单种矿评价模型开发与设计综述

1、龙红明龙红明 博士博士/教授教授/系主任系主任安徽工业大学安徽工业大学2014 年年 5 月月基于铁水总成本最低的炼铁配料计算模型设计与开发2014 年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会2内容提要研究意义1研究内容2模型演示33 研究意义研究意义1（1）国内外研究进展）国内外研究进展 高品位的优矿价格高，但烧结性能好，冶炼成本相对较低；高品位的优矿价格高，但烧结性能好，冶炼成本相对较低；而劣质矿便宜，但品位低，杂质多，需要消耗更多的冶炼成本。而劣质矿便宜，但品位低，杂质多，需要消耗更多的冶炼成本。究竟买优矿还是买劣矿划算，劣矿能差到什么程度，如何能找到究竟买优矿还是买劣矿划算，劣矿能差到什么程度

2、，如何能找到这个平衡点，怎样的配矿结构才是最经济的，这个平衡点，怎样的配矿结构才是最经济的，对烧结矿性能、铁对烧结矿性能、铁水成本有何影响，水成本有何影响，这是摆在各钢铁企业面前非常突出且现实的问这是摆在各钢铁企业面前非常突出且现实的问题。因此通过题。因此通过建立建立单单种铁矿性能评价模型种铁矿性能评价模型、烧结配料模型、高炉、烧结配料模型、高炉配料与铁水成本预测模型（即从单种矿性能一直计算到铁水）配料与铁水成本预测模型（即从单种矿性能一直计算到铁水）来来指导采购与炼铁生产指导采购与炼铁生产，对降低炼铁成本、提高钢铁企业竞争力具对降低炼铁成本、提高钢铁企业竞争力具有重要意义。有重要意义。4 （

3、2）单种矿性能评价模型建立的思路）单种矿性能评价模型建立的思路 根据铁矿石的种类与用途，根据铁矿石的种类与用途，按直接入炉矿（生块矿、球团矿）按直接入炉矿（生块矿、球团矿）和铁矿粉（和铁矿粉（精矿粉、富矿粉精矿粉、富矿粉）四类分别进行评价）四类分别进行评价。 评价模型分为评价模型分为简单型简单型和和科学型科学型，简单型从，简单型从化学成分化学成分进行计算与进行计算与评价；评价； 科学型在简单型基础上从科学型在简单型基础上从化学成分化学成分、物理性能物理性能和和冶金性能冶金性能、矿石基础特性、单烧性能、矿石基础特性、单烧性能进行全面的计算与评价。进行全面的计算与评价。 设置基准矿，即设置基准矿，

4、即以同期市场和企业生产条件下某种已知价格和以同期市场和企业生产条件下某种已知价格和性能的矿粉为基准矿性能的矿粉为基准矿，待评价矿的性能与之对比，从而预测相应的，待评价矿的性能与之对比，从而预测相应的价格。价格。5以烧结所用以烧结所用原料成本最低和烧结矿含铁量最高为目标原料成本最低和烧结矿含铁量最高为目标，建立了，建立了烧结优化配料模型烧结优化配料模型，配料结果直接导入到高炉配料模型中。，配料结果直接导入到高炉配料模型中。以以铁水硅含量和炉渣碱度为目标铁水硅含量和炉渣碱度为目标，为了，为了模型的连续性模型的连续性可导入不可导入不同时期烧结矿配料模型中的最优解自产烧结矿，利用同时期烧结矿配料模型中

5、的最优解自产烧结矿，利用定配比法定配比法或或定定成分法成分法进行高炉配料计算得进行高炉配料计算得成本最低的高炉配料方案成本最低的高炉配料方案，计算出计算出铁水铁水成分和炉渣成分以及铁水总成本。成分和炉渣成分以及铁水总成本。（3）烧结配料和高炉配料模型建立的思路6模型软件系统功能模型软件系统功能7（1） 简单型单种矿评价模型设计与开发（2） 科学型单种矿评价模型设计与开发（3） 烧结配料模型设计与开发（4） 高炉配料模型设计与开发研究内容研究内容28（1）简易型单种矿评价模型设计与开发简易型单种矿评价模型设计与开发 简单型：简单型：仅考虑单种矿的化学成分，适用于根据矿石贸仅考虑单种矿的化学成分，

