單種礦評(píng)價(jià)模型開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)綜述

龍紅明博士/教授/系主任安徽工業(yè)大學(xué)2014年5月基于鐵水總成本最低的煉鐵配料計(jì)算模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)2014年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)暨煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)2內(nèi)容提要研究意義1研究?jī)?nèi)容2模型演示33

研究意義1（1）國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

高品位的優(yōu)礦價(jià)格高，但燒結(jié)性能好，冶煉成本相對(duì)較低；而劣質(zhì)礦便宜，但品位低，雜質(zhì)多，需要消耗更多的冶煉成本。究竟買(mǎi)優(yōu)礦還是買(mǎi)劣礦劃算，劣礦能差到什么程度，如何能找到這個(gè)平衡點(diǎn)，怎樣的配礦結(jié)構(gòu)才是最經(jīng)濟(jì)的，對(duì)燒結(jié)礦性能、鐵水成本有何影響，這是擺在各鋼鐵企業(yè)面前非常突出且現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。因此通過(guò)建立單種鐵礦性能評(píng)價(jià)模型、燒結(jié)配料模型、高爐配料與鐵水成本預(yù)測(cè)模型（即從單種礦性能一直計(jì)算到鐵水）來(lái)指導(dǎo)采購(gòu)與煉鐵生產(chǎn)，對(duì)降低煉鐵成本、提高鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。4

（2）單種礦性能評(píng)價(jià)模型建立的思路根據(jù)鐵礦石的種類(lèi)與用途，按直接入爐礦（生塊礦、球團(tuán)礦）和鐵礦粉（精礦粉、富礦粉）四類(lèi)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)模型分為簡(jiǎn)單型和科學(xué)型，簡(jiǎn)單型從化學(xué)成分進(jìn)行計(jì)算與評(píng)價(jià)；

科學(xué)型在簡(jiǎn)單型基礎(chǔ)上從化學(xué)成分、物理性能和冶金性能、礦石基礎(chǔ)特性、單燒性能進(jìn)行全面的計(jì)算與評(píng)價(jià)。

設(shè)置基準(zhǔn)礦，即以同期市場(chǎng)和企業(yè)生產(chǎn)條件下某種已知價(jià)格和性能的礦粉為基準(zhǔn)礦，待評(píng)價(jià)礦的性能與之對(duì)比，從而預(yù)測(cè)相應(yīng)的價(jià)格。5以燒結(jié)所用原料成本最低和燒結(jié)礦含鐵量最高為目標(biāo)，建立了燒結(jié)優(yōu)化配料模型，配料結(jié)果直接導(dǎo)入到高爐配料模型中。以鐵水硅含量和爐渣堿度為目標(biāo)，為了模型的連續(xù)性可導(dǎo)入不同時(shí)期燒結(jié)礦配料模型中的最優(yōu)解自產(chǎn)燒結(jié)礦，利用定配比法或定成分法進(jìn)行高爐配料計(jì)算得成本最低的高爐配料方案，計(jì)算出鐵水成分和爐渣成分以及鐵水總成本。（3）燒結(jié)配料和高爐配料模型建立的思路6模型軟件系統(tǒng)功能7（1）

簡(jiǎn)單型單種礦評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（2）科學(xué)型單種礦評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（3）燒結(jié)配料模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（4）高爐配料模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究?jī)?nèi)容28（1）簡(jiǎn)易型單種礦評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單型：僅考慮單種礦的化學(xué)成分，適用于根據(jù)礦石貿(mào)易商提供的簡(jiǎn)單鐵礦粉性能數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算得出該鐵礦粉與基準(zhǔn)礦性能比較的優(yōu)劣以及最高采購(gòu)價(jià)格。9（2）簡(jiǎn)易型單種礦評(píng)價(jià)模型計(jì)算過(guò)程1）塊礦簡(jiǎn)單型評(píng)價(jià)算法TFe（綜）=（TFe-（0.3-0.5）FeO）/（100+2R4(SiO2+Al2O3)-2((CaO+MgO))

