CN103911507A - 一种烧结配料优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烧结配料优化方法，该方法通过对烧结原料使用量的调整，能够提供一种成品率、下落强度、转鼓强度、抗磨指数、还原性及低温还原粉化性等均能满足烧结及炼铁生产要求，并能生产出质量较高烧结矿。

Description

一种烧结配料优化方法

技术领域

本发明涉及烧结配料优化方法，具体涉及烧结对添加低品位铁矿石、复杂组成铁矿石配方进行优化设计，使其冶金性能满足烧结矿生产和高炉炼铁要求的方法。

背景技术

烧结矿（铁矿石）的质量直接关系到高炉冶炼的顺行和高炉生产技术经济指标，由于我国铁矿石资源日渐匮乏，大多数铁矿石属于低品位铁矿石，钢铁企业铁矿石来源复杂的情况下，开发低品位、多种品质铁矿石利用和烧结配矿优化及其烧结工艺研究，是充分满足现有经济形势和钢铁企业自身条件的必然要求。

烧结工艺原本就是对贫矿的利用不可或缺的环节，低品位铁矿石经过精选后的铁精粉必须通过烧结过程才能满足高炉冶炼要求。近年来，随着中国、朝鲜等国家的烧结矿产量的持续增加及东欧国家的经济逐步回升，世界烧结矿产量己经完全恢复并在不断增加。尽管现在出现了新的炼铁工艺，但是在下个十年或更长的时间内，它们仍不可能对高炉产量有巨大影响。因此，烧结依然是铁矿粉造块的主要方法，而烧结矿也是高炉入炉的基本原料。

烧结配料对烧结矿的冶金性能有着决定性的影响，其中烧结矿的铁品位、碱度、铝硅比、燃料消耗量等都是由烧结配料决定。各种铁矿粉以及烧结熔剂在高温形成部分熔融相，产生固结，从而得到满足高炉生产要求的烧结块矿，并且其中部分铁矿石得到了一定预还原。不同的烧结配料必定会导致烧结矿的碱度、铁品位等性质发生改变；烧结矿的成品率，落下、转鼓强度，低温还原性能及低温还原粉化率也不经相同。

在目前烧结配料的基础上，研究通过改变烧结配料方案，提高低品位铁矿石的配加量，改善烧结矿各项性能指标，提出适合低品位铁矿粉烧结的配料优化方案，在保障高炉顺行的前提下降低生产成本，创造良好的经济指标显得十分紧迫和重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足烧结生产和高炉生产要求的烧结配料的新方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种烧结配料优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取n种铁矿粉，其中，n为大于2的自然数。

本发明中，所述铁矿粉选自61澳粉、58澳粉、轧钢皮、伊朗粉、印度粉、国中粉、焙烧粉、铁精粉、富矿粉、转炉渣和返矿。

本发明中，61澳粉是指：TFe含量61%左右的澳大利亚进口矿粉；58澳粉是指：TFe含量58%左右的澳大利亚进口矿粉；轧钢皮是指：是在轧钢过程中，从炽热的钢锭或钢坯上剥落下来的氧化铁皮，其主要成分是Fe₂O₃及FeO；伊朗粉是指：TFe含量55%左右的伊朗进口矿粉；印度粉是指：印度进口矿粉，TFe含量50%左右；国中粉是指：铁品位较低的国产矿粉，TFe含量50%左右；焙烧粉是指：经过氧化焙烧处理过的国产粉矿；铁精粉是指：铁矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理成矿粉，TFe含量60%左右；富矿粉是指：TFe含量大于45%，且粒度小于5mm的天然矿粉；转炉渣是指：炼钢生产的废弃物，作为烧结原料，回收利用；返矿是指：烧结过程中产生的强度和粒度不达标的烧结矿。

2）测定各种铁矿粉中6种化学成分的含量百分百，所述6种化学成分为TFe、S、Pb、Zn、K₂O和Na₂O；即第1种化学成分为TFe、第2种化学成分为S、第3种化学成分为Pb、第4种化学成分为Zn、第5种化学成分为K₂O、第6种化学成分为Na₂O。

3）设定目标函数和约束条件：

目标函数为 $C=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i\×c_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i},$

