摘要本文論述了高爐煉鐵優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化的思路；論述了高爐煉鐵優化原料采購的思路、價值和原則；論述了優化燒結配礦的思路、目標、原則和方法；論述了優化高爐配礦的思路，目標、原則和方法；介紹了優化燒結配礦的五個方案和優化高爐配礦的四個方案實例；并分析和評價了高爐煉鐵優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化的應用效果。

關鍵詞  優化原料采購   燒結高爐   配礦一體化

1. 優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化的思路

高爐煉鐵是一項復雜的系統工程，從爐料結構、爐料質量、爐內操作到高爐

設備相互關聯；燒結從原料采購、優化配礦、燒結操作、冷卻余熱利用，煙氣脫硫脫硝一體化凈化處理，直到破碎、篩分整粒入爐六部分相互關聯；燒結操作又從準確配料到強化制粒、偏析布料、低負壓點火操作互相關聯；高爐煉鐵本身又有優化配料、爐內外操作、富氧噴煤、上料系統、熱風系統、冷卻系統到高爐長壽互相關聯等等。在這個復雜的系統工程中，以往都是局部去優化處理問題，特別是很少有把原料采購與燒結、高爐配礦一體的綜合優化，而多年來的生產實踐證明，高爐煉鐵的原料采購是企業降本增效的關鍵環節［1］。高爐煉鐵本身就是鐵礦物的加工工藝，離開了煉鐵原料的優化采購和配礦就失去了優化高爐煉鐵的基礎。但是多年來鋼鐵企業的原料采購部門，往往從鐵礦石的貿易出發，而不從燒結和高爐煉鐵的生產出發，現在我們強調的優化原料采購與燒結、高爐配礦的一體化，不只是燒結配礦的優化和高爐配礦的優化，而是重在原料采購與燒結、高爐配礦的一體化優化。

現代鋼鐵生產已進入了互聯網時代，互聯網思維就是用戶思維［2］。原料采購是為燒結和高爐煉鐵服務的，燒結和高爐就是采購的用戶，燒結和高爐煉鐵是采購的終端。因此把原料采購與燒結和高爐煉鐵聯系起來一體綜合優化，不僅是鋼鐵企業內生產上的有機聯系，也是進入互聯網時代的必然結果，是鋼鐵生產過程供給側改革的一個重要內容。

2. 燒結、高爐煉鐵原料采購的優化

2.1 優化燒結、高爐煉鐵原料采購的價值

由中國鋼鐵工業協會對標挖潛辦公室每年公布的全國62家鋼企原燃料采購

成本對比可見，同一質量的原燃料不同企業的采購價有很大的差別，在近幾年全國鋼鐵企業處于“困境”時期，已遠遠超過生產噸鋼可能達到的效益，因此在全國鋼鐵企業仍然處于“困境”時期，優化配礦，降低采購成本已成為多數企業降本增效的關鍵環節。

為原燃料采購成本折算成62%品位年平均到廠價，不含稅成本，即入庫成本，包括國內運費、裝卸費、保險費、港口存儲費，并扣除了途耗。若同一品種有不同品質和級別，則根據采購加權平均的方法處理------中國鋼鐵工業協會對標挖潛辦公室［3］。

筆者建議各鋼鐵企業可到最低5家的單位去交流取經，以有效降低本企業的采購成本，在新常態下取得降本增效的實效。優化原料采購最大限度地降本增效，關鍵在于根據鐵礦石綜合品位性價比的排序和配礦結構進行采購和優化配礦。

