CN101812556A - 提高混匀料堆SiO2合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高高炉炼铁产量和降低高炉炼铁焦比的工艺方法，通过提高混匀料堆SiO₂合格率提高高炉炼铁产量和降低高炉炼铁焦比，通过降低混匀料堆SiO₂波动区间来获得提高混匀料堆SiO₂合格率的需要量。本发明相对现有技术中的经验数据，透过现象抓住了实质，具体且可操作，在生产规定的考核标准下，只要混匀料堆SiO₂合格率得到提高，就能获得预期的高炉炼铁产量增加量和高炉炼铁焦比降低量。

Description

提高混匀料堆SiO2合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法

技术领域

本发明涉及一种提高高炉炼铁产量和降低高炉炼铁焦比的工艺方法，具体地说是一种在工艺上提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法。

背景技术

长期以来人们都热衷于对烧结矿全铁和二元碱度的波动(下称烧结矿质量)与高炉经济效益(这里主要是指高炉的产量和焦比，下同)关系的探讨，那是因为烧结矿在高炉入炉原料中的地位举足轻重，而从炼铁生产实践中得到的烧结矿全铁和二元碱度的波动与高炉经济效益指标之间的经验数据又进一步强化了高炉炼铁工作者对这两个指标波动的重视，例如，日本高炉生产的经验证明：烧结矿R2从±0.05降低到±0.025时，高炉增产0.5％，焦比降低0.3％。苏联的经验是：当烧结矿R2的波动值从±0.1降至±0.075时，高炉增产1.5％，焦比降低0.8％，波动值若进一步由±0.075降至±0.05时，又可提高生产率1％，节焦0.5％。相比烧结矿R2，烧结矿Tfe的波动值更加重要，高炉生产经验证明，波动值由±1.5％降至±1.0％时，高炉一般要增产2.5％，焦比降低1.5％，波动值由±1.0％降至±0.5％时，则高炉产量又会提高2％，焦比下降1％(唐先觉，李希超，烧结(M)，北京：冶金工业出版社，1984。)等等。由此可知：烧结矿全铁和二元碱度的波动区间的降低可以提高高炉的经济效益，因此，在提高高炉产量和降低高炉焦比的问题上，人们过多地把注意力集中在烧结矿的全铁和二元碱度的波动区间的变化上，使得这个问题的研究很容易地就陷入了如下境地：第一，导致看到了现象而没有看到实质；第二，导致在实际生产中人们不断地提高对这两个指标的要求，以为只要提高这两个指标的规范限，实际生产就必定能提高高炉产量和降低高炉焦比，结果是烧结矿的全铁和二元碱度合格率降低，高炉经济效益并没有达到预期的效果。

然而，混匀料堆Tfe合格率和混匀料堆SiO₂合格率(下称混匀料质量或混匀料堆合格率)与高炉经济效益的关系又怎样呢？与烧结矿比较起来，人们对它的重视程度要逊色多了，这其中的一个重要原因是混匀料对高炉经济效益影响的非直接性，一方面，似乎很难建立一个与高炉经济效益一一对应的定性或定量关系，另一方面，在工序流程上混匀作业工序远离高炉炼铁作业工序，似乎也确实存在着不仅仅是混匀料堆质量一个因素会引起高炉经济效益的变化，因此，虽然随着含铁原料混匀技术不断发展和完善，在当今钢铁企业中，出现了越来越多烧结厂在生产中使用全混匀料生产烧结矿，混匀料的质量几乎对烧结矿的质量起着决定性的作用，但是人们还是感觉不到混匀料堆质量与高炉经济效益的关系的重要性，从而导致混匀料对高炉经济效益影响鲜有人做深入研究，在实际炼铁生产中就更没有人提出使用提高混匀料堆合格率的方法来提高高炉产量和降低高炉焦比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种提高高炉炼铁产量和降低高炉炼铁焦比的工艺方法，相对背景技术中的数据，透过现象抓住了实质，具体且可操作，在生产规定的考核标准下，只要混匀料堆SiO₂合格率得到提高，就能获得预期的高炉炼铁产量增加量和高炉炼铁焦比降低量。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，通过提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉炼铁产量和降低高炉炼铁焦比。

本发明的提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，通过降低混匀料堆SiO₂波动区间来获得提高混匀料堆SiO₂合格率的需要量。

本发明的提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，具体按以下步骤进行：

(1)根据混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂的标准偏差关系式：

P(|X-μ|≤K)＝2φ(K/σ)-1             (1)

