CN103382513B - 一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，首先根据不同品位的烧结矿计算得到与高炉炉料结构相适应的烧结矿SiO₂含量和烧结矿碱度，然后按照该烧结矿成分进行烧结杯试验，由试验结果得到烧结矿价格，最后将烧结矿价格带入铁水原燃料成本计算公式，得到各个烧结矿品位对应的铁水原燃料成本，从中筛选出最低值即为铁水原燃料成本最低的生产方案。本发明提供了一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，能够得到铁水原燃料成本最低的烧结配矿结构，为生产低成本铁水提供了保证。

Description

一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法

技术领域

本发明属于炼铁生产技术领域，特别涉及一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法。

背景技术

近年来中国钢铁行业经过快速发展，钢铁企业规模和钢铁产能迅速扩张，市场竞争不断加剧；另一方面上游原燃料价格高涨，不断挤压钢铁企业的生存空间。为了提高企业竞争力和生存能力，国内钢铁企业一方面通过优化产品结构，开发高端产品，增加产品附加值，提高企业利润；另一方面通过开发高性价比铁矿粉资源，降低烧结矿生产成本，最终达到降低铁水成本的目的。

不过大量品质相对较低的高性价比铁矿粉的使用不可避免的将带来烧结矿质量的降低，主要表现在两个方面：一是烧结矿品位下降带来高炉铁水产率降低；二是烧结矿中杂质含量增加使得高炉渣量增加，成渣耗热增加，导致高炉燃料消耗上升。两方面的共同作用下将带来高炉铁水成本上升。

因此如何平衡高性价比铁矿粉使用带来的正面与负面效应，就成为降低铁水成本的关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，解决现有技术中无法平衡使用高性价比铁矿粉带来的正面和负面影响的问题，保证铁水的成本最低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，包括如下步骤：

根据烧结矿的不同含铁品位、炉渣碱度、入炉炉料配比、及除烧结矿外其他入炉原燃料的化学成分，分别计算与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i;

依据各个含铁品位的烧结矿成分、SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，得到各个含铁品位的烧结矿价格PS_i;

根据各个含铁品位的烧结矿价格PS_i，计算出各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i；

从各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i中筛选出最低值，作为铁水原燃料成本最低的生产方案。

进一步地，所述高炉入炉料配比以质量百分比计：块矿10-20%，烧结矿50-80%，球团矿10-30%；所述炉渣碱度1.15-1.25；所述高炉的喷吹煤量MM_i为130-160kg/t铁水。

进一步地，所述烧结矿的不同含铁品位的划分方法是：将烧结矿的含铁品位在从52-55%增加到57-59%的范围内，每增加0.5%作为一个烧结矿含铁品位，得到n个烧结矿含铁品位组元组成的一维数组。

进一步地，所述的与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i通过如下方法获得：

炉渣碱度=（∑_CaO+烧结矿入炉量*R_i*SiO_2i）/（∑_SiO2+烧结矿入炉量*SiO_2i）    （1）

SiO_2i=(100-MgO_i-Al₂O_3i-1.43TFe_i-G_i+0.11FeO_i)/(1+R_i)  （2）

联立公式（1）和公式（2）计算出各个含铁品位的烧结矿的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i；

其中，∑_CaO为除烧结矿外其他原燃料带入的CaO总量；∑_SiO2为除烧结矿外其他原燃料带入的SiO₂总量；MgO_i为各个含铁品位的烧结矿中MgO的质量百分含量；Al₂O_3i为各个含铁品位的烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量；FeO_i为各个含铁品位的烧结矿中FeO的质量百分含量；TFe_i为烧结矿中各个含铁品位；G_i为各个含铁品位的烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分的质量百分含量；i=1、2、3、...、n。

进一步地，所述烧结矿中MgO的质量百分含量为1.5-2.5%，所述烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量为1-4%，所述烧结矿中FeO的质量百分含量为7.0-9.0%，所述烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分G的质量百分含量为0-1%。

进一步地，所述的不同含铁品位的烧结矿价格的计算方法是：

依据第i组烧结矿成分及相应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，烧结得到成品烧结矿质量M_i，则烧结矿价格PS_i为：

PS_i=CS_i/M_i    （3）

重复上述烧结杯试验，得到n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格和n组烧结配料结构；

其中，CS_i为烧结矿原燃料成本；i=1、2、3、...、n。

进一步地，所述烧结杯试验的原料配比为：生石灰配比5%，石灰石配比3-20%，白云石配比5-15%，焦粉配比5-10%，其余为含铁原料；所述烧结杯试验的烧结混合料水分控制在6.5-7.5%，烧结料层厚度600-1000mm。