注：2014年1~12月采購成本最低的5家企業

煉焦煤：河北普陽、唐山建龍、首鋼長治、石橫特鋼、山西新臨鋼；

噴吹煤：新疆八一、陜西龍鋼、河北普陽、首鋼長治、陜西太鋼；

冶金焦：陜西龍鋼、河北普陽、唐山建龍、新興鑄管、石家莊鋼鐵；

國產鐵精粉：湖北鄂鋼、新疆八一、廣東韶鋼、內蒙包鋼、遼寧凌鋼；

進口粉：天津榮成、南京鋼鐵、常州中天，山西太鋼、湖北鄂鋼。

1.1 按鐵礦石綜合品位性價比排序采購是企業最大限度降本增效的實施舉措

筆者曾在2015年全國燒結球團技術交流年會上發表的“創建鐵礦綜合品位

性價比的計算法提高企業成本競爭力”一文［4］，對企業準備采購的鐵礦石（粉）進行綜合品位計算其公式為：

TFe<綜>=TFe/(1-LOI)×[100+2R2(SiO2+Al2O3)/(1-LOI)-2(CaO+MgO)/(1-LOI)  +2(S+P)/(1-LOI)+5×(K2O+Na2O +Pb+Zn +As+CL)/(1-LOI)]-1×100%……

根據計算結果，再計算出表觀品位價（到廠價/表觀品位）、綜合品位價（到廠價/綜合品位）及綜合品位性價比（表觀品位價/綜合品位價），把以上計算結構列為綜合品位性價比計算結果排序表。

企業可根據綜合品位性價比的排序與配礦結構選擇采購礦種，目前筆者已將鐵礦粉綜合品位性價比的計算方法編成軟件，只要將企業的鐵礦石化學成分和到廠價輸入軟件的表格內，各項計算結果就會在下一個表格內系統地顯示出來。

1.2 企業配礦結構必須要有穩定的主礦體系

所謂主礦體系是指燒結配礦要由幾種主要的礦種組成，只有燒結的主礦體系

穩定了，才能穩定燒結礦的質量，燒結礦的質量穩定，是高爐爐況穩定的基礎。依據國內外已有的經驗，燒結礦的主礦體系可由以下三種形式構成［4］：

1 一種以高品位、低硅、低鋁的赤鐵礦粉或磁鐵礦粉與以高水化程度的兩種褐鐵礦（其比例可40%~70%）組成的主礦體系，所得到的燒結礦與采用全優質赤鐵礦粉具有同樣優良的成品率和性能。

2） 以中等水化程度的褐鐵礦粉（如馬拉曼巴礦的西安吉拉斯、麥克粉、何普當斯粉）作主要原料時，由于其粒度細，料層透氣性差，可采用比生石灰更優的粘結劑強化制粒，改善料層透氣性和提高成品礦強度；

3） 同時以高水化程度的褐鐵礦粉和中等水化程度的褐鐵礦粉為主要原料的燒結技術，以粗粒作制粒的核心，以幾種微粒作包裹料強化制粒，改善料層的透氣性，確保生產率不下降。

建立以上三個主礦體系，均體現提高褐鐵礦粉的比例，以達到降低采購成本，不降低入爐料質量的低成本戰略；建立以上三個主礦體系，均需采用強化制粒工藝技術，改善料層透氣性，確保燒結產質量的低成本戰略。

2. 優化燒結配礦的目標、原則和方法

2.1 優化燒結配礦的目標

優化燒結配礦應滿足以下要求和目標：

1 滿足高爐對堿度和化學成分的要求，成品礦的主要化學成分包括堿度、品位和SiO2含量，MgO、Al2O3、FeO和有害元素滿足高爐冶煉的要求；

2 滿足高爐對燒結礦強度和粒度的要求。

3 滿足高爐對燒結礦冶金性能的要求，特別注重對高爐塊狀帶的還原性和

高爐下部軟熔帶透氣性的要求。

4） 滿足高爐順行和穩定性的要求，特別要確保高爐的穩定性的要求。

5） 滿足節能減排，提高效益和低成本的要求。

2.2 優化燒結配礦的原則

優化燒結配礦應堅持以下各項原則：

1 堅持高品位、低渣比的精料方針原則；

2 堅持低MgO、低FeO高還原性的原則；

3 堅持低燃耗、低電耗的低能耗原則；

4 堅持低有害元素、有利于高爐長壽的原則；

5 堅持低成本、高效益的原則。

2.3 優化燒結配礦的方法

3.3.1 按鐵礦粉的燒結反應性合理搭配的方法

所謂燒結反應性是指礦粉的酸性脈石與CaO同化和熔化反應的能力，它可以用燒結生產率（利用系數）和成品礦的機械強度（轉鼓指數）這一對指數來表示。據此可將鐵礦粉的反應性分為優、中、差三類，在燒結配礦時按三類不同合理搭配［5］。

