周明順，韓淑峰，王義棟，趙正洪，宮作巖

（1.鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009；2.鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021；3.鞍山鋼鐵集團(tuán)公司，遼寧鞍山114021）

鞍鋼燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新與展望

周明順1，韓淑峰2，王義棟3，趙正洪2，宮作巖2

（1.鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009；2.鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021；3.鞍山鋼鐵集團(tuán)公司，遼寧鞍山114021）

圍繞提高燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)能降耗，創(chuàng)新性地提出燒結(jié)配礦優(yōu)化新方法，實(shí)現(xiàn)了鞍鋼由傳統(tǒng)配礦到智能配礦的轉(zhuǎn)變；糾正了不合理的燒結(jié)制粒工序，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)制粒工序由1臺(tái)圓筒制粒機(jī)替代16臺(tái)圓盤制粒機(jī)的大型技術(shù)改造，為今后我國燒結(jié)制粒設(shè)備的選擇提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；創(chuàng)新性地提出用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的“單型格子法”優(yōu)化燒結(jié)燃料粒度組成的新方法；首次提出燒結(jié)不配加氧化鎂熔劑，高爐實(shí)現(xiàn)低氧化鎂爐渣操作；確定了合理燒結(jié)工藝參數(shù)及燒結(jié)礦堿度、合理氧化亞鐵含量等；開發(fā)了超厚料層燒結(jié)工藝新技術(shù)，提出了鞍鋼在煉鐵原料技術(shù)方面應(yīng)開展的重點(diǎn)科研工作。

燒結(jié)；自主集成創(chuàng)新；單型格子法；超厚料層

燒結(jié)礦作為高爐煉鐵生產(chǎn)的主要人造富礦，其質(zhì)量對(duì)冶煉過程有重要影響。為滿足高爐對(duì)燒結(jié)礦性能的要求，必須在入爐前對(duì)燒結(jié)原料進(jìn)行精加工，這要依賴于燒結(jié)合理的原料搭配、合理的燒結(jié)工序流程及先進(jìn)的燒結(jié)工藝技術(shù)。生產(chǎn)實(shí)踐

表明，燒結(jié)礦質(zhì)量如果沒有燒結(jié)工藝技術(shù)做保障，高爐就不可能有效地接受大風(fēng)量、高風(fēng)溫和噴吹燃料等新技術(shù)、新工藝，不可能有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的冶煉效果［1-2］。

鞍鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)中燒結(jié)礦所占比例高達(dá)70%以上，其質(zhì)量直接影響高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為改善燒結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，降低燒結(jié)生產(chǎn)工序能耗和燒結(jié)原料成本，鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院與鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠合作，開展了卓有成效的燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新工作。本文總結(jié)了近年來鞍鋼燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新的一些研發(fā)成果和應(yīng)用效果，為新常態(tài)下我國煉鐵原料準(zhǔn)備技術(shù)的發(fā)展提供借鑒和參考。

1 鞍鋼燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新

（1）創(chuàng)新性地提出燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)的優(yōu)化新方法，實(shí)現(xiàn)了鞍鋼燒結(jié)由傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)配礦到智能配礦的轉(zhuǎn)變；

（2）優(yōu)化燒結(jié)制粒工序，打破了原有的傳統(tǒng)束縛，糾正了圓盤制粒相比圓筒制?；旌闲Ч玫腻e(cuò)誤理念，實(shí)現(xiàn)煉鐵總廠三燒車間燒結(jié)制粒工序由1臺(tái)圓筒制粒機(jī)替代16臺(tái)圓盤制粒機(jī)的大型技術(shù)改造，為鞍鋼今后燒結(jié)制粒設(shè)備的選擇提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了自主技術(shù)創(chuàng)新；

（3）首次實(shí)現(xiàn)燒結(jié)不配加氧化鎂熔劑，高爐爐渣中氧化鎂含量達(dá)4.5%，高爐實(shí)現(xiàn)低氧化鎂爐渣操作；

（4）創(chuàng)新性地提出用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的“單型格子法”優(yōu)化燒結(jié)燃料粒度組成，取得提高燒結(jié)礦強(qiáng)度、降低燃耗的方法；

（5）燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化與燒結(jié)礦合理堿度、合理氧化亞鐵含量的確定；

（6）開發(fā)了75%以上大比例鐵精礦條件下，超厚料層燒結(jié)工藝新技術(shù)，預(yù)期燒結(jié)工藝將取得顛覆性技術(shù)進(jìn)步。

