利用单烧铁水成本评价铁矿石经济价值的方法

摘要

本发明公开了一种利用单烧铁水成本评价铁矿石经济价值的方法，该方法的步骤如下：分析铁矿石中的成分TFe、MgO、CaO、Al

说明书

技术领域

本发明涉及烧结领域，具体地讲，涉及一种利用单烧铁水成本指标来评 价铁矿石经济价值的方法。

背景技术

合理的炉料结构是获得高炉最大效益的基础，它包含两个概念：一是各 种矿石是最经济的，二是各种矿石的搭配技术最优。对于烧结而言也是如此， 烧结的原料结构也要遵循这个原则。在目前铁矿资源紧张、铁矿种类繁多的 情况下，对于各种矿石进行冶金性能评价和经济性评价是非常必要的。选择 使用那些能够给企业带来效益的矿石，这是合理炉料结构、合理烧结原料的 结构前提。尤其是目前高炉使用块矿已经很少，所以必须对从矿石、烧结到 高炉冶炼进行系统评价。

通常，对于烧结用铁矿石，在烧结生产中常引入“单烧值”的概念，即 单独以某一种矿石进行烧结时，在一定的碱度下生产出来的烧结矿含铁量的 百分数称为单烧值。而单烧值的大小反映了由这种矿石生产出来的烧结矿品 位的高低。通过计算出单烧某种矿石生产1吨烧结矿所需的原料成本(包括 铁矿石、燃料、熔剂等成本)，并通过每吨烧结矿每一个品位铁(度)的价格 来比较各种矿石烧结成本的高低。

通过单烧值对烧结铁矿石粉进行评价是最简单的方法，它反映的是矿石 的到厂价格和该矿石品位的关系。然而，这种采用“单烧值”评价铁矿石的 方法存在着以下缺点：一方面没有考虑到SiO₂、MgO、Al₂O₃以及K、Na、 Pb、Zn、S、P等的影响，另一方面单烧值按照高碱度烧结矿进行比较，在高 炉最终还要加入酸性物料进行平衡，这样会影响比较效果，并且吨铁烧结矿 成本不能实际反映高炉的冶炼效益。

为了弥补单烧值评价方法的不足，有人提出了烧结铁矿粉的经济价值评 价方法，其与单烧值评价方法的不同之处在于：其一，把铁矿石配成自熔性 单烧烧结矿，计算出它的含铁品位、化学成分、烧结矿总成本和消耗；其二， 得到自熔性烧结矿的单烧值后，再用M.A.巴甫洛夫院士关于铁矿石冶金价值 的计算方法进行单烧烧结矿的冶金价值计算，即，将单烧烧结矿的冶金价值 比单烧结矿矿石消耗，算出单位矿石的冶金价值。单烧烧结矿的冶金价值减 去单烧烧结矿成本，即是烧结矿的经济价值。将单烧烧结矿的经济价值比单 烧烧结矿矿石消耗，算出单位矿石的经济价值。目前大多数钢铁厂都采用这 种经济价值评价方法作为铁矿石的评价方法。其优点是排除了高炉酸性炉料 的影响，而且最终的经济价值指标是通过铁水成本来衡量的。但是，这种方 法仍然没有考虑脉石成分和有害元素的影响，只以碱度作为炉渣的质量要求。

由于近年来钢铁市场低迷，钢铁企业利润下降，甚至亏损，因此烧结优 化配料及高炉炉料结构优化越来越受到重视。以前，烧结优化配料都是以烧 结成本最低为目标，通过一定的烧结条件保证烧结矿成分和性能在合理范围 内进行优化。然而，在实践中发现烧结成本降低并不意味着铁水成本就随之 而降低，由于烧结机利用系数下降、焦粉及能源消耗上升、烧结矿性能变差、 品位降低、炉渣流动性下降等因素的影响，造成高炉利用系数下降、焦比上 升，铁水成本反而会升高。因此，这就要求烧结配料及高炉炉料结构优化的 思路转变为以铁水成本最低为目标。铁矿石经济评价是烧结配料及高炉炉料 结构优化的基础，也是高炉实施低成本铁水战略的依据。因此，对铁矿石经 济价值进行评价时，应综合考虑其对铁系统成本的直接和间接影响，以及对 下工序成本的影响。

