關于燒結配料優化的認識

詹衛華

【摘 要】 概述了鐵礦粉的燒結基礎性能，指出以鐵礦粉燒結性能為基礎，建立綜合全面的燒結配礦系統達到燒結優化配礦的目的。應充分利用數據挖掘技術，對歷史的配礦數據進行分析，最終建立相應的網絡模型，對新配礦數據按照燒結礦技術指標進行預測，從而指導并調整配礦比例。

【關鍵詞】 鐵礦粉 燒結基礎性能 優化配礦 數據挖掘技術

目前我國高爐的爐料結構是以高堿度燒結礦為主，配以適量的酸性球團礦和少量塊礦。燒結礦的質量直接影響著高爐生產的順行和生鐵質量。但是，隨著燒結礦用量的增大，優質的鐵礦粉資源越來越少。尤其是近年來，各鋼鐵企業使用的低品位復雜鐵礦粉和外礦粉量呈上升趨勢。復雜的鐵礦資源給生產帶來了一定的麻煩，礦粉怎么搭配最經濟，效果最理想是亟待解決的問題。在這種情況下燒結配礦研究顯得尤為重要。合理的配礦方案能有效降低成本，改善燒結礦質量，降低能源和資源消耗。基于此，本文分析了鐵精粉的燒結基礎性能和燒結配礦的研究現狀，提出了以鐵精粉燒結基礎性能為基礎，建立燒結優化配礦專家系統。

1 鐵礦粉燒結基礎性能

長期以來，人們多用鐵礦粉的常溫性能來考察鐵礦粉對燒結礦性能的影響。研究表明，燒結礦的性能不僅與礦粉的常溫性能有關，還與礦粉的高溫性能，即燒結基礎性能有非常密切的關系。鐵礦粉的燒結基礎性能是指鐵礦石在燒結過程中呈現出的自身的物理性質，是評價鐵礦粉對燒結礦各種冶金性能影響的基本指標，為改善燒結礦質量提供了依據。它主要包括同化性、液相流動性、黏結相強度和鐵酸鈣生成能力。

1.1 鐵礦粉的同化性

鐵礦粉的同化性是指鐵礦石在燒結過程中液相的生成能力。通過對鐵礦粉同化性的研究分析可知，礦粉同化性受下列因素的影響：第一，鐵礦石的常溫物理特性，包括鐵礦粉的孔隙率、結晶水含量、礦物形貌等。這些物理性質都是影響礦粉與CaO反應的傳質因素，孔隙率大，鐵礦粉與CaO的反應界面大，反應就容易發生，而且礦石中的結晶水分解增加了氣孔率，使反應更容易發生，孔隙率和結晶水含量與同化性正相關。第二，鐵礦石的化學成分。鐵礦石中SiO2易與CaO反應，SiO2含量的增加對同化性的提高起促進作用，但隨著含量的增加會影響Fe2O3與CaO的反應，所以SiO2含量的變化與同化性的線性關系不太明顯。礦石中的Al2O3促進復合鐵酸鈣的生成，而且Al2O3能增加液相表面張力，促進氧離子擴散，有利于鐵氧化物的氧化，使鐵礦粉的同化性增強。礦石中的MgO反應形成高熔點的物質影響礦石的同化性，MgO含量越高礦石的同化性越弱。

1.2 鐵礦粉的液相流動性

鐵礦粉的液相流動性是指礦粉與CaO反應生成的液相的流動能力，表征了黏結相的有效黏結范圍。礦粉的液相流動性直接影響著液相對周圍物料的黏結程度，進而影響燒結礦的成品率和轉鼓強度。溫度、堿度和結晶水含量都是影響液相流動性的因素。隨著溫度的升高，液相的過熱度增加使液相的黏度隨之下降，液相流動性增強，不同鐵礦石隨溫度的改變液相流動性變化程度也不相同。鐵礦石中的結晶水在分解過程中殘留于液相中的氣孔會直接影響液相的黏度。分析表明，化學成分對液相流動性的影響程度為：SiO2>MgO>CaO>Al2O3，SiO2與液相流動性正相關，MgO、CaO和Al2O3與液相流動性負相關。