1.1 鐵礦石燒結(jié)優(yōu)化配礦技術(shù)創(chuàng)新

1.1.1 鞍鋼優(yōu)化配礦提出的背景

由于鐵礦石自身特性各不相同，其在燒結(jié)過程中的高溫行為和作用亦有差別，因此各種鐵精礦的不同搭配會(huì)直接影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量［3］。過去鞍鋼燒結(jié)用各種大宗精礦的配比是由礦山精礦產(chǎn)量和運(yùn)輸情況決定的，這種搭配（或配比）是不合理的；另外，鞍鋼礦山實(shí)施提鐵降硅技術(shù)后自產(chǎn)鐵精礦品位上升、ω(SiO2)下降，原料成分發(fā)生了較大變化（見圖1），加之近年來鞍鋼外購鐵礦粉和塊礦用量逐漸增加，也使燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大改變，使鐵礦石在燒結(jié)過程中的高溫行為和作用均發(fā)生了相應(yīng)改變，對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量帶來較大影響，在這種情況下，仍然按傳統(tǒng)的搭配模式勢必導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量不盡合理，為此，需要對(duì)鞍鋼煉鐵燒結(jié)原料合理利用開展基礎(chǔ)研究并采用最優(yōu)化技術(shù)來指導(dǎo)燒結(jié)配礦，以充分發(fā)揮各種鐵礦石的優(yōu)點(diǎn)，克服它們的不足，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，達(dá)到改善燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。

圖1 2000～2015年鞍鋼燒結(jié)礦鐵品位變化

1.1.2 鞍鋼優(yōu)化配礦自主創(chuàng)新技術(shù)的提出與應(yīng)用

燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或稱燒結(jié)優(yōu)化配礦主要目的是解決鐵礦石的合理選擇和搭配問題。

首先，系統(tǒng)地研究了鞍鋼自產(chǎn)鐵精礦的基礎(chǔ)燒結(jié)特性，如同化特性、鐵酸鈣生成能力、液相流動(dòng)性、液相固結(jié)強(qiáng)度和連晶能力等，并通過試驗(yàn)考察燒結(jié)工藝參數(shù)，燒結(jié)礦還原、粉化、軟熔等冶金性能，結(jié)合燒結(jié)礦的礦物分析，提出優(yōu)化配礦方案；研究得出：DC精礦主要用于燒結(jié)，DJT精礦可用于球團(tuán)配礦使用，打破了過去DJT精礦不能用于球團(tuán)配礦錯(cuò)誤觀念，使鞍鋼鐵礦資源實(shí)現(xiàn)合理配置。

其次，采用最優(yōu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，首次在國內(nèi)建立了燒結(jié)合理配礦的統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)該模型進(jìn)行單因素分析，可以解析各礦種對(duì)燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量的影響；例如：針對(duì)成品率（Y1）的統(tǒng)計(jì)模型為：

式中，X1代表A礦，X2代表B礦，X3代表C礦，X4代表D礦，X5代表燒結(jié)礦堿度。

運(yùn)用最優(yōu)化理論在燒結(jié)統(tǒng)計(jì)性模型上尋優(yōu)，給出了獲得最佳燒結(jié)指標(biāo)值時(shí)的各種礦的定量搭配關(guān)系，模型較正確地反映了各種礦不同搭配后燒結(jié)的規(guī)律性，獲得的燒結(jié)合理配礦的統(tǒng)計(jì)模型，可以解析不同鐵礦的搭配對(duì)燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量的影響；運(yùn)用最優(yōu)化理論在燒結(jié)統(tǒng)計(jì)性模型上尋優(yōu)，在獲得最佳燒結(jié)指標(biāo)值時(shí)的各種礦的定量搭配關(guān)系。通過模型單因素分析獲得的二維等值圖見圖2。經(jīng)優(yōu)化處理，得到的各燒結(jié)指標(biāo)與相應(yīng)的一次鐵料配比的關(guān)系見表1。

圖2 單因素分析二維等值圖

表1 各燒結(jié)指標(biāo)優(yōu)化后對(duì)應(yīng)的一次鐵料配比

由圖2和表1可知，獲得最高成品率72.44%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的鐵料配比為：A礦47.2%，C礦52.8%。以精礦A與堿度構(gòu)成的不同指標(biāo)等值線圖為例（見圖2），在試驗(yàn)堿度范圍內(nèi)，精礦A配比增加，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低；從還原性能看，當(dāng)精礦A份數(shù)超過35時(shí)，堿度不宜低于1.98?？筛鶕?jù)不同需要確定最佳配比。實(shí)際生產(chǎn)中，除考慮互補(bǔ)性配礦原則外，還需要考慮各礦種的資源量、燒結(jié)車間礦槽配置等裝備能力、生產(chǎn)流程的設(shè)置等實(shí)際約束條件。