其中，i＝1、2……n，p_i为n种铁矿粉中第i种铁矿粉的重量百分比，c_i为n种铁矿粉中第i种原料的价格，C为优化目标；

约束条件为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=70\%,$

式中，为第i种铁矿粉中第j种成分的含量，为第i种铁矿粉的烧损量，b_j、d_j分别为烧结矿中对各化学成分的上限和下限约束。

例如，61澳粉用量百分比为p₁、价格为c₁。58澳粉用量百分比为p₂、价格为c₂。轧钢皮用量百分比为p₃、价格为c₃。伊朗粉用量百分比为p₄、价格为c₄。印度粉用量百分比为p₅、价格为c₅。国中粉用量百分比为p₆、价格为c₆。焙烧粉用量百分比为p₇、价格为c₇。铁精粉用量百分比为p₈、价格为c₈。富矿粉用量百分比为p₉、价格为c₉。转炉渣用量百分比为p₁₀、价格为c₁₀。

为第i种原料的烧损量，通过实验得到，即是指矿粉在烧结过程中水分的蒸发，结晶水逸出和氧化物分解等导致矿石重量的损失。b_j、d_j分别为铁矿粉中，各化学成分的上限和下限约束。值得说明的是，TFe只有下限约束，其余成分只有上限约束。

4）解出优化目标C最小时的p_i值；

5）选取n种铁矿粉和返矿组成实验组混合矿，所述实验组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比为p_i；

6）选取n种铁矿粉和返矿组成至少两个对照组混合矿，每一个所述对照组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比在p_i基础上做单因素调节；

7）向所述实验组混合矿和每一个对照组混合矿中加入石灰石、生石灰和焦煤粉，调节所述混合矿的碱度和配碳量；

8）对经过步骤7）处理的混合矿进行烧结实验、测定冶金性能。所述冶金性能应当包括烧成率、成品率、转鼓指数、抗磨指数、下落强度、烧前负压、最高温度和烧结速度中的一个或多个。

本发明通过对精炼渣的成分进行调控，使精炼渣的冶金性能得到改善。其主要优点是：

1）转炉渣，轧钢皮等冶金废料，在本发明中得到了利用，有利于提高经济效益。

2）得到成本、冶金性能优、有害元素较低的烧结矿配比。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

一种烧结配料优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）以印度粉、61澳粉、轧钢皮、铁精粉、富矿粉、国中粉、焙烧粉和转炉渣作为混合矿中的铁矿粉组分,上述铁矿粉组分依次排序，印度粉为第1种铁矿粉、61澳粉为第2种铁矿粉……转炉渣为第8种铁矿粉。白云石、石灰石、生石灰和焦煤粉作为调节所述混合矿的碱度和配碳量的成分。

2）测定各种原料中化学成分的含量百分比，参见表1。其中包括测定各种铁矿粉中6种化学成分的含量百分百，所述6种化学成分为TFe、S、Pb、Zn、K₂O和Na₂O。上述化学成分依次排序，TFe为第1种化学成分、S为第2种化学成分……Na₂O为第6种化学成分。

表1烧结原料的化学成分，%

注：Ig为烧损，价格单位为元/吨

3）设定目标函数和约束条件：

目标函数为 $C=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i\×c_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i},$

其中，i＝1、2……8，p_i各种原料的用量百分比，c_i为第i种原料的价格；例如，p₁为印度粉的用量百分比，c₁为印度粉的价格，以此类推。

约束条件为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=70\%,$

式中，为第i种铁矿粉中第j种成分的含量。例如，为印度粉中TFe的含量，以此类推。

为第i种铁矿粉的烧损量，b_j、d_j分别为烧结矿中对各化学成分的上限和下限约束。

实施例中，Tfe含量约束为≥53%，S含量约束为≤0.3%，Pb、Zn的含量约束为≤0.1%，K₂O、Na₂O的含量约束为≤0.2%。

4）解出目标函数，即解出优化目标C最小时的p_i值；得到各种铁矿粉所占的百分比；

表2实施例1中，步骤4得到的配料成分表％

5）选取上述八种铁矿粉和返矿一起组成实验组混合矿，所述实验组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比为p_i，八种铁矿粉的重量百分比总计为70％。

6）选取上述八种铁矿粉和返矿一起组成至少四个对照组混合矿，每一个所述对照组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比在p_i基础上做单因素调节，优选地为5％以内做单因素调节，本实施例为2％以内做单因素调节。八种铁矿粉的重量百分比总计为70％。