基準(zhǔn)礦噸度價(jià)=基準(zhǔn)礦價(jià)格/基準(zhǔn)礦TFe（綜）

評(píng)價(jià)礦價(jià)格噸度價(jià)=基準(zhǔn)礦噸度價(jià)

評(píng)價(jià)礦價(jià)格基準(zhǔn)礦價(jià)格*評(píng)定礦TFe（綜）/基準(zhǔn)礦TFe（綜）評(píng)價(jià)礦價(jià)格=基準(zhǔn)礦價(jià)格*評(píng)定礦TFe（綜）/基準(zhǔn)礦TFe（綜）-（評(píng)定礦有害元素價(jià)值-基準(zhǔn)礦有害元素價(jià)值）10（1）S元素權(quán)重的確定：

礦粉含硫變化0.1%，影響焦比2.93kg/t。（參考高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)，周傳典主編，p807）αS=2.93*焦炭單價(jià)/100011（2）P元素權(quán)重的確定：1）生鐵含p變化0.1%，影響焦比1.00kg/t。（參考高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)，周傳典主編，p821）αP（1）=1.00*焦炭單價(jià)*0.94*100/鐵礦石品位/10002）1kgP影響煉鋼鋼鐵料消耗，石灰單價(jià)=270元/噸(P=0.12%為基準(zhǔn))αP（2）=0.1*（4/0.03）*石灰單價(jià)*0.94*100/鐵礦石品位/10003）1kgP影響鐵水消耗，鐵水單價(jià)=3000元/噸αP（3）=0.1*（3/0.03）*鐵水單價(jià)*0.94*100/鐵礦石品位/1000（日照）αP=αP（1）+αP（2）+αP（3）=2.43+5.834+48.62=56.88/0.1%P12塊礦簡(jiǎn)單型評(píng)價(jià)算法—舉例說(shuō)明例：假設(shè)買(mǎi)入某基準(zhǔn)礦化學(xué)成分如下：TFe：64.12%，F(xiàn)eO：0，SiO2：2.35%，Al2O3：1.09%，CaO：0，MgO：0，S：0.02%，P：0.006%，Mn：0.376%。評(píng)價(jià)礦化學(xué)成分如下：TFe：65.44%，F(xiàn)eO：0，SiO2：3.24%，Al2O3：1.17%，CaO：0，MgO：0，S：0.025%，P：0%，Mn：0.181%。基準(zhǔn)礦價(jià)格為900元/t，焦炭?jī)r(jià)格為1500元/t，石灰單價(jià)270元/t，鐵水單價(jià)3000元/t，硅石單價(jià)300元/t，白云石單價(jià)150元/t，鎂鋁比取0.6，焦比為500kg/t，R渣=1.15，四元堿度為1。13參數(shù)基準(zhǔn)礦評(píng)價(jià)礦TFe64.12065.440FeO00SiO22.3503.240Al2O31.0901.170CaO00MgO00S0.0200.025P0.0660Mn0.3760.181焦炭?jī)r(jià)格（元/t）15001500石灰價(jià)格（元/t）270270鐵水單價(jià)（元/t）30003000硅石單價(jià)（元/t）300300白云石單價(jià)（元/t）150150鎂鋁比0.60.6焦比（kg/t）500500R渣1.151.15四元堿度11TFe（綜）59.99360.136有害元素價(jià)值（元/t）74.26320.358噸度價(jià)（元/t）15.00215.002價(jià)格（元/t）900956.0514

球團(tuán)礦、富礦粉、精礦粉的簡(jiǎn)單型評(píng)價(jià)算法與塊礦類(lèi)似，不再贅述。單種礦評(píng)價(jià)模型演示—簡(jiǎn)單型31617計(jì)算結(jié)果與導(dǎo)出EXCEL18（2）科學(xué)型單種礦評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)科學(xué)型單種礦評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)考慮因素多，科學(xué)全面，要求的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多?？茖W(xué)型單種礦評(píng)價(jià)模型是指獲得比較全面的礦粉數(shù)據(jù)（包括化學(xué)成分、物理性能、冶金性能、燒結(jié)基礎(chǔ)特性、單燒性能等）條件下，采用線性、非線性多種方法全面地評(píng)價(jià)鐵礦粉的綜合性能。

