一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法

摘要

本发明是一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法，本发明充分考虑了综合炉料的冶金性能对高炉生产技术经济指标的影响，避免了冶金性能很差的炉料造成冶炼条件恶化，甚至可能导致高炉停产的可能性；本发明从多方面进行配矿比优化，它满足了合理综合炉料结构所需要满足的多方面的要求，在不造成生产损失的情况下，使用比较短的时间定位合理的综合炉料结构以及得到合理的综合炉料结构中适合于操作者本高炉的最佳炉料配合比例。

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，具体的说是一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法。

背景技术

目前对国内部分钢铁厂的高炉综合炉料结构进行了比较系统的研究后认为，合理的综合 炉料结构决定于资源条件、矿石加工的技术水平和设备状况以及造块成品矿的价格及其冶金 性能；因此，要找到合理的综合炉料结构是一项复杂的系统工程，要找到合理的综合炉料结 构中适合于操作者本高炉的最佳配合比例更是难于解决的技术问题。

由于“基于高碱度烧结矿配加酸性炉料(酸性球团矿，天然块矿等)的高炉综合炉料配 矿模式”能够获得较好的生铁冶炼效果，取得较好的高炉生产技术经济指标，因此人们已经 在长期的高炉生产中形成了一种固定的配矿比模式，如烧结矿60％—70％，酸性球团矿 10％—20％，生矿10％--20％，使得高炉操作者坚信只要由有实际生产经验的操作人员，参考前 期本高炉的生产情况，在这个固定的配矿比范围内拟定一个或几个配矿比，投入生产中，如 果事后得到的高炉生产技术经济指标达到了预期或者比预期更好，就继续使用，否则再进行 微调，如此周而复始，就可以完成配矿比的优化比较过程。

以上这种合理的综合炉料配矿比的比较方法由于是在合理的综合炉料结构(北京科技大 学烧结球团研究室对国内部分钢铁厂的高炉综合炉料结构进行了比较系统的研究以后被确 认)范围内进行优化，而且充分考虑了本工厂本高炉的资源条件，矿石加工的技术水平和设 备状况，因此，在某种程度上具有一定正确性；但是，首先它是一个拿工业生产高炉作为试 验设备的最为原始的配矿比的优化比较过程，有损害高炉设备的风险；第二，它没有考虑到 造块成品矿的价格及其冶金性能，尤其是其中的冶金性能，以为在能够获得很好的生铁冶炼 效果的配矿模式的配矿比范围内进行配矿优化比较，就可以保证拟定的高炉生产配矿比获得 理想的高炉生产技术经济指标，忽视了综合炉料的冶金性能对高炉生产的影响，事实证明， 即使是在能够获得很好的生铁冶炼效果的配矿模式的配矿比范围内进行炼铁生产也会出现冶 炼条件恶化的现象，冶金性能很差的炉料甚至可能导致高炉停产；第三，以事后得到的高炉 生产技术经济指标与预期值相比较实现效率计算，也就是以事后得到的高炉生产技术经济指 标作为效率计算的基础数据，这必须让一个高炉生产配矿比实施后，得出各项技术经济指标 的情况下才有可能实现，这样做一方面会造成效率计算的周期很长，配矿比不好还有可能会 造成生产损失，另一方面，由于影响事后得出的高炉生产技术经济指标因素很多，对事后得 出的技术经济指标所做贡献中，可以认为配矿比是主要的，但不能说是全部，故而计算效率 好不能够准确说明是配矿比优化的结果。

可以看出，上述方法是在没有找到合理高炉综合炉料配矿比的优化方法的情况下的无奈 之举，现有技术中没有一种可以克服上述方法中存在的诸多问题而又较为简单可行的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服上述方法中存在的诸多问题提出一种较为简单 可行的方法，即一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法，在不造成生产损失的情况下，使 用比较短的时间定位合理的综合炉料结构以及得到合理的综合炉料结构中适合于操作者本高 炉的最佳炉料配合比例。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法，包括以下步骤：

㈠挑选配矿效率较好的配矿比以保证高炉综合炉料具有良好的冶金性能，具体为：

①适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即要保证下式：

$R=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{R}_i·N_i---\left(1\right)$

所计算的值要求保证高炉上部顺行稳定，式中，R：混合炉料的低温还原粉化性RDI％； R_i：某单一炉料的低温还原粉化性RDI％；N_i：单一炉料占混合炉料的分数；n：混合炉料中 所含单一炉料的种类数；

②适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即要保证下式:

$I=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_i·N_i---\left(2\right)$

所计算的值要求不因为高温还原性的原因而影响高炉的燃料比和产量，式中，I：混合炉 料的还原性RI％；Ii：某单一炉料的还原性RI％；Ni：单一炉料占混合炉料的分数；n：混 合炉料中所含单一炉料的种类数；

