摘要：闡述了邢鋼煉鐵原料生產(chǎn)的思路和實(shí)踐以及幾種常用的測(cè)算模型。介紹邢鋼煉鐵在原料的選擇、使用，配礦的優(yōu)化以及高爐用料平衡上做的工作。包括原料性價(jià)比排序的測(cè)算方式，燒結(jié)混勻料如何組合優(yōu)化配礦。燒結(jié)生產(chǎn)如何實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)市場(chǎng)，既實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦成分穩(wěn)定又滿足燒結(jié)混勻料快速調(diào)整結(jié)構(gòu)降成本的需要。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化配礦 燒結(jié)生產(chǎn) 高爐生產(chǎn)

0 引言

隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，如何提升企業(yè)效益是擺在每個(gè)煉鐵人面前的首要問題。原料結(jié)構(gòu)逐步由國(guó)內(nèi)礦為主轉(zhuǎn)移到全部進(jìn)口礦富礦粉燒結(jié)為主，同時(shí)受市場(chǎng)影響面臨原料庫(kù)存降低，變料頻繁，原料品位降低、渣量增加的不利條件，高爐操作難度大，給煉鐵生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。煉鐵綜合成本和高爐順行要兼顧，這就需要對(duì)燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)、高爐原料結(jié)構(gòu)做深入的研究和比較。

邢鋼結(jié)合自身特點(diǎn)做了礦粉使用性能分類、性價(jià)比排序模型、燒結(jié)礦單品位成本規(guī)劃求解尋優(yōu)模型、高爐綜合成本測(cè)算模型。通過這些模型的綜合運(yùn)用，指導(dǎo)選礦和配礦過程，優(yōu)化成本。

1 礦粉的性能分類

含鐵原料市場(chǎng)品種較多，按照礦粉的特性結(jié)合生產(chǎn)特點(diǎn)將其分為4類，分別是國(guó)內(nèi)精粉、高品澳礦、巴西粉、經(jīng)濟(jì)礦粉等。各種礦粉燒損、礦化溫度不同在燒結(jié)過程起的作用也有差異，合理搭配使用，使得燒結(jié)礦的綜合性能、成本最理想。

2 礦粉性價(jià)比排序模型

礦粉的性價(jià)比排序包括最簡(jiǎn)單的單品位價(jià)格計(jì)算、巴布洛夫算法，以及單燒燒結(jié)礦計(jì)算方法。邢鋼對(duì)這三種計(jì)算方法都做了研究。前兩種算法很簡(jiǎn)單，不再贅述，第三種測(cè)算方法，邢鋼煉鐵以及燒結(jié)過程設(shè)計(jì)了測(cè)算模型。這種計(jì)算方法主要分為以下幾項(xiàng)工作內(nèi)容：

2.1數(shù)據(jù)收集與準(zhǔn)備

2.1.1收集單種礦粉的原始信息，包括全成分分析、燒損，含運(yùn)費(fèi)的干基不含稅價(jià)格。

2.1.2收集燒結(jié)的生產(chǎn)過程成本信息。這其中包括當(dāng)期的燒結(jié)礦熔劑價(jià)格、燃料價(jià)格信息、工人工資分?jǐn)倲?shù)量、制造費(fèi)用、固定費(fèi)用等內(nèi)容。

2.1.3收集當(dāng)期高爐物料平衡信息。需要計(jì)算當(dāng)期的綜合入爐品位、燃料比、綜合原料成分，綜合原料成分是按照高爐實(shí)際入爐原料結(jié)構(gòu)計(jì)算的加權(quán)原料成分。這一加權(quán)的成分是單燒燒結(jié)礦的目標(biāo)成分。

將信息更新帶入計(jì)算模型中，按照加權(quán)原料成分計(jì)算單種礦粉加工成燒結(jié)礦的成分和成本。表1中計(jì)算的入爐原料加權(quán)成分，計(jì)算出當(dāng)前綜合入爐原料的綜合堿度為1.43、MgO%為2.22%、品位為57.16%，例如這一品位下對(duì)應(yīng)的高爐實(shí)際日產(chǎn)為7600t/d。單種物料燒結(jié)的目標(biāo)堿度為1.43，MgO%含量為2.22%。

2.2單燒燒結(jié)礦的成本計(jì)算

利用電子表格的計(jì)算功能，同時(shí)計(jì)算多種礦粉的單燒燒結(jié)礦成分和成本。計(jì)算出單燒燒結(jié)礦成分和成本，這一成分帶入到煉鐵生產(chǎn)的模擬過程中計(jì)算出噸鐵的相關(guān)礦耗和成本。鐵水的燃料消耗、產(chǎn)量按照單燒品位與當(dāng)期品位的差異進(jìn)行校正（按照1%品位影響1.5%燃料比、2.5%產(chǎn)能的比例測(cè)算）。依據(jù)單燒燒結(jié)礦冶煉噸鐵成本為單種原料的性價(jià)比排序，噸鐵成本越低，礦粉的性價(jià)比越高。