进一步地，将所述n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格PS_i代入公式（4），得到n个铁水原燃料成本PHM_i：

PHM_i=MS_i*PS_i+MP_i*PP_i+ML_i*PL_i+MC_i*PC_i+MM_i*PM_i    （4）

其中：i=1、2、3、...、n；

MS_i为生产1吨铁水消耗烧结矿量；

MP_i为生产1吨铁水消耗球团矿量；

PP_i为球团矿价格；

ML_i为生产1吨铁水消耗块矿量；

PL_i为块矿价格；

PC_i为焦炭价格；

MC_i为高炉入炉焦比；

PM_i为煤粉价格。

进一步地，所述的高炉入炉焦比MC_i的计算方法如下：

先根据烧结矿不同的含铁品位TFe_i计算高炉入炉炉料的综合入炉品位FeM_i；

然后根据公式（5）计算高炉入炉焦比MC_i：

MC_i=a+(b-FeM_i)*c    （5）

其中：a=250-450kg/t；b=55-59%；c=5-20kg/t；

i=1、2、3、...、n。

本发明提供的一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，将烧结矿的含铁品位在52-55%增加到57-59%的范围内，每增加0.5%作为一个烧结矿含铁品位，得到n个烧结矿含铁品位组元组成的一维数组。根据烧结矿的不同含铁品位、炉渣碱度和入炉炉料配比，与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i;再依据各个含铁品位的烧结矿成分、SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，得到各个含铁品位的烧结矿价格PS_i;根据各个含铁品位的烧结矿价格PS_i，计算出各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i；最后从各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i中筛选出最低值，作为铁水原燃料成本最低的生产方案。通过这种方法能够得到铁水原燃料成本最低的烧结配矿结构，为生产低成本铁水提供了保证。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法的不同入炉品位和烧结矿品位下的铁水原燃料成本比较。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，包括如下步骤：

步骤101：根据烧结矿的不同含铁品位、炉渣碱度、入炉炉料配比、及除烧结矿外其他入炉原燃料的化学成分，分别计算与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i;

步骤102：依据各个含铁品位的烧结矿成分、SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，得到各个含铁品位的烧结矿价格PS_i;

步骤103：根据各个含铁品位的烧结矿价格PS_i，计算出各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i；

步骤104：从各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i中筛选出最低值，作为铁水原燃料成本最低的生产方案。

其中，高炉入炉料配比以质量百分比计：块矿10-20%，烧结矿50-80%，球团矿10-30%；炉渣碱度为1.15-1.25；高炉的喷吹煤量MM_i为130-160kg/t铁水。

其中，烧结矿的不同含铁品位的划分方法是：将烧结矿的含铁品位在从52-55%增加到57-59%的范围内，每增加0.5%作为一个烧结矿含铁品位，得到n个烧结矿含铁品位组元组成的一维数组。

与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i通过如下方法获得：

炉渣碱度=（∑_CaO+烧结矿入炉量*R_i*SiO_2i）/（∑_SiO2+烧结矿入炉量*SiO_2i）    （1）

SiO_2i=(100-MgO_i-Al₂O_3i-1.43TFe_i-G_i+0.11FeO_i)/(1+R_i)   （2）

联立公式（1）和公式（2）计算出各个含铁品位的烧结矿的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i；

其中，∑_CaO为除烧结矿外其他原燃料带入的CaO总量；∑_SiO2为除烧结矿外其他原燃料带入的SiO₂总量；MgO_i为各个含铁品位的烧结矿中MgO的质量百分含量；Al₂O_3i为各个含铁品位的烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量；FeO_i为各个含铁品位的烧结矿中FeO的质量百分含量；TFe_i为烧结矿中各个含铁品位；G_i为各个含铁品位的烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分的质量百分含量；i=1、2、3、...、n。

其中，烧结矿中MgO的质量百分含量为1.5-2.5%，烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量为1-4%，烧结矿中FeO的质量百分含量为7.0-9.0%，烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分G的质量百分含量为0-1%。

其中，不同含铁品位的烧结矿价格的计算方法是：

以第i组烧结矿成分及相应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，烧结杯试验的原料配比为：生石灰配比5%，石灰石配比3-20%，白云石配比5-15%，焦粉配比5-10%，其余为含铁原料；烧结杯试验的烧结混合料水分控制在6.5-7.5%，烧结料层厚度600-1000mm。烧结得到成品烧结矿质量M_i，则烧结矿价格PS_i为：

