燒結(jié)優(yōu)化配料技術(shù)

1、姓名:燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要原料，燒結(jié)礦的質(zhì)量將直接影響到高爐爐況和鋼鐵產(chǎn)量。燒結(jié)配料是鋼鐵冶煉生產(chǎn)過程中的首道工序，配料效果的好壞直接影響燒結(jié)礦的質(zhì)量，燒結(jié)配料過程中，由于設(shè)備、人 員管理、原料成分不穩(wěn)定、檢測數(shù)據(jù)滯后等影響，造成燒結(jié)配料過程 復(fù)雜多變，因此，如何尋求合理的燒結(jié)配料方案，具有重要意義。本文結(jié)合本燒結(jié)廠現(xiàn)有條件，對燒結(jié)配料調(diào)整手段、燒結(jié)礦成分 波動、配比的確定和調(diào)整、成本控制等方面提出合理規(guī)劃方案，實現(xiàn) 燒結(jié)配料的優(yōu)化控制。具體如下：一、燒結(jié)優(yōu)化配料的背景和意義二、燒結(jié)廠原料分類三、燒結(jié)配料過程四、燒結(jié)配料的計算方法五、燒結(jié)配料過程存在的問題六、燒結(jié)優(yōu)化配料方案一、燒結(jié)優(yōu)化配料

2、背景和意義目前，隨著市場競爭的加劇，鋼鐵工業(yè)設(shè)備向大型化發(fā)展，對燒 結(jié)礦的要求日益提高，而高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的提高，主要依靠入 爐燒結(jié)礦性質(zhì)的改善，因此，保證和提高燒結(jié)礦質(zhì)量，是保證鋼鐵工 業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要手段。燒結(jié)配料是燒結(jié)的首道工序，它分兩步獲得燒結(jié)所用的混合料： 第一步，將各種鐵礦粉按一定比例混合，形成中和鐵料，即預(yù)配；第 二步，將中和鐵料、燒結(jié)后的返礦、溶劑、燃料按一定比例混合，形 成混合料，混合料經(jīng)過燒結(jié)得到燒結(jié)礦。然而，燒結(jié)本身是一個復(fù)雜 的工業(yè)工程，涉及溫度、速度、壓力等眾多物理參數(shù)，包括物理、化 學(xué)等反應(yīng)。燒結(jié)過程具有非線性、強(qiáng)耦性、滯后的特點(diǎn)，精確的數(shù)學(xué) 模型難以建立，采用

3、傳統(tǒng)的控制方式，無法達(dá)到良好的控制效果。因 此，配料水平的高低，會直接影響燒結(jié)礦的還原性和強(qiáng)度，并影響到 原料使用成本。要解決好配料問題，不僅要對配料的工序和參與配料 的礦種的情況十分清楚，還必須了解原料在燒結(jié)過程中所發(fā)生的變化 以及對燒結(jié)礦成品的定性和定量的影響。二、燒結(jié)配料原料的分類本燒結(jié)廠所用的燒結(jié)原料分為如下幾種：1、鐵礦粉鐵礦粉主要由一種或者幾種含有含鐵礦物組成。根據(jù)含鐵礦 物的性質(zhì)，鐵礦粉可以分為磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦等 四種。燒結(jié)廠的鐵礦粉來自不同的產(chǎn)地，品位和價格差異也比較 大，如本燒結(jié)廠所有的鐵礦粉就有國產(chǎn)低品位、馬來西亞粉、西 部粉、津布巴、印尼粉、巴粗、超特、 P

4、B粉等十幾種。2、溶劑溶劑在鋼鐵冶金中被廣泛采用。燒結(jié)料中加入堿性溶劑，可 使燒結(jié)礦溶劑化，把煉鐵過程中必須加入的部分溶劑及其在高爐 中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)遷移到燒結(jié)過程中進(jìn)行。這有利于改善原料的 燒結(jié)性能，強(qiáng)化燒結(jié)過程，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。本燒結(jié)廠 所用的溶劑是生石灰，CaO的理論含量為78%81%3、燃料燃料的基本特性是具有可燃性，并放出一定熱量。燃料在燒 結(jié)中主要起發(fā)熱和還原作用。燒結(jié)中主要采用固體燃料，如本燒 結(jié)廠所用的焦粉。4、返礦返礦是顆粒大小不合格的燒結(jié)礦，需要重新進(jìn)行燒結(jié)使其顆 粒達(dá)標(biāo)，燒結(jié)廠根據(jù)生產(chǎn)的實際情況確定返礦的用量。三、燒結(jié)配料過程目前，本燒結(jié)廠的配料工藝流程主要分為原

