毛愛香  歐陽希  黃承芳

（韶鋼制造管理部）

摘要：通過對韶鋼用單種鐵礦粉（如加拿大精粉1和加拿大精粉2、巴西主流礦1和巴西非主流礦2）綜合性價比測算，找出性價比合適的鐵礦資源為加拿大精粉1和巴西主流礦1，并成功應用于實際燒結生產中，達到降低鐵前生產成本，促使高爐生產的穩定、順行的目的。

關鍵詞：鐵礦粉；性價比；燒結

1  前言

目前，針對競爭激烈的鋼鐵市場，為創造更大的效益，需要不斷地降低鐵前配礦成本，因此，通過與營銷中心原料采購部合作，尋找性價比合適的潛在鐵礦資源并提供樣品給技術研究中心，對潛在鐵礦資源（如加拿大精粉1、巴西非主流礦2等）進行綜合冶煉成本測算，并在充分掌握其基礎特性并進行試驗室配礦研究后，找出性價比合適的鐵礦資源，再由公司進行大量采購使用，以避免其先采購進廠再研究使用對生產及成本所造成的不必要的影響，達到既降低配礦成本、又確保鐵前生產穩定、順行的目的。

2  單種鐵礦粉的綜合性價比測算

為了能夠準確評價鐵礦粉在燒結和高爐冶煉的綜合成本，對比其綜合性價比，解決現有技術中不能準確評價鐵礦粉在燒結和高爐冶煉過程中的各有關影響鐵水成本的問題。為公司采購決策提供科學依據，特提出了“鐵礦粉冶煉成本測算方法”（已申報了國家發明專利，申請號為201911042635.7）。該方法較傳統方法更能反映鐵礦粉的性價比和實際生產中使用的價值。

單種鐵礦粉的綜合冶煉成本是根據冶煉出每噸鐵水需要的鐵礦粉成本、燃料成本、熔劑成本、脫硫成本、脫鋅成本以及產生渣量在高爐中冶煉出每噸鐵水需要消耗的燃料成本，確定用所述鐵礦粉冶煉出每噸鐵水需要的總成本。本測算方法兼顧了燒結和高爐冶煉過程中的多種影響因素，能夠準確評價鐵礦粉在燒結和高爐冶煉的綜合成本。

首先，通過單燒制備燒結礦，以質量百分比計算，鐵礦粉、熔劑和焦粉配比總和為100%；所述熔劑包括生石灰、石灰石、中鎂白云石，生石灰固定配比為4%，用石灰石和中鎂白云石調燒結礦的鎂鋁比＝1；燒結礦單燒堿度固定為2.0；通過調水碳平衡，找出焦粉的適宜配比，以此為基礎，計算用該鐵礦粉冶煉出1噸鐵水的總成本為Z，公式為：Z=Z1+Z2+Z3+Z4，其中Z1=燒結時所需鐵礦粉、燃料和熔劑總成本；Z2=產生渣量在高爐中冶煉所需消耗的燃料成本；Z3=燒結中的脫硫成本；Z4=高爐冶煉中的脫Zn成本。

Z1＝鐵礦粉成本+燒結時需要的石灰石成本+燒結時需要的中鎂白云石成本+燒結時需要的生石灰成本+燒結時需要的的燃料成本

Z2=(冶煉出1噸鐵水所帶來的SiO₂重量*2.25+冶煉出1噸鐵水所帶來的Al₂O₃重量*1.6)/95% *0.506  (設高爐爐渣堿度為1.25，爐渣的鎂鋁比為0.6，爐渣中的鈣鎂鋁硅的氧化物占總渣量的95%。)

則1公斤渣在高爐中冶煉所需的燃料成本＝（375/（375+137）*1.38+137/（375+137）*0.95）*40/100＝0.506元/公斤渣（100公斤渣在高爐中冶煉所需消耗的燃料為40公斤）

Z3=冶煉出每噸鐵水需要的鐵礦粉重量×（S%-混勻礦粉標準中的S含量的臨界值）×鐵礦粉單燒時進入廢氣中的S的百分含量×脫硫劑的單價/（脫硫劑中MgO的含量×脫硫劑中MgO的利用率），該公式中混勻礦粉標準中的S含量的臨界值為0.08%，所述鐵礦粉單燒時進入廢氣中的S的百分含量為80%，脫硫劑中MgO的百分含量為92%-95%，脫硫劑中MgO的利用率為40%～42%；

Z4=冶煉出每噸鐵水需要的鐵礦粉重量×（Zn%-混勻礦粉標準中Zn含量的臨界值）/0.1%×高爐中脫除0.1%的Zn需要的焦比公斤數/1000×焦粉單價，該公式中的混勻礦粉標準中Zn含量的臨界值為0.03%。

用該方法測得同時期可替代礦種的綜合冶煉成本，對比其性價比后，作為公司是否采購的技術依據。具體如下：

表1       同時期可替代礦種的綜合冶煉成本對比表

由上表可知：

①2018年7月，測算加拿大精粉1的綜合冶煉成本明顯低于加拿大精粉2，具有明顯的性價比優勢；

②2019年5月，測算巴西主流礦1的綜合冶煉成本明顯低于巴西非主流礦2，具有明顯的性價比優勢，否則了采購價格較低的巴西非主流礦2的方案。

3  配礦方案策劃及燒結杯試驗研究

通過對單種礦粉的綜合冶煉成本進行測算，找出性價比較優的礦種為巴西主流礦1和加拿大精粉1，為掌握其在韶鋼當前配礦條件下的適宜配比，以及與公司可能采購的幾種不同礦粉配用后，對燒結礦產、質量指標的影響，并結合韶鋼的實際生產要求，我們在燒結杯試驗室進行了大量的試驗研究工作，具體如下：

