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          漢鋼鐵礦石的評價及燒結配礦優化
          發布日期:2017-08-10    作者:成繼勛    
          0

          漢鋼鐵礦石的評價及燒結配礦優化

          成繼勛

          (陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司,陜西 漢中 724200

          摘要:陜鋼集團漢鋼公司借鑒傳統的鐵礦石評價方法,制定了適宜自身的鐵礦石評價辦法,有效指導了鐵礦石的采購;同時兼顧原料化學成分及冶金性能配礦,保證了燒結礦、球團礦質量達到高爐生產技術要求。

          關鍵詞: 鐵礦石;評價;配礦

          1

          鐵前配礦的目標是生產穩定順行、成本效益最大,這包括了兩方面要求,首要是各種爐料搭配要合理,務必保證生產的穩定順行,其次是采購原料的價格本身要低、性價比要高。為實現配礦目標,陜鋼集團漢鋼公司采取了兩方面的工作,一是借鑒傳統爐料評價方法,結合企業實際情況,制定了科學的爐料評價辦法;二是研究爐料的合理搭配,制定配礦原則。

          2 鐵礦石的評價

          傳統的鐵礦石評價方法有噸度價及冶煉價值評價法。

          2.1噸度價評價

          1)傳統噸度價評價

          噸度價基于鐵品位計算,鐵品位的計算主要包括以下幾種方法:鐵礦石鐵品位、扣鈣鐵品位或扣鈣鎂鐵品位、單燒鐵品位、加鈣鐵品位、綜合鐵品位。

          噸度價=采用鐵礦石采購價格÷鐵品位。

          ① 鐵礦石鐵品位

          為鐵礦石的含鐵量,即TFe

          ② 扣鈣鐵品位和扣鈣鎂鐵品位

          是扣除鐵礦石中CaOCaOMgO后計算出的鐵品位,即: TFeTFe÷(100CaO),或TFeTFe÷(100CaO-MgO)

          ③ 單燒鐵品位

          是將鐵礦石補加CaO達到燒結礦堿度后的鐵品位,即TFe單燒TFe÷[100+(R2×SiO2CaO)÷0.8],R2為燒結礦二元堿度,0.8為生石灰粉CaO,視為80%

          ④ 加鈣鐵品位

          是將鐵礦石補加CaO達到爐渣堿度后的鐵品位,TFe+CaO=TFe÷(100R2×SiO2CaO),R2為爐渣二元堿度。

          ⑤ 綜合鐵品位

          是將鐵礦石補加CaOCaOMgO后達到高爐渣二元或四元堿度后的鐵品位。

          TFe綜合=TFe÷[100+(R2×SiO2CaO)÷0.5],R2為爐渣二元堿度,0.5為石灰石CaO含量,視為50%

          TFe綜合=TFe÷{100[R4×(SiO2Al2O3)(CaOMgO)]÷0.5},R4為爐渣四元堿度,0.5為白云石CaOMgO含量之和,視為50%

          以上幾種評價方法中的CaOMgOSiO2Al2O3均為鐵礦石中的含量,從方法1至方法5,評價品位辦法趨于成熟、科學。方法12沒有考慮酸性脈石的影響,方法5是綜合方法34后提出的較為全面綜合評價辦法。

          2)漢鋼噸度價評價

          以高爐爐渣二元堿度1.10、爐渣鎂鋁比0.50計算,入爐礦石二元堿度為1.35、鎂鋁比為0.80,按燒結熔劑使用生石灰粉、輕燒白云石粉,該公司將礦石噸度價計算規定如下:

          噸度價=(鐵礦粉價格+熔劑成本)÷TFe綜合

          式中:TFe綜合=TFe÷(1+輕燒白云石消耗+生石灰粉消耗);