PS_i=CS_i/M_i    （3）

重复上述烧结杯试验，得到n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格和n组烧结配料结构；

式中，CS_i为烧结矿原燃料成本；i=1、2、3、...、n。

将n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格PS_i代入公式（4），得到n个铁水原燃料成本PHM_i：

PHM_i=MS_i*PS_i+MP_i*PP_i+ML_i*PL_i+MC_i*PC_i+MM_i*PM_i    （4）

式中：i=1、2、3、...、n；

MS_i为生产1吨铁水消耗烧结矿量；

MP_i为生产1吨铁水消耗球团矿量；

PP_i为球团矿价格；

ML_i为生产1吨铁水消耗块矿量；

PL_i为块矿价格；

PC_i为焦炭价格；

MC_i为高炉入炉焦比；

PM_i为煤粉价格。

其中，高炉入炉焦比MC_i的计算方法如下：

先根据烧结矿不同的含铁品位TFe_i计算高炉入炉炉料的综合入炉品位FeM_i；

然后根据公式（5）计算高炉入炉焦比MC_i：

MC_i=a+(b-FeM_i)*c    （5）

式中：a=250-450kg/t；b=55-59%；c=5-20kg/t；

i=1、2、3、...、n。

下面以具体实例说明本发明的实施过程：

首先，以质量百分比计,高炉入炉炉料的配比为：块矿10-20%，烧结矿50-80%，球团矿10-30%；炉渣碱度为1.20；高炉的喷吹煤量MM_i为150kg/t铁水。其中，烧结矿中MgO的质量百分比为1.8%，烧结矿中Al₂O₃的质量百分比为2.0%，烧结矿中FeO的质量百分比为8.0%，烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分G的质量百分比为1%。烧结矿的含铁品位从55%增加到58%，在这个烧结矿含铁品位范围内，每增加0.5%作为一个烧结矿含铁品位，得到烧结矿的七个含铁品位：55%、55.5%、56%、56.5%、57%、57.5%、58%，依据烧结矿的七个含铁品位进行七个方案的实验。

根据七个烧结矿的含铁品位、炉渣碱度、高炉入炉炉料配比、及除烧结矿外其他入炉原燃料的化学成分，依据高炉炉渣碱度平衡公式（1）和公式（2），将两式联立计算出七个含铁品位的烧结矿的SiO₂的质量百分含量SiO_2i；对应含铁品位的烧结矿的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i表1。

然后，依据七个SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i及其对应的烧结矿成分分别进行烧结杯试验，烧结后得到七个成品烧结矿的质量M_i，根据各个含铁品位的烧结矿的成分分别计算烧结原燃料成本CS_i，并根据公式（3）分别计算烧结矿价格PS_i。相关数据见表1。

再根据七个烧结矿含铁品位TFe_i分别计算高炉入炉炉料的综合入炉品位FeM_i，然后由公式（5）计算各个高炉入炉焦比MC_i，对应数据见表1。最后，将七个含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格PS_i代入公式（4），计算得到七个铁水原燃料成本PHM_i。相关数据见表1。从七个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i中筛选出最低值，从表1可以看出，七个方案得到的铁水原燃料成本中，方案4得到的铁水原燃料成本是最低的。因此，在实际生产中，将方案4中的原料配比结构作为铁水原燃料成本最低的生产方案。

表1

参见图2，所示的不同入炉品位和烧结矿品位下的铁水原燃料成本比较，可见铁水的原燃料成本随着烧结矿品位的提高有一个拐点，也即存在一个最优的烧结高炉联动生产方案，按照该方案进行生产企业可以获得最低的铁水原燃料成本。

本发明提供的一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，通过大量的计算，从计算结果中找出最低的铁水原燃料成本值，将与此最低的铁水原燃料成本值对应的烧结矿化学成分作为铁水成本最低的烧结生产方案用于实际生产。虽然该方法的计算过程比较繁杂，但通过该方法可以将高炉工序和烧结工序相互联动，得到最低的铁水原燃料成本和最佳的烧结生产方案，降低了烧结矿的生产成本，达到了降低铁水成本的目的。从而提高了企业利润，增强了企业的竞争力和生存能力。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据烧结矿的不同含铁品位、炉渣碱度、高炉入炉炉料配比、及除烧结矿外其他入炉原燃料的化学成分，分别计算与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i；