3.1 設計不同配礦結構

表2            配礦結構              %

3.2不同配礦結構的燒結礦產質量指標

表3              燒結礦化學成分            %

由上表可知，降低加拿大精粉1配比至8%，相應地提高楊迪粉配比至15%后，與原配礦方案相比較：燒結礦品位有所降低，而SiO₂和Al₂O₃含量都有所提高，堿度提高至2.0后，燒結礦品位共降低了0.36%。

表4                燒結試驗技術指標           %

注：1、折算成生產成品率的系數為1.04；      2、折算成生產產量的系數為0.903；   

3、折算成生產垂直燒結速度的系數為0.77；  4、折算成生產轉鼓指數的系數為1.12。

表5            燒結礦粒度組成               %

表6          燒結礦低溫還原粉化指標            %

表7             燒結礦熔滴性能指標           %

3.3簡要結論

配加加拿大精粉1的配礦方案的燒結礦RDI指標較差，通過調整配礦結構，可知：

①調整后的加拿大精粉1配礦方案的堿度提高至2.0、燃料比提高至4.6后，其產質量指標和燒結礦粒度組成指標都較好，說明調整后的加拿大精粉1配礦方案的燒結礦產質量指標和粒度組成指標都較好。

②調整后的加拿大精粉1配礦方案的燒結礦熔滴性能指標較好，符合生產使用要求；而該方案在燒結礦堿度為1.95時，其RDI指標也只有58.73%，提高堿度至2.0后，RDI指標才達到60%以上。

總之，在韶鋼當前原料條件下，需適當降低加拿大精粉1配比至8%、相應地提高疏松褐鐵礦粉配比至15%；同時，在適當提高堿度至2.0、燃料比至4.6%后，燒結礦RDI指標可提高至60%以上，能滿足高爐生產使用的要求；該配礦方案的燒結礦其它產質量指標都較好，都能滿足高爐生產使用的要求。

4  應用效果

2018年底，韶鋼生產根據試驗室配礦研究成果，開始策劃礦粉采購計劃，主要是用性價比較高的加拿大精粉1替代加拿大精粉2，并維持原來的性價比相對較高的巴西主流礦1的采購策略，2019年1月份開始，該方案開始應用于實際燒結配礦生產中，其中新資源——加拿大精粉1配加比例為7～8%，生產應用結果表明：燒結礦的產質量指標較好，符合生產使用要求；2019年6月，考慮到配加7～8%加拿大精粉1對燒結礦冶金性能指標的影響較小，同時，地方精粉進廠量大幅減少，因此，將加拿大精粉1的配比提高至10%，生產應用結果表明：燒結礦的產質量指標符合生產使用要求。2019年1月至6月，6號燒結機每堆混勻礦粉的具體配礦結構，以及各堆所對應的燒結礦的質量指標情況具體如下：

4.1 6號燒結機的每堆混勻礦粉的配礦結構和成分

表8   6號機2019年1月至6月每堆混勻礦粉的配礦結構   %

表9   6號機2019年1月至6月每堆混勻礦粉的化學成分   %

4.2  6號燒結機的每堆混勻礦粉所對應的燒結礦化學成分、轉鼓強度和粒度組成

表10    6號機2019年1月至6月燒結礦化學成分、轉鼓強度  %

表11    6號機2019年1月至6月燒結礦化學成分、轉鼓強度  %

4.3   6號燒結機的每堆混勻礦粉所對應的燒結礦冶金性能

4.3.1燒結礦冶金性能

表12     6號機2019年1月至6月燒結礦RDI指標       %

表13     6號機2019年1月至6月燒結礦熔滴性能     %

4.3.2堿度對燒結礦熔滴性能指標的影響

分析2019年上半年配加加拿大精粉1的各堆混勻礦粉燒結后的燒結礦堿度與其熔滴性能指標關系，找出堿度對燒結礦熔滴性能指標的影響，其關系圖如下：

圖2      堿度對軟化區間和熔融區間的影響

由上圖可知：隨著堿度升高，開始軟化溫度、開始熔化溫度均呈現下降趨勢，而滴落溫度卻隨堿度升高而提高，即初渣熔點隨堿度升高而提高，整體性能呈現變差趨勢。

5 效益分析

2019年始，韶鋼用加拿大精粉1替代加拿大加拿大精粉2進行燒結生產，兩種精粉市場定價相同，但精粉1綜合冶煉成本（“綜合冶煉成本”測算方法是2019年申請的專利，申請號為2019110426357）具有明顯的優勢（見表1），比加拿大精粉2低約35元/噸，主要是其與加拿大精粉2相比，品位高1%、SiO₂低0.5%左右；2019年1至6月，韶鋼配用加拿大精粉1總計為17萬噸，則用加拿大精粉1替代加拿大精粉2所降低的綜合冶煉成本為： （1262.73－1227.57）*17/0.5=1195.4萬元/年

6 結論

①通過對加拿大精粉1和加拿大精粉2以及巴主流礦1和巴西非主流礦2進行性價比測算，找出性價比合適的新資源是加拿大精粉1，同時，否決了價格較低的新資源巴西非主流礦2。

②新資源加拿大精粉1于2018年2月份恢復開采，找出了用其替代難以采購的價格較高的加拿大加拿大精粉2的適宜配礦結構及工藝參數等。

③成功應用加拿大精粉1于韶鋼實際燒結生產中，用加拿大精粉1替代加拿大精粉2后，達到了有效降低燒結配礦成本的效果，年平均經濟效益為1195.4萬元/年。

④研究成果能長期應用于韶鋼的實際生產中，能長期指導韶鋼將來的鐵前生產和采購。