          熔劑成本=輕燒白云石粉消耗×輕燒白云石粉價格+生石灰粉消耗×生石灰粉價格

          輕燒白云石消耗=Al2O3×0.8MgO)÷MgO輕燒

          生石灰粉消耗=SiO2×1.35CaO(Al2O3×0.8MgO)÷MgO輕燒×CaO輕燒

          此種噸度價計算辦法考慮了鐵礦石配加鈣質熔劑及鎂質熔劑對入爐礦品位降低的影響、熔劑成本升高的影響以及熔劑價格對成本的影響,但此噸度價的評價方法仍不能反映出鐵礦石對生鐵燃料及動力成本的影響。

          2.2 鐵礦石冶煉價值評價法

          1)巴甫洛夫冶煉價值評價法

          前蘇聯MA.巴甫洛夫院士提出關于鐵礦石的冶金價值的計算方法[1],其公式為:

          P1(F÷f)×(PC1×P2-C2×P3g)

          式中:

          P1:鐵礦石的價值(元/t) F:鐵礦石的品位() f:生鐵含鐵()

          P:生鐵車間成本(元/t) C1:焦比(tt) P2:焦炭價格(元/t)

          C2一生鐵熔劑消耗(tt) P3—熔劑價格(元/t) g:生鐵車間加工費(元/t)

          此計算方法考慮了礦石的各成分對熔劑消耗、焦比的影響,提供了非常直觀的數據,如這種鐵礦石價值高于采購價格,采購此礦劃算,反之則不劃算。此方法提出時間較早,評價天然塊礦是比較實際的,如評價鐵礦粉,仍需對公式進行細化。

          2) 漢鋼性價比評價

          為解決噸度價的計算不能考慮到綜合鐵品位對燃料成本、生鐵動力成本的影響,該公司借鑒巴普洛夫計算原理,根據企業實際生產、成本情況,制定了性價比測評鐵礦石價值的辦法。

          該公司采購鐵礦石成分平均值大約如表1,以此礦為計算基準礦。

          1 基準礦成分

          基準礦

          TFe

          SiO2

          CaO

          MgO

          Al2O3

          鐵礦石性能值

          鐵礦石價格

          含量%

          62.00

          6.00

          0.35

          0.50

          1.40

          Y

          X

          鐵礦石性價比=鐵礦石性能值Y÷鐵礦石價格X

          式中:鐵礦石性能值Y[目標生鐵成本-生鐵加工費用-噸鐵人造塊礦加工費用]÷噸鐵鐵礦石消耗。消耗單位均為t/t,價格、成本單位均為元/t,成本數據來源于成本報表,加工費用為除含鐵原料以外的其它成本項目。

          如評價高爐用天然塊礦,計算中不用考慮人造塊礦加工費,但要考慮配加塊礦對高爐焦比的影響。

          使用以上方法可以計算出與基準礦成分相同鐵礦石的性價比,但出現其它成分的鐵礦石后,該公司是這樣解決的:在基準礦價值Y的基礎上,根據其它鐵礦石成分,在基準礦性能值的基礎上進行加減價。

          在鐵礦石價格不變,鐵礦石TFeSiO2CaOMgOAl2O3升高1%的情況下,按入爐品位升高1%,焦比降低1.5%,產量升高2.5%,根據理論配料計算出生鐵成本變化情況,以此計算加減價幅度:

          某鐵礦石價值Y1=基準鐵礦石Y+(某鐵礦石TFe-基準礦TFe)× P1(基準礦SiO2-某鐵礦石SiO2) × P2+(某鐵礦石CaO-基準礦CaO)× P3+(某鐵礦石MgO-基準礦MgO)× P4(基準礦Al2O3-某鐵礦石Al2O3) × P5