③取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率并且进行比较，具体为：

ⅰ混合高炉炉料配矿比的配矿效率的计算公式定义为下式：

η＝S/s               (3)

式中，η—为某个高炉炉料配矿比的配矿效率；S—为某个高炉炉料配矿比的混合炉料 的熔滴性能总特性值；s—为某个高炉炉料配矿比的混合炉料中所使用的烧结矿的熔滴性能 总特性值；

ⅱ对符合上述步骤①和②的各配矿比的配矿效率进行比较：根据混合高炉炉料配矿比的 配矿效率的计算公式计算出各混合高炉炉料配矿比配矿效率，即利用下式：

ηn＝Sn/sn n＝1,2,3,……，n   (4)

得到η1，η2，η3，……，ηn，式中，ηn：某个高炉炉料配矿比的配矿效率；Sn：为 某个高炉炉料配矿比的混合炉料的熔滴性能总特性值；sn：为某个高炉炉料配矿比的混合炉 料中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值；正常的情况下，η＜1，其数值越小，该高炉生产 配矿比的配矿效果越好，以此进行优化比较，挑选出配矿比的配矿效率较好的高炉炉料配矿 比进入以下步骤㈡；

㈡保证高炉在无熔剂或者少熔剂入炉的情况下造出适宜碱度和成分的高炉渣，经过上述 挑选配矿效率较好的配矿比以保证高炉综合炉料具有良好的冶金性能以后，高炉使用的都是 冶金性能较为合理高炉综合炉料的配矿比，只需要对这些冶金性能较为合理高炉综合炉料的 配矿比进行进一步求证和优化，因此，针对经过上述步骤㈠优化的冶金性能较为合理的高炉 综合炉料配矿比在炼铁生产中得到的高炉渣进行如下内容的测定，具体为：

①测定各混合高炉炉料配矿比组成的综合炉料经过高炉冶炼所得到的炉渣的粘度；

②化验被测定炉渣粘度的高炉渣的主要化学成分；

③以步骤②中的高炉渣成分为标准，用化学试剂配制更多成分的炉渣，并测定其粘度和 熔化性温度，充分地扩大数据面；

④用大量的测定数据建立预测高炉炉渣成分与炉渣粘度的关系的数据库；

⑤根据综合炉料配矿比以及组成综合炉料的各个单一炉料的化学成分，再结合物料平衡 计算得到步骤㈠中优选出来的各个配矿比的不同原料条件下的炉渣成分；

⑥利用步骤④建立的高炉炉渣成分与炉渣粘度的关系，从炉渣成分推测炉渣的粘度，或 者通过直接查找相图，查得炉渣粘度，从而得到步骤㈠中优选出来的各个配矿比在投入实际 生产实践之前预测的炉渣性能数据；

⑦利用上述预测的炉渣性能数据，以高炉在无熔剂或者少熔剂入炉的情况下造出适宜碱 度和成分的高炉渣为标准，对步骤㈠得出的比较好的配矿比进行优选，淘汰不符合本条件的 配矿比，进入以下步骤㈢；

㈢挑选综合入炉品位高的高炉综合炉料配矿比，即取得从步骤㈡优选出来的各个配矿比 组成的各个混合高炉炉料的综合入炉品位并且进行比较，具体为：

①混合高炉炉料配矿比的综合入炉品位的计算公式为下式：

$\mathrm{Fe}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{Fe}}_i·N_i---\left(5\right)$

式中，Fe：综合入炉品位％；Fe_i：某单一炉料的入炉品位％；N_i：单一炉料占混合炉料的 分数；n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

②对优选出来的各个配矿比组成的各个混合高炉炉料的综合入炉品位进行比较，具体为：

ⅰ根据混合高炉炉料配矿比的综合入炉品位的计算公式⑸对上一节优选出来的各混合高 炉炉料配矿比计算出它们的综合入炉品位，即利用公式⑸得到Fe₁，Fe₂，Fe₃，……，Fe_n；

ⅱ接着比较它们数值，上述式⑸得到Fe₁，Fe₂，Fe₃，……，Fe_n中数值越大越好，以此挑 选出综合入炉品位较好的高炉炉料配矿比进入以下步骤㈣；

㈣挑选混合高炉炉料的成本较低的配矿比以保证高炉综合炉料实现低成本生产，具体为：

①组成配矿比的混合高炉炉料的成本的计算公式为下式：

$C=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{C}_i·N_i---\left(6\right)$

式中，C：混合高炉炉料的成本，元/吨；C_i：某单一炉料的成本，元/吨；N_i：单一炉料 占混合炉料的分数；n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