得更高的經(jīng)濟(jì)效益和更高質(zhì)量的燒結(jié)礦。

1.2 首次糾正不合理的燒結(jié)制粒工序

2014年初，三燒車間燒結(jié)礦質(zhì)量不穩(wěn)，所供應(yīng)高爐焦比嚴(yán)重升高，直接導(dǎo)致噸鐵成本增加。鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院在實(shí)驗(yàn)室條件下開展了大量的數(shù)據(jù)分析及試驗(yàn)研究，最終確定是三燒車間所使用圓盤造球機(jī)制粒系統(tǒng)的混合料混勻效果差所導(dǎo)致。為此，在國內(nèi)率先提出取締燒結(jié)制粒過程的圓盤制粒工藝，根據(jù)提出的改造措施方案進(jìn)行了“圓盤制粒機(jī)改圓筒制粒機(jī)”的生產(chǎn)實(shí)踐，用一個(gè)圓筒制粒機(jī)取代16個(gè)圓盤制粒機(jī)。得到如下結(jié)果：

（1）混合料混勻效果。對(duì)于混合料，圓盤制粒與圓筒制粒兩種制粒方式在燒結(jié)混合料的混勻程度上存在不同，圓筒制?；靹蛐Ч茫?jīng)圓筒制粒后化學(xué)成分、堿度的離散程度小，波動(dòng)小、穩(wěn)定性好；相比之下，圓盤制?；靹蛐Ч^差，經(jīng)圓盤制粒后化學(xué)成分、堿度的離散程度較大，波動(dòng)大、穩(wěn)定性差。所分析樣本TFe標(biāo)準(zhǔn)差由0.733 2（圓筒）增加至1.517（圓盤），堿度標(biāo)準(zhǔn)差由0.095 58（圓筒）增加至0.146（圓盤）。

（2）燒結(jié)礦化學(xué)成分穩(wěn)定情況。對(duì)于成品燒結(jié)礦，經(jīng)圓筒混合的混合料燒結(jié)后得到的燒結(jié)礦（二燒燒結(jié)礦），其化學(xué)成分、堿度離散程度小，穩(wěn)定性好；相比之下，經(jīng)圓盤混合的混合料燒結(jié)后得到的燒結(jié)礦(三燒燒結(jié)礦)，其化學(xué)成分、堿度離散程度大，穩(wěn)定性差。所分析樣本TFe標(biāo)準(zhǔn)差由0.692 6（圓筒）增加至0.890 2（圓盤），堿度標(biāo)準(zhǔn)差由0.054 49（圓筒）增加至0.203 3（圓盤）。

（3）燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)的對(duì)比。煉鐵總廠三燒車間二混制粒系統(tǒng)由16臺(tái)圓盤改成1臺(tái)圓筒后，生產(chǎn)穩(wěn)定正常，燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)顯著改善，燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率提高6.3個(gè)百分點(diǎn)，TFe穩(wěn)定率提高2.94個(gè)百分點(diǎn)，F(xiàn)eO穩(wěn)定率提高0.95個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)固體燃耗降低4 kg/t，燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)的對(duì)比見表2。

SPT的包膜完整與否提示腫瘤是否向周圍浸潤，間接反映腫瘤的惡性程度[10]。CT上包膜表現(xiàn)為線樣稍高密度影，增強(qiáng)掃描包膜強(qiáng)化；MRI上包膜表現(xiàn)為T2WI呈低信號(hào)，增強(qiáng)掃描腫瘤包膜強(qiáng)化。本組CT顯示有包膜7例(70%)；MRI顯示有包膜19例(79.17%)，與Raman等[3]及李靖等[11]的結(jié)果相符。由于MRI具有軟組織分辨率高、多序列成像的優(yōu)勢，因此在顯示包膜方面MRI優(yōu)于CT，特別是在T2WI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像，包膜和腫瘤、正常胰腺組織信號(hào)差別明顯。

表2 燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

總之，圓盤造球機(jī)制粒系統(tǒng)的混勻效果較圓筒造球機(jī)差，從整個(gè)燒結(jié)行業(yè)而言，應(yīng)取締燒結(jié)制粒過程中圓盤制粒工藝。

