單種礦評價模型開發(fā)與設計綜述

龍紅明博士/教授/系主任安徽工業(yè)大學2014年5月基于鐵水總成本最低的煉鐵配料計算模型設計與開發(fā)2014年全國煉鐵生產(chǎn)技術會暨煉鐵學術年會2內(nèi)容提要研究意義1研究內(nèi)容2模型演示33

研究意義1（1）國內(nèi)外研究進展

高品位的優(yōu)礦價格高，但燒結性能好，冶煉成本相對較低；而劣質礦便宜，但品位低，雜質多，需要消耗更多的冶煉成本。究竟買優(yōu)礦還是買劣礦劃算，劣礦能差到什么程度，如何能找到這個平衡點，怎樣的配礦結構才是最經(jīng)濟的，對燒結礦性能、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)實的問題。因此通過建立單種鐵礦性能評價模型、燒結配料模型、高爐配料與鐵水成本預測模型（即從單種礦性能一直計算到鐵水）來指導采購與煉鐵生產(chǎn)，對降低煉鐵成本、提高鋼鐵企業(yè)競爭力具有重要意義。4

（2）單種礦性能評價模型建立的思路根據(jù)鐵礦石的種類與用途，按直接入爐礦（生塊礦、球團礦）和鐵礦粉（精礦粉、富礦粉）四類分別進行評價。評價模型分為簡單型和科學型，簡單型從化學成分進行計算與評價；

科學型在簡單型基礎上從化學成分、物理性能和冶金性能、礦石基礎特性、單燒性能進行全面的計算與評價。

設置基準礦，即以同期市場和企業(yè)生產(chǎn)條件下某種已知價格和性能的礦粉為基準礦，待評價礦的性能與之對比，從而預測相應的價格。5以燒結所用原料成本最低和燒結礦含鐵量最高為目標，建立了燒結優(yōu)化配料模型，配料結果直接導入到高爐配料模型中。以鐵水硅含量和爐渣堿度為目標，為了模型的連續(xù)性可導入不同時期燒結礦配料模型中的最優(yōu)解自產(chǎn)燒結礦，利用定配比法或定成分法進行高爐配料計算得成本最低的高爐配料方案，計算出鐵水成分和爐渣成分以及鐵水總成本。（3）燒結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）

簡單型單種礦評價模型設計與開發(fā)（2）科學型單種礦評價模型設計與開發(fā)（3）燒結配料模型設計與開發(fā)（4）高爐配料模型設計與開發(fā)研究內(nèi)容28（1）簡易型單種礦評價模型設計與開發(fā)簡單型：僅考慮單種礦的化學成分，適用于根據(jù)礦石貿(mào)易商提供的簡單鐵礦粉性能數(shù)據(jù)進行評價，計算得出該鐵礦粉與基準礦性能比較的優(yōu)劣以及最高采購價格。9（2）簡易型單種礦評價模型計算過程1）塊礦簡單型評價算法TFe（綜）=（TFe-（0.3-0.5）FeO）/（100+2R4(SiO2+Al2O3)-2((CaO+MgO))

基準礦噸度價=基準礦價格/基準礦TFe（綜）

評價礦價格噸度價=基準礦噸度價

評價礦價格基準礦價格*評定礦TFe（綜）/基準礦TFe（綜）評價礦價格=基準礦價格*評定礦TFe（綜）/基準礦TFe（綜）-（評定礦有害元素價值-基準礦有害元素價值）10（1）S元素權重的確定：

