程廣田，劉月建，龍防，秦華偉
( 安陽鋼鐵股份有限公司)
摘要：2017 年以來，通過技術(shù)研究和不斷總結(jié)經(jīng)驗，逐步建立起了依托高爐和燒結(jié)一體化的燒結(jié)系統(tǒng)配礦模型，確立了配礦標準和參數(shù)，同時在標準下持續(xù)進行配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不斷降低生鐵成本，取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)配礦；優(yōu)化成本；降低實踐
0 前言
2014 年以來，安鋼高爐裝備大型化之后，對燒結(jié)配礦提出了更高的要求。安鋼鐵前配礦和高爐操作技術(shù)人員不斷探索在高爐穩(wěn)定順行和低成本煉鐵技術(shù)［1］。安鋼地理位置決定了使用鐵礦石資源條件受限和較高的運輸費用，在對礦石評價使用時，更側(cè)重于礦粉到廠價格和化學(xué)成分優(yōu)劣，而且配礦不能完全做到高爐和燒結(jié)生產(chǎn)一體化，數(shù)據(jù)和控制標準化，表現(xiàn)出來的就是高爐運行穩(wěn)定性差，鐵水成本高。
一段時間以來，安鋼生鐵成本始終徘徊在59 家對標行業(yè)的第40 位左右，居于后1 /3 方陣。2017年初，集團公司提出目標要求，高爐要在長期穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，鐵水綜合成本要進入對標行業(yè)均線水平。鐵水綜合成本分解后，爐料結(jié)構(gòu)成本占鐵水成本62%左右［2］，而燒結(jié)礦成本占爐料成本的70%左右，燒結(jié)礦原料成本占燒結(jié)礦成本的82%左右，通過占比可以看出，想要降低爐料成本，提高配礦技術(shù)水平，降低燒結(jié)礦配料成本顯得尤為重要。
1 配礦優(yōu)化模型的建立
1．1 含鐵原料配料模式的背景要求
安鋼本部目前有三座高爐，對應(yīng)三條燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)，各燒結(jié)機工藝條件配置不盡相同。1 號高爐系統(tǒng)有完整的料場混料工藝條件; 2 號高爐系統(tǒng)取消了二次料場，為一次料場預(yù)配方式供料; 3 號高爐系統(tǒng)沒有二次料場，為單品種供料方式。2 號和3號高爐系統(tǒng)由于混勻工藝條件不完善，生產(chǎn)上要完成高質(zhì)量的均質(zhì)的燒結(jié)造塊過程，對原料的使用，尤其是礦粉的物理、化學(xué)性能要求相對嚴格，所以在礦石的品種、性能使用選擇上有一定的局限性。
1．2 優(yōu)化配礦的要求和原則
優(yōu)化配礦應(yīng)建立在高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)之上［3］，要依據(jù)高爐冶煉要求，同時結(jié)合外部資源條件，確定高爐對原料化學(xué)成分和堿度控制的要求，滿足高爐造渣條件; 要依據(jù)礦種的基礎(chǔ)特性，制定相應(yīng)的配礦標準參數(shù)，使燒結(jié)礦的強度和粒度組成達到高爐要求的標準范圍內(nèi)，同時還應(yīng)滿足高爐對冶金性能的要求，提高效益和降低能耗。
安鋼配礦調(diào)整優(yōu)化降本技術(shù)遵循的原則是: 在高爐穩(wěn)定順行的前提下，穩(wěn)定主體礦結(jié)構(gòu)，在各項有害元素含量不超出冶煉標準要求下，不斷進行技術(shù)研究和優(yōu)化。
1．3 優(yōu)化配礦的方法
安鋼燒結(jié)優(yōu)化配礦采用的方法，是以礦石的理化基礎(chǔ)特性的合理搭配為出發(fā)點，以礦石基礎(chǔ)特性搭配為基本［4］，如同化性高的和同化性低的礦種搭配，液相流動性高的和流動性指數(shù)低的礦種搭配，造球性能好的和造球性能一般的礦種搭配，赤鐵礦、磁鐵礦和褐鐵礦搭配等等，控制合理的配合礦同化溫度、流動性、造球性能、料層透氣性、料層堆密度。盡量多用粘結(jié)相強度好和鐵酸鈣生成能力強的礦粉，同時要結(jié)合燒結(jié)工藝條件和設(shè)備運行狀況，對燒結(jié)料的混勻效果和燒結(jié)原始透氣性要有一定的把握;對熔劑的使用要有選擇，為提高燒結(jié)機利用系數(shù)和均質(zhì)燒結(jié)創(chuàng)造條件。
2017 年以來，實驗室積極開展工藝技術(shù)研究和配礦實驗研究，總結(jié)近年的用礦經(jīng)驗和通過外聘專家的技術(shù)指導(dǎo)和兄弟企業(yè)的對標學(xué)習(xí)，逐步建立完善安鋼燒結(jié)的用礦評價標準和參數(shù)。確立了配礦優(yōu)化流程和目標，目前使用70%以上的長協(xié)礦石資源來穩(wěn)定配礦主體結(jié)構(gòu)，30%左右貿(mào)易礦隨市場變化作為調(diào)劑成本，既保持了配礦主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又高爐做到了順行，降低了生鐵成本［5］。
2 燒結(jié)L 粉替代B 粉的實驗研究
L 粉和B 粉的化學(xué)成分及基礎(chǔ)特性和粒度組成、配礦結(jié)構(gòu)分別見表1、表2、表3 和表4。