3.2.2.按鐵礦粉的燒結基礎特性合理配礦的方法

鐵礦粉的燒結基礎特性包括同化性、液相流動性、粘結相強度、生成鐵酸鈣的能力和連晶固結能力。配礦原則一般在化學成分、物理性能和滿足高爐煉鐵成本需求的條件下，使同化性高與同化性低合理搭配，液相流動性指數低的與高的合理搭配，盡量多用粘結相自身強度高、鐵酸鈣生成能力強和連晶固結能力高的鐵礦粉，通過鐵礦粉基礎特性的合理搭配，使鐵礦粉自身特性互補，獲得燒結生產所要求的質量目標［6］。

3.2.3 按鐵礦粉晶體顆粒大小，水化程度和Al2O3含量高低三個特性合理配礦方法

這是巴西淡水河谷公司研發的配礦方法，鐵礦粉的三個特性都分為粗、中、細和高、中、低三類。礦粉晶粒的大小按＜40um的為細晶粒、40~120um的為中等晶粒，＞120um的為粗晶粒，水化程度是指針鐵礦含量對赤鐵礦含量的比例，一般可按結晶水含量＞6%、6%~3%、＜3%分為高、中、低三檔，Al2O3含量按＞2%、2%~1%和＜1%分為高、中、低三檔。當鐵礦粉晶體顆粒小、水化程度高時，有利于提高燒結的產量；當晶體顆粒粗，低水化程度時有利于降低燃耗；細晶體顆粒、低Al2O3含量有利于提高成品礦的強度和改善RDI指數［7］。

2.4 關于優化配礦的計算方法

目前最常見的是采用EXCEL表格法，該方法比較簡單易行，也有采用EXCEL+

數學模型方法的[8]，比較復雜的計算方法采用線性規劃方法[9]，還有燒結優化配料模型[10]，目前在高校和科技界已廣泛采用美國學者提出的線性規劃Matlab軟件作優化配礦的具體計算。

3. 優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化的實例

3.1 計算的基本條件：根據某港口企業鐵礦粉和資源循環的化學成分及到廠價計算綜合品位、表觀品位價、綜合品位價、綜合品位性價比的結果列于表3.

1.1 優化燒結配礦方案的實例及分析

1.1.1 優化燒結配礦方案的實例

根據表2、表3的計算結果和排序，燒結礦配礦由三種主礦和企業現有其它含鐵資源設計五組配礦方案，其中按方案<1>作了品位調整為<方案<4>，目的在于比較采用性價比排序的先后次序進行配礦，說明綜合品位性價比排序對燒結礦成本的影響；同時按方案<2>配礦，主礦體系不作調整，達到配礦方案<1>品位的要求, 方案<5>與方案<1>對比，說明鐵礦粉綜合品位性價比對配礦成本的影響，五組不同配礦方案及其結果列于表4。

1.1.1 對優化采購、燒結、高爐配礦一體化燒結五組配礦方案結果的分析

由表5優化原料采購、五組燒結配礦方案表現為兩個不同品位（60%和57%）、三個不同主礦體系（主礦的綜合品位由高到低），在堿度和主要化學成分基本相同的條件下，比較鐵礦粉綜合品位性價比對燒結成本的影響。由其結果可見：

