CN103031393B - 一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，按以下步骤进行：选择适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性；选择适宜的混合高炉炉料的高温还原性；㈢取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率；将配矿效率进行比较，排除配矿效率不好的配矿比，留下配矿效率好的配矿比，如果在配矿效率好的配矿比中有能够满足η1≈η2≈η3≈……≈ηn，则配矿比所对应高炉混合炉料配矿比可以互换；从所对应的高炉生产各配矿比中挑选所使用生矿组合价格最低的那个配矿比。本发明在不影响混合炉料的冶金性能的情况下，变换生矿的种类及其相对的配比，从而以性价比比较好的矿种来替代性价比比较差的矿种，最终达到降低高炉炼铁的生产成本。

Description

一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，具体的说是一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法。

背景技术

为适应日趋激烈的市场竞争环境，提升钢铁主业的盈利能力，不少钢铁联合企业决定在企业内部实现市场化运作，让他们的生产厂转变为直接面向市场的成本主体和利润主体，按照公司统一安排，最为合理，高效地配置生产要素，取得最佳的经营业绩，于是，作为从公司“独立”出来的炼铁厂，由于所使用的烧结矿和球团矿完全取决于前道工序，根据目前高炉生产原料结构，降低高炉生产成本在原料结构上唯一可以变化的只有生矿的种类及其相对的配比，因此，诸如在公司已有的块矿中尝试着变换生矿的种类及其相对的配比，炼铁厂派专门的人员跟采购人员一道去采购，等等措施应运而生，试图寻找性价比比较好的资源来替代性价比比较差的矿种，从而在不影响混合炉料的冶金性能的情况下，降低高炉炼铁的生产成本，以获得最佳的经济效益。

因此，如何在不影响混合炉料的冶金性能的情况下，变换生矿的种类及其相对的配比，从而以性价比比较好的矿种来替代性价比比较差的矿种，最终达到降低高炉炼铁的生产成本，一直以来是有待解决的一个技术问题。

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，提出一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，在不影响混合炉料的冶金性能的情况下，变换生矿的种类及其相对的配比，从而以性价比比较好的矿种来替代性价比比较差的矿种，最终达到降低高炉炼铁的生产成本。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，按以下步骤进行：

㈠选择适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即保证

$R=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\·N_i$ 公式（1）

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中R：混合炉料的低温还原粉化性 RDI%；

R_i：某单一炉料的低温还原粉化性 RDI%；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

N：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

㈡选择适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即保证

$I=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i\·N_i$ 公式（2）

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中I：混合炉料的还原性 RI %；

I_i：某单一炉料的还原性 RI %；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

N：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

㈢取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率，即：

ηn= Sn/sn n = 1,2,3, ……，n 公式（3）

式中ηn：为某个高炉炉料配矿比的配矿效率；

Sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料的熔滴性能总特性值；

sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值；

㈣将η1，η2，η3，……，ηn进行比较，排除配矿效率不好的配矿比，留下配矿效率好的配矿比，如果在配矿效率好的配矿比中有能够满足下面公式：

η1≈η2≈η3≈……≈ηn 公式（5）

则η1，η2，η3，……，ηn所对应高炉混合炉料配矿比可以互换；

㈤从η1，η2，η3，……，ηn所对应的高炉生产各配矿比中挑选所使用生矿组合价格最低的那个配矿比。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，步骤㈢具体按以下步骤进行：

⑴引入熔滴性能总特性值S，S值越小，熔滴性能越好，也就是该配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能越好，其计算式为：

$S={\∫}_{\mathrm{ts}}^{\mathrm{td}}(\mathrm{\ΔPd}-\mathrm{\ΔPs})\mathrm{dt}$ 公式（4）

式中，ts为开始熔融温度，是对应ΔPd／2时候的温度，℃；td为开始滴落时候的温 度，℃；ΔPs为开始熔融时的压差，ΔPs=ΔPd／2，Pa；ΔPd为最大压差，Pa；

