吴宝军

摘要：随着我国钢铁行业的蓬勃发展，铁矿石、矿粉，特别是高品位铁矿石、矿粉自给量的不足的缺点越发明显，需要大量进口国外铁矿石、矿粉来满足自身的发展需求，为了考虑成本因素，除了进口大量主流矿石、矿粉外，还引进了大量非主流铁矿石矿石、矿粉。这些非主流的铁矿石、矿粉品位低、脉石和有害杂质含量高，如何合理的配加、使用，在不影响烧结矿产质量的同时，能得到经济指标较好的烧结矿，是现在很多烧结行业最热门的课题。

0  前言

烧结配料是烧结的第一道工序，也是生产优质、高产、经济烧结矿的前提；如何把好“入料关”、如何根据自身原料条件，通过合理的配料计算，把烧结矿成本控制在最佳状态的，同时还要兼顾高炉对烧结矿的产质量、各种技术指标、化学成分的要求，还需要满足环保的要求。这就需要我们对烧结的理论知识、配料计算、烧结各含铁原料的烧结性能、及其对烧结过程的影响有较为深刻的理解。本文从烧结配料基础知识入手，重点阐述了烧结所用各原料的烧结性能及其对烧结过程的影响。

关键词： 配料计算；配料调整；成本预核算；烧结性能；自动化配料；大数据

1  配料理论知识

1、什么是烧结配料

烧结配料就是根据各种含铁原料、燃料、熔剂的物理化学成分，高炉的产质量要求，把各种含铁原料、燃料、熔剂按一定比例混合在一起的工序。

2、配料的目的和意义

配料的目的:⑴、为了得到成分均一，稳定的烧结矿。⑵、合理的配比能有效的控制烧结矿成本，且保证了烧结料的透气性要求，是烧结矿优质高产的前提。

配料的意义:⑴、通过烧结配料，使烧结矿成分均一稳定，满足了高炉对烧结矿的产质量要求，为高炉优质高产创造了条件。⑵、通过烧结配料把高炉所需要的熔剂配加在了烧结矿中，有效的降低了高炉焦比，为高炉高产低耗打下了坚实的基础。⑶、烧结配料配加各种工业废弃物，进行了资源再利用，能有效地降低烧结成本，从而为高炉降低了成本，创造了更大的利润空间。

3、配料计算前应掌握的数据

⑴烧结矿的技术规格。即高炉对烧结矿的化学成分及物理性能和冶金性能的要求。

⑵各种原燃料的，熔剂，燃料的物理性质及化学成分。

⑶返矿的循环量。

⑷配料设备的能力。

⑸各种含铁原料，燃料，熔剂的供应量和储备量。

4、配料计算的方法

目前最常用的配料计算方法就是现场经验计算法。现场经验计算法比较常见的是反推法和单烧值法。

⑴、反推计算法就是根据实际生产经验先假定配比并根据各种含铁原料，熔剂，燃料的水分，烧损，化学成分等原始数据，计算出烧结矿的化学成分，看其是否满足要求，如不满足要求在进行配比调整，计算，直到满足要求为止。(计算实例在后面介绍）

⑵、单烧值计算法就是把每种含铁原料分别配加一定比例的燃料，熔剂经过计算达到烧结矿技术指标的要求后，把各种含铁原料和其单烧所用的燃料，熔剂相加在一起得出的配比。由于现阶段含铁原料品种繁多所以计算也比较繁琐，所以一般不用这种方法进行配料计算。但用该方法调整烧结矿碱度以及计算铁矿石单烧品位时简单实用。其计算公式为R_调=(SiO₂×R_标-CaO) / CaO _有效×100%。其中R_调为需要调整的配比，SiO₂ 和 CaO为需要调整的物料中的 SiO₂和 CaO，R_标为烧结矿的标准碱度。当 R_调为正数时就需要加熔剂配比，为负数时就需要减熔剂配比。Ca0_有效为熔剂中的有效钙含量。有效钙的计算公式为 CaO_有效CaO_有效CaO- SiO₂×R_标其中SiO₂和 CaO是熔剂中的 SiO₂和 CaO，R_标为烧结矿的标准碱度。单烧品味计算：如铁矿石的成分如下：TFe 65  SiO₂ 4.5  CaO 0.6 烧损为3.5，生石灰成分如下：CaO 80 SiO₂ 2.8 烧损 5.0，要求烧结矿碱度是2.0,那么计算铁矿石的单烧品位分以下几步：①计算生石灰的有效钙=80-（2.8×2）=74.4；②计算该铁矿石碱度到2.0时，所用的石灰量，根据公式R_调=(SiO₂×R_标-CaO) / CaO _有效×100%，得出R_调=（4.5×2-0.6）/74.4×100%=11.29。也就是说，把100公斤该铁矿石调整到2.0的碱度，需要配加11.29公斤的生石灰。那么该铁矿石的单烧品位=65/｛100×(100-5)%×11.29+100×(100-3.5)%}×100=65/(97.5+10.73)}×100=65/107.63}×100=60.39。通过计算矿粉的单烧品位，可有效比较矿粉的优劣，有助于避免在矿粉选择时的盲目性。

