炼铁要降本 原料排排看

　　高炉炼铁是一项复杂的系统工程，以往都是从局部去优化处理，很少把原料采购与烧结、高炉配矿进行一体化综合优化。原料采购是为烧结和高炉炼铁服务的，烧结和高炉就是采购的用户，烧结和高炉炼铁是采购的终端。因此，把原料采购与烧结和高炉炼铁联系起来进行一体化综合优化，是钢铁企业内部生产有机联系的必然要求，也是钢铁企业转型升级的重要抓手。

　　烧结、高炉炼铁原料采购的优化

　　优化烧结、高炉炼铁原料采购很有意义。由中国钢铁工业协会对标挖潜办公室每年公布的全国62家钢企原燃料采购成本对比情况可知，同一质量的原燃料，不同企业的采购价有很大的差别。近年来，我国钢铁企业处于困难时期，优化配矿、降低采购成本已成为多数企业降本增效的关键环节。而优化原料采购的关键在于根据铁矿石综合品位性价比的排序和配矿结构来进行采购。

　　按铁矿石综合品位性价比排序采购是企业降本增效的有效措施。企业对准备采购的铁矿石（粉）进行综合品位计算，计算出表观品位价（到厂价/表观品位）、综合品位价（到厂价/综合品位）和综合品位性价比（表观品位价/综合品位价），把计算结果列为综合品位性价比排序表（例子见表1、表2），可根据综合品位性价比的排序与配矿结构选择采购矿种。目前，笔者已将铁矿粉综合品位性价比的计算方法编成软件，只要将企业的铁矿石化学成分和到厂价输入软件的表格内，各项计算结果就会在下一个表格内系统地显示出来。

　　企业配矿结构必须要有稳定的主矿体系。主矿体系是指烧结配矿要由几种主要的矿种组成，只有烧结的主矿体系稳定了，才能稳定烧结矿的质量。烧结矿的质量稳定，是高炉炉况稳定的基础。依据国内外已有的经验，烧结矿的主矿体系可由以下3种形式构成：一是高品位、低硅、低铝的赤铁矿粉或磁铁矿粉与高水化程度的两种褐铁矿（其比例可为40%~70%）组成的主矿体系，所得到的烧结矿与采用全优质赤铁矿粉得到的烧结矿具有同样优良的成品率和性能。二是以中等水化程度的褐铁矿粉作为主要原料时，由于其粒度细，料层透气性差，可采用比生石灰更优的黏结剂强化制粒，改善料层透气性和提高成品矿强度。三是同时以高水化程度的褐铁矿粉和中等水化程度的褐铁矿粉为主要原料的烧结技术，以粗粒作为制粒的核心，以几种微粒作为包裹料强化制粒，改善料层的透气性，确保生产率不下降。以上3个主矿体系，均体现出通过提高褐铁矿粉的比例来降低采购成本、不降低入炉料质量的低成本战略。建立以上3个主矿体系，均须采用强化制粒工艺技术，改善料层透气性，确保烧结产量、质量。

　　优化烧结配矿的目标、原则和方法

　　优化烧结配矿的目标。优化烧结配矿应实现以下目标：一是满足高炉对碱度和化学成分的要求，成品矿的主要化学成分指标包括碱度、品位和SiO2含量，MgO、Al2O3、FeO和有害元素含量应满足高炉冶炼的要求；二是满足高炉对烧结矿强度和粒度的要求；三是满足高炉对烧结矿冶金性能的要求，特别是高炉块状带的还原性和高炉下部软熔带透气性的要求。四是满足高炉顺行和稳定性的要求，特别是要确保高炉的稳定性。五是满足节能减排、提高效益和低成本的要求。

　　优化烧结配矿的原则。优化烧结配矿应坚持以下原则：一是坚持高品位、低渣比的精料方针原则，二是坚持低MgO、低FeO、高还原性的原则，三是坚持低燃耗、低电耗的低能耗原则，四是坚持低的有害元素有利于高炉长寿的原则，五是坚持低成本、高效益的原则。

　　优化烧结配矿的方法。

　　按铁矿粉的烧结反应性合理配矿。烧结反应性是指矿粉的酸性脉石与CaO同化和熔化反应的能力，它可以用烧结生产率（利用系数）和成品矿的机械强度（转鼓指数）这一对指数来表示。据此，可将铁矿粉的反应性分为优、中、差3类，在烧结配矿时按3类的不同合理搭配。

