本發(fā)明涉及煤焦化工，尤其涉及一種通過綜合分析光學(xué)組織結(jié)構(gòu)和氣孔結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，精確評估焦炭質(zhì)量和性能的方法。

背景技術(shù)：

1、焦炭是煉焦工業(yè)中通過高溫干餾煤或其他碳質(zhì)物質(zhì)獲得的重要固體燃料，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金等領(lǐng)域。在鋼鐵冶煉過程中，焦炭不僅作為還原劑和能源來源，還是提供熱量和作為高爐內(nèi)部反應(yīng)骨架的重要原料。因此，焦炭的質(zhì)量直接影響煉鐵過程的效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及環(huán)境污染情況。傳統(tǒng)的焦炭質(zhì)量評估方法依賴于灰分、揮發(fā)分、元素組成等指標，但這些指標往往無法全面準確地反映焦炭在實際使用過程中的性能表現(xiàn)，特別是在高溫、高壓條件下的復(fù)雜行為。

2、焦炭的顯微組織特征作為其內(nèi)在結(jié)構(gòu)的重要表現(xiàn)，能夠從根本上反映焦炭的形成過程、物理化學(xué)特性以及其在使用過程中的表現(xiàn)。顯微組織特征包括焦炭的光學(xué)組織結(jié)構(gòu)、氣孔結(jié)構(gòu)分布等，這些因素對焦炭的熱態(tài)強度及其在爐內(nèi)的燃燒過程和反應(yīng)性能影響明顯。傳統(tǒng)的焦炭質(zhì)量評估方法主要依賴于宏觀的化學(xué)分析或力學(xué)性能測試，并不能夠揭示焦炭微觀結(jié)構(gòu)對其整體性能的影響。

3、近年來，隨著顯微檢測技術(shù)在煤焦領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其是高分辨率顯微鏡和圖像分析技術(shù)的應(yīng)用，基于顯微組織特征對焦炭進行質(zhì)量評估的研究逐漸成為焦炭質(zhì)量控制的新方向。通過對焦炭的顯微組織進行細致觀察與分析，可以更加準確地評估其質(zhì)量特征，并為焦炭生產(chǎn)過程的優(yōu)化提供重要依據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)中，主要是通過焦炭的光學(xué)組織結(jié)構(gòu)分布特征對焦炭質(zhì)量進行預(yù)測，然而焦炭的結(jié)構(gòu)尤其是顯微結(jié)構(gòu)，非常復(fù)雜且極不均一，僅通過單一光學(xué)組織分布特征指標對焦炭質(zhì)量進行預(yù)測必然存在局限性。

4、因此，亟需一種基于顯微組織特征的焦炭質(zhì)量評估方法，通過引入現(xiàn)代光學(xué)顯微技術(shù)與圖像處理技術(shù)，綜合考慮焦炭的光學(xué)組織結(jié)構(gòu)和氣孔結(jié)構(gòu)特征，實現(xiàn)對焦炭顯微結(jié)構(gòu)的快速、準確分析，為焦炭的生產(chǎn)和應(yīng)用提供更加科學(xué)和精確的質(zhì)量評估手段。這不僅可以提高焦炭生產(chǎn)過程的控制精度，還能夠提升焦炭在實際使用中的性能穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種綜合光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)特征的焦炭反應(yīng)后強度預(yù)測方法，采用微觀的光學(xué)組織結(jié)構(gòu)和氣孔結(jié)構(gòu)特征指標對crs進行預(yù)測，與采用宏觀指標的常規(guī)預(yù)測方法相比，微觀指標測定所需要的工作量大大減少，從而減少現(xiàn)場的焦爐試驗操作和響應(yīng)時間，提高效率降低成本；此外，微觀結(jié)構(gòu)能夠從本質(zhì)上揭示焦炭性能的變化規(guī)律，根據(jù)預(yù)測結(jié)果能夠有針對性地對配煤結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，適用性更為廣泛，預(yù)測結(jié)果更為準確。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種綜合光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)特征的焦炭反應(yīng)后強度預(yù)測方法，包括如下步驟：