1.3 優(yōu)化燒結(jié)燃料粒度新方法“單型格子法”的應(yīng)用

不同的固體燃料粒度導(dǎo)致炭粒燃燒速度發(fā)生變化，會(huì)直接影響鐵礦石燒結(jié)的礦化過程。燃料的配加量、燃料的粒度組成和燃燒性質(zhì)直接影響燒結(jié)料層的溫度與熱量分布、燃燒帶的厚度以及料層的透氣性、燒結(jié)氣氛等各個(gè)方面。當(dāng)燃料的種類、配加量固定時(shí)，燃料粒度的大小就成為燒結(jié)過程的決定性因素。鞍鋼在實(shí)際生產(chǎn)條件基礎(chǔ)上進(jìn)行了焦粉粒度的優(yōu)化研究，實(shí)驗(yàn)室條件下運(yùn)用“混料回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”的“單形格子設(shè)計(jì)”方案對(duì)燒結(jié)礦物進(jìn)行分析，得到了不同焦粉粒度與鐵礦燒結(jié)重要指標(biāo)間的定量關(guān)系，并就優(yōu)化后的燃料粒度對(duì)燒結(jié)礦冷強(qiáng)度（轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度）及生產(chǎn)率指標(biāo)改善的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。

研究采用混料回歸的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行焦粉粒度的定量研究，試驗(yàn)設(shè)計(jì)代碼為Z1代表＜1 mm粒級(jí)，Z2代表1～3 mm粒級(jí)，Z3代表3～5 mm粒級(jí)，Z4代表＞5 mm粒級(jí)。

例如：可得到最大轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度Y（max）時(shí)的公式：

為了驗(yàn)證公式的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，對(duì)公式進(jìn)行最值求解，得到了轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度最大時(shí)相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化后焦粉的具體值，見表3。將焦粉與現(xiàn)場燒結(jié)使用的普通焦粉進(jìn)行了對(duì)比。

表3 焦粉粒度分布對(duì)比%

在轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度最大時(shí)，對(duì)優(yōu)化后的焦粉進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證條件與生產(chǎn)現(xiàn)場條件相同，只改

變焦粉的粒度組成，得到的驗(yàn)證燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

由表4可見，經(jīng)過優(yōu)化后轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高了1.48個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，成品率和合理的粒度級(jí)別也得到了提高，固體燃耗下降，而利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度變化不大。

結(jié)果表明：在鞍鋼實(shí)際配礦條件下，燒結(jié)礦獲得最大冷強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的焦粉粒度組成為＜1 mm占57.20%、1～3 mm占25.63%、3～5 mm占11.17%、＞5 mm占6.00%；其它燒結(jié)指標(biāo)最優(yōu)的焦粉粒度組成也通過實(shí)驗(yàn)獲得。通過優(yōu)化焦粉粒度組成，可滿足燒結(jié)生產(chǎn)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的側(cè)重要求，對(duì)降低燒結(jié)固體燃耗、提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。

1.4 首次提出燒結(jié)不配加氧化鎂熔劑

燒結(jié)礦中MgO含量過高對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量有著不可忽視的負(fù)面影響［4-7］，研究了降低燒結(jié)礦含量對(duì)燒結(jié)指標(biāo)及高爐爐渣粘度的影響，并研究了爐渣堿度及Al2O3含量變化對(duì)高爐爐渣粘度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：當(dāng)燒結(jié)礦MgO含量從1.7%降至1.4%時(shí)，燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)得到改善。在1 500、1 550℃不同溫度下，當(dāng)爐渣MgO含量大于3%時(shí)，爐渣粘度均小于0.4 Pa.s，能夠滿足高爐冶煉要求。在爐渣MgO含量為4%左右，爐渣堿度為1.245的條件下，隨著爐渣Al2O3含量的升高，爐渣粘度逐漸升高，當(dāng)爐渣Al2O3含量小于16%時(shí)，能夠滿足高爐冶煉要求，為此提出降低燒結(jié)礦MgO含量，直至燒結(jié)生產(chǎn)取消配加氧化鎂質(zhì)熔劑，僅靠原料自然帶入的MgO進(jìn)行燒結(jié)生產(chǎn)。鞍鋼燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐表明，燒結(jié)取消配加氧化鎂質(zhì)熔劑后，燒結(jié)礦MgO含量從原來的平均1.88%降至平均1.43%時(shí)，燒結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)改善，各項(xiàng)指標(biāo)較好，燒結(jié)原料成本降低，高爐穩(wěn)定順行，入爐焦比降低。降低MgO含量前后高爐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比見表5。

表5 降低MgO含量前后高爐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

1.5 燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化與燒結(jié)礦合理堿度、合理氧化亞鐵的確定

1.5.1 燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化.