5、配料调整时应注意的问题？

⑴、滞后现象。当我们进行配料调整时，烧结矿的碱度并不是马上就达到我们的计算值，而是慢慢接近，最终达到计算值。有一定的时间滞后，时间的快慢与我们调整的量的大小有直接的关系，这就是滞后现象。因为我们计算的调整熔剂量是在循环一段时间以后的最终碱度，并且由于熔剂的分解度，矿化度及烧结制度的影响下，往往不能达到预期的效果。解决滞后现象的方法就是通过计算适当加大熔剂的调整量，增加量的大小和调整量的大小成正比，一般为调整量的 30%-50%(根据实际情况而定)，但在烧结一个循环或一个循环的 50%的时间过后必须恢复到当时计算的调整量，否则碱度就是调过 (根据调整量的大小而定)。根据现场经验，因为熔剂的粒度，烧结制度等的影响，碱度往上调时，要适当加大调整量，往下调时则按计算值就行，这就是“下调容易，上调难”的道理。

⑵、配料调整时还要考虑其他成分的变化。比如调整了某一原料他的 SiO₂和 CaO是同时变化的。解决这一影响的办法就是用有效钙或有效 SiO₂,进行计算调整。

⑶、返矿的影响。因为自循环返矿在烧结过程中参加配料的缘故，对烧结矿的碱度影响很大，返矿量的大小直接影响碱度调整的难易程度，它也是造成滞后现象的主要因素之一，烧好返矿，稳定返矿的循环量是烧结优质高产也是碱度稳定的前提与基础。当碱度调整时要根据返矿碱度的变化及时调整熔剂的配比。比如:当烧结矿要求碱度 1.8，实际碱度为 1.6 ，碱度偏低时，那么自循环返矿的实际碱度根据经验要低于 1.6，经验数据大概在1.55左右(准确数据需要取样化验) 假设烧结矿的 SiO₂为 5.6返矿的配比为 20%，熔剂有效钙为 80%，那么根据碱度调整计算公式： R_调=(1.8-1.55)×5.6/80%+(1.8-1.55)×5.6/80%×20%。这就是消除返矿影响的调整方法。注意：因正常生产时返矿碱度也要略低于正常烧结矿碱度，当消除返矿影响后，应立即把石灰配比恢复到正常值。

6、当烧结矿碱度出现波动时，应怎样分析？

⑴、原料是否有混料现象? (观察各原料入仓情况，发现混料及时处理)

⑵、原料成分是否有变化?(根据烧结矿成分变化，比如 SiO₂和 CaO 的变化分析那种原料可能有变化，取样化验)

⑶、取样是否具有代表性?(重新取样化验)

⑷、含铁原料，熔剂是否下料稳定? 给料设备是否出现问题?（人工跑盘称量下料是否准确)

⑸、返矿的循环量是否稳定? (稳定返矿料流)

⑹、是否调整时出现错误? (重新计算确认)

⑺、原料水分是否波动过大? (认真观察，及时调整)

⑻、烧结矿中成分波动分析表如下:

2  影响配料准确度的因素

1、各种含铁原料、熔剂以及燃料成分的变化

烧结所用各种含铁原料、燃料、熔剂的化学成分的稳定，是烧结矿化学成分稳定的前提和基础。是烧结配料前料场管理的重中之重。众所周知，我们进场原料的化学成分除了少部分原料化学成分较为稳定外，大部分含铁原料的SiO₂、燃料中的固定碳、灰分中的各组分以及熔剂中的CaO等波动都较大。有条件的企业为了稳定成分，花巨资建设了机械化料场，通过堆取料机的平铺直取，有效的解决了成分波动大的问题。但也有些企业因经济条件有限，没有建设机械化料场，或为了降低成本，停用了机械化料场，当烧结矿成分出现大的波动时，甩锅推责，这些做法实不可取的。建议没有条件的企业，也要针对个别成分波动较大的原料，进行简单混匀，同时加强料场管理，避免料场混料现象，最大限度的减少入仓原料的成分波动。

2、配料设备的精准度

配料设备给料的精准度也是造成烧结矿成分波动的主要因素之一。目前烧结几乎全部采用自动化配料设备，我国的烧结自动化配料设备也越来越成熟可靠，只要设备厂家可靠，调试工作到位，该设备一般情况下都能满足生产要求。自动化配料设备所遇到的问题，一般都是在正常生产过程中，使用、维护、保养不到位造成的。比如：电子皮带秤没有定期校验；没有定期清扫；使用环境过于恶劣；甚至有可能在校验时由于操作水平差，人为校验失误造成给料波动等。由于电子皮带秤皮带导料槽先天缺陷，有时还会出现被小块物料卡死皮带，造成仪表显示有流量现场却不给料的现象。这就需要我们在生产过程中要定期对配料设备进行维护保养、定期清扫清洁，勤观察现象设备运行情况，提高专业校秤人员的技术水平，从而保证配料设备的精准度。