適合對(duì)礦石商提供的樣品在自行進(jìn)行其性能檢測(cè)分析的基礎(chǔ)上，更科學(xué)全面的綜合評(píng)價(jià)單種鐵礦的性能和對(duì)價(jià)格進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。1）科學(xué)型評(píng)價(jià)模型—塊礦（1）化學(xué)成分：沿用簡(jiǎn)單型評(píng)價(jià)算法，占?jí)K礦總權(quán)重的80%；（2）物理性能：占?jí)K礦總權(quán)重的10%；從以下方面綜合考量：1）粒度組成：占物理性能總權(quán)重的50%。

2）堆比重：占物理性能總權(quán)重的50%。（3）冶金性能：占?jí)K礦總權(quán)重的10%；從以下幾方面綜合考量：1）900℃還原度：占冶金性能權(quán)重的30%。2）低溫還原粉化率：占冶金性能權(quán)重的30%。3）透氣性指數(shù)：占冶金性能權(quán)重的20%。4）軟熔溫度區(qū)間：占冶金性能權(quán)重的10%。5）軟熔最大壓差：占冶金性能權(quán)重的10%。所有權(quán)重參數(shù)管理員可以任意調(diào)整。212）科學(xué)型評(píng)價(jià)模型—球團(tuán)礦222）科學(xué)型評(píng)價(jià)模型—富礦粉23燒結(jié)基礎(chǔ)特性評(píng)價(jià)—富礦粉同化性溫度評(píng)價(jià)

鐵礦石同化性越高，則在燒過(guò)程中越易生成液相。但是，基于對(duì)燒結(jié)礦的固結(jié)和燒結(jié)料層透氣性考慮，并不希望作為鐵礦石的粗粒礦石過(guò)分熔化，以避免起固結(jié)骨架作用的鐵礦石減少以及燒結(jié)料層透氣性惡化而影響燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，要求鐵礦石的同化性適宜。當(dāng)同化溫度低于1200℃時(shí)鐵礦粉同化性能強(qiáng)；1200℃-1250℃時(shí)鐵礦粉同化性較強(qiáng)；1250℃-1300℃時(shí)鐵礦粉同化性中等；高于1300℃時(shí)則同化性能較弱。據(jù)此建立以下評(píng)價(jià)區(qū)間（總分100）。同化溫度T/℃110012501400得分01000對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到如下計(jì)算公式：24單燒性能評(píng)價(jià)—富礦粉轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度評(píng)價(jià)

轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度高的燒結(jié)礦在運(yùn)往高爐的過(guò)程中產(chǎn)生的粉末少，可以提高燒結(jié)礦的入爐量，降低燒結(jié)礦成本；同時(shí)，強(qiáng)度好的燒結(jié)礦保證了高爐的順行，為鐵廠的增產(chǎn)節(jié)焦、降低消耗提供了重要的物質(zhì)保證。轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指數(shù)在80％以上已經(jīng)是國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。據(jù)此建立以下評(píng)價(jià)區(qū)間（總分100）。轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指數(shù)<4060>75得分060100對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到如下計(jì)算公式：25還原粉化率評(píng)價(jià)

一般認(rèn)為低溫還原粉化RDI+3.15mm<70%的燒結(jié)礦進(jìn)入高爐后會(huì)嚴(yán)重影響高爐上部料柱的透氣性，破壞爐況順行，RDI+3.15mm>90%的燒結(jié)礦進(jìn)入高爐，當(dāng)爐料下降到400-600℃區(qū)間，此種燒結(jié)礦對(duì)高爐爐料的透氣性影響較小。據(jù)此建立以下評(píng)價(jià)區(qū)間（總分100）RDI+3.15mm/%457090得分060100對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到如下計(jì)算公式：264）科學(xué)型評(píng)價(jià)模型—精礦粉27（1）

精礦粉與富礦粉的區(qū)別