高爐煉鐵是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，以往都是從局部去優(yōu)化處理，很少把原料采購與燒結(jié)、高爐配礦進行一體化綜合優(yōu)化。原料采購是為燒結(jié)和高爐煉鐵服務(wù)的，燒結(jié)和高爐就是采購的用戶，燒結(jié)和高爐煉鐵是采購的終端。因此，把原料采購與燒結(jié)和高爐煉鐵聯(lián)系起來進行一體化綜合優(yōu)化，是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)有機聯(lián)系的必然要求，也是鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手。

　　燒結(jié)、高爐煉鐵原料采購的優(yōu)化

　　優(yōu)化燒結(jié)、高爐煉鐵原料采購很有意義。由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會對標(biāo)挖潛辦公室每年公布的全國62家鋼企原燃料采購成本對比情況可知，同一質(zhì)量的原燃料，不同企業(yè)的采購價有很大的差別。近年來，我國鋼鐵企業(yè)處于困難時期，優(yōu)化配礦、降低采購成本已成為多數(shù)企業(yè)降本增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而優(yōu)化原料采購的關(guān)鍵在于根據(jù)鐵礦石綜合品位性價比的排序和配礦結(jié)構(gòu)來進行采購。

　　按鐵礦石綜合品位性價比排序采購是企業(yè)降本增效的有效措施。企業(yè)對準(zhǔn)備采購的鐵礦石（粉）進行綜合品位計算，計算出表觀品位價（到廠價/表觀品位）、綜合品位價（到廠價/綜合品位）和綜合品位性價比（表觀品位價/綜合品位價），把計算結(jié)果列為綜合品位性價比排序表（例子見表1、表2），可根據(jù)綜合品位性價比的排序與配礦結(jié)構(gòu)選擇采購礦種。目前，筆者已將鐵礦粉綜合品位性價比的計算方法編成軟件，只要將企業(yè)的鐵礦石化學(xué)成分和到廠價輸入軟件的表格內(nèi)，各項計算結(jié)果就會在下一個表格內(nèi)系統(tǒng)地顯示出來。

　　企業(yè)配礦結(jié)構(gòu)必須要有穩(wěn)定的主礦體系。主礦體系是指燒結(jié)配礦要由幾種主要的礦種組成，只有燒結(jié)的主礦體系穩(wěn)定了，才能穩(wěn)定燒結(jié)礦的質(zhì)量。燒結(jié)礦的質(zhì)量穩(wěn)定，是高爐爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)。依據(jù)國內(nèi)外已有的經(jīng)驗，燒結(jié)礦的主礦體系可由以下3種形式構(gòu)成：一是高品位、低硅、低鋁的赤鐵礦粉或磁鐵礦粉與高水化程度的兩種褐鐵礦（其比例可為40%~70%）組成的主礦體系，所得到的燒結(jié)礦與采用全優(yōu)質(zhì)赤鐵礦粉得到的燒結(jié)礦具有同樣優(yōu)良的成品率和性能。二是以中等水化程度的褐鐵礦粉作為主要原料時，由于其粒度細(xì)，料層透氣性差，可采用比生石灰更優(yōu)的黏結(jié)劑強化制粒，改善料層透氣性和提高成品礦強度。三是同時以高水化程度的褐鐵礦粉和中等水化程度的褐鐵礦粉為主要原料的燒結(jié)技術(shù)，以粗粒作為制粒的核心，以幾種微粒作為包裹料強化制粒，改善料層的透氣性，確保生產(chǎn)率不下降。以上3個主礦體系，均體現(xiàn)出通過提高褐鐵礦粉的比例來降低采購成本、不降低入爐料質(zhì)量的低成本戰(zhàn)略。建立以上3個主礦體系，均須采用強化制粒工藝技術(shù)，改善料層透氣性，確保燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量。

　　優(yōu)化燒結(jié)配礦的目標(biāo)、原則和方法

　　優(yōu)化燒結(jié)配礦的目標(biāo)。優(yōu)化燒結(jié)配礦應(yīng)實現(xiàn)以下目標(biāo)：一是滿足高爐對堿度和化學(xué)成分的要求，成品礦的主要化學(xué)成分指標(biāo)包括堿度、品位和SiO2含量，MgO、Al2O3、FeO和有害元素含量應(yīng)滿足高爐冶煉的要求；二是滿足高爐對燒結(jié)礦強度和粒度的要求；三是滿足高爐對燒結(jié)礦冶金性能的要求，特別是高爐塊狀帶的還原性和高爐下部軟熔帶透氣性的要求。四是滿足高爐順行和穩(wěn)定性的要求，特別是要確保高爐的穩(wěn)定性。五是滿足節(jié)能減排、提高效益和低成本的要求。

　　優(yōu)化燒結(jié)配礦的原則。優(yōu)化燒結(jié)配礦應(yīng)堅持以下原則：一是堅持高品位、低渣比的精料方針原則，二是堅持低MgO、低FeO、高還原性的原則，三是堅持低燃耗、低電耗的低能耗原則，四是堅持低的有害元素有利于高爐長壽的原則，五是堅持低成本、高效益的原則。

　　優(yōu)化燒結(jié)配礦的方法。

　　按鐵礦粉的燒結(jié)反應(yīng)性合理配礦。燒結(jié)反應(yīng)性是指礦粉的酸性脈石與CaO同化和熔化反應(yīng)的能力，它可以用燒結(jié)生產(chǎn)率（利用系數(shù)）和成品礦的機械強度（轉(zhuǎn)鼓指數(shù)）這一對指數(shù)來表示。據(jù)此，可將鐵礦粉的反應(yīng)性分為優(yōu)、中、差3類，在燒結(jié)配礦時按3類的不同合理搭配。