⑵对高炉生产拟定的配矿比，计算每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn（n=1，2，3，……n）；

⑶计算拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值S；

⑷计算高炉生产各配矿比的配矿效率，将以上各步骤得到的S2，S3，S4，……，Sn和s2，s3，s4，……，sn代入公式（3）计算高炉生产各配矿比的配矿效率，得到η1，η2，η3，……，ηn。

前述的变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，步骤⑵：对高炉生产拟定的配矿比，计算每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn，具体按以下步骤进行：

①拟定的高炉生产配矿比所组合的混合高炉炉料的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar₂保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L／min，升温速度：<900℃为10℃／min，900-1000℃为2℃／min，>1000℃为3-4℃／min，荷重为1.0kg／cm2；以试样收缩10%时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃；开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs=ΔPd／2，单位为Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②按照拟定的高炉生产配矿比，准备好高炉入炉混合炉料试样，将混合炉料试样，粒度为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，再将装有混合炉料试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S2，S3，S4，……，Sn。

前述的变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，步骤⑶：计算拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值S，具体按以下步骤进行：

①拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar₂保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L／min，升温速度：<900℃为10℃／min，900-1000℃为2℃／min，>1000℃为3-4℃／min，荷重为1.0kg／cm2；以试样收缩10%时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃，开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs=ΔPd／2，单位为 Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②将烧结矿试样，粒度为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，然后将装好烧结矿试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s2，s3，s4，……，sn。

本发明的有益效果是：①本发明在不影响混合炉料的冶金性能的情况下，变换生矿的种类及其相对的配比，从而以性价比比较好的矿种来替代性价比比较差的矿种，最终达到降低高炉炼铁的生产成本。②在铁矿石资源紧张的矛盾越来越突出当今，本发明合理有效地利用了铁矿石资源，在高炉生产中克服了生矿种类及其相对配矿比中的“强强”联合和“弱弱”联合等资源浪费型组合。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，按以下步骤进行：

㈠选择适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即保证

$R=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_i\&CenterDot;N_i$ 公式（1）

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中R：混合炉料的低温还原粉化性 RDI%；

R_i：某单一炉料的低温还原粉化性 RDI%；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

N：混合炉料中所含单一炉料的种类数。

㈡选择适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即保证

$I=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_i\&CenterDot;N_i$ 公式（2）

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中I：混合炉料的还原性RI%；

I_i：某单一炉料的还原性RI%；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

N：混合炉料中所含单一炉料的种类数。

㈢取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率，即：

ηn= Sn/sn n = 1,2,3, ……，n 公式（3）

式中ηn：为某个高炉炉料配矿比的配矿效率；

Sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料的熔滴性能总特性值；

sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值。

具体按以下步骤进行：

⑴引入熔滴性能总特性值S，S值越小，熔滴性能越好，也就是该配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能越好，其计算式为：

$S={\&Integral;}_{\mathrm{ts}}^{\mathrm{td}}(\mathrm{\&Delta;Pd}-\mathrm{\&Delta;Ps})\mathrm{dt}$ 公式（4）

式中，ts为开始熔融温度，是对应ΔPd／2时候的温度，℃；td为开始滴落时候的温度，℃；ΔPs为开始熔融时的压差，ΔPs=ΔPd／2，Pa；ΔPd为最大压差，Pa；

⑵对高炉生产拟定的配矿比，计算每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn（n=1，2，3，……n）；具体为：

①拟定的高炉生产配矿比所组合的混合高炉炉料的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar₂保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L／min，升温速度：<900℃为10℃／min，900-1000℃为2℃／min，>1000℃为3-4℃／min，荷重为1.0kg／cm2；以试样收缩10%时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，本案例中的开始熔融温度ts是对应ΔPd／2时候的温度，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃；开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs=ΔPd／2，单位为Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②按照拟定的高炉生产配矿比，准备好高炉入炉混合炉料试样，将混合炉料试样，粒度为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，再将装有混合炉料试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S2，S3，S4，……，Sn。