1）鐵礦粉綜合品位性價比排序對燒結配礦的成本起著決定性的作用，相同成品礦品位由于主礦的性價比不同形成成品礦的成本產生較大的差值，60%品位的方案<5>與方案<1>相比，成品礦的成本相差51.81元/t，同樣57%品位的方案<3>與方案<4>相比，噸礦的成本相差54.61%元/t。

2）主礦體系的組合是影響燒結礦成本的重要因素，燒結特性的優勢互補原則不是一般的高低或優劣搭配，而是要選擇綜合品位性價比相一致的合理搭配，否則將會影響燒結配礦成本。

3）配礦品位目標值是影響燒結成本的基礎因素，但不是唯一因素，決定燒結成本的關鍵因素還是鐵礦粉的綜合品位性價比及其組合。

4）主礦體系的綜合品位性價比不僅是影響燒結配礦成本的決定性因素，它往往還會嚴重影響成品礦的主要化學成分和質量。

4.3優化高爐配礦方案的實例與分析

4.3.1優化高爐配礦四個方案的實例

根據表2、表3的計算結果及排序，選擇五組燒結配礦中的方案4的成品礦作為高爐優化配礦的燒結礦，優化高爐配礦主要變更爐料結構，四個不同方案依據表3中球團礦和塊礦的排序進行組合，每個方案酸性爐料的配比保持不變，表明由于入爐礦品位不同造成渣鐵比不同，從而影響燃料比和生鐵成本。四個不同方案的效果列于表5。

4.3.2對高爐配礦不同方案效果的分析

由表6高爐配礦四個不同方案效果比較可見：

1）四個方案中，由于使用性價比排序不同的礦種，引起入爐礦品位和渣鐵比的不同，驗證了入爐礦品位和渣鐵比變差與爐料結構的球團礦和塊礦的性價比排序相一致。

  2）高爐煉鐵爐況的穩定與爐渣的穩定性相關，生鐵成本需建立在穩定爐渣堿度及其性能的基礎上，其又取決于構成爐料結構鐵礦石的綜合品位性價比。

3）在燒結礦質量穩定的條件下，用于高爐冶煉的球團礦和塊礦的性價比排序，實質上決定了渣鐵比的高低，降低渣鐵比是降低高爐煉鐵成本的基礎。

  4）不同爐料結構的效果（生鐵成本）與球團礦和塊礦的性價比排序直接相關，高性價比的爐料經濟效果明顯，低品質礦在低礦價的新常態下的效果是負值。

  5）四個不同配礦方案的效果比較，僅考慮了入爐礦品位和燃料比變化的效果，沒有把入爐礦品位與產量的變化效果、燒結礦和焦炭質量對煉鐵成本的影響計算在內，而實際上以上這些因素對成本的影響是客觀存在的。

5 結論

由以上優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化的討論和燒結、高爐配礦實例的分析可以得出如下結論：

1）高爐煉鐵的成本和節能減排占鋼鐵企業成本的70%以上，鋼鐵企業降低成本主要是降低鐵前成本。

2）降低高爐煉鐵成本的關鍵在于降低高爐煉鐵原燃料的成本，降低鐵前含鐵原料成本重在依據鐵礦石綜合品位性價比和配礦結構降低采購成本。

3）優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化可最大限度地降低鐵前原料成本，提高鐵前生產效益。

4）優化原料采購與燒結、高爐配礦一體化，通過優化燒結配礦和高爐配礦的實例計算，說明具有重大的經濟價值。

5）優化高爐煉鐵原料采購與燒結、高爐配礦一體化的思路和方法，包括鐵礦石綜合品位性價比的計算方法與計算軟件，優化燒結配礦和高爐配礦的軟件，對降低燒結和高爐煉鐵成本具有重大的經濟價值和推廣應用前景。

6參考文獻

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[2] 中國冶金報鋼企如何參與互聯網時代？.《中國冶金報》,2016.5.30.

[3  ]中國鋼鐵工業協會對標挖潛辦公室“對標挖潛”企業主要原燃材料采購成本數據顯示.《中國冶金報》2016.2.18.

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