1.3 黏結相強度

鐵礦粉的黏結相強度是指鐵礦粉在燒結過程中形成的液相黏結其周圍礦粉的能力。黏結相強度的高低直接影響燒結礦的成品率和轉鼓強度。研究表明，鐵礦粉的黏結相強度受堿度的影響比較大，而且不同鐵礦粉受堿度變化的影響程度也不同；黏結相強度還受鐵礦粉中結晶水含量和自身礦物組成的影響，鐵礦粉中的結晶水在分解的過程中使黏結相中氣孔增加，黏結相中的氣孔會使黏結相產生縫隙和內裂，從而影響黏結相強度；當黏結相中復合鐵酸鈣含量較高時一般有較好的黏結相強度。

1.4 鐵酸鈣的生成能力

鐵礦粉的鐵酸鈣生成特性是指在燒結過程中復合鐵酸鈣的生成能力，通常在一定的堿度、溫度和燒結氣氛下對鐵酸鈣生成能力進行測定。在保證強度的同時燒結礦還應具備較強的還原性，鐵酸鈣是影響燒結礦還原性的主要因素。鐵礦粉的鐵酸鈣生成特性受焙燒溫度、焙燒氣氛、堿度、鐵礦石的自身性質和致密性等因素的影響，這些影響因素之間是互相影響、互相作用的。

2 燒結配礦

鐵礦粉燒結基礎性能對燒結礦質量的影響很大，以燒結基礎性能為基礎配礦的重要性已日益凸顯。但目前人們多是針對鐵礦粉基礎特性對燒結配礦進行定性的指導，以鐵礦粉燒結基礎性能為基礎的燒結配礦模型研究并不多。建議充分利用鐵礦粉燒結基礎性能的研究成果和燒結配礦數學模型建立綜合全面的燒結配礦系統。

燒結配礦模型分為優化配礦模型和預報模型兩部分。優化配礦多用線性規劃和遺傳算法建立模型。預報模型多用數據分析法建模。兩部分相鋪相成，優化配礦離不開前期數據的收集分析，而數據的準確預報要以線性規劃為基礎。因此要解決好燒結配礦問題，應以鐵礦粉燒結基礎性能為基礎，將這兩部分合理有效地應用起來。

新鋼公司燒結廠的原料主要有鐵精粉、巴西粉、印度粉、返礦、石灰、焦粉、煤粉、白云石粉、污泥、鋼渣、鐵屑、國內粗精粉等組成，種類較多，數量較大，物理化學性能差異也較大。為了使燒結礦的物理化學性能穩定，并符合高爐冶煉的要求，必須把不同成分的各種原料按一定比例混合起來形成混勻料，再添加一定比例的輔料進行配料，使其達到一定的性能指標。由于礦粉及輔料的種類較多，以及礦粉之間的相互作用和交叉影響比較嚴重，使燒結礦的質量控制變得十分復雜。如何優化配料既保證燒結礦質量又能實現效益最大化具有重要的意義。

3 數據挖掘技術

目前，各企業普遍采用計算機信息技術進行管理和運營，使企業收集、存儲、處理數據的能力大大提高。這些“海量”的數據對于企業來說無異于1個巨大的寶庫，其實質是企業經驗的積累，當積累到一定程度時，必然會反映出一定的規律。數據挖掘技術是使用數據庫技術、統計技術、人工智能技術、神經計算技術和模式識別技術對數據進行組織、處理、分析、綜合和解析，以及從這些數據中挖掘出規律的一門綜合學科。根據燒結廠的生產實際情況，在不同的礦粉種類、不同成分的配礦比例的數據中，尋找哪些配礦比例實例能最終生產出合格的燒結礦，而哪些配礦比例實例最終生產出不合格的燒結礦，所有這些數據建立起知識庫，隨著時間的推移，經過知識庫不斷地增大和更新，就為降低燒結成本和提高燒結礦質量提供有力的保障，從而為企業創造利潤。

4 結語

鐵礦粉燒結基礎性能對燒結礦質量的影響很大，充分利用鐵礦粉燒結基礎性能的研究成果建立綜合全面的燒結配礦系統。

在優化燒結配礦系統的過程中，應充分發揮數據挖掘技術的優越性。endprint