⑶计算拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值S；具体为：

①拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar₂保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L／min，升温速度：<900℃为10℃／min，900-1000℃为2℃／min，>1000℃为3-4℃／min，荷重为1.0kg／cm2；以试样收缩10%时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，本案例中的开始熔融温度ts是对应ΔPd／2时候的温度，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃，开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs=ΔPd／2，单位为Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②将烧结矿试样，粒度为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，然后将装好烧结矿试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s2，s3，s4，……，sn。

⑷计算高炉生产各配矿比的配矿效率，将以上各步骤得到的S2，S3，S4，……，Sn和s2，s3，s4，……，sn代入公式（3）计算高炉生产各配矿比的配矿效率，得到η1，η2，η3，……，ηn。

㈣将η1，η2，η3，……，ηn进行比较，排除配矿效率不好的配矿比，留下配矿效率好的配矿比，如果在配矿效率好的配矿比中有能够满足下面公式：

η1≈η2≈η3≈……≈ηn 公式（5）

则η1，η2，η3，……，ηn所对应高炉混合炉料配矿比可以互换。

㈤从η1，η2，η3，……，ηn所对应的高炉生产各配矿比中挑选所使用生矿组合价格最低的那个配矿比。

本实施例混合高炉炉料除了前道工序所生产的烧结矿和球团矿，能够参加当期高炉生产配矿比的生矿的种类有伊朗，印度，印尼，FMG（火箭块），哈PB（澳大利亚块）五种，价格不同，性能各异。通过本实施例的方法期望得到一个生产成本低（块矿价格相对便宜），组成配矿比后其混合炉料的冶炼性能好（至少要保持现有已知生产技术经济指标较好的水平）的优选结果。

按照本实施例的方法进行一系列的测定和计算后，得到表一，经过公式（5）的对比 和比较分析，排除了表二和表三所展示的两个配矿比，得到表四所表示的五个配矿比，由于这五个配矿比的配矿效率符合公式（5）即η1≈η2≈η3≈……≈ηn，因此，它们所对应的高炉混合炉料配矿比可以互换，对高炉生产不会造成影响，所以，这五个配矿比可以供生产时从节省生产成本的角度去选择使用。

从表四可以看出，所挑选出来的五个配矿比，其配矿效果都很好，Sn／S达到了0.3数量级，因此，从这五个配矿比中挑选任何一个投入生产，都不会影响高炉的技术经济指标，这就为降低高炉的生产成本提供了选择，因为只要在这五个配矿比中挑选一个成本最低的配比组合就可以达到目的，下面是对这五个配矿比进行优选的计算过程：

表一：变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法应用实例总表

表二：应用实例所排除的第一个混合高炉料配比情况

表三：应用实例所排除的第二个混合高炉料配比情况

表四：应用实例优选出的五个混合高炉炉料配比情况

以各个配矿比中生矿作为整体1来计算，则各个配矿比中生矿的组成百分比为：

配矿比1，25%伊朗+25%FMG+50哈PB；

配矿比2，25%伊朗+25%印尼+50哈PB；

配矿比3，25%伊朗+25%印尼50%FMG；

配矿比5，25%伊朗+25%印度+50%哈PB；

配矿比6，20%伊朗+80%FMG。

按照2012.08.价格，伊朗831元/吨，印度627元/吨，印尼673元/吨，FMG火箭777元/吨，哈PB澳块847元/吨，计算五个配矿比的生矿成本如下：

配矿比1，25%*831+25%*777+50%*847=825.5；

配矿比2，25%*831+25%*673+50%*847=799.5；

配矿比3，25%*831+25%*673+50%*777=764.5；

配矿比5，25%*831+25%*627+50%*847=788；

配矿比6，20%*831+80%*777=787.8；

从以上的计算可以看出，按照成本大小来排列，其成本从小到大的顺序是：配矿比3，配矿比6，配矿比5，配矿比2，配矿比1。因此，首选配矿比3，其次配矿比6或者配矿比5。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，其特征在于：按以下步骤进行：