发明内容

为了弥补现有的对铁矿石经济价值评价方法的不足，本发明综合考虑了 铁矿石中各成分的影响，将单烧值和铁水成本及对下工序成本的影响综合进 行考虑，创新性地提出了利用单烧铁水成本来评价铁矿石经济价值的方法。

本发明提供了一种利用单烧铁水成本评价铁矿石经济价值的方法，所述 方法包括下述步骤：分析铁矿石中的成分TFe、SiO₂、MgO、CaO、Al₂O₃、 K、Na、Pb、Zn、As、Sn、S、P的含量；设定炉渣的二元碱度R及炉渣的 Al₂O₃和MgO的含量，根据铁矿石中上述成分的含量计算出高炉的入炉品位、 炉渣的相关金属氧化物含量、炉渣的S含量、入炉的碱金属负荷及其它有害 杂质负荷，然后再计算出单烧铁矿石的原燃料配比、高炉焦比、高炉利用系 数、铁水的As、Sn、S、P的含量等；根据以上数据评估铁水质量对下工序 对生产和成本的影响系数，最后再根据矿石价格得到单烧铁水成本，以评价 铁矿石烧结的经济价值。

根据本发明，铁矿石各成分对铁水成本的影响如下：在其它成分不变的 情况下，矿石品位(即，TTe)每上升1％，高炉焦比下降1.4％，高炉利用系 数提高2.1％，能源动力消耗下降2.1％；在其它成分不变的情况下，矿石中的 SiO₂每上升1％，高炉焦比上升1.2％，高炉利用系数下降1.8％，能源动力消 耗上升1.8％；在其它成分不变的情况下，矿石中的CaO或MgO每上升1％， 高炉焦比下降1％，高炉利用系数上升1.5％，能源动力消耗下降1.5％；在其 它成分不变的情况下，矿石中的Al₂O₃每上升1％，高炉焦比上升1％，高炉 利用系数下降1.5％，能源动力消耗上升1.5％；在其它成分不变的情况下，矿 石中的K、Na、Pb、Zn等有害元素每上升0.05％，高炉焦比上升0.5％，高 炉利用系数下降1％，能源动力消耗上升1％。

根据本发明，铁水对下工序的影响如下：铁水中的As、Sn、P、S含量 每上升0.01％，下工序加工成本就增加5％。

根据本发明，炉渣的二元碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO的含量的设定可 以是根据高炉的炉料结构及冶炼条件、生产情况做出的。

根据本发明，炉渣的相关金属氧化物含量可以包括炉渣的Al₂O₃含量和 MgO含量，入炉的碱金属负荷可以包括入炉的K负荷和Na负荷，入炉的其 它有害杂质负荷可以包括入炉的Zn负荷、Pb负荷、S负荷和P负荷。

根据本发明的方法，能够全方面、有效地评价烧结铁矿石的经济价值。

具体实施方式

传统的铁矿石烧结评价方法只考虑了烧结矿单烧值或高炉炉渣碱度平衡 的要求，完全忽略了矿石对铁系统各机组利用系数的影响、对焦比、能源动 力的影响以及脉石中MgO、CaO对冶炼有利的影响，还有就是S、Al₂O₃、SiO₂、 K、Na、Pb、Zn、As、Sn等有害成分对高炉冶炼和下工序生产和成本有害的 影响。

根据本发明，在各炼铁厂特有的炉料结构及其它冶炼条件不变的情况下， 以单独某种矿石进行烧结后进入高炉冶炼，综合考虑铁矿石中TFe、CaO、 MgO、SiO₂、Al₂O₃、S、P、K、Na、Pb、Zn、As、Sn等成分对铁水成本及 下工序成本的影响，以及其对烧结机、高炉技术经济指标、能源动力消耗等 的影响，把单烧值和铁水成本及由该种矿石生产出的铁水质量对下工序成本 的影响综合进行考虑，作为评价铁矿石经济价值的新方法。