3、料场管理

料场管理是烧结矿成分稳定的重要因素。“把好入料关”也是所有企业公认的，稳定烧结矿成分的前提。但好多企业虽然口号喊得响，实际工作却有很大出入。料场管理重视程度不够，混料现象普遍存在，甚至有的料场管理者还存在配料也是混，和料场混不一样吗？混这么点能对烧结有多大影响？这一想法。这些想法是极端错误与无知的。料场管理不但是影响烧结矿成分波动的重要因素，也是一个企业整体管理的缩影，管理好的企业，料场各物料堆放井然有序，管理不好的企业必定杂乱无章，反映到生产，必定使烧结矿成分波动频繁，即使表面看起来成分稳定，实际上必然假样横行，给高炉生产带来严重影响。

4、人为因素

⑴在烧结矿成分出现波动，进行人为调整时，会由于技术水平有限，调整失误。

⑵在进行放灰作业时，灰量控制不稳定，或在灰量不稳定时，没有进行相关调整。

3  烧结对所用原燃料的物理性质及化学成分的要求及其对高炉、炼钢等下道工序的影响

1、含铁原料

⑴、粒度，含铁原料的粒度组成根据混合料粒度组成要求，＜0.5mm的最好不要超过10%，＞10mm的，不要超过10%。1-5mm的越多越好。

⑵、水分，混合料最佳水分是在5-7之间，水分太小，下料时粉尘大，水分太大，会造成料仓“悬料”现象或出料不均，严重时会影响混合机混合制粒效果。

⑶、品位，含铁原料品位越高越好。当然，考虑到成本因素，还需要高低搭配，不能一味追求高品位。

⑵、SiO₂、Al₂O₃等脉石含量越低越好。考虑到成本因素，也需要高低搭配，不能一味追求低SiO₂、Al₂O₃，每个企业应根据自身的实际情况制定符合自身要求的SiO₂、Al₂O₃值。

⑶、有害杂质含量越低越好。最常见的主要包括：S、P、K、Na、Zn、Pb等。他们对高炉及炼钢影响如下：

①、K、Na对高炉的影响：一是会在炉内富集循环‌，与锌形成双重循环（炉内小循环、烧结-高炉大循环），加剧富集。二是‌会生成低熔点化合物堵塞料柱孔隙，导致压差升高、风量波动‌炉渣性能劣化‌；三是会降低炉渣脱硫能力，增加黏度（K₂O+Na₂O>1.5%时流动性骤降）；四是会使‌炉衬侵蚀‌，钾蒸气渗透耐火砖生成霞石，引发体积膨胀和炉墙开裂。现一般要求烧结矿中的K+Na＜0.6左右。

②、Zn:一是会造成‌循环富集‌：950℃以上被还原为气态锌，上升过程冷凝后重新氧化沉积，形成炉内循环；二是‌炉瘤结厚‌：沉积在炉墙形成结瘤，破坏煤气流分布；

三是会‌侵蚀耐火材料‌：渗透碳砖导致层状剥离，加速炉缸烧损；四是会造成‌焦炭强度下降‌：锌蒸气与焦炭反应使其粉化。一般要求烧结矿中的Zn＜0.02左右。

③、S、P：S含量高会增加钢材的热脆性；而P含量高会增加钢材的冷脆性。同时S会增加高炉炉渣粘度，影响脱硫效率和高炉操作。而高炉不具备脱P能力，原料中的P几乎完全被还原带入铁水中，给后续炼钢生产带来影响。一般要求烧结矿中的S＜0.5；P＜0.05。

④、Pb:首先，铅会破坏炉体结构，它会沉积炉底的Pb渗透炭砖缝隙，氧化后体积膨胀，加剧炉缸侵蚀并引发炉底上涨； 其次Pb在炉衬孔隙内氧化积累，导致耐火砖膨胀、炉壳开裂或风口上翘；同时气态Pb与锌协同作用，在炉喉及煤气管道冷凝形成高Pb炉瘤（含PbO＞60%），阻碍料流和煤气分布；再有Pb还会劣化炉料冶金性能，少量PbO可催化铁矿石还原和焦炭气化反应；过量PbO堵塞矿、焦孔隙，降低还原效率和料柱透气性。PbO沉积导致烧结矿与球团矿热应力增加，低温还原粉化率（RDI）升高；焦炭反应后强度（CSR）略有降低。Pb富集引起炉衬不规则膨胀，破坏操作炉型，导致气流分布紊乱和燃料比上升；沉底铅需专用排铅口处理，操作不当可能引发铁口异常或安全事故。一般要求烧结矿中的Pb含量＜0.02。

2、熔剂

目前烧结主要使用的熔剂有石灰石、生石灰、白云石、轻烧白云石、菱镁粉、高镁粉等。其中：生石灰、轻烧白云石、高镁粉分别为石灰石、白云石、菱镁粉高温煅烧后粉状物。其主要要求见下表：（下表中数据为最大或最小数据）