其中：φ(X)表示标准正态分布函数；μ表示混匀料堆SiO₂的平均值；σ表示混匀料堆SiO₂的标准偏差；K表示混匀料堆SiO₂的合格率所参考的规范限；

将各项参数的具体数据代入公式(1)，通过计算和查正太函数分布表得到一定混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂波动区间条件下对应的混匀料堆SiO₂标准偏差表；

(2)根据混匀料生产现场原来的标准，在步骤(1)中得到的混匀料堆SiO₂标准偏差表中找到原来混匀料堆SiO₂波动区间及其混匀料堆SiO₂合格率，两者交叉得到一个混匀料堆SiO₂的标准偏差值；

(3)在步骤(1)中得到的混匀料堆SiO₂标准偏差表中找到新的将要降低的混匀料堆SiO₂波动区间，在这一横行中找到与步骤(2)中交叉得到的混匀料堆SiO₂的标准偏差值相当的混匀料堆SiO₂的标准偏差值，该混匀料堆SiO₂的标准偏差值所对应的竖行中的混匀料堆SiO₂合格率就是需要提高的混匀料堆SiO₂合格率的起点数据，将这个数据提高到100％。

本发明的优点是：(1)从矿石混匀时就开始对高炉生产经济效益的增长进行有利的控制，符合精料和全面质量管理方针；(2)效果明显，其量化后的效果见下表2；(3)相对背景技术中的经验数据，具有透过现象抓住了实质，具体且可操作，各种提高混匀料堆SiO₂合格率的措施都是实实在在的提高高炉生产经济效益的有效手段；(4)可以量化的特点导致可预见性强，在生产规定的考核标准(规范限)下，只要混匀料堆SiO₂合格率提高到本发明所描述的档次，就能获得本发明规定档次的高炉炼铁产量增加量和高炉炼铁焦比降低量，虽然现场情况千差万别，但是仍然可以大致量化，其量化情况见下表2。

具体实施方式

实施例一

根据概率论数理统计学的观点，混匀料堆SiO₂的数据分布服从参数为μ、σ的正态分布，即X～N(μ，σ²)。这种情况下，可以推导出混匀料堆SiO₂的规范限变化时，不同的混匀料堆SiO₂合格率所对应的混匀料堆SiO₂的标准偏差的关系式：

P(|X-μ|≤K)＝2φ(K/σ)-1              (1)

其中：φ(X)表示标准正态分布函数；μ表示混匀料堆SiO₂的平均值；σ表示混匀料堆SiO₂的标准偏差；K表示混匀料堆SiO₂的合格率所参考的规范限。

公式(1)就是混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂的标准偏差之间关系，现将各项参数的具体数据代入该公式，通过计算和查正太函数分布表得到一定混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂波动区间条件下对应的混匀料堆SiO₂标准偏差表：

表1

一般来讲对于影响标准偏差的各种因素都固定不变的情况下(比如工艺，设备，原料，方法，操作者，外因等等固定不变)，混匀料堆SiO₂的标准偏差是不会改变的，因此，当混匀料堆SiO₂波动区间由±0.3031％降至±0.2425％时，由表1可以看出，必然要有与之相适应的混匀料堆SiO₂合格率的降低，否则，混匀料堆SiO₂波动区间就不可能由±0.3031％降至±0.2425％，也就是说，混匀料堆SiO₂波动区间为±0.2425％的情况下要保持混匀料堆SiO₂合格率与降低之前(SiO₂±0.3031％)同样的水平，没有混匀料堆SiO₂合格率的提高，混匀料堆SiO₂波动区间的降低就不可能成为现实。由此可以认为，混匀料堆SiO₂波动区间的降低就意味着混匀料堆SiO₂合格率的提高。

根据混匀料生产现场原来的考核标准，在表1中找到原来混匀料堆SiO₂波动区间(比如±0.2425％)及其混匀料堆SiO₂合格率(比如100％)，两者交叉有一个混匀料堆SiO₂的标准偏差值(0.062)，再在表1中找到新的将要降低的混匀料堆SiO₂波动区间(比如±0.0606％)，在这一横行中找到与上述0.062相当的混匀料堆SiO₂的标准偏差值0.058，所对应的竖行中的混匀料堆SiO₂合格率70％就是需要提高的混匀料堆SiO₂合格率的起点数据，应将这个数据提高到100％。也就是说，混匀料堆SiO₂波动区间值从±0.2425％降低到±0.0606％，必然造成混匀料堆SiO₂合格率由原来的100％降低到新要求下的70％，要获得混匀料堆SiO₂波动区间值从±0.2425％降低到±0.0606％这一档次预期的高炉的经济效益的提高，就必须在新的SiO₂波动区间值±0.0606％的条件下将混匀料堆SiO₂合格率由70％提高到100％，