燒結(jié)過程的描述可用兩種方式表示，一是以物理或理論數(shù)學(xué)關(guān)系為基礎(chǔ)，其模型方程式非常復(fù)雜且許多線性方程式的參數(shù)是在許多假設(shè)條件下獲得的與實(shí)際吻合得不好；二是以統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系為基礎(chǔ)，該表示方法被國內(nèi)外冶金界廣泛采用，已證明是有效的方法且方程易于求解。本研究就是用的后一種方法，即采用二次回歸正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)法。

數(shù)模的型式是按燒結(jié)生產(chǎn)最關(guān)注的目標(biāo)值來選取的，它們是：利用系數(shù)、成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、垂直燒結(jié)速度、固體燃耗、有益的粒度重量百分?jǐn)?shù)（即10～40 mm粒級(jí)含量）及有害的粒度重量百分?jǐn)?shù)（即＜5 mm粒級(jí)含量）等。目標(biāo)值確定后，重要的是按統(tǒng)計(jì)學(xué)求出目標(biāo)值與各燒結(jié)鐵料配比及操作變量間存在的關(guān)系，而求解的關(guān)鍵則是優(yōu)化這些變量組合，目的是尋找最優(yōu)方案，從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)優(yōu)化配礦以獲得最佳燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。若以Y為最佳化的目標(biāo)函數(shù)，則得下列一組方程式：

其中，i為自變量個(gè)數(shù)。顯然，當(dāng)固定其余變量或幾個(gè)變量時(shí)，即可求某一變量或兩個(gè)變量同時(shí)變化對(duì)燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)的影響規(guī)律。用計(jì)算機(jī)解上述帶有約束條件的聯(lián)立非線性不等式方程（如規(guī)定Y轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度＞60%,Y利用系數(shù)＞1.25 t/（㎡·h）等）,就可獲得有所側(cè)重的幾組優(yōu)化配礦方案和兼顧各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求的最佳配礦方案。

本研究確定的定量參數(shù)為堿度（R0=2.05）、氧化鎂含量（MgO=2.5%）、料層高度（670 mm）。采用二次回歸正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)法共進(jìn)行27組次燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)做兩次平衡試驗(yàn)，剔除超差不合格數(shù)據(jù)，取兩次試驗(yàn)的平均值作為考察指標(biāo)，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性。轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等值線圖見圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等值線圖

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，建立數(shù)模時(shí)的獨(dú)立變量選擇如下：

X1——齊大山精礦配比

X2——巴西CVRD粉礦配比

X3——麥克粉礦配比

X4——混合料水分

X5——焦粉配比

由圖3可見，水分對(duì)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響最顯著，其次是焦粉，再其次是巴西礦、齊大山礦、麥克礦。通過對(duì)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度方程Y3二次項(xiàng)系數(shù)的分析，齊大山、焦粉和麥克礦對(duì)Y3的影響都有極值，顯然，要想獲得最大的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，必須要讓這些參數(shù)包括巴西礦配比落在最大的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度區(qū)域，這就需要運(yùn)用數(shù)學(xué)上的有約束最優(yōu)化方法，對(duì)配礦模型進(jìn)行約束優(yōu)化處理，達(dá)到生產(chǎn)率與強(qiáng)度均佳的配礦和參數(shù)組合；在焦粉配比較低的條件下，齊大山精礦對(duì)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響不容忽視，齊大山精礦配加比例大于30%時(shí)，焦粉配比不應(yīng)低于5.1%；麥克粉礦與燃料的交互作用較顯著，若取得最大轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，應(yīng)落在麥克粉礦配比為8%左右，焦粉配比為5.2%的區(qū)域。當(dāng)麥克礦配比為15%左右，巴西礦配比為20%左右時(shí)，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度落在最低值范圍，生產(chǎn)中應(yīng)回避這一比例范圍。

1.5.2 燒結(jié)礦合理堿度的確定

近年來，鞍鋼酸性球團(tuán)礦產(chǎn)量不斷提高，酸性球團(tuán)礦的入爐比例也相應(yīng)增加，因此，為滿足高爐

生產(chǎn)對(duì)爐料堿度的要求，燒結(jié)礦的堿度也要相應(yīng)提高，對(duì)于鞍鋼現(xiàn)今的高品位、低硅燒結(jié)礦，確定適宜的堿度范圍，獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦及合理爐料結(jié)構(gòu)是非常必要的。鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院在鐵料配礦方案一致條件下，分別進(jìn)行堿度從1.8～2.6倍的燒結(jié)杯試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著燒結(jié)礦堿度增加，燒結(jié)礦低溫還原粉化性和還原性得到改善；但燒結(jié)礦堿度過高時(shí)，對(duì)燒結(jié)礦低溫還原粉化和還原性的影響不明顯。從燒結(jié)和高爐煉鐵兩方面綜合考慮，最終確定鞍鋼燒結(jié)礦適宜的堿度為2.05～2.14，并一直用于指導(dǎo)現(xiàn)場燒結(jié)生產(chǎn)。2000～ 2015年鞍鋼燒結(jié)礦堿度變化見圖4。

