烧结优化配料技术.doc

摘 要烧结矿是高炉炼铁的主要原料，烧结矿的质量将直接影响到高炉炉况和钢铁产量。烧结配料是钢铁冶炼生产过程中的首道工序，配料效果的好坏直接影响烧结矿的质量，烧结配料过程中，由于设备、人员管理、原料成分不稳定、检测数据滞后等影响，造成烧结配料过程复杂多变，因此，如何寻求合理的烧结配料方案，具有重要意义。本文结合本烧结厂现有条件，对烧结配料调整手段、烧结矿成分波动、配比的确定和调整、成本控制等方面提出合理规划方案，实现烧结配料的优化控制。具体如下：一、 烧结优化配料的背景和意义二、 烧结厂原料分类三、 烧结配料过程四、 烧结配料的计算方法五、 烧结配料过程存在的问题六、 烧结优化配料方案一、 烧结优化配料背景和意义目前，随着市场竞争的加剧，钢铁工业设备向大型化发展，对烧结矿的要求日益提高，而高炉炼铁生产技术指标的提高，主要依靠入炉烧结矿性质的改善，因此，保证和提高烧结矿质量，是保证钢铁工业稳定发展的重要手段。烧结配料是烧结的首道工序，它分两步获得烧结所用的混合料：第一步，将各种铁矿粉按一定比例混合，形成中和铁料，即预配；第二步，将中和铁料、烧结后的返矿、溶剂、燃料按一定比例混合，形成混合料，混合料经过烧结得到烧结矿。然而，烧结本身是一个复杂的工业工程，涉及温度、速度、压力等众多物理参数，包括物理、化学等反应。烧结过程具有非线性、强耦性、滞后的特点，精确的数学模型难以建立，采用传统的控制方式，无法达到良好的控制效果。因此，配料水平的高低，会直接影响烧结矿的还原性和强度，并影响到原料使用成本。要解决好配料问题，不仅要对配料的工序和参与配料的矿种的情况十分清楚，还必须了解原料在烧结过程中所发生的变化以及对烧结矿成品的定性和定量的影响。二、 烧结配料原料的分类本烧结厂所用的烧结原料分为如下几种：1、 铁矿粉铁矿粉主要由一种或者几种含有含铁矿物组成。根据含铁矿物的性质，铁矿粉可以分为磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿和菱铁矿等四种。烧结厂的铁矿粉来自不同的产地，品位和价格差异也比较大，如本烧结厂所有的铁矿粉就有国产低品位、马来西亚粉、西部粉、津布巴、印尼粉、巴粗、超特、PB粉等十几种。2、 溶剂溶剂在钢铁冶金中被广泛采用。烧结料中加入碱性溶剂，可使烧结矿溶剂化，把炼铁过程中必须加入的部分溶剂及其在高炉中进行的化学反应迁移到烧结过程中进行。这有利于改善原料的烧结性能，强化烧结过程，提高烧结矿的产量和质量。本烧结厂所用的溶剂是生石灰，CaO的理论含量为78%81%。3、 燃料燃料的基本特性是具有可燃性，并放出一定热量。燃料在烧结中主要起发热和还原作用。烧结中主要采用固体燃料，如本烧结厂所用的焦粉。4、 返矿返矿是颗粒大小不合格的烧结矿，需要重新进行烧结使其颗粒达标，烧结厂根据生产的实际情况确定返矿的用量。三、 烧结配料过程目前，本烧结厂的配料工艺流程主要分为原料贮存、破碎和筛分，中和配料（预配）和混合配料四个过程。1、 原料的贮存、破碎和筛分烧结厂用料量大和品种多，为了获得预定的产品和保证烧结过程中持续、稳定的进行，设原料场地贮存各种原料。烧结厂所使用的溶剂和燃料，由于进厂的粒度达不到生产上要求，所以必须进行破碎和筛分。2、 中和配料（预配）由生产科从现有的铁矿粉中选若干种，按照生产计划、库存情况和生产工艺等情况，通过简易计算得到各种铁矿粉配比，现场生产人员按照配比给定料仓的下料量。3、 混合配料在已知中和铁料、白灰、焦粉等原料成分的情况下，根据生产计划和生产工艺情况，通过简易计算得到各种原料配比，现场生产人员按照配比，给定料仓的下料量。本烧结厂采用重量配料的自动控制方式，借助电子皮带秤和皮带电机调速以及自动控制调节系统实现自动配料。电子皮带秤给出称量皮带的瞬时送料量，而后输入调节中和配料、溶剂、燃料、返矿等配比，自动调节皮带电机转速以达到给定的料量。四、 烧结配料计算方法烧结配料的配比计算主要是中和配料配比和混合配料配比，本烧结厂现用的配比计算方式，主要依靠配料工的人工计算。配料工根据生产计划，估算烧结矿的铁品位和碱度，再根据生产经验，把烧结配料中所有主要原料，比如铁矿粉、溶剂等的配比计算用公式表达出来，进行配比计算。配比计算要考虑以下三个方面：1、 当烧结生产计划发生改变时，提高或者降低烧结矿产量，烧结配料的配比需要重新计算。