3 燒結(jié)礦單品位成本規(guī)劃求解尋優(yōu)模型

實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們需要根據(jù)不同礦粉的特性使用多種礦粉來配礦，用以滿足高爐需求。生產(chǎn)中如何確定綜合入爐品位、如何確定原料結(jié)構(gòu)有幾種原則。例如，需要較高的產(chǎn)能支撐，在一定品位的基礎(chǔ)上優(yōu)化結(jié)構(gòu)。又如，沒有確定基本的產(chǎn)能，綜合入爐品位可在較大的范圍內(nèi)調(diào)整。只要根據(jù)需要設(shè)置優(yōu)化配礦的范圍，這兩種生產(chǎn)模式均能夠?qū)崿F(xiàn)。本文以保證基本品位條件下，如何確定合理的原料結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行闡述。

3.1確定基本品位需求

根據(jù)鐵水產(chǎn)能需求確定基本的品位目標(biāo)。例如鐵廠需要基本產(chǎn)能為8000t/d，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的綜合入爐品位為56.50%，燒結(jié)礦的品位應(yīng)達(dá)到54.50%以上?；酒肺恍枨缶褪羌s束條件。

3.2根據(jù)高爐及煉鋼對(duì)鐵水需求確定燒結(jié)礦主要成分

高爐對(duì)燒結(jié)礦的成分需求主要是根據(jù)爐渣堿度和MgO/Al2O3來確定。煉鋼對(duì)鐵水成分的需求主要是具體的微量元素，諸如，[P]%、[Cr]%、[Mn]%等成分限制。

3.3規(guī)劃求解計(jì)算燒結(jié)礦單品位價(jià)格最低對(duì)應(yīng)的混勻料結(jié)構(gòu)

設(shè)定單種礦粉的上下限。設(shè)定的上下限考慮的因素包括燒結(jié)礦性能對(duì)礦種的需求、實(shí)際可獲得的資源數(shù)量等因素。如一些性價(jià)比很高的礦種，因?yàn)槠滟Y源有限不能大量配加。再如一些成礦性能優(yōu)良的礦種，即便價(jià)格價(jià)高也設(shè)定下限，少量配加，保證燒結(jié)礦質(zhì)量。

系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化需求計(jì)算出合理的燒結(jié)混勻料配料結(jié)構(gòu)。同時(shí)根據(jù)關(guān)聯(lián)的鐵水成本計(jì)算模型，計(jì)算出燒結(jié)礦成本優(yōu)化配比下的噸鐵成本。

4 穩(wěn)定燒結(jié)礦成分

邢鋼原料系統(tǒng)配備二次料場(chǎng)（兩個(gè)垛位），單垛容量為6萬(wàn)噸-7萬(wàn)噸，能夠滿足燒結(jié)機(jī)5天—6天的用料需求。燒結(jié)系統(tǒng)要配加整個(gè)公司的各種除塵灰、鋼渣粉、雜料等成分差異很大的物料。同時(shí)邢鋼煉鋼系統(tǒng)的產(chǎn)品品種較多，對(duì)鐵水的成分需求有差異性，如何在這種工藝條件和鐵水成分需求條件下實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦成分穩(wěn)定和成本優(yōu)化，邢鋼煉鐵做了大量系統(tǒng)的工作。

4.1規(guī)范堆垛容量要求

混勻料堆垛過程是一個(gè)混勻、均質(zhì)的過程?；靹蛄隙獾娜萘吭酱螅瑹Y(jié)機(jī)消耗的時(shí)間就越長(zhǎng)，燒結(jié)礦的成本也相對(duì)穩(wěn)定。邢鋼煉鐵要求對(duì)滿垛，單垛的容量要求達(dá)到6.0萬(wàn)噸以上。

4.2規(guī)范混勻料結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，控制垛間差異

混勻料換垛過程如果前后兩垛之間的成分差異大，那么在燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中需要大幅度調(diào)整熔劑的配加數(shù)量，這樣很容易造成燒結(jié)礦的成分波動(dòng)，給高爐生產(chǎn)造成影響。邢鋼煉鐵要求垛間的品位差異≤0.30%，垛間的理論成分差異造成的白灰配比的差異小于等于0.20%。在做配礦的策劃中，設(shè)定相關(guān)的約束條件，控制垛間成分差異。在堆料前即對(duì)成分做充分的測(cè)算，保持垛間差異穩(wěn)定。