          ①鐵礦石TFe升高1%,噸鐵鐵礦粉成本升高M1,其它加工成本降低M2,該鐵礦石價值升高P1(M1M2)÷噸鐵鐵礦石消耗K1

          ②鐵礦石SiO2升高1%,噸鐵熔劑成本升高M3,燃料成本升高M4,其它加工成本升高M5,該鐵礦石價值降低P2(M3M4M5)÷噸鐵鐵礦石消耗K2

          ③鐵礦石CaO升高1%,噸鐵熔劑成本降低M6,燃料成本降低M7,其它加工成本降低M8,該鐵礦石價值升高P3(M6M7M8)÷噸鐵鐵礦石消耗K3

          ④鐵礦石MgO升高1%,噸鐵熔劑成本降低M9,燃料成本降低M10,其它加工成本降低M11,該鐵礦石價值升高P4(M9M10M11)÷噸鐵鐵礦石消耗K4

          ⑤鐵礦石Al2O3升高1%,噸鐵熔劑成本升高M12,燃料成本升高M13,其它加工成本升高M14,該鐵礦石價值降低P5(M12M13M14)÷噸鐵鐵礦石消耗K5

          以上性價比測算辦法是將成本全部壓力攤至鐵礦石,因此,如目標生鐵成本為企業持平不虧的生鐵成本,鐵礦石綜合性價比大于1.0,則代表企業使用該種鐵礦石可實現盈利,鐵礦石綜合性價比小于1.0,則代表企業使用該種鐵礦石后虧損。

          2015年某月為例,按該公司測評體系計算的鐵礦石性價比及噸度價如表2。從表中可以看出,性價比越高、噸度價越低。

          2 2015年某月該公司鐵礦石性價比及噸度價

          礦種

          TFe%

          SiO2%

          CaO%

          MgO%

          Al2O3%

          性能值
          (元/噸)

          價格

          (元/噸)

          性價比

          噸度價

          (/噸度)

          基準礦粉

          62.0

          6.00

          0.35

          0.50

          1.40

          377

          /

          /

           

          主流一

          63.04

          4.51

          2.59

          2.09

          1.12

          445

          622

          0.71

          10.20

          主流二

          62.17

          6.09

          1.24

          1.08

          0.89

          395

          599

          0.66

          10.66

          主流三

          61.97

          4.83

          1.89

          4.31

          0.54

          436

          576

          0.76

          9.24

          金布巴粉

          61.50

          5.01

          0.17

          0.18

          2.38

          368

          641

          0.57

          11.98

          備注:當月目標生鐵成本1346/噸。

          3.1 燒結配礦技術要求

          1)考慮環保排放要求配礦

          根據國家環保要求燒結煙氣脫硫后SO2濃度不得超過200mg/m3,該公司脫硫采用生石灰-石膏法脫硫,脫硫入口SO2濃度要求≤2000mg/m3,根據實踐經驗,為達到此要求,日常配礦中混勻礦(不含高爐返礦)S含量按≤0.30%控制。

          2)合理控制燒結礦SiO2及堿度

          SiO2CaO是燒結礦中主要粘結相的組成,主要以FeO·SiO2CaO·Fe2O3以及固溶SiAl生成復合鐵酸鈣等形式存在,強度及還原性均較好的為復合鐵酸鈣。燒結礦中較低的SiO2不利于形成復合鐵酸鈣,而較高的SiO2增加了形成還原性較差的FeO·SiO2的幾率;較低的CaO不利于形成鐵酸鈣,而較高CaO又增加了燒結礦2CaO·Fe2O3比例,降低燒結礦的還原性。適宜的SiO2CaO是促進復合針狀鐵酸鈣生成的最主要因素。

          該公司燒結礦SiO2控制要求為4.8%-5.5%,生產中燒結礦堿度控制范圍1.90-2.20,按“低硅高堿、高硅低堿”的方針調控燒結礦堿度,這既是保證燒結礦質量的要求,也是平衡燒結礦入爐率的要求。