4、1)光學(xué)組織結(jié)構(gòu)分析；

5、選取不同來源、不同工藝條件下生產(chǎn)的多個焦炭樣品，以冷鑲的方式制成焦炭光片，再使用偏光光學(xué)顯微鏡觀察焦炭光片的光學(xué)組織特征，通過旋轉(zhuǎn)載物臺的方式確定各組織類型，拍攝后得到各光學(xué)組分成分所占的百分比，統(tǒng)計細粒鑲嵌組織、中粒鑲嵌組織及粗粒鑲嵌組織的占比；另外檢測焦炭樣品的反應(yīng)后強度crs，進行焦炭的熱態(tài)強度與crs的相關(guān)性分析；

6、2)氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析；

7、利用偏光光學(xué)顯微鏡對焦炭光片進行灰度圖像拍攝，得到初始圖像；再利用孔隙率軟件對圖像進行分析，得到焦炭樣品的氣孔結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，包括孔隙率和孔徑分布情況；對焦炭樣品的平均氣孔直徑、平均氣孔率與csr進行相關(guān)性分析；

8、3)綜合影響分析及建立crs預(yù)測公式；

9、基于critic法計算焦炭鑲嵌組織含量、平均氣孔直徑和平均孔隙率對csr的影響權(quán)重，再綜合方差和沖突度計算權(quán)重指數(shù)，將每個指標的權(quán)重進行標準化處理，建立多元線性回歸模型方程，得到crs的預(yù)測公式如下：

10、csr＝28.274+0.186x1+0.613x2+0.201x3

11、式中，x1為焦炭鑲嵌組織占比，x2為平均氣孔直徑，x3為平均氣孔率。

12、所述步驟1)中，偏光光學(xué)顯微鏡參數(shù)設(shè)置為：視野50×10倍，掃描間距0.30～0.40mm，掃描延時500ms，聚焦頻率1s，拍攝有效點至少200個。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、1)焦炭廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鋁等冶金行業(yè)，焦炭的反應(yīng)后強度csr作為評價焦炭質(zhì)量的重要指標，直接影響冶煉效率和產(chǎn)品質(zhì)量；通過預(yù)測焦炭的csr，冶金企業(yè)可以提前對焦炭的質(zhì)量進行評估，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少原料浪費，提高生產(chǎn)效率。

15、2)焦炭生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制是提升焦炭性能的關(guān)鍵；通過建立crs預(yù)測模型，可以幫助生產(chǎn)企業(yè)在焦炭生產(chǎn)過程中對焦炭質(zhì)量進行實時監(jiān)控，及時調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，確保最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性和高質(zhì)量。

16、3)準確預(yù)測csr有助于優(yōu)化焦炭的使用，避免過度消耗不符合標準的焦炭，有助于降低能源消耗并減少廢氣排放，因此在環(huán)保方面具有積極作用。

17、4)采過數(shù)據(jù)化的預(yù)測方法，結(jié)合智能化生產(chǎn)設(shè)備，可以實現(xiàn)焦炭生產(chǎn)過程的自動化優(yōu)化，提升生產(chǎn)效率并降低人工成本。

技術(shù)特征：

1.一種綜合光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)特征的焦炭反應(yīng)后強度預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)特征的焦炭反應(yīng)后強度預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟1)中，偏光光學(xué)顯微鏡參數(shù)設(shè)置為：視野50×10倍，掃描間距0.30～0.40mm，掃描延時500ms，聚焦頻率1s，拍攝有效點至少200個。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種綜合光學(xué)組織和氣孔結(jié)構(gòu)特征的焦炭反應(yīng)后強度預(yù)測方法，包括：1)光學(xué)組織結(jié)構(gòu)分析；2)氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析；3)綜合影響分析及建立CRS預(yù)測公式。本發(fā)明采用微觀的光學(xué)組織結(jié)構(gòu)和氣孔結(jié)構(gòu)特征指標對CRS進行預(yù)測，與采用宏觀指標的常規(guī)預(yù)測方法相比，微觀指標測定所需要的工作量大大減少，從而減少現(xiàn)場的焦爐試驗操作和響應(yīng)時間，提高效率降低成本；此外，微觀結(jié)構(gòu)能夠從本質(zhì)上揭示焦炭性能的變化規(guī)律，根據(jù)預(yù)測結(jié)果能夠有針對性地對配煤結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，適用性更為廣泛，預(yù)測結(jié)果更為準確。

技術(shù)研發(fā)人員：吳昊天,龐克亮,劉福軍,王越,谷致遠,侯士彬,夏偉
受保護的技術(shù)使用者：鞍鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8