6、适用于根据矿石贸易商提供的简单铁矿粉性能数据进行评价，易商提供的简单铁矿粉性能数据进行评价，计算得出该铁矿计算得出该铁矿粉与基准矿性能比较的优劣以及最高采购价格粉与基准矿性能比较的优劣以及最高采购价格。9（2）简易型单种矿评价模型简易型单种矿评价模型计算过程计算过程1）块矿）块矿简单型评价算法简单型评价算法 TFe（综）（综）=（TFe-（0.3-0.5）FeO）/（100+2R4(SiO2+Al2O3)- 2(CaO+MgO) 基准矿吨度价基准矿吨度价=基准矿价格基准矿价格/基准矿基准矿TFe（综）（综） 评价矿价格吨度价评价矿价格吨度价=基准矿吨度价基准矿吨度价 评价矿价格基准矿价格评价矿

7、价格基准矿价格*评定矿评定矿TFe（综）（综）/基准矿基准矿TFe（综）评价矿价（综）评价矿价格格=基准矿价格基准矿价格*评定矿评定矿TFe（综）（综）/基准矿基准矿TFe（综）（综）-（评定矿有害元素价（评定矿有害元素价值值-基准矿有害元素价值）基准矿有害元素价值）10（1）S元素权重的确定：元素权重的确定： 矿粉含硫变化矿粉含硫变化0.1%，影响焦比，影响焦比2.93kg/t。（参考高炉炼铁生产技。（参考高炉炼铁生产技术手册，周传典主编，术手册，周传典主编，p807） S=2.93*焦炭单价焦炭单价/100011（2）P元素权重的确定：元素权重的确定：1）生铁含生铁含p变化变化0.1%，影

8、响焦比，影响焦比1.00kg/t。（参考高炉炼铁生产。（参考高炉炼铁生产技术手册，周传典主编，技术手册，周传典主编，p821）P（1）=1.00*焦炭单价焦炭单价*0.94*100/铁矿石品位铁矿石品位/10002）1kg P影响炼钢钢铁料消耗影响炼钢钢铁料消耗，石灰单价，石灰单价=270元元/吨吨(P=0.12%为基为基准准)P（2）=0.1*（4/0.03）*石灰单价石灰单价*0.94*100/铁矿石品位铁矿石品位/10003）1kg P影响影响铁水消耗铁水消耗，铁水单价，铁水单价=3000元元/吨吨P（3）=0.1*（3/0.03）*铁水单价铁水单价*0.94*100/铁矿石品位铁矿石品

9、位/1000（日照）（日照）P= P（1）+P（2）+P（3）=2.43+5.834+48.62=56.88/0.1%P12块矿块矿简单型评价算法简单型评价算法举例说明举例说明例：例：假设买入某基准矿化学成分如下：假设买入某基准矿化学成分如下：TFe：64.12%，FeO：0，SiO2：2.35%，Al2O3：1.09%，CaO：0，MgO：0，S：0.02%，P：0.006%，Mn：0.376%。评价矿化学成分如下：。评价矿化学成分如下：TFe：65.44%，FeO：0，SiO2：3.24%，Al2O3：1.17%，CaO：0，MgO：0，S：0.025%，P：0%，Mn：0.181%。基准

10、矿价。基准矿价格为格为900元元/t，焦炭价格为，焦炭价格为1500元元/t，石灰单价，石灰单价270元元/t，铁水单价，铁水单价3000元元/t，硅石单价，硅石单价300元元/t，白云石单价，白云石单价150元元/t，镁铝比取，镁铝比取0.6，焦比为，焦比为500kg/t，R渣渣=1.15，四元碱度为，四元碱度为1。13参数参数基准矿基准矿评价矿评价矿TFe64.12065.440FeO00SiO22.3503.240Al2O31.0901.170CaO00MgO00S0.0200.025P0.0660Mn0.3760.181焦炭价格（元焦炭价格（元/t）15001500石灰价格（元石灰价格

11、（元/t）270270铁水单价（元铁水单价（元/t）30003000硅石单价（元硅石单价（元/t）300300白云石单价（元白云石单价（元/t）150150镁铝比镁铝比0.60.6焦比（焦比（kg/t）500500R渣渣1.151.15四元碱度四元碱度11TFe（综）（综）59.99360.136有害元素价值（元有害元素价值（元/t）74.26320.358吨度价（元吨度价（元/t）15.00215.002价格（元价格（元/t）900956.0514 球团矿、富矿粉、精矿粉的球团矿、富矿粉、精矿粉的简单型评价算法简单型评价算法与块矿与块矿类似，不再赘述。类似，不再赘述。单种矿评价模型演示单种矿

12、评价模型演示简单型简单型31617计算结果与导出EXCEL18（2）科学）科学型单种矿评价模型设计与开发型单种矿评价模型设计与开发 科学型科学型单种矿评价模型设计与开发考虑因素多，科学全单种矿评价模型设计与开发考虑因素多，科学全面，要求的基础数据多。面，要求的基础数据多。科学型单种矿评价模型是指获得比科学型单种矿评价模型是指获得比较全面的较全面的矿矿粉数据粉数据（包括（包括化学成分化学成分、物理性能物理性能、冶金性能冶金性能、烧结基础特性、单烧性能烧结基础特性、单烧性能等）条件下，采用等）条件下，采用线性、非线性线性、非线性多多种方法种方法全面全面地评价铁矿粉的综合性能。地评价铁矿粉的综合性能