          3)控制燒結礦Al2O3含量

          適當的Al2O3含量在燒結中應為Al2O3/SiO2=0.10.3Al2O3元素屬高熔點物質,在燒結條件下,它不能單一被熔化,對復合針狀鐵酸鈣的形成有促進作用,多余的Al2O3會在玻璃相析出,影響成品燒結礦的轉鼓指數和低溫還原粉化率。根據該公司實踐,燒結礦SiO2控制約5.0%5.5%Al2O3超過2.0%,燒結礦低溫還原粉化率(+3.15mm)低于75%,同時考慮高爐爐渣要求Al2O315.0%,因此燒結配礦中原則上要求燒結礦Al2O32.0%

          4)低MgO燒結

          MgO在與磁鐵礦接觸過程中,易與Fe3O4生成鎂磁鐵礦(Fe3O4·MgO),阻礙Fe3O4被氧化成F2O3,使燒結過程生成鐵酸鈣相的量減少,從而影響燒結礦的冷強度和還原性。因此,燒結礦MgO不宜高,但因高爐鎂鋁比的要求(正常控制范圍0.500.55),該公司通過在球團配加高鎂的精礦粉,降低燒結MgO添加量,正常情況下燒結礦中MgO含量約1.5%1.8%

          5)幾大礦種的合理搭配

          主要用的礦種,磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦,各品種、各區域鐵礦成分及冶金性能均有優缺點,如金布巴粉及卡粉,金布巴粉為褐鐵礦,同化性及液相流動性相對較好,卡粉為赤鐵礦,同化性能及液相流動性差,通過這兩種鐵礦的合理搭配,彌補了單種鐵礦燒結的缺陷,優化了配礦。

          經長期摸索,該燒結合理配礦要求為:30%50%水化程度中等的褐鐵礦+10%40%赤鐵礦+10%40%國內磁鐵精礦,超出此范圍的配礦,在目前的操作下,很難得到理想質量的燒結礦。

          6)控制燒結原料有害元素

          一是嚴格控制進廠鐵礦石有害元素含量,進廠鐵礦石有害元素必須滿足以下條件:Pb0.10%,As0.07%,Zn0.15%,堿金屬≤0.30%,圍繞高爐有害元素要求做好原料采購、配礦工作;二是減少除塵灰在燒結的配加,將有害元素含量較高的燒結機頭2#3#4#電場除塵灰及高爐煤氣布袋除塵灰外銷。

          該公司燒結含鐵原料結構、燒結礦成分及性能如表345

          3 燒結含鐵原料結構 %

          主流三

          高硅礦

          金布巴粉

          巴西卡粉

          20

          15

          35

          30

          備注:主流三、高硅礦為磁鐵礦,金布巴粉為褐鐵礦、巴西卡粉為赤鐵礦。

          4 燒結礦成分 %

          TFe

          FeO

          SiO2

          CaO

          MgO

          Al2O3

          P

          S

          As

          Pb

          TiO2

          K2O

          Na2O

          Zn

          56.60

          9.02

          5.22

          10.18

          1.61

          1.72

          0.080

          0.013

          0.010

          0.004

          0.17

          0.031

          0.034

          0.025

          5 燒結礦物理及冶金性能 %

          >40mm

          25-40mm

          16-25mm

          10-16mm

          5-10mm

          <5mm

          轉鼓指數

          低溫還原粉化率+3.15mm

          還原性

          12.96

          22.58

          20.82

          16.79

          16.99

          9.86

          78.10

          79.65

          69.12

          4

          4.1 該公司借鑒傳統爐料評價、分析,制定了鐵礦石的評價辦法,從理論、實踐上證明了其的科學性;通過燒結、球團的合理配礦,為高爐爐況的穩定順行提供了保障。

          4.2 因無燒結杯試驗條件,該公司僅是定性考慮礦石冶金性能配礦,未能定量考慮,進行燒結杯試驗科學配礦是該公司努力的方向。

          參考文獻

          [1] 石國星.鐵礦石經濟性評價[J.燒結球團,20078,32卷第4:1-4

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