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烧结矿配料方案与质量预测的优化

发布时间:2021-09-07 14:10:14 |来源:网络转载

该文章主要探讨了以理论推算为主,根据铁矿粉物料成分建立不同配比方案,再以实践累积经验为辅组建系统烧结矿配料方案。此配料系统方案的建立,克服了烧结原料品种变换频繁带来的质量波动,稳定了混匀料和烧结矿(铁矿粉)的化学成分。
1 前言
炼铁以精料为本,烧结矿质量是高炉优质、高产、低耗的基础,混匀料成分的稳定则是烧结矿质量的保证。受国际矿产品供求关系紧张等因素的影响,型钢烧结厂两台265 m2烧结机自2004年4月、7月先后投产以来,烧结生产用料一直呈现出矿源复杂、变换频繁的趋势,2004年下半年所用铁矿粉高达15种,尤其在7~9月,因雨季卸车困难、料种短缺,整堆称重配料中变换配比最频繁时高达7次重量,致使混匀料TFe平均偏差跌至0.378、SiO2平均偏差跌至0.356,给烧结矿的稳质高产带来了极大困扰。
2  配料工艺及存在问题
2.1  配料工艺
配料生产工艺主要是将各种物料(铁矿粉)按预定比例配合混匀,再添加适当辅料送至烧结机焙烧。从宏观上讲,国内铁矿粉多是地方小矿,其优点是成本低廉、运输方便;缺点是品位低、品种多、波动大,与“精料生产”方针不符。进口铁矿粉品位高、理化性能指标稳定,但其运输困难、成本太高,尤其进入2005年后进口矿产品价格更是一路飙升。综合现有技术和经济条件,通常把多种铁矿粉配合混匀,通过相互作用和交叉影响达到平衡目的。这使得配料比例的确定和质量预测有着很强的非线性特征,难以进行单因素分析,质量预测与烧结配料方案的确定变得复杂,烧结矿的质量控制问题也相应复杂化,物料及辅料的种类越多,越难以把握物料配比。
2.2  烧结矿配料存在问题
在烧结配料工艺中的最大难题是:缺料种。缺料所引发的问题有:(1)缺料种配料;(2)代料种配料;(3)换配比称重配料。
“缺料种配料”会引发混匀料成分波动,唯一的补救措施是尽快将所缺料种如数均匀补撤到混匀料堆上。根据实际累积经验值,当缺料量≤3%时,混匀料成分尚能满足偏差要求≤0.2;当缺料量>3%时,混匀料成分将超出偏差要求>0.2。“代料种配料”会加大混匀料的成分和理化性能差距,其差距大小取决于替代料种双方的成分和性能差距,因此替代料种成分要尽可能相似。而同一预测质量本身就具备不同的配比方案,因此“换配比配料”如果计算得当,原则上不会引起太大波动。
3  系统配料方案
一个完善的配料方案必须解决5个基本问题:(1)、选用哪几种物料;(2)、确定怎样的配比;(3)、预算混匀料、烧结矿的化学成分;(4)配料成本;(5)预算烧结矿的性能指标。
配料规律和知识的总结是建立系统配料方案的关键环节,由于烧结配料制约因素繁杂,许多机理方面的问题还没有解决,目前学术界的配料专家也很难全面、明确的表述配料规律和知识,这给系统配料方案的建立带来了很大的困难。针对此现状,确定在知识的获取和系统配料方案的建立上,采用科学理论推算为主、实际经验累积为附的办法,即首先利用“能量守恒定律"和现代电算知识,根据物料成分建立不同配比方案,推算其对应的化学成分和配料成本等,预测其质量指标,初步建立起“系统配料方案”;再在实际应用中逐步完善各配料方案对烧结矿的影响。本系统的特点是:正向预测质量指标,反向推算料种配比。
在建立系统配料方案时,我们取变量Xi(i=1,2,3……,n)为各物料及辅料的用量百分比(配IL),输出变量Y为烧结矿的某种质量指标,如:筛分、碱度、还原性等。一个配料方案为一组输人变量,称为一个样本,每个样本都对应着一组质量指标。将这些样本逐次输入计算网络,反复模拟预算,结合实际经验值,最终就会形成一组对应质量指标的配料模型,形成一个方便实用、反应快捷的系统配料方案。 
建立起较为完善的系统配料方案后,可以根据要求质量指标,沿不同坐标方向轮流进行搜索,直至找到最优组合点为止
4质量预测与配料方案的优化
一个配料方案实际是一个物料配比与质量指标的函数关系式。因此,将选取物料及其配比带人计算公式,得出相应质量指标,这就是“质量预测”。企业追求的是效益,从效益角度出发,质量指标往往并不要求极点,而有一个度或最佳结合点。配料方案的优化,就是根据企业需求,反向寻求最佳配料方案。
例如:从某一配料方案开始,保持其它物料配比不变,每调整一次物料1,都将新方案带人上述函数公式,得到一个确定质量指标值,若干次调整后,选出其极值,并记住相应物料1的配比。在此基础上,再用类似的方法调整物料2的配比,以此类推,直至所有物料。如果结果不满足要求,可变更起始计算物料料种,重复上述计算,直至满意为止。为适应生产需求,实际确定配料方案时,应制定出2~3个应急配比方案,以备应用。
5  配料方案的实际应用
通过制定系统配料方案,我们对2005年混匀料生产采取了科学的成分预控,改善了混匀料生产的被动局面,混匀料平均月产量较2004年提升了37%,Tfe波动平均降低了0.45%。2005年11月型钢烧结厂虽然频繁出现一次料场缺料换配比现象,TFe平均偏差仍提升到了0.198、SiO2平均偏差提升至0.156烧结矿综合合格率高达95.30%。多年的生产实践证明,Tfe波动每降低0.1%,烧结矿产量提升0.28 %,固体燃耗降低1.2%,高炉产量提升0.56%。
配料系统方案制定繁琐,但基层烧结矿配料配比调节简便易行。因为:(1)、实际生产中配比往往是基本固定的,只是偶尔因某个料种缺货造成调配比,只需要一唯搜索即可得到满意效果;(2)、质量指标虽然影响因素不固定,但其主要影响因素一目了然,调节指标只需对主要影响物料进行变动,往往一唯搜索即可得到满意效果。如:烧结矿MgO含量偏高,对应原料中只有智利、张精MgO含量偏高,则只需考虑调这两种物料配比即可得到满意效果;(3)、建立系统配料方案后,只需搜索,操作简单,易于初学人员迅速掌握。

 

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