礦粉含硫變化0.1%，影響焦比2.93kg/t。（參考高爐煉鐵生產(chǎn)技術手冊，周傳典主編，p807）αS=2.93*焦炭單價/100011（2）P元素權重的確定：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)技術手冊，周傳典主編，p821）αP（1）=1.00*焦炭單價*0.94*100/鐵礦石品位/10002）1kgP影響煉鋼鋼鐵料消耗，石灰單價=270元/噸(P=0.12%為基準)αP（2）=0.1*（4/0.03）*石灰單價*0.94*100/鐵礦石品位/10003）1kgP影響鐵水消耗，鐵水單價=3000元/噸αP（3）=0.1*（3/0.03）*鐵水單價*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塊礦簡單型評價算法—舉例說明例：假設買入某基準礦化學成分如下：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%。評價礦化學成分如下：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%?；鶞实V價格為900元/t，焦炭價格為1500元/t，石灰單價270元/t，鐵水單價3000元/t，硅石單價300元/t，白云石單價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)基準礦評價礦TFe64.12065.440FeO00SiO22.3503.240Al2O31.0901.170CaO00MgO00S0.0200.025P0.0660Mn0.3760.181焦炭價格（元/t）15001500石灰價格（元/t）270270鐵水單價（元/t）30003000硅石單價（元/t）300300白云石單價（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有害元素價值（元/t）74.26320.358噸度價（元/t）15.00215.002價格（元/t）900956.0514

球團礦、富礦粉、精礦粉的簡單型評價算法與塊礦類似，不再贅述。單種礦評價模型演示—簡單型31617計算結果與導出EXCEL18（2）科學型單種礦評價模型設計與開發(fā)科學型單種礦評價模型設計與開發(fā)考慮因素多，科學全面，要求的基礎數(shù)據(jù)多?？茖W型單種礦評價模型是指獲得比較全面的礦粉數(shù)據(jù)（包括化學成分、物理性能、冶金性能、燒結基礎特性、單燒性能等）條件下，采用線性、非線性多種方法全面地評價鐵礦粉的綜合性能。

適合對礦石商提供的樣品在自行進行其性能檢測分析的基礎上，更科學全面的綜合評價單種鐵礦的性能和對價格進行準確預測。1）科學型評價模型—塊礦（1）化學成分：沿用簡單型評價算法，占塊礦總權重的80%；（2）物理性能：占塊礦總權重的10%；從以下方面綜合考量：1）粒度組成：占物理性能總權重的50%。

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

鐵礦石同化性越高，則在燒過程中越易生成液相。但是，基于對燒結礦的固結和燒結料層透氣性考慮，并不希望作為鐵礦石的粗粒礦石過分熔化，以避免起固結骨架作用的鐵礦石減少以及燒結料層透氣性惡化而影響燒結礦的質量和產(chǎn)量。因此，要求鐵礦石的同化性適宜。當同化溫度低于1200℃時鐵礦粉同化性能強；1200℃-1250℃時鐵礦粉同化性較強；1250℃-1300℃時鐵礦粉同化性中等；高于1300℃時則同化性能較弱。據(jù)此建立以下評價區(qū)間（總分100）。同化溫度T/℃110012501400得分01000對數(shù)據(jù)進行擬合得到如下計算公式：24單燒性能評價—富礦粉轉鼓強度評價

轉鼓強度高的燒結礦在運往高爐的過程中產(chǎn)生的粉末少，可以提高燒結礦的入爐量，降低燒結礦成本；同時，強度好的燒結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保證。轉鼓強度指數(shù)在80％以上已經(jīng)是國內(nèi)先進水平。據(jù)此建立以下評價區(qū)間（總分100）。轉鼓強度指數(shù)<4060>75得分060100對數(shù)據(jù)進行擬合得到如下計算公式：25還原粉化率評價

一般認為低溫還原粉化RDI+3.15mm<70%的燒結礦進入高爐后會嚴重影響高爐上部料柱的透氣性，破壞爐況順行，RDI+3.15mm>90%的燒結礦進入高爐，當爐料下降到400-600℃區(qū)間，此種燒結礦對高爐爐料的透氣性影響較小。據(jù)此建立以下評價區(qū)間（總分100）RDI+3.15mm/%457090得分060100對數(shù)據(jù)進行擬合得到如下計算公式：264）科學型評價模型—精礦粉27（1）

精礦粉與富礦粉的區(qū)別