计参数包括高炉有效容积，有效高度，炉缸直径，炉缸高度，炉腹高度和炉腹角，炉身角，炉腰直径，炉喉直径，炉型尺寸。

所述的无烟块煤基础性能包括无烟块煤的成分和粒度分布。

所述的高炉操作参数包括产量、无烟块煤吨铁入炉量、煤比、焦比、燃料比、冶炼强度、生铁合格率、富氧率、料线、矿批和焦批。

采用EDEM模拟软件建模基于上述参数可以对高炉进行仿真。

所述的高炉炉内气氛包括CO、CO₂、N₂、H₂和H₂O。

步骤（2），针对燃料料柱的多个EDEM模拟用高度值，获取各模拟用高度值相应的EDEM模拟温度值，并在程序还原炉内对无烟块煤进行模拟高炉实验，模拟高炉气氛和升温制度，实验结束后取样分析无烟块煤的冶金性能，建立各模拟用高度值下无烟块煤的温度值与无烟块煤的冶金性能数值的对应关系。冶金性能数值包括无烟块煤热爆裂性能、无烟块煤反应性，无烟块煤反应后强度、无烟块煤反应后耐磨强度、无烟块煤高温抗压强度、无烟块煤溶损反应程度、无烟块煤与焦炭的交互作用、无烟块煤XRD，SEM，RAMAN检测分析。