表3实施例1单因素调节配比方案

7）向所述实验组混合矿和每一个对照组混合矿中加入石灰石、生石灰和焦煤粉，调节所述混合矿的碱度和配碳量；实施例中，配碳量为7%，碱度为2.05。

8）对经过步骤7）处理的混合矿进行烧结实验、测定冶金性能。

表4实施例1烧结矿的冶金性能

由表中数据可知，第3组性能均优良，且配方与模型计算的配方最相近，满足生产要求，第3组，即实验组为优化烧结配料方案。

实施例2：

一种烧结配料优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）以58澳粉、伊朗粉、印度粉、铁精粉、富矿粉、焙烧粉、国中粉、转炉渣作为混合矿中的铁矿粉组分,上述铁矿粉组分依次排序，58澳粉为第1种铁矿粉、伊朗粉为第2种铁矿粉……转炉渣为第8种铁矿粉。白云石、石灰石、生石灰和焦煤粉作为调节所述混合矿的碱度和配碳量的成分。

2）测定各种原料中化学成分的含量百分比，参见表5。其中包括测定各种铁矿粉中6种化学成分的含量百分百，所述6种化学成分为TFe、S、Pb、Zn、K₂O和Na₂O。上述化学成分依次排序，TFe为

第1种化学成分、S为第2种化学成分……Na₂O为第6种化学成分。

表5烧结原料的化学成分，%

注：Ig为烧损，价格单位为元/吨

3）设定目标函数和约束条件：

目标函数为 $C=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i\×c_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i},$

其中，i＝1、2……8，p_i各种原料的用量百分比，c_i为第i种原料的价格；例如，p₁为58澳粉的用量百分比，c₁为58澳粉的价格，以此类推。

约束条件为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=70\%,$

式中，为第i种铁矿粉中第j种成分的含量。例如，为58澳粉中TFe的含量，以此类推。

为第i种铁矿粉的烧损量，b_j、d_j分别为烧结矿中对各化学成分的上限和下限约束。

实施例中，Tfe含量约束为≥52%，S含量约束为≤0.25%，Pb、Zn的含量约束为≤0.15%，K₂O、Na₂O的含量约束为≤0.25%。

4）解出目标函数，即解出优化目标C最小时的p_i值；得到各种铁矿粉所占的百分比；

表6实施例2中，步骤4得到的配料成分表％

5）选取上述八种铁矿粉和返矿一起组成实验组混合矿，所述实验组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比为p_i，八种铁矿粉的重量百分比总计为70％。

6）选取上述八种铁矿粉和返矿一起组成至少四个对照组混合矿，每一个所述对照组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比在p_i基础上做单因素调节，八种铁矿粉的重量百分比总计为70％。

表7实施例2单因素调节配比方案

7）向所述实验组混合矿和每一个对照组混合矿中加入石灰石、生石灰和焦煤粉，调节所述混合矿的碱度和配碳量；实施例中，配碳量为7%，碱度为2.05。

8）对经过步骤7）处理的混合矿进行烧结实验、测定冶金性能。

表8实施例2烧结矿的冶金性能

由表中数据可知，第3组性能均优良，且配方与模型计算的配方最相近，满足生产要求，第3组，即实验组为优化烧结配料方案。

Claims (1)

1.一种烧结配料优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取n种铁矿粉，其中，n为大于2的自然数；

2）测定各种铁矿粉中6种化学成分的含量百分百，所述6种化学成分为TFe、S、Pb、Zn、K₂O和Na₂O；

3）设定目标函数和约束条件：

目标函数为 $C=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i\×c_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i},$

其中，i＝1、2……n，p_i为n种铁矿粉中第i种铁矿粉的重量百分比，c_i为n种铁矿粉中第i种原料的价格，C为优化目标；

约束条件为：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i=70\%,$

式中，为第i种铁矿粉中第j种成分的含量，为第i种铁矿粉的烧损量，b_j、d_j分别为烧结矿中对各化学成分的上限和下限约束；

4）解出优化目标C最小时的p_i值；

5）选取n种铁矿粉和返矿组成实验组混合矿，所述实验组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比为p_i，i＝1、2……n；

6）选取n种铁矿粉和返矿组成至少两个对照组混合矿，每一个所述对照组混合矿中，返矿的重量百分比为30%，各种铁矿粉的重量百分比在p_i基础上做单因素调节；

7）向所述实验组混合矿和每一个对照组混合矿中加入石灰石、生石灰和焦煤粉，调节所述混合矿的碱度和配碳量；

8）对经过步骤7）处理的混合矿进行烧结实验、测定冶金性能。