②对优选出来的各个配矿比组成的各个混合高炉炉料的成本进行比较，具体为：

ⅰ根据组成配矿比的混合高炉炉料的成本的计算公式⑹对上一节优选出来的各混合高炉 炉料配矿比计算出它们的成本，即利用公式⑹得到C₁，C₂，C₃，……，C_n；

ⅱ接着比较它们数值，上述公式⑹得到C₁，C₂，C₃，……，C_n中数值越小越好，以此挑选 出混合高炉炉料的成本较好的高炉炉料配矿比进入最终优选出来的最佳高炉综合炉料配合比 例。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的合理高炉综合炉料配矿比的优选方法，其中测定各混合高炉炉料配矿比组成的综 合炉料经过高炉冶炼所得到的炉渣的粘度采用高温熔体粘度测定仪。

本发明的有益效果是：⑴充分考虑了综合炉料的冶金性能对高炉生产技术经济指标的影 响，避免了冶金性能很差的炉料造成冶炼条件恶化，甚至可能导致高炉停产的可能性；⑵从 多方面进行配矿比优化，它满足了合理综合炉料结构所需要满足的多方面的要求；⑶在不造 成生产损失的情况下，使用比较短的时间定位合理的综合炉料结构以及得到合理的综合炉料 结构中适合于操作者本高炉的最佳炉料配合比例；⑷配矿效率计算的正确性决定了合理高炉 综合炉料配矿比优化的准确性；因此，本技术方案是一个真正合理的合理高炉综合炉料配矿 比的优选方法。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法，包括以下步骤：

㈠挑选配矿效率较好的配矿比以保证高炉综合炉料具有良好的冶金性能，具体为：

①适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即要保证下式：

$R=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{R}_i·N_i---\left(1\right)$

所计算的值要求保证高炉上部顺行稳定，式中，R：混合炉料的低温还原粉化性RDI％； R_i：某单一炉料的低温还原粉化性RDI％；N_i：单一炉料占混合炉料的分数；n：混合炉料中 所含单一炉料的种类数；

②适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即要保证下式:

$I=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_i·N_i---\left(2\right)$

所计算的值要求不因为高温还原性的原因而影响高炉的燃料比和产量，式中，I：混合炉 料的还原性RI％；Ii：某单一炉料的还原性RI％；Ni：单一炉料占混合炉料的分数；n：混 合炉料中所含单一炉料的种类数；

③取得各混合高炉炉料的配矿比的配矿效率并且进行比较，具体为：

ⅰ混合高炉炉料配矿比的配矿效率的计算公式定义为下式：

η＝S/s                (3)

式中，η—为某个高炉炉料配矿比的配矿效率；S—为某个高炉炉料配矿比的混合炉料 的熔滴性能总特性值；s—为某个高炉炉料配矿比的混合炉料中所使用的烧结矿的熔滴性能 总特性值；

ⅱ对符合上述步骤①和②的各配矿比的配矿效率进行比较：根据混合高炉炉料配矿比的 配矿效率的计算公式计算出各混合高炉炉料配矿比配矿效率，即利用下式：

ηn＝Sn/sn n＝1,2,3,……，n     (4)

得到η1，η2，η3，……，ηn，式中，ηn：某个高炉炉料配矿比的配矿效率；Sn：为 某个高炉炉料配矿比的混合炉料的熔滴性能总特性值；sn：为某个高炉炉料配矿比的混合炉 料中所使用的烧结矿的熔滴性能总特性值；正常的情况下，η＜1，其数值越小，该高炉生产 配矿比的配矿效果越好，以此进行优化比较，挑选出配矿比的配矿效率较好的高炉炉料配矿 比进入以下步骤㈡；

㈡保证高炉在无熔剂或者少熔剂入炉的情况下造出适宜碱度和成分的高炉渣，经过上述 挑选配矿效率较好的配矿比以保证高炉综合炉料具有良好的冶金性能以后，高炉使用的都是 冶金性能较为合理高炉综合炉料的配矿比，只需要对这些冶金性能较为合理高炉综合炉料的 配矿比进行进一步求证和优化，因此，针对经过上述步骤㈠优化的冶金性能较为合理的高炉 综合炉料配矿比在炼铁生产中得到的高炉渣进行如下内容的测定，具体为：

①测定各混合高炉炉料配矿比组成的综合炉料经过高炉冶炼所得到的炉渣的粘度；其中 测定各混合高炉炉料配矿比组成的综合炉料经过高炉冶炼所得到的炉渣的粘度采用高温熔体 粘度测定仪，具体为：

测定装置：

粘度实验采用高温熔体粘度测定仪，从所得到的粘度—温度图可得到炉渣的熔化性温度 (转折点的温度)，粘度测量装置分为粘度计和高温炉两部分，粘度计由计算机、控制机箱、 升降机构和钢丝测杆吊挂系统等部分组成，熔化冶金熔体的高温炉具有低电压、大电流的特 点，温度可高达1600℃；全套实验装置的大部分操作可用计算机控制，例如粘度测试时的数 据处理、曲线绘制及保存和打印报告；