2、 当铁矿粉库存发生变化，如某种铁矿粉用尽，或者又进了新的铁矿粉，或者某种铁矿粉的成分发生变化等，烧结配料配比需要重新计算。3、 当烧结工艺发生变化时，如烧结矿转股指数和粒度发生变化，需要重新计算配比。五、 烧结配料过程中存在的问题根据烧结配料的生产工艺流程可知，烧结配料过程是一个非常复杂的过程，在实际的生产过程中，影响配料的因素众多，从而使烧结矿的化学成分波动较大，影响高炉产量和成本。综合分析，影响配料的因素主要有铁矿粉来源不稳定，人为因素、化验结果滞后等几个方面。1、 铁矿粉来源不稳定。由于铁矿粉来源地不同，不同产地的铁矿粉铁品位以及其他成分指标不一样，如果当烧结铁品位偏低时，需要高品位的中和铁料，当原料场地没有高品位的铁矿粉时，就会造成烧结矿质量指标的波动。2、 人为因素影响。目前烧结配料配料配比全凭生产人员经验计算，在非常理想的外部条件下能够得到合格的烧结矿，但很多时候会受到成分波动的影响，需要对原始配比进行调节，此时的调节是根据配料人员的经验作出判断。由于个人的水平不同，会采取不同的调节方式，从而更有可能导致烧结矿成分的出格。3、 烧结矿化验结果滞后，烧结过程是一个大滞后的环节，从配料开始到得到烧结矿大概需要2个小时，经过成分化验分析之后，此时的烧结矿成分已经是严重滞后，对实时生产的指导意义不大。4、 烧结配料配比，应当与价格因素紧密挂钩，最大限度节约成本，获取合格烧结矿。六、 烧结优化配料方案针对上节提到的问题，采用如下优化控制方法：1、 建立从各种铁矿粉到中和铁料，从中和铁料、返矿、溶剂、燃料等到混合料，从混合料到烧结矿的成分预测模型，选择适当的成分作为模型，输入变量，得到相应的成分预测输出，用于作为实际生产指导，而化验结果数据则用来修正模型，提高预测精度。中和铁料成分预测模型用单种铁矿粉的成分指标与配料比，建立中和铁料的成分预测模型，预测中和铁料相应成分指标。因为铁矿粉种类多，品位参差不齐以及价格差异较大，对于给定的中和铁料的成分要求，采用不同的配料方案均可达到要求。由于中和铁料的铁品位直接影响烧结矿的铁品位，当烧结矿的铁品位下降时，需要提高中和铁料的铁品位，也将导致配料成本的上升。建立中和铁料成分预测模型的意义在于检验采用一定的铁矿粉配比后，中和铁料成分指标是否满足要求。中和铁料的成分指标是根据混合料的成分要求和铁矿粉价格因素共同决定的。混合料成分预测模型用中和铁料、返矿、溶剂、燃料的成分指标和配料比建立混合料成分预测模型，预测混合料的成分指标。烧结矿铁品位和碱度的波动，将会直接影响高炉炼铁生产，在现场实际计算中，为了达到烧结矿碱度的要求，有时候会人为的降低铁品位，这样导致铁品位波动性大。建立混合料成分预测模型的意义在于检验将中和铁料、返矿、燃料、溶剂按配比混合后，混合料是否满足成分要求。混合料的成分要求是根据烧结矿的指标确定的。烧结矿成分预测模型烧结矿的化学成分是用铁品位TFe和碱度R来表示的，成分取决于混合料的铁品位、SiO2和CaO的含量。将混合料的成分指标输入烧结矿成分预测模型，用于预测烧结矿的成分指标铁品位TFe和碱度R是否满足烧结矿的要求。2、 建立线性规划模型。自从线性规划方法诞生以来，几乎在所有配料领域都能找到它的影子。在烧结配料的线性规划模型中，一般会以成本作为目标函数，成分和其他要求作为约束条件。因为其考虑因素周全，用Excel等工具求解容易，被称之为“一步计算法”。对降低生产成本，提高烧结矿性能，有不错的效果。结 语本文针对非线性、强耦合、滞后的烧结配料过程，采用了线性规划方法和建立成分预测模型有机结合来优化控制配料。但是影响中和铁料和烧结矿质量的因素众多，还存在着一些不足。在烧结生产过程中，随着时间的推移，原料成分和库存都存在变数，以及烧结矿质量检测又具有滞后性。烧结配料的数学模型虽然是求解配比的重要工具，但是配料作为烧结的首道工序，配比的求解与烧结过程息息相关，其中包括了大量的不确定信息，所以单纯的数字模型无法将过于复杂的环节描述出来，数学模型的结果都只是短暂有效的，对人工进行数字指导，烧结矿发生成分波动，还是要靠人工经验进行调节，因此数学模型适应性不好。我们应当在人工经验的基础上加入数学模型理论指导，更有效的保证烧结配料最大优化，寻求最合理的配料方案。稳定烧结矿各项指标。3、