本发明实施例条件下得出的混匀作业的变化与高炉生产经济效益的增量之间的对应关系如下表所示：

表2

从表2中可以很容易得出上述假设的实施效果为高炉增加产量3.0％，焦比降低1.6％。

下面是根据上述内容的实施例：

本实施例对烧结矿以混匀料堆为统计单元，对不同合格率的混匀料堆所生产的烧结矿进行冶金性能试验，然后对所做的冶金性能试验数据进行数理统计分析，得到各混匀料堆Tfe和SiO2合格率条件下生产的烧结矿冶金性能试验结果和各影响因素X与其烧结矿冶金性能Y之间的相关系数及其检验结果，分析结果见表3和表4。

表3

表4

注：样本量为19，检验相关系数的临界值为0.456时，置信度为95％；检验相关系数的临界值为0.575时，置信度为99％。

因为影响烧结矿冶金性能的因素较多，在采集数据时充分注意了一些影响因素的稳定和统一，例如：作业区的配料比和配矿种类，配炭量为3.5％左右，生石灰用量根据混匀料中SiO2保持R2＝2.0左右，烧结料层高度为720mm，其他烧结生产工艺参数保持日常生产控制水平，另外，对可能影响烧结矿冶金性能的其它因素也做了数理统计检验(见表4)。

高温荷重软化及熔滴性能试验条件如下。试样粒度：烧结矿6.3～10mm；焦炭10～12.5mm；试样质量：150g。分别以试样收缩率达到10％和ΔPmax/2所对应的温度作为软化开始温度(ta)和软化终了温度(ts)；以试样渣铁开始滴落时的温度作为矿石熔滴温度tm；矿石软化温度区间Δtsa＝(ts-ta)；矿石熔滴温度区间Δtms＝(tm-ts)；ΔPmax为试验过程中出现的最大压差。

低温还原粉化采用静态测定法，试样重量500克，粒度10～12.5mm，还原温度500℃，还原气成分为20％CO+20％CO2+60％/N2，还原时间为60分钟，转鼓φ130×200mm，转鼓转9分钟共300转，鼓后筛分，取-0.5mm占总重量的百分数为RDI-0.5。

从表4可以看出，混匀料堆Tfe合格率对烧结矿冶金性能的影响主要表现在对烧结矿的软化开始温度和软化温度区间这两个指标的影响上。混匀料堆Tfe合格率与烧结矿的软化开始温度呈现出显著的正相关关系，与软化温度区间呈现出显著的负相关关系，特别是软化开始温度，其置信度达到了99％数量级，而对软化终了温度，软熔温度区间，滴落温度都没有发生显著意义的影响。也就是说在混匀作业规范限Fe±0.5％内，较高的混匀料Tfe合格率的混匀料堆，所生产的烧结矿拥有较高的软化开始温度，同时还拥有较低的软化温度区间。

软化开始温度对高炉冶炼过程有一定的影响，软化开始温度愈高，则高炉内块状带的体积就愈大，铁的直接还原度愈低，高炉焦比也就愈低。软化温度区间，这一温度差的数值愈大，软熔带的厚度愈大，因此，这一数值直接关系到高炉上部料柱的透气性，关系到高炉炉料的顺行。因此，这就能够很好地解释前面讨论中提到的这样一个现象：混匀作业中混匀料堆Tfe合格率的提高与烧结矿Tfe合格率的提高效果一样，都能提高高炉的产量和降低高炉生产的焦比。

从表4还可以看出混匀作业的另外一个质量指标，混匀料堆SiO2合格率对烧结矿冶金性能的影响主要表现在对烧结矿的低温还原粉化性能这个指标的影响上。它们两者之间呈现出显著的负相关关系，而与高温荷重软化及熔滴性能之间没有发现具有显著性意义的影响。也就是说，在混匀作业规范限SiO2±0.3％内，较高的混匀料SiO2合格率的混匀料堆，所生产的烧结矿拥有较好的低温还原粉化性能。