由表1 可知，L 粉和B 粉對比，兩種礦石同屬澳大利亞半褐鐵礦［6］，水化程度適中，燒損4． 5% ～5．5%左右，有害元素鉀、鈉、鋅、S 含量較低，主要為P 含量偏高; 化學(xué)成分相近，礦石粒度組成基本相同，礦石冶金性能同化溫度和液相流動性指數(shù)偏差不大。從配礦模型的優(yōu)化配礦的要求和原則進行配礦優(yōu)化，選擇L 粉替代B 粉后預(yù)計燒結(jié)礦性能穩(wěn)定，且可降低成本。
采用L 粉全部替換B 粉進行燒結(jié)試驗，試驗結(jié)果分別見表5 和表6。
由表5、表6 可知，按實驗方案配比結(jié)構(gòu)進行燒結(jié)杯實驗，實驗結(jié)果表明方案與基準對比，利用系數(shù)、成品率和燒結(jié)速度均有提高，這說明采用方案結(jié)構(gòu)有利于提高燒結(jié)產(chǎn)量，固體能耗略有降低，粒級組成變化不大，因此，該該礦種替代可行。
3 燒結(jié)L 粉替代B 粉的生產(chǎn)實踐
依據(jù)理論數(shù)據(jù)和實驗室試驗情況，3 號燒結(jié)機于2017 年11 月5 日開始使用L 粉替代B 粉的配比結(jié)構(gòu)方案，期間的生產(chǎn)工藝參數(shù)見表7。生產(chǎn)過程中無大幅調(diào)整和波動，整個替換過程平穩(wěn)進行，就配比調(diào)整前后各一個月各種數(shù)據(jù)對比分別見表8 和表9。
由表8 和表9 可知，配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，燒結(jié)礦成分基本一致，不會高爐造渣產(chǎn)生影響; 燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)改善和＜10 mm 粒度組成指標變化不大且指標良好，低溫還原指數(shù)RDI+6．3、RDI+3．15 分別提高了2．17%、1．70%。
4 高爐順行狀況及成本
11 月5 日以后，高爐開始環(huán)保限產(chǎn)，鐵水產(chǎn)量降低，高爐利用系數(shù)略有降低，但高爐運行情況總體良好，焦炭負荷達到5．25，在環(huán)保限產(chǎn)的不利條件下保持了相對較高的水平。刨除環(huán)保限產(chǎn)對鐵水產(chǎn)量的影響，將實際消耗按照正常鐵水產(chǎn)量折算后，高爐生產(chǎn)指標見表10。
燒結(jié)配礦采用L 粉替代B 粉后，燒結(jié)礦性能和燒結(jié)機工藝參數(shù)保持穩(wěn)定，過渡平穩(wěn)。按照相對運行平穩(wěn)的市場價格測算，L 粉替代B 粉，使用價效相同，噸礦價格差別15 元左右，按照月耗4 萬t 測算，直接收益在60 萬元，噸鐵成本可降低2 元/t。
刨除環(huán)保限產(chǎn)對鐵水產(chǎn)量的影響，將實際消耗按照正常鐵水產(chǎn)量折算，燒結(jié)配礦采用L 粉替代B粉后，高爐入爐焦比折合升高3 kg /t，焦丁比升高4 kg /t，煤比降低9 kg /t，綜合燃料比降低2 kg /t。按照計劃價，焦粉價格1 495 元/t，煤粉價格925 元/t，焦丁比960 元/t 計算可得高爐鐵水成本升高0．563 元/t。
綜合考核配礦結(jié)構(gòu)降本以及鐵水成本，燒結(jié)配礦采用L 粉替代B 粉后，噸鐵成本可降低1．437 元/t，年可降本517 萬元。
5 結(jié)論
2017 年以來，安鋼就市場上的澳洲的L 粉與現(xiàn)場使用B 粉相比較，其化學(xué)成分、冶金性能及粒度相近，L 粉相對B 粉價格較低，替代B 粉可以降低采購成本與配礦結(jié)構(gòu)成本。企業(yè)進行了實驗室試驗和工業(yè)實踐。
( 1) L 粉替代B 粉對燒結(jié)過程和燒結(jié)礦質(zhì)量保持了穩(wěn)定。
( 2) ) L 粉替代B 粉后高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。
( 3) 配礦優(yōu)化模型應(yīng)用可促進燒結(jié)配礦的高效及質(zhì)量的穩(wěn)定，促進高爐穩(wěn)定順行及成本降低。
( 4) 礦石結(jié)構(gòu)優(yōu)化在降低燒結(jié)成本，同時要兼顧滿足高爐冶煉要求、保證高爐穩(wěn)定順行。
6 參考文獻
［1］ 許滿興，張?zhí)靻ⅲF礦石優(yōu)化配礦實用技術(shù)［M］．北京: 冶金工業(yè)出版社，2017: 5－61．
［2］ 王海濤，李光輝，范曉慧，等．幾種高爐爐料冶金性能的對比研究［J］．鋼鐵，2006，41( 1) : 23－27．
［3］ 閆志武，張建良，張亞鵬，等． SiO2 對燒結(jié)礦冶金性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響［J］．燒結(jié)球團．2003，28( 1) : 44－46．
［4］ 向家發(fā)，王躍飛，何志軍，等．鐵礦粉成分對其燒結(jié)基礎(chǔ)特性的影響研究［J］．燒結(jié)球團．2016，41( 2) : 32－36．
［5］ 王喆，張建良，左海濱，等．基于鐵礦粉高溫基礎(chǔ)性能的燒結(jié)配料優(yōu)化研究［J］．燒結(jié)球團，2013，38( 3) : 1－4．
［6］ 李杰，張金福，趙金龍．新澳礦粉的燒結(jié)性能研究［J］．河北冶金，2008( 5) : 1－3．