圖4 2000～2015年鞍鋼燒結(jié)礦堿度變化

1.5.3 燒結(jié)礦合理氧化亞鐵含量的確定

燒結(jié)礦中氧化亞鐵含量與燒結(jié)礦的粒度組成、冷態(tài)強(qiáng)度及熱態(tài)冶金性能相關(guān)性很大，是影響高爐爐況順行的一個(gè)重要參數(shù)。在原料和工藝條件不變時(shí)，降低燒結(jié)礦FeO含量，有利于改善燒結(jié)礦還原性，但FeO含量過低會(huì)惡化燒結(jié)礦低溫還原粉化性、冷強(qiáng)度及合理粒度組成等指標(biāo)［8］。鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院在實(shí)驗(yàn)室條件下開展了大量的試驗(yàn)研究，以現(xiàn)場燒結(jié)生產(chǎn)條件為基礎(chǔ)，采用三元二次正交回歸組合設(shè)計(jì)，以混合料碳、混合料水、抽風(fēng)負(fù)壓為因素變量，增加燒結(jié)混合料配碳量，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，獲得不同F(xiàn)eO含量的燒結(jié)礦。結(jié)果表明：燒結(jié)礦FeO含量在8.08%～9.70%時(shí)可以獲得最適宜的燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量，燒結(jié)礦FeO含量在7.18%～8.08%時(shí)可以獲得較適宜的燒結(jié)礦冶金性能，燒結(jié)礦FeO含量在8.08%時(shí)燒結(jié)礦礦物結(jié)構(gòu)較合理。從燒結(jié)工藝指標(biāo)和燒結(jié)礦冶金性能兩方面綜合考慮，確定鞍鋼燒結(jié)礦FeO含量的適宜值在8%左右，此研究結(jié)果一直被用于指導(dǎo)鞍鋼燒結(jié)生產(chǎn)。

1.6 超厚料層燒結(jié)新技術(shù)的研究與應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)超厚料層燒結(jié)以達(dá)到提高燒結(jié)礦產(chǎn)能的目的，鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院提出了一種燒結(jié)生產(chǎn)新工藝，以前期實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果為基礎(chǔ)，在煉鐵總廠燒結(jié)車間進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果證明該新工藝是完全可行的。該工藝在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，徹底解決了精礦配加比例在75%以上，料層厚度難以超過750 mm的世界性難題。該項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的推廣將為公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 展望

鞍鋼在煉鐵原料技術(shù)方面的研發(fā)已積累了較多理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。著眼未來，提出以下應(yīng)重點(diǎn)做的科研工作：

（1）建立鐵礦石的系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系

目前鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院煉鐵原料課題組已建立鐵礦石燒結(jié)配礦數(shù)據(jù)庫，可以清楚地查詢到鞍鋼所有鐵礦石的燒結(jié)性能指標(biāo)、并可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行成本預(yù)測、自動(dòng)生成最佳配礦方案。但應(yīng)繼續(xù)深入開展這方面的研究工作，建立鐵礦石的系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，為燒結(jié)用礦的采購提供依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配礦系統(tǒng)。具備當(dāng)資源發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)用配礦優(yōu)化系統(tǒng)能快速給出滿足燒結(jié)質(zhì)量要求、混合礦基礎(chǔ)特性要求、成本要求的最優(yōu)配礦方案。

（2）重視鐵礦石燒結(jié)工藝創(chuàng)新

開展高爐“單一爐料”入爐的研發(fā)工作。采用“復(fù)合堿度”燒結(jié)技術(shù)，根據(jù)高爐對(duì)爐料結(jié)構(gòu)與性能的要求來設(shè)計(jì)燒結(jié)料層的結(jié)構(gòu)，打破以往研究工作只注重?zé)Y(jié)料層的透氣性，轉(zhuǎn)向研究綜合考慮燒結(jié)礦料層粒度、礦相分布、化學(xué)成分及燒結(jié)礦強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)的有效控制，滿足高爐冶煉要求。實(shí)現(xiàn)“球團(tuán)-燒結(jié)”燒結(jié)礦單一爐料入爐，大幅降低煉鐵原料成本，顛覆性改變了傳統(tǒng)高爐爐料的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，關(guān)注燒結(jié)新技術(shù)的開發(fā)，如：富氧燒結(jié)、氣體燃料燒結(jié)等技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