本发明提出了一种全新的利用单烧铁水成本对铁矿石烧结经济价值进行 评价的方法。具体地讲，首先，分析出铁矿石中的TFe(全铁)、MgO、CaO、 Al₂O₃、SiO₂、K、Na、Pb、Zn、As、Sn、S、P等的含量；设定炉渣的二元 碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO的含量，然后根据铁矿石中上述成分的含量计 算出高炉的入炉品位、炉渣的相关金属氧化物含量、炉渣的S含量、入炉的 碱金属负荷及其它的有害杂质负荷等，接着再计算单烧铁矿石的原燃料配比 (单独的矿石、石灰石、白云石、焦粉的配比)、高炉焦比、高炉利用系数、 铁水的As、Sn、S、P含量等；最后，根据以上数据评估铁水质量对下工序 在生产和成本上造成的影响系数，并根据铁矿石的单价得到单烧铁水成本， 用来评价铁矿石的经济价值。

具体地讲，根据本发明，根据高炉现有炉料结构及冶炼条件、生产实际 情况设定炉渣的二元碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO各自的含量。这里，在本 发明的教导下，本领域技术人员可以采用现有的方法根据实际情况来设定炉 渣的二元碱度R与炉渣的Al₂O₃和MgO各自的含量。

根据本发明，在设定出炉渣的二元碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO各自的 含量之后，利用分析出的铁矿石中的TFe(全铁)、SiO₂、MgO、CaO、Al₂O₃、 K、Na、Pb、Zn、As、Sn、S、P等的含量，通过预先设定好的计算机程序来 计算下列数据：高炉的入炉品位；高炉各种原料的消耗，例如：每生产一吨 铁水消耗矿石1.92吨、消耗焦炭0.4吨以及石灰石、白云石、焦粉、能源动 力等各种消耗；炉渣的金属氧化物含量，例如，炉渣的Al₂O₃含量和MgO含 量；炉渣的S含量；入炉的碱金属负荷，例如，入炉的K负荷、Na负荷；入 炉的杂质负荷，例如，入炉的Zn、Pb、S、P等杂质负荷。这里，在本发明 的教导下，本领域技术人员可以选择适合的计算机程序来执行上述数据的计 算。另外，还可计算出单独烧结某种铁矿石并入炉冶炼时的高炉焦比、高炉 利用系数、铁水的As、Sn、S、P含量等。

最后，根据计算出的高炉的入炉品位、炉渣的相关金属氧化物含量、炉 渣的S含量、入炉的碱金属负荷及其它有害杂质负荷以及计算出的单烧铁矿 石的原燃料配比、高炉焦比、高炉利用系数、铁水的As、Sn、S、P的含量， 综合考虑铁矿石对高炉冶炼、下工序生产和成本的影响，通过评估铁水质量 对下工序对生产和成本的影响系数，再根据高炉各种原料的消耗及铁矿石价 格计算出单烧铁水成本，以评价铁矿石的经济价值。这里，在本发明的教导 下，本领域技术人员可以根据实际情况采用合适的方法来计算单烧铁水成本。

在本发明中，单烧铁水成本的概念解释如下：在现有炉料结构及其它冶 炼条件不变的情况下，以单独某种矿石进行烧结后进入高炉冶炼，综合考虑 铁矿石中TFe、CaO、SiO₂、MgO、K、Na、Pb、Zn、As、S、P、Sn等成分 对铁水成本及下工序生产和成本的影响，以及其对烧结机、高炉技术经济指 标、能源动力消耗、焦粉、焦炭消耗对铁水成本的影响，把单烧值和铁水成 本及对下工序成本的影响综合地进行考虑，称之为“单烧铁水成本”。

在本发明中，单烧铁水成本包括单烧值和铁水成本及对下工序成本的影 响，具体地讲，单烧值包括某种矿石进行单独烧结时所得到的烧结矿的各种 有益或有害成分的值，铁水成本包括生产铁水所需要的铁矿石、焦炭、各种 辅助材料、能源动力、工人工资、设备维护及折旧等费用。