测定方法：

(a)依次开启冷却水，接通配电板上的主回路电源和计算机电源，开启控温电源，开启 计算机运行测控程序；

(b)按一定的升温制度给钼丝炉供电；

(c)粘度计常数K值的校正；

(d)高温炉通电升温到1200℃时，将盛有260g粉渣(或块渣)的石墨坩埚(坩埚尺寸 为60×100mm)放入炉内底座上，达到指定测试温度(如1500℃)时，恒温20分钟，待熔样 熔清并搅拌后，测量坩埚内液渣面至炉口的距离，以便确定测试头下降的深度；

(e)将测试头降至距坩埚底10-15毫米处，并处于坩埚中心位置，启动电机使测试头旋 转，将测杆放入待测熔体中，旋转稳定后，开始记录数据，计算机会提示输入数据记录的文 件名，所测数据就记录在需记录的文件中；

(f)在测η-T曲线时，以5℃/分的速率降低炉温，每隔10℃记录温度与粘度值，在接 近转折温度以前(即熔渣快凝固时)应降低降温速率(大约2℃/分)，这样就可以绘出该炉 渣的η-T曲线；

②化验被测定炉渣粘度的高炉渣的主要化学成分；

③以步骤②中的高炉渣成分为标准，用化学试剂配制更多成分的炉渣，并测定其粘度和 熔化性温度，充分地扩大数据面；

④用大量的测定数据建立预测高炉炉渣成分与炉渣粘度的关系的数据库；

⑤根据综合炉料配矿比以及组成综合炉料的各个单一炉料的化学成分，再结合物料平衡 计算出步骤㈠中优选出来的各个配矿比的不同原料条件下的炉渣成分；(此步骤为本领域技术 人员有公知常识，在此不再详细描述。)

⑥利用步骤④建立的高炉炉渣成分与炉渣粘度的关系，从炉渣成分的计算结果推测炉渣 的粘度，或者通过直接查找相图，查得炉渣粘度，从而得到步骤㈠中优选出来的各个配矿比 在投入实际生产实践之前预测的炉渣性能数据；

⑦利用上述预测的炉渣性能数据，以高炉在无熔剂或者少熔剂入炉的情况下造出适宜碱 度和成分的高炉渣为标准，对步骤㈠得出的比较好的配矿比进行优选，淘汰不符合本条件的 配矿比，进入以下步骤㈢；

㈢挑选综合入炉品位高的高炉综合炉料配矿比，即取得从步骤㈡优选出来的各个配矿比 组成的各个混合高炉炉料的综合入炉品位并且进行比较，具体为：

①混合高炉炉料配矿比的综合入炉品位的计算公式为下式：

$\mathrm{Fe}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{Fe}}_i·N_i---\left(5\right)$

式中，Fe：综合入炉品位％；Fe_i：某单一炉料的入炉品位％；N_i：单一炉料占混合炉料的 分数；n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

②对优选出来的各个配矿比组成的各个混合高炉炉料的综合入炉品位进行比较，具体为：

ⅰ根据混合高炉炉料配矿比的综合入炉品位的计算公式⑸对上一节优选出来的各混合高 炉炉料配矿比计算出它们的综合入炉品位，即利用公式⑸得到Fe₁，Fe₂，Fe₃，……，Fe_n；

ⅱ接着比较它们数值，上述式⑸得到Fe₁，Fe₂，Fe₃，……，Fe_n中数值越大越好，以此挑 选出综合入炉品位较好的高炉炉料配矿比进入以下步骤㈣；

㈣挑选混合高炉炉料的成本较低的配矿比以保证高炉综合炉料实现低成本生产，具体为：

①组成配矿比的混合高炉炉料的成本的计算公式为下式：

$C=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{C}_i·N_i---\left(6\right)$

式中，C：混合高炉炉料的成本，元/吨；C_i：某单一炉料的成本，元/吨；N_i：单一炉料 占混合炉料的分数；n：混合炉料中所含单一炉料的种类数；

②对优选出来的各个配矿比组成的各个混合高炉炉料的成本进行比较，具体为：

ⅰ根据组成配矿比的混合高炉炉料的成本的计算公式⑹对上一节优选出来的各混合高炉 炉料配矿比计算出它们的成本，即利用公式⑹得到C₁，C₂，C₃，……，C_n；

ⅱ接着比较它们数值，上述公式⑹得到C₁，C₂，C₃，……，C_n中数值越小越好，以此挑选 出混合高炉炉料的成本较好的高炉炉料配矿比进入最终优选出来的最佳高炉综合炉料配合比 例。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技 术方案，均落在本发明要求的保护范围。