（3）MgO質(zhì)球團(tuán)工業(yè)試驗(yàn)及推廣應(yīng)用

球團(tuán)添加MgO質(zhì)主要有兩個(gè)作用，其一，將燒結(jié)礦中添加的MgO熔劑改在球團(tuán)礦中加入，可

使球團(tuán)礦中的MgO形成鎂橄欖石（2MgO.SiO2）和偏硅酸鎂（MgO.SiO2）等高熔點(diǎn)相，其熔化溫度分別為1 892℃和1 557℃，提高球團(tuán)礦的軟融性能指標(biāo)，改善球團(tuán)礦的低溫還原膨脹率；其二，實(shí)驗(yàn)室研究與生產(chǎn)實(shí)踐表明，MgO在燒結(jié)礦中的負(fù)面影響已成事實(shí)，應(yīng)該降低MgO對(duì)燒結(jié)礦固結(jié)強(qiáng)度的影響，并且球團(tuán)礦中加入MgO替代燒結(jié)礦中MgO能夠保證高爐造渣所需的適宜MgO含量。因此，從球團(tuán)添加MgO能達(dá)到燒結(jié)礦和球團(tuán)礦質(zhì)量改善的雙贏效果，全面改善鞍鋼高爐的爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)降本增效。鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院煉鐵原料課題組已完成MgO質(zhì)球團(tuán)的實(shí)驗(yàn)室研究并提出工業(yè)試驗(yàn)方案，建議開展MgO質(zhì)球團(tuán)工業(yè)試驗(yàn)并在所有球團(tuán)生產(chǎn)線推廣應(yīng)用。

（4）拓寬球團(tuán)礦品種，改善球團(tuán)礦冶金性能

在世界范圍內(nèi)，熔劑性球團(tuán)在世界范圍內(nèi)正在逐漸取代酸性球團(tuán)成為高爐的原料。這是由于，酸性球團(tuán)高溫冶金性能較差，盡管可以用配加適量的蛇紋石或白云石來改善，但與燒結(jié)礦相比高溫冶金性能仍差，個(gè)別品種的球團(tuán)礦在還原時(shí)出現(xiàn)異常膨脹或還原遲滯現(xiàn)象。鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院煉鐵原料課題組已啟動(dòng)熔劑性球團(tuán)的研究，目的是通過改變現(xiàn)有球團(tuán)礦種類，大幅提升其冶金性能。

（5）合理適宜的高爐“精料”方針的選擇

依托鞍鋼自有礦山優(yōu)勢，充分利用自產(chǎn)的高品位鐵精礦，與進(jìn)口低品位劣質(zhì)粉礦搭配使用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)配礦，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)料”與“精料”方針的的和諧統(tǒng)一。

3 結(jié)語

總結(jié)了近年來鞍鋼燒結(jié)工藝技術(shù)自主集成創(chuàng)新的一些研發(fā)成果和應(yīng)用效果，研究結(jié)果對(duì)提高燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)能降耗等具有重要參考價(jià)值。鐵礦石燒結(jié)配礦新方法的提出得到了不同品種鐵礦石、不同配比與燒結(jié)重要指標(biāo)間的定量關(guān)系，改寫了鞍鋼傳統(tǒng)的搭配模式，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)配礦到智能配礦的轉(zhuǎn)變；燒結(jié)制粒工序優(yōu)化結(jié)果糾正了圓盤制粒相比圓筒制?；旌闲Ч玫腻e(cuò)誤理念，為鞍鋼今后燒結(jié)制粒設(shè)備的選擇提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)；首次實(shí)現(xiàn)燒結(jié)不配加氧化鎂熔劑。結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)礦MgO含量從1.7%降至1.4%時(shí)，燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)得到改善，高爐實(shí)現(xiàn)低氧化鎂爐渣操作；創(chuàng)新性地提出用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的“單型格子法”優(yōu)化燒結(jié)燃料粒度組成，得到了不同焦粉粒度與鐵礦燒結(jié)重要指標(biāo)間的定量關(guān)系，獲得提高燒結(jié)礦強(qiáng)度、降低燃耗的新方法；對(duì)燒結(jié)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了現(xiàn)有原料條件下鞍鋼燒結(jié)礦的適宜堿度和合理FeO含量；開發(fā)了75%以上大比例鐵精礦條件下超厚料層燒結(jié)工藝新技術(shù)，預(yù)期燒結(jié)工藝將取得顛覆性技術(shù)進(jìn)步。

［1］許滿興.論燒結(jié)礦質(zhì)量進(jìn)步與高爐操作技術(shù)的發(fā)展［J］.燒結(jié)球團(tuán)，2000,25（1）:1-7.