依据各个含铁品位的烧结矿成分、SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i进行烧结杯试验，得到各个含铁品位的烧结矿价格PS_i；

根据各个含铁品位的烧结矿价格PS_i，计算出各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i；

从各个含铁品位的烧结矿对应的铁水原燃料成本PHM_i中筛选出最低值，作为铁水原燃料成本最低的生产方案。

2.根据权利要求1所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述高炉入炉炉料配比以质量百分比计：块矿10-20％，烧结矿50-80％，球团矿10-30％；所述炉渣碱度1.15-1.25；所述高炉的喷吹煤量MM_i为130-160kg/t铁水。

3.根据权利要求1所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述烧结矿的不同含铁品位的划分方法是：烧结矿的含铁品位从52-55％增加到57-59％的范围内，每增加0.5％作为一个烧结矿含铁品位，得到n个烧结矿含铁品位组元组成的一维数组。

4.根据权利要求1所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述的与各个含铁品位的烧结矿成分相适应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i通过如下方法获得：

炉渣碱度＝(∑_CaO+烧结矿入炉量*R_i*SiO_2i)/(∑_SiO2+烧结矿入炉量*SiO_2i)   (1)

SiO_2i＝(100-MgO_i-Al₂O_3i-1.43TFe_i-G_i+0.11FeO_i)/(1+R_i)   (2)

联立公式(1)和公式(2)计算出各个含铁品位的烧结矿的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i；

其中，∑_CaO为除烧结矿外其他原燃料带入的CaO总量；∑_SiO2为除烧结矿外其他原燃料带入的SiO₂总量；MgO_i为各个含铁品位的烧结矿中MgO的质量百分含量；Al₂O_3i为各个含铁品位的烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量；FeO_i为各个含铁品位的烧结矿中FeO的质量百分含量；TFe_i为烧结矿中各个含铁品位；G_i为各个含铁品位的烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分G的质量百分含量；i＝1、2、3、...、n。

5.根据权利要求4所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于：所述烧结矿中MgO的质量百分含量为1.5-2.5％，所述烧结矿中Al₂O₃的质量百分含量为1-4％，所述烧结矿中FeO的质量百分含量为7.0-9.0％，所述烧结矿中除FeO、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃外的其他成分G的质量百分含量为0-1％。

6.根据权利要求5所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述的不同含铁品位的烧结矿价格的计算方法是：

以第i组烧结矿成分及相应的SiO₂的质量百分含量SiO_2i和烧结矿碱度R_i为目标成分进行烧结杯试验，点火烧结得到成品烧结矿质量M_i，则烧结矿价格PS_i为：

PS_i＝CS_i/M_i   (3)

重复上述烧结杯试验，得到n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格和n组烧结配料结构；

其中，CS_i为烧结矿原燃料成本；i＝1、2、3、...、n。

7.根据权利要求6所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述烧结杯试验的原料配比为：生石灰配比5％，石灰石配比3-20％，白云石配比5-15％，焦粉配比5-10％，其余为含铁原料；所述烧结杯试验的烧结混合料水分控制在6.5-7.5％，烧结料层厚度600-1000mm。

8.根据权利要求7所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，将所述n个不同含铁品位的烧结矿对应的烧结矿价格PS_i代入公式(4)，得到n个铁水原燃料成本PHM_i：

PHM_i＝MS_i*PS_i+MP_i*PP_i+ML_i*PL_i+MC_i*PC_i+MM_i*PM_i   (4)

其中：i＝1、2、3、...、n；

MS_i为生产1吨铁水消耗烧结矿量；

MP_i为生产1吨铁水消耗球团矿量；

PP_i为球团矿价格；

ML_i为生产1吨铁水消耗块矿量；

PL_i为块矿价格；

PC_i为焦炭价格；

MC_i为高炉入炉焦比；

MM_i为高炉喷吹煤量；

PM_i为煤粉价格。

9.根据权利要求8所述的高炉烧结联动的低成本铁水生产方法，其特征在于，所述的高炉入炉焦比MC_i的计算方法如下：

先根据烧结矿不同的含铁品位TFe_i计算高炉入炉炉料的综合入炉品位FeM_i；

然后根据公式(5)计算高炉入炉焦比MC_i：

MC_i＝a+(b-FeM_i)*c   (5)

其中：a＝250-450kg/t；b＝55-59％；c＝5-20kg/t；

i＝1、2、3、...、n。