13、。 适合适合对矿石商提供的样品在自行进行其性能检测分析的对矿石商提供的样品在自行进行其性能检测分析的基础上基础上，更科学全面的综合评价单种铁矿的性能和对价格进，更科学全面的综合评价单种铁矿的性能和对价格进行准确预测。行准确预测。1）科学型评价模型块矿（1）化学成分：沿用简单型评价算法，占块矿总权重的80%；（2）物理性能：占块矿总权重的10%；从以下方面综合考量： 1）粒度组成：占物理性能总权重的50%。 2）堆比重：占物理性能总权重的50%。（3）冶金性能：占块矿总权重的10%；从以下几方面综合考量： 1）900还原度：占冶金性能权重的30%。 2）低温还原粉化率：占冶金性能权重的30%。

14、3）透气性指数：占冶金性能权重的20%。 4）软熔温度区间：占冶金性能权重的10%。 5）软熔最大压差：占冶金性能权重的10%。所有权重参数管理员可以任意调整。212）科学型评价模型球团矿222）科学型评价模型富矿粉23烧结基础特性评价烧结基础特性评价富矿粉富矿粉同化性温度评价同化性温度评价 铁矿石同化性越高，则在烧过程中越易生成液相。但是，基于对烧结矿铁矿石同化性越高，则在烧过程中越易生成液相。但是，基于对烧结矿的固结和烧结料层透气性考虑，并不希望作为铁矿石的粗粒矿石过分熔化，的固结和烧结料层透气性考虑，并不希望作为铁矿石的粗粒矿石过分熔化，以避免起固结骨架作用的铁矿石减少以及烧结料层透气性

15、恶化而影响烧结矿以避免起固结骨架作用的铁矿石减少以及烧结料层透气性恶化而影响烧结矿的质量和产量。因此，要求铁矿石的同化性适宜。的质量和产量。因此，要求铁矿石的同化性适宜。当同化温度低于当同化温度低于1200 时时铁矿粉同化性能强；铁矿粉同化性能强；1200 -1250 时铁矿粉同化性较强；时铁矿粉同化性较强；1250 -1300 时时铁矿粉同化性中等；高于铁矿粉同化性中等；高于1300 时则同化性能较弱。据此建立以下评价区间时则同化性能较弱。据此建立以下评价区间（总分（总分100）。同化温度同化温度T/110012501400得分得分01000对数据进行拟合得到如下计算公式：对数据进行拟合得到

16、如下计算公式：1100014001100444.6844111.11004. 01400 x02iiiijxxxxr24单烧性能评价单烧性能评价富矿粉富矿粉转鼓强度评价转鼓强度评价 转鼓强度高的烧结矿在运往高炉的过程中产生的粉末少，可以提高烧结转鼓强度高的烧结矿在运往高炉的过程中产生的粉末少，可以提高烧结矿的入炉量，降低烧结矿成本；同时，强度好的烧结矿保证了高炉的顺行，矿的入炉量，降低烧结矿成本；同时，强度好的烧结矿保证了高炉的顺行，为铁厂的增产节焦、降低消耗提供了重要的物质保证。转鼓强度指数在为铁厂的增产节焦、降低消耗提供了重要的物质保证。转鼓强度指数在80以上已经是国内先进水平。据此建立以

17、下评价区间（总分以上已经是国内先进水平。据此建立以下评价区间（总分100）。）。转鼓强度指数转鼓强度指数75得分得分060100对数据进行拟合得到如下计算公式：对数据进行拟合得到如下计算公式：40060401203756010067. 275x100iiiiijxxxxxr25还原粉化率评价还原粉化率评价 一般认为低温还原粉化一般认为低温还原粉化RDI+3.15 mm90%的烧结矿进入高炉，当的烧结矿进入高炉，当炉料下降到炉料下降到400-600区间，此种烧结矿对高炉炉料的透气性影响较小。据此区间，此种烧结矿对高炉炉料的透气性影响较小。据此建立以下评价区间（总分建立以下评价区间（总分100）RDI+3.15mm/%457090得分得分060100对数据进行拟合得到如下计算公式：对数据进行拟合得到如下计算公式：45070451084 . 2907080290 x100iiiiijxxxxxr264）科学型评价模型精矿粉27（1） 精矿粉与富矿粉的区别精矿粉与富矿粉的区别 根据生产特性根据生产特性精矿粉的科学型评价