5、料貯存、 破碎和篩分, 中和配料（預(yù)配）和混合配料四個過程1、原料的貯存、破碎和篩分燒結(jié)廠用料量大和品種多，為了獲得預(yù)定的產(chǎn)品和保證燒結(jié) 過程中持續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行，設(shè)原料場地貯存各種原料。燒結(jié)廠所 使用的溶劑和燃料，由于進(jìn)廠的粒度達(dá)不到生產(chǎn)上要求，所以必須進(jìn)行破碎和篩分。2、中和配料（預(yù)配）由生產(chǎn)科從現(xiàn)有的鐵礦粉中選若干種，按照生產(chǎn)計劃、庫存 情況和生產(chǎn)工藝等情況，通過簡易計算得到各種鐵礦粉配比，現(xiàn) 場生產(chǎn)人員按照配比給定料倉的下料量。3、混合配料在已知中和鐵料、白灰、焦粉等原料成分的情況下，根據(jù)生 產(chǎn)計劃和生產(chǎn)工藝情況，通過簡易計算得到各種原料配比，現(xiàn)場 生產(chǎn)人員按照配比，給定料倉的下料量。本

6、燒結(jié)廠采用重量配料的自動控制方式，借助電子皮帶秤和 皮帶電機(jī)調(diào)速以及自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)自動配料。電子皮帶秤 給出稱量皮帶的瞬時送料量，而后輸入調(diào)節(jié)中和配料、溶劑、燃 料、返礦等配比，自動調(diào)節(jié)皮帶電機(jī)轉(zhuǎn)速以達(dá)到給定的料量。四、燒結(jié)配料計算方法燒結(jié)配料的配比計算主要是中和配料配比和混合配料配比，本燒結(jié)廠現(xiàn)用的配比計算方式，主要依靠配料工的人工計算。配料工根據(jù) 生產(chǎn)計劃，估算燒結(jié)礦的鐵品位和堿度，再根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，把燒結(jié)配 料中所有主要原料，比如鐵礦粉、溶劑等的配比計算用公式表達(dá)出來，進(jìn)行配比計算。配比計算要考慮以下三個方面：1、當(dāng)燒結(jié)生產(chǎn)計劃發(fā)生改變時，提高或者降低燒結(jié)礦產(chǎn)量，燒 結(jié)配料的配比需要

7、重新計算。2、當(dāng)鐵礦粉庫存發(fā)生變化，如某種鐵礦粉用盡，或者又進(jìn)了新 的鐵礦粉，或者某種鐵礦粉的成分發(fā)生變化等，燒結(jié)配料配比需要重 新計算。3、當(dāng)燒結(jié)工藝發(fā)生變化時，如燒結(jié)礦轉(zhuǎn)股指數(shù)和粒度發(fā)生變化， 需要重新計算配比。五、燒結(jié)配料過程中存在的問題根據(jù)燒結(jié)配料的生產(chǎn)工藝流程可知，燒結(jié)配料過程是一個非常復(fù) 雜的過程，在實際的生產(chǎn)過程中，影響配料的因素眾多，從而使燒結(jié) 礦的化學(xué)成分波動較大，影響高爐產(chǎn)量和成本。綜合分析，影響配料 的因素主要有鐵礦粉來源不穩(wěn)定，人為因素、化驗結(jié)果滯后等幾個方 面。1、鐵礦粉來源不穩(wěn)定。由于鐵礦粉來源地不同，不同產(chǎn)地的鐵礦粉鐵品位以及其他成分指標(biāo)不一樣， 如果當(dāng)燒結(jié)鐵品位

8、偏低時，需 要高品位的中和鐵料，當(dāng)原料場地沒有高品位的鐵礦粉時， 就會造成 燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)的波動。2、人為因素影響。目前燒結(jié)配料配料配比全憑生產(chǎn)人員經(jīng)驗計算，在非常理想的外部條件下能夠得到合格的燒結(jié)礦，但很多時候會 受到成分波動的影響，需要對原始配比進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時的調(diào)節(jié)是根據(jù) 配料人員的經(jīng)驗作出判斷。由于個人的水平不同，會采取不同的調(diào)節(jié) 方式，從而更有可能導(dǎo)致燒結(jié)礦成分的出格。3、燒結(jié)礦化驗結(jié)果滯后，燒結(jié)過程是一個大滯后的環(huán)節(jié)，從配 料開始到得到燒結(jié)礦大概需要 2個小時，經(jīng)過成分化驗分析之后，此 時的燒結(jié)礦成分已經(jīng)是嚴(yán)重滯后，對實時生產(chǎn)的指導(dǎo)意義不大。4、燒結(jié)配料配比，應(yīng)當(dāng)與價格因素緊密掛鉤，