　　按铁矿粉的烧结基础特性合理配矿。铁矿粉的烧结基础特性包括同化性、液相流动性、黏结相强度、生成铁酸钙的能力和连晶固结能力。配矿原则是在化学成分、物理性能合格和满足高炉炼铁成本需求的条件下，同化性高的与同化性低的合理搭配，液相流动性指数低的与高的合理搭配，尽量多用黏结相自身强度高、铁酸钙生成能力强和连晶固结能力强的铁矿粉，通过铁矿粉基础特性的合理搭配，使铁矿粉自身特性互补，获得烧结生产所要求的质量。

　　按铁矿粉晶体颗粒大小、水化程度和Al2O3含量3个特性合理配矿。这是巴西淡水河谷公司研发的配矿方法，铁矿粉的3个特性都分为粗、中、细和高、中、低3类。铁矿粉晶体颗粒小、水化程度高，有利于提高烧结的产量；晶体颗粒粗、水化程度低，有利于降低燃耗；晶体颗粒细、Al2O3含量低，有利于提高成品矿的强度和改善RDI指数。

　　优化配矿的计算方法。目前最常见的是EXCEL表格法，该方法比较简单易行；也有采用EXCEL+数学模型的方法，比较复杂的计算方法采用线性规划方法，还有烧结优化配料模型。目前，高校和科技界已广泛采用美国学者提出的线性规划Matlab软件进行优化配矿的具体计算。

　　原料采购与烧结、高炉配矿

　　一体化优化的实例

　　笔者根据某港口企业铁矿资源的化学成分及到厂价（表1），计算综合品位、表观品位价、综合品位价、综合品位性价比（表2）。根据计算结果和排序，烧结矿配矿根据3种主矿和企业现有的其他含铁资源设计出5组配矿方案（见表3），以此研究在碱度和主要化学成分基本相同的条件下，铁矿粉综合品位性价比对烧结成本的影响。

　　其结果显示，一是铁矿粉综合品位性价比排序对烧结配矿的成本起着决定性的作用。对于相同的成品矿品位，由于主矿的性价比不同，成品矿的成本产生较大的差值。60%品位的方案5与方案1相比，成品矿的成本相差51.81元/吨；同样57%品位的方案3与方案4相比，吨矿的成本相差54.61元/吨。二是主矿体系的组合是影响烧结矿成本的重要因素。烧结特性的优势互补原则不是一般的高低或优劣搭配，而是要选择综合品位性价比相一致的合理搭配，否则会影响烧结配矿成本。三是配矿品位目标值是影响烧结成本的基础因素，但不是唯一因素，决定烧结成本的关键因素还是铁矿粉的综合品位性价比及其组合。四是主矿体系的综合品位性价比不仅是影响烧结配矿成本的决定性因素，而且它往往会严重影响成品矿的主要化学成分和质量。

　　根据表1、表2的计算结果及排序，笔者选择方案4的成品矿作为高炉优化配矿的烧结矿，主要通过变更炉料结构来优化高炉配矿。4个不同方案依据表2中球团矿和块矿的排序来组合，每个方案的酸性炉料的配比保持不变，4个不同方案的效果见表4。结论如下：一是4个方案由于使用性价比排序不同的矿种，入炉矿品位和渣铁比不同，其结果验证了入炉矿品位和渣铁比变差与炉料结构的球团矿和块矿的性价比排序相一致。二是高炉炼铁炉况的稳定与炉渣的稳定性相关，生铁成本须建立在稳定炉渣碱度及其性能的基础上，并取决于构成炉料结构的铁矿石的综合品位性价比。三是在烧结矿质量稳定的条件下，球团矿和块矿的性价比排序实质上决定了渣铁比的高低，可以说降低渣铁比是降低高炉炼铁成本的基础。四是不同炉料结构的效果（生铁成本）与球团矿和块矿的性价比排序直接相关，高性价比的炉料经济效果明显，低品质矿的效果在低矿价的条件下是负值。五是4个不同配矿方案的效果比较，仅考虑了入炉矿品位和燃料比变化的影响，没有把入炉矿品位对产量的影响、烧结矿和焦炭质量对炼铁成本的影响计算在内，而实际上这些因素对成本的影响是客观存在的。

　　综上所述，降低高炉炼铁成本的关键在于降低高炉炼铁原燃料的成本，降低铁前含铁原料成本重在依据铁矿石综合品位低价比和配矿结构降低采购成本。原料采购与烧结、高炉配矿一体化优化，可最大限度地降低铁前原料成本，提高铁前生产效益。