　　按鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性合理配礦。鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性包括同化性、液相流動性、黏結(jié)相強度、生成鐵酸鈣的能力和連晶固結(jié)能力。配礦原則是在化學(xué)成分、物理性能合格和滿足高爐煉鐵成本需求的條件下，同化性高的與同化性低的合理搭配，液相流動性指數(shù)低的與高的合理搭配，盡量多用黏結(jié)相自身強度高、鐵酸鈣生成能力強和連晶固結(jié)能力強的鐵礦粉，通過鐵礦粉基礎(chǔ)特性的合理搭配，使鐵礦粉自身特性互補，獲得燒結(jié)生產(chǎn)所要求的質(zhì)量。

　　按鐵礦粉晶體顆粒大小、水化程度和Al2O3含量3個特性合理配礦。這是巴西淡水河谷公司研發(fā)的配礦方法，鐵礦粉的3個特性都分為粗、中、細(xì)和高、中、低3類。鐵礦粉晶體顆粒小、水化程度高，有利于提高燒結(jié)的產(chǎn)量；晶體顆粒粗、水化程度低，有利于降低燃耗；晶體顆粒細(xì)、Al2O3含量低，有利于提高成品礦的強度和改善RDI指數(shù)。

　　優(yōu)化配礦的計算方法。目前最常見的是EXCEL表格法，該方法比較簡單易行；也有采用EXCEL+數(shù)學(xué)模型的方法，比較復(fù)雜的計算方法采用線性規(guī)劃方法，還有燒結(jié)優(yōu)化配料模型。目前，高校和科技界已廣泛采用美國學(xué)者提出的線性規(guī)劃Matlab軟件進行優(yōu)化配礦的具體計算。

　　原料采購與燒結(jié)、高爐配礦

　　一體化優(yōu)化的實例

　　筆者根據(jù)某港口企業(yè)鐵礦資源的化學(xué)成分及到廠價（表1），計算綜合品位、表觀品位價、綜合品位價、綜合品位性價比（表2）。根據(jù)計算結(jié)果和排序，燒結(jié)礦配礦根據(jù)3種主礦和企業(yè)現(xiàn)有的其他含鐵資源設(shè)計出5組配礦方案（見表3），以此研究在堿度和主要化學(xué)成分基本相同的條件下，鐵礦粉綜合品位性價比對燒結(jié)成本的影響。

　　其結(jié)果顯示，一是鐵礦粉綜合品位性價比排序?qū)Y(jié)配礦的成本起著決定性的作用。對于相同的成品礦品位，由于主礦的性價比不同，成品礦的成本產(chǎn)生較大的差值。60%品位的方案5與方案1相比，成品礦的成本相差51.81元/噸；同樣57%品位的方案3與方案4相比，噸礦的成本相差54.61元/噸。二是主礦體系的組合是影響燒結(jié)礦成本的重要因素。燒結(jié)特性的優(yōu)勢互補原則不是一般的高低或優(yōu)劣搭配，而是要選擇綜合品位性價比相一致的合理搭配，否則會影響燒結(jié)配礦成本。三是配礦品位目標(biāo)值是影響燒結(jié)成本的基礎(chǔ)因素，但不是唯一因素，決定燒結(jié)成本的關(guān)鍵因素還是鐵礦粉的綜合品位性價比及其組合。四是主礦體系的綜合品位性價比不僅是影響燒結(jié)配礦成本的決定性因素，而且它往往會嚴(yán)重影響成品礦的主要化學(xué)成分和質(zhì)量。

　　根據(jù)表1、表2的計算結(jié)果及排序，筆者選擇方案4的成品礦作為高爐優(yōu)化配礦的燒結(jié)礦，主要通過變更爐料結(jié)構(gòu)來優(yōu)化高爐配礦。4個不同方案依據(jù)表2中球團礦和塊礦的排序來組合，每個方案的酸性爐料的配比保持不變，4個不同方案的效果見表4。結(jié)論如下：一是4個方案由于使用性價比排序不同的礦種，入爐礦品位和渣鐵比不同，其結(jié)果驗證了入爐礦品位和渣鐵比變差與爐料結(jié)構(gòu)的球團礦和塊礦的性價比排序相一致。二是高爐煉鐵爐況的穩(wěn)定與爐渣的穩(wěn)定性相關(guān)，生鐵成本須建立在穩(wěn)定爐渣堿度及其性能的基礎(chǔ)上，并取決于構(gòu)成爐料結(jié)構(gòu)的鐵礦石的綜合品位性價比。三是在燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定的條件下，球團礦和塊礦的性價比排序?qū)嵸|(zhì)上決定了渣鐵比的高低，可以說降低渣鐵比是降低高爐煉鐵成本的基礎(chǔ)。四是不同爐料結(jié)構(gòu)的效果（生鐵成本）與球團礦和塊礦的性價比排序直接相關(guān)，高性價比的爐料經(jīng)濟效果明顯，低品質(zhì)礦的效果在低礦價的條件下是負(fù)值。五是4個不同配礦方案的效果比較，僅考慮了入爐礦品位和燃料比變化的影響，沒有把入爐礦品位對產(chǎn)量的影響、燒結(jié)礦和焦炭質(zhì)量對煉鐵成本的影響計算在內(nèi)，而實際上這些因素對成本的影響是客觀存在的。

　　綜上所述，降低高爐煉鐵成本的關(guān)鍵在于降低高爐煉鐵原燃料的成本，降低鐵前含鐵原料成本重在依據(jù)鐵礦石綜合品位低價比和配礦結(jié)構(gòu)降低采購成本。原料采購與燒結(jié)、高爐配礦一體化優(yōu)化，可最大限度地降低鐵前原料成本，提高鐵前生產(chǎn)效益。