［2］羅祥軍.改善燒結(jié)礦質(zhì)量降低高爐煉鐵燃耗［J］.科技與創(chuàng)新，2016（1）:84,87.

［3］周明順，劉萬山，竇力威，等.鞍鋼自產(chǎn)鐵精礦合理使用研究［J］.鋼鐵，2006,41(10):11-15.

［4］周明順，翟立委，李艷茹.鞍鋼燒結(jié)礦適宜MgO含量的試驗(yàn)研究［J］.燒結(jié)球團(tuán)，2005,30（6）:1-4.

［5］何環(huán)宇，王慶祥，曾小寧.MgO含量對(duì)高爐渣黏度影響的實(shí)驗(yàn)研究［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,25（4）:340-341.

［6］張玉柱，耿明山，項(xiàng)利，等.MgO含量和堿度對(duì)高爐渣的黏度的影響［J］.材料與冶金學(xué)報(bào).2005,4（4）:253-255.

［7］楊雙平，柳浩，巨建濤，等.MgO含量對(duì)龍鋼高爐渣黏度影響的實(shí)驗(yàn)研究［J］.冶金叢刊，2008（3）：74-77.

［8］尚策，周明順，翟立委，等.鞍鋼燒結(jié)礦冶金性能優(yōu)化研究［J］.中國冶金，2009，19（9）：13-17.

（編輯 賀英群）

Primetals為紐柯鋼鐵提供SIAS表面檢查系統(tǒng)

普銳特冶金技術(shù)（Primetals Technologies）與北美鋼鐵企業(yè)——紐柯鋼鐵伯克利公司簽訂合同，將為其位于美國南卡羅來納州Huger廠的熱帶鋼軋機(jī)提供一套SIAS表面檢驗(yàn)系統(tǒng)。此系統(tǒng)可在精軋機(jī)之后對(duì)帶鋼上表面以及在卷取機(jī)之前對(duì)帶鋼下表面進(jìn)行質(zhì)量檢測。優(yōu)化的質(zhì)量控制將降低生產(chǎn)成本并減少維護(hù)量。另外，系統(tǒng)能夠進(jìn)行高分辨率的缺陷檢測和實(shí)時(shí)分類，還具有帶卷評(píng)級(jí)和寬度測量功能。表面檢驗(yàn)系統(tǒng)計(jì)劃于2016年四季度投入試運(yùn)行。

——摘自“鐵諾咨詢網(wǎng)”

Self-Integration Innovation and Prospect of Sintering Process in Ansteel

Zhou Mingshun1,Han Shufeng2,Wang Yidong3，Zhao Zhenghong2,Gong Zuoyan2
（1.Iron&Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation,Anshan 114009,Liaoning,China; 2.General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China; 3.Anshan Iron&Steel Group Company,Anshan 114021,Liaoning,China）

In order to increase the output of sinter and improve its quality with achieving the target of energy-saving and consumption-reducing,the new method of optimizing the ore proportioning for sintering was innovatively proposed and as a result the process by application of intelligent ore-proportioning was achieved instead of the traditional process in Ansteel.And also the improper production processes for pelletizing during sintering was corrected so that the massive technical transformation on the processes for pelletizing during sintering by one cylindrical granulator instead of sixteen disc granulators was fulfilled,which can provide the valuable basic data for China to choose the granulating equipment for sintering in the future.In addition the new method to optimize the particle-size composition of fuels to be sintered was innovatively proposed by the single-type lattice method based on statistical mathematics.For the first time it was proposed not to use the magnesia flux during sintering to achieve the operation of BF with low content of magnesium oxide in slag.Finally the suitable technological parameter for sintering process and the basicity of sinter as well as the proper content of ferrous oxide were determined.Based on above research results the new sintering process with super thick-bed of materials was developed and thus the key scientific research which should be carried out in the field of ironmaking materials in Ansteel was put forward.

sinter;self-integrated innovation;single-type lattice method；super thick－bed

TQ

A

1006-4613（2016）06-0001-08

2016-11-14

周明順，工學(xué)博士，教授級(jí)高工，鞍山鋼鐵集團(tuán)公司一級(jí)專家。E-mail:zms4652@163.com