9、最大限度節(jié)約成 本，獲取合格燒結(jié)礦。六、燒結(jié)優(yōu)化配料方案針對上節(jié)提到的問題，采用如下優(yōu)化控制方法：1、建立從各種鐵礦粉到中和鐵料，從中和鐵料、返礦、溶劑、 燃料等到混合料，從混合料到燒結(jié)礦的成分預(yù)測模型， 選擇適當(dāng)?shù)某?分作為模型，輸入變量，得到相應(yīng)的成分預(yù)測輸出，用于作為實際生 產(chǎn)指導(dǎo)，而化驗結(jié)果數(shù)據(jù)則用來修正模型，提高預(yù)測精度。中和鐵料成分預(yù)測模型用單種鐵礦粉的成分指標(biāo)與配料比，建立中和鐵料的成分預(yù)測模 型，預(yù)測中和鐵料相應(yīng)成分指標(biāo)。因為鐵礦粉種類多，品位參差不齊 以及價格差異較大，對于給定的中和鐵料的成分要求，采用不同的配 料方案均可達(dá)到要求。由于中和鐵料的鐵品位直接影響燒結(jié)礦的鐵品 位

10、，當(dāng)燒結(jié)礦的鐵品位下降時，需要提高中和鐵料的鐵品位，也將導(dǎo) 致配料成本的上升。建立中和鐵料成分預(yù)測模型的意義在于檢驗采用 一定的鐵礦粉配比后，中和鐵料成分指標(biāo)是否滿足要求。中和鐵料的成分指標(biāo)是根據(jù)混合料的成分要求和鐵礦粉價格因素共同決定的混合料成分預(yù)測模型用中和鐵料、返礦、溶劑、燃料的成分指標(biāo)和配料比建立混合料 成分預(yù)測模型，預(yù)測混合料的成分指標(biāo)。燒結(jié)礦鐵品位和堿度的波動， 將會直接影響高爐煉鐵生產(chǎn)，在現(xiàn)場實際計算中，為了達(dá)到燒結(jié)礦堿 度的要求，有時候會人為的降低鐵品位，這樣導(dǎo)致鐵品位波動性大。 建立混合料成分預(yù)測模型的意義在于檢驗將中和鐵料、返礦、燃料、 溶劑按配比混合后，混合料是否滿足成分

11、要求?；旌狭系某煞忠笫?根據(jù)燒結(jié)礦的指標(biāo)確定的。燒結(jié)礦成分預(yù)測模型燒結(jié)礦的化學(xué)成分是用鐵品位 TFe和堿度R來表示的，成分取決 于混合料的鐵品位、SiO2和CaO的含量。將混合料的成分指標(biāo)輸入 燒結(jié)礦成分預(yù)測模型，用于預(yù)測燒結(jié)礦的成分指標(biāo)鐵品位 TFe和堿度 R是否滿足燒結(jié)礦的要求。2、建立線性規(guī)劃模型。自從線性規(guī)劃方法誕生以來，幾乎在所 有配料領(lǐng)域都能找到它的影子。在燒結(jié)配料的線性規(guī)劃模型中，一般 會以成本作為目標(biāo)函數(shù)，成分和其他要求作為約束條件。因為其考慮 因素周全，用Excel等工具求解容易，被稱之為“一步計算法”。對降 低生產(chǎn)成本，提高燒結(jié)礦性能，有不錯的效果。本文針對非線性、強(qiáng)耦合、滯后的燒結(jié)配料過程，采用了線性規(guī) 劃方法和建立成分預(yù)測模型有機(jī)結(jié)合來優(yōu)化控制配料。但是影響中和 鐵料和燒結(jié)礦質(zhì)量的因素眾多，還存在著一些不足。在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，隨著時間的推移，原料成分和庫存都存在變 數(shù)，以及燒結(jié)礦質(zhì)量檢測又具有滯后性。 燒結(jié)配料的數(shù)學(xué)模型雖然是 求解配比的重要工具，但是配料作為燒結(jié)的首道工序，配