低温还原粉化性能差的烧结矿进入高炉，在高炉炉身上部受气流的冲击以及炉料之间的摩擦和挤压，将会产生粉末，降低料柱透气性，使高炉技术经济指标下降(利用系数降低、焦比升高)。当然高炉技术经济指标与很多因素有关，例如设备状况、操作水平、炉料的其他性质等等，但烧结矿的低温还原粉化性是一个重要的影响因素。因此，这就能够很好地解释前面讨论中提到的这样一个现象：混匀作业中混匀料堆SiO2合格率的提高与烧结矿R2合格率的提高效果一样，都能提高高炉的产量和降低高炉生产的焦比。

本实施例是按混匀料堆SiO₂合格率的高低从56％提高到100％进行数理统计分析的，分析后发现，在混匀作业规范限SiO₂±0.3％内，较高的混匀料SiO₂合格率的混匀料堆，所生产的烧结矿拥有较好的低温还原粉化性能，根据前面所做理论分析，烧结矿冶金性能的改善也就意味着高炉产量的增加和焦比的降低，根据混匀料堆SiO₂合格率提高的数据，从表1可以查出混匀料堆SiO₂波动区间降低的数据：从混匀料堆SiO₂的标准偏差值分析，本发明实施例现场生产混匀料堆在波动区间为SiO₂±0.3％及SiO₂合格率为56％(近似于60％)时的标准偏差值为0.360，在SiO₂±0.3％波动区间内将混匀料堆SiO₂合格率由56％提高到100％，其标准偏差值由0.360降低到0.078，在本实施例铁矿石混匀料生产条件下(混匀料料堆SiO₂＝4.85％，烧结矿R2＝2.0以及要求烧结矿R2≤±0.1)，一般都是提出比SiO₂±0.3％波动区间更高的要求，还可能是因为混匀料堆在SiO₂±0.2425％这一区间等级以上的时候，高炉产量的增加和焦比的降低没有什么研究价值(比如说现场在这些区间生产时很容易达到很高的合格率甚至达到100％的合格率)，所以从“背景技术”中我们可以看到：高炉炼铁生产没有R2≤±0.1(折合成本发明实施例混匀料堆SiO₂波动区间为SiO₂±0.2425％)这一等级以上的高炉产量的增加和焦比的降低经验数据，但是我们仍然可以根据本实施例SiO₂的合格率为100％时的标准偏差值达到0.078的情况，在表1中查到一个近似数据0.074进行分析，此时混匀料堆SiO₂波动区间为SiO₂±0.1213％，混匀料堆SiO₂合格率为90％，因此，可以认为本发明实施例是从SiO₂波动区间±0.3031％以外降低到SiO₂±0.1213％的，对照背景技术中从炼铁生产实践中得到的烧结矿二元碱度的波动与高炉经济效益指标之间的经验数据(见表2)，就可以很容易得出本发明的实施效果为高炉增加产量2.5％，焦比降低1.3％。可见其效果非常显著。

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，其特征在于：通过提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比。

2.如权利要求1所述的提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，其特征在于：通过降低混匀料堆SiO₂波动区间来获得提高混匀料堆SiO₂合格率的需要量。

3.如权利要求1或2所述的提高混匀料堆SiO₂合格率来提高高炉产量和降低高炉焦比的方法，其特征在于：按以下步骤进行：

(1)根据混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂的标准偏差关系式：

P(|X-μ|≤K)＝2φ(K/σ)-1    (1)

其中：φ(X)表示标准正态分布函数；μ表示混匀料堆SiO₂的平均值；σ表示混匀料堆SiO₂的标准偏差；K表示混匀料堆SiO₂的合格率所参考的规范限；

将各项参数的具体数据代入公式(1)，通过计算和查正太函数分布表得到一定混匀料堆SiO₂合格率和混匀料堆SiO₂波动区间条件下对应的混匀料堆SiO₂标准偏差表；

(2)根据混匀料生产现场原来的标准，在步骤(1)中得到的混匀料堆SiO₂标准偏差表中找到原来混匀料堆SiO₂波动区间及其混匀料堆SiO₂合格率，两者交叉得到一个混匀料堆SiO₂的标准偏差值；

(3)在步骤(1)中得到的混匀料堆SiO₂标准偏差表中找到新的将要降低的混匀料堆SiO₂波动区间，在这一横行中找到与步骤(2)中交叉得到的混匀料堆SiO₂的标准偏差值相当的混匀料堆SiO₂的标准偏差值，该混匀料堆SiO₂的标准偏差值所对应的竖行中的混匀料堆SiO₂合格率就是需要提高的混匀料堆SiO₂合格率的起点数据，将这个数据提高到100％。