在本发明中，铁矿石各成分对铁水成本的影响以及铁水对下工序的影响 如下：在其它成分不变的情况下，矿石品位每上升1％，高炉焦比下降1.4％， 高炉利用系数提高2.1％，能源动力消耗下降2.1％；在其它成分不变的情况下， 矿石中的SiO₂每上升1％，高炉焦比上升1.2％，高炉利用系数下降1.8％，能 源动力消耗上升1.8％；在其它成分不变的情况下，矿石中的CaO或MgO每 上升1％，高炉焦比下降1％，高炉利用系数上升1.5％，能源动力消耗下降 1.5％；在其它成分不变的情况下，矿石中的Al₂O₃每上升1％，高炉焦比上升 1％，高炉利用系数下降1.5％，能源动力消耗上升1.5％；在其它成分不变的 情况下，矿石中的K、Na、Pb、Zn等有害元素每上升0.05％，高炉焦比上升 0.5％，高炉利用系数下降1％，能源动力消耗上升1％；铁水中的As、Sn、P、 S含量每上升0.01％，下工序加工成本就增加5％。

下面将结合具体的示例性实施例来描述本发明的利用单烧铁水成本评价 铁矿石经济价值的方法。

分别对可从市场购得的进口铁矿粉(这里为澳大利亚矿)、平川褐铁矿、 昌都铁矿石进行了经济价值的评价。首先，将铁矿石送到化验室或分析中心 分析前述三种铁矿石中的成分或元素含量，结果见下面的表1。

表1各种铁矿石中的元素含量

接着，根据高炉的现有炉料结构及冶炼条件、生产实际情况将炉渣的二 元碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO的含量分别设定为1.15、13.5％、9.5％。然 后，根据表1与设定的炉渣的二元碱度R及炉渣的Al₂O₃和MgO的含量，在 高炉炉料结构不变和其它冶炼条件不变的情况下，分别计算出上述三种铁矿 石的高炉的入炉数据和铁水数据，分别见下面的表2和表3所示。

表2各种铁矿石的高炉的入炉数据

表3各种铁矿石的高炉的铁水数据

然后，根据表2和表3中的数据评估铁水质量对下工序对生产和成本的 影响系数，从而得到单烧铁水成本，以评价铁矿石烧结的经济价值。

表4上述各种矿石的单烧铁水成本

矿石品种 进口矿 昌都铁矿石 平川褐铁矿 单烧铁水成本(元/吨) 2539.52 2360.34 2434.73

通过对三种铁矿石的分析可以看出，虽然进口粉(澳矿)与昌都铁矿石 大部分成分相近，但SiO₂含量相差较大，且价格还便宜，因此计算出单烧铁 水成本昌都铁矿石比进口矿低大约179元/吨；若使用以往的单烧值方法进行 比较，两者却可以替代，这就体现不出昌都铁矿石的SiO₂和价格优势。而平 川褐铁矿因品位(TFe)较低，影响高炉焦比和利用系数较大，但其价格较低， 通过对其单烧铁水成本的计算，其单烧铁水成本为2434.73元/吨，比进口矿 低大约104元/吨，仅比昌都矿高大约76元/吨，较大的体现了平川褐铁矿的 价格优势。若使用以往单烧值或仅以成分来评价该铁矿石，平川褐铁矿是不 会被使用的。目前，本申请的申请人因使用低价格的褐铁矿，大幅度降低了 铁水成本，每吨铁水成本下降在200元/吨以上，为我们降低生产成本，扭亏 为盈提供了强有力的依据。

因此，根据本发明，与以往的仅从铁矿石单烧值或使用这种矿石的铁水 成本及部分化学成分分开来考虑的方法不同，在现有炉料结构及其它冶炼条 件不变的情况下，通过综合考虑铁矿石中TFe、CaO、MgO、SiO₂、K、Na、 Pb、Zn、As、S、P、Sn等元素对铁矿石经济价值的影响，把单烧值和铁水成 本综合进行考虑，还考虑了矿石的可生产性，即融合了优化烧结配料和高炉 炉料结构，能够全方面地评价烧结铁矿石的经济价值。另外，本发明的方法 还考虑到了铁矿石对烧结、高炉的各项技术经济指标影响，如对利用系数、 焦炭、焦粉、其它能源动力消耗等的影响，还考虑到了对下工序生产和成本 的影响，因此能够有效地对烧结铁矿石进行经济评价。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本 领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物所限定的本发 明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种形式和细节上的改变。