4.3細(xì)分各種物料的入垛要求

燒結(jié)混勻料中的雜料的來源很多，包括煉鐵各個(gè)區(qū)域的除塵灰、地皮料、煉鋼的白灰除塵灰、工藝除塵灰。其中諸如煉鋼的白灰除塵灰、鋼渣粉等CaO的含量很高，屬于熔劑型雜料，如果配加不均勻，會(huì)造成同一垛燒結(jié)混勻料前后成分差異，造成燒結(jié)礦成分波動(dòng)。邢鋼煉鐵對(duì)這些物料細(xì)分，并要求熔劑類物料堆料過程必須堆滿整層，保證“平鋪直取”的過程中前后成分差異小。

4.3多種測(cè)算方式準(zhǔn)確測(cè)算混勻料成分

燒結(jié)混勻料的構(gòu)成比較復(fù)雜，除了堆料工藝上的具體要求，在成分測(cè)算上也要有科學(xué)的方法。邢鋼煉鐵廠采用兩種測(cè)算方法，并對(duì)換垛前用這兩種方法測(cè)算的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。一種方式是根據(jù)礦粉進(jìn)廠分析、使用燒結(jié)礦成分反算的雜料成分以及堆料數(shù)量計(jì)算整垛的混勻料成分。另一種計(jì)算方式，使用細(xì)分的品種及成分做加權(quán)測(cè)算。詳細(xì)統(tǒng)計(jì)每種物料的數(shù)量和化學(xué)成分，封垛以后做全垛料的加權(quán)計(jì)算。

4.4增設(shè)直供皮帶，靈活調(diào)劑混勻料成分、成本

邢鋼煉鋼系統(tǒng)對(duì)鐵水成分的需求有差異性，外部原料市場(chǎng)、鋼材市場(chǎng)的變化，這幾個(gè)方面的因素要求煉鐵原料配料能夠快速調(diào)整成分適應(yīng)變化。但是高爐生產(chǎn)要求燒結(jié)礦成分盡可能穩(wěn)定，這就需要保持混勻料長(zhǎng)期穩(wěn)定。這兩個(gè)方面的需求是存在矛盾的。

邢鋼煉鐵通過對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)劃及對(duì)生產(chǎn)工藝的分析，分別給兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)配備了直接供料直接功效系統(tǒng)，即兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)除了可以使用混勻料還能夠使用單種料。在燒結(jié)機(jī)的混勻料供料皮帶上增加一個(gè)上料點(diǎn)，將燒結(jié)機(jī)配備的混勻料倉(cāng)分出1個(gè)—2個(gè)用于存放直接供應(yīng)的單種原料。在煉鋼有需求或市場(chǎng)變化較大時(shí)，不更改混勻料垛的正常生產(chǎn)，使用直供原料對(duì)已經(jīng)堆成的混勻料的結(jié)構(gòu)、成分、成本進(jìn)行調(diào)整，快速響應(yīng)客戶和市場(chǎng)變化。

5、模擬測(cè)算鐵水成本

噸鐵成本最優(yōu)是優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)的最終目標(biāo)。邢鋼煉鐵不但對(duì)燒結(jié)礦成分進(jìn)行優(yōu)化，還做噸鐵成本的模擬測(cè)算，對(duì)整個(gè)煉鐵廠或單座高爐物料平衡、熱平衡，綜合測(cè)算噸鐵成本。

利用這一測(cè)算程序能夠測(cè)算成本的同時(shí)對(duì)高爐的能量利用情況、風(fēng)耗、氧耗等做出相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)算。

6、結(jié)余

（1）通過多種數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)單種原料評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)混勻料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、比較準(zhǔn)確的計(jì)算燒結(jié)礦成本、鐵水成本。給采購(gòu)選礦提供科學(xué)合理的依據(jù)，給公司預(yù)算提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。優(yōu)化配礦降成本的空間一直都存在，在一定的限制條件下的優(yōu)化結(jié)果更有現(xiàn)實(shí)作用。通過一系列的成本測(cè)算優(yōu)化措施，2017年以來邢鋼煉鐵成本與目標(biāo)的相對(duì)差異持續(xù)改善。

（2）通過對(duì)混勻料場(chǎng)的一系列管控措施，從源頭實(shí)現(xiàn)燒結(jié)混勻料的成分穩(wěn)定，從而穩(wěn)定燒結(jié)礦成分，改善高爐的用料環(huán)境。實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)時(shí)間不調(diào)整入爐原料結(jié)構(gòu)。這是實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定的重要措施。

（3）對(duì)高爐物料平衡、熱平衡、詳細(xì)成本構(gòu)成的精確測(cè)算，有利于對(duì)高爐生產(chǎn)狀態(tài)做出全面系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。在高產(chǎn)的規(guī)模效益與經(jīng)濟(jì)爐料的成本效益測(cè)算方面，更夠給生產(chǎn)管理者提供更科學(xué)的數(shù)據(jù)。