㈠选择适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即保证

公式(1)

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中R：混合炉料的低温还原粉化性RDI％；

R_i：某单一炉料的低温还原粉化性RDI％；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

㈡选择适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即保证

公式(2)

所计算的值符合变换生矿种类和相对配比之前生产中采用的常用值，或者使用者根据实际情况认为不会影响生产的取值范围；

式中I：混合炉料的还原性RI％；

I_i：某单一炉料的还原性RI％；

N_i：单一炉料占混合炉料的分数；

n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

㈢取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率，即：

ηn＝ Sn/sn n＝ 1,2,3,……，n 公式(3)

式中ηn：为某个高炉炉料配矿比的配矿效率；

Sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料的熔滴性能总特性值；

sn：某个高炉炉料配矿比的混合炉料中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值；

㈣将η1，η2，η3，……，ηn进行比较，排除配矿效率不好的配矿比，留下配矿效率 好的配矿比，如果在配矿效率好的配矿比中有能够满足下面公式：

η1≈η2≈η3≈……≈ηn 公式(5)

则η1，η2，η3，……，ηn所对应高炉混合炉料配矿比可以互换；

㈤从η1，η2，η3，……，ηn所对应的高炉生产各配矿比中挑选所使用生矿组合价格最低的那个配矿比；

所述步骤㈢具体按以下步骤进行：

⑴引入熔滴性能总特性值S，其计算式为：

公式(4)

式中，ts为开始熔融温度，是对应ΔPd/2时候的温度，℃；td为开始滴落时候的温度，℃；ΔPs为开始熔融时的压差，ΔPs＝ΔPd/2，Pa；ΔPd为最大压差，Pa；

⑵对高炉生产拟定的配矿比，计算每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn(n＝1，2，3，……n)；

⑶计算拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值sn；

⑷计算高炉生产各配矿比的配矿效率，将以上各步骤得到的S2，S3，S4，……，Sn和s2，s3，s4，……，sn代入公式(3)计算高炉生产各配矿比的配矿效率，得到η1，η2，η3，……，ηn。

2.如权利要求1所述的变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，其特征在于：所述步骤⑵：对高炉生产拟定的配矿比，计算每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn，具体按以下步骤进行：

①拟定的高炉生产配矿比所组合的混合高炉炉料的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L/min，升温速度：<900℃为10℃/min，900-1000℃为2℃/min，>1000℃为3-4℃/min，荷重为1.0kg/cm²；以试样收缩10％时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃；开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs＝ΔPd/2，单位为Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②按照拟定的高炉生产配矿比，准备好高炉入炉混合炉料试样，将混合炉料试样，粒度 为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，再将装有混合炉料试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他拟定的高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特性值S2，S3，S4，……，Sn。

3.如权利要求1所述的变换生矿种类和相对配比来降低高炉生产成本的方法，其特征在于：所述步骤⑶：计算拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值sn，具体按以下步骤进行：

①拟定的高炉生产配矿比中所使用的烧结矿的熔滴性能的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N₂或者Ar保护下温度升至900℃时改通还原气体，还原气体由CO和N₂按体积比30：70组成，流量为10L/min，升温速度：<900℃为10℃/min，900-1000℃为2℃/min，>1000℃为3-4℃/min，荷重为1.0kg/cm²；以试样收缩10％时温度为软化开始温度ta℃，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts℃，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td℃，开始熔融时的压差为ΔPs，ΔPs＝ΔPd/2，单位为Pa，试验中出现的最大压差为ΔPd，单位为Pa；

②将烧结矿试样，粒度为6.3-10毫米，装入内直径为40毫米的石墨坩埚中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10-20毫米的焦块，然后将装好烧结矿试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石软熔滴落装置中进行测定，得到要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s1；

③用与上面同样的方法在矿石软熔滴落装置中进行测定，得到其他要参加高炉混合炉料配比的烧结矿的熔滴性能总特性值s2，s3，s4，……，sn。