摘要本文论述了高炉炼铁优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化的思路；论述了高炉炼铁优化原料采购的思路、价值和原则；论述了优化烧结配矿的思路、目标、原则和方法；论述了优化高炉配矿的思路，目标、原则和方法；介绍了优化烧结配矿的五个方案和优化高炉配矿的四个方案实例；并分析和评价了高炉炼铁优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化的应用效果。

关键词  优化原料采购   烧结高炉   配矿一体化

1. 优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化的思路

高炉炼铁是一项复杂的系统工程，从炉料结构、炉料质量、炉内操作到高炉

设备相互关联；烧结从原料采购、优化配矿、烧结操作、冷却余热利用，烟气脱硫脱硝一体化净化处理，直到破碎、筛分整粒入炉六部分相互关联；烧结操作又从准确配料到强化制粒、偏析布料、低负压点火操作互相关联；高炉炼铁本身又有优化配料、炉内外操作、富氧喷煤、上料系统、热风系统、冷却系统到高炉长寿互相关联等等。在这个复杂的系统工程中，以往都是局部去优化处理问题，特别是很少有把原料采购与烧结、高炉配矿一体的综合优化，而多年来的生产实践证明，高炉炼铁的原料采购是企业降本增效的关键环节［1］。高炉炼铁本身就是铁矿物的加工工艺，离开了炼铁原料的优化采购和配矿就失去了优化高炉炼铁的基础。但是多年来钢铁企业的原料采购部门，往往从铁矿石的贸易出发，而不从烧结和高炉炼铁的生产出发，现在我们强调的优化原料采购与烧结、高炉配矿的一体化，不只是烧结配矿的优化和高炉配矿的优化，而是重在原料采购与烧结、高炉配矿的一体化优化。

现代钢铁生产已进入了互联网时代，互联网思维就是用户思维［2］。原料采购是为烧结和高炉炼铁服务的，烧结和高炉就是采购的用户，烧结和高炉炼铁是采购的终端。因此把原料采购与烧结和高炉炼铁联系起来一体综合优化，不仅是钢铁企业内生产上的有机联系，也是进入互联网时代的必然结果，是钢铁生产过程供给侧改革的一个重要内容。

2. 烧结、高炉炼铁原料采购的优化

2.1 优化烧结、高炉炼铁原料采购的价值

由中国钢铁工业协会对标挖潜办公室每年公布的全国62家钢企原燃料采购

成本对比可见，同一质量的原燃料不同企业的采购价有很大的差别，在近几年全国钢铁企业处于“困境”时期，已远远超过生产吨钢可能达到的效益，因此在全国钢铁企业仍然处于“困境”时期，优化配矿，降低采购成本已成为多数企业降本增效的关键环节。

为原燃料采购成本折算成62%品位年平均到厂价，不含税成本，即入库成本，包括国内运费、装卸费、保险费、港口存储费，并扣除了途耗。若同一品种有不同品质和级别，则根据采购加权平均的方法处理------中国钢铁工业协会对标挖潜办公室［3］。

笔者建议各钢铁企业可到最低5家的单位去交流取经，以有效降低本企业的采购成本，在新常态下取得降本增效的实效。优化原料采购最大限度地降本增效，关键在于根据铁矿石综合品位性价比的排序和配矿结构进行采购和优化配矿。

注：2014年1~12月采购成本最低的5家企业

炼焦煤：河北普阳、唐山建龙、首钢长治、石横特钢、山西新临钢；

喷吹煤：新疆八一、陕西龙钢、河北普阳、首钢长治、陕西太钢；

冶金焦：陕西龙钢、河北普阳、唐山建龙、新兴铸管、石家庄钢铁；

国产铁精粉：湖北鄂钢、新疆八一、广东韶钢、内蒙包钢、辽宁凌钢；

进口粉：天津荣成、南京钢铁、常州中天，山西太钢、湖北鄂钢。

1.1 按铁矿石综合品位性价比排序采购是企业最大限度降本增效的实施举措

笔者曾在2015年全国烧结球团技术交流年会上发表的“创建铁矿综合品位

性价比的计算法提高企业成本竞争力”一文［4］，对企业准备采购的铁矿石（粉）进行综合品位计算其公式为：

TFe<综>=TFe/(1-LOI)×[100+2R2(SiO2+Al2O3)/(1-LOI)-2(CaO+MgO)/(1-LOI)  +2(S+P)/(1-LOI)+5×(K2O+Na2O +Pb+Zn +As+CL)/(1-LOI)]-1×100%……

根据计算结果，再计算出表观品位价（到厂价/表观品位）、综合品位价（到厂价/综合品位）及综合品位性价比（表观品位价/综合品位价），把以上计算结构列为综合品位性价比计算结果排序表。

企业可根据综合品位性价比的排序与配矿结构选择采购矿种，目前笔者已将铁矿粉综合品位性价比的计算方法编成软件，只要将企业的铁矿石化学成分和到厂价输入软件的表格内，各项计算结果就会在下一个表格内系统地显示出来。

1.2 企业配矿结构必须要有稳定的主矿体系

所谓主矿体系是指烧结配矿要由几种主要的矿种组成，只有烧结的主矿体系

稳定了，才能稳定烧结矿的质量，烧结矿的质量稳定，是高炉炉况稳定的基础。依据国内外已有的经验，烧结矿的主矿体系可由以下三种形式构成［4］：

1 一种以高品位、低硅、低铝的赤铁矿粉或磁铁矿粉与以高水化程度的两种褐铁矿（其比例可40%~70%）组成的主矿体系，所得到的烧结矿与采用全优质赤铁矿粉具有同样优良的成品率和性能。

2） 以中等水化程度的褐铁矿粉（如马拉曼巴矿的西安吉拉斯、麦克粉、何普当斯粉）作主要原料时，由于其粒度细，料层透气性差，可采用比生石灰更优的粘结剂强化制粒，改善料层透气性和提高成品矿强度；

3） 同时以高水化程度的褐铁矿粉和中等水化程度的褐铁矿粉为主要原料的烧结技术，以粗粒作制粒的核心，以几种微粒作包裹料强化制粒，改善料层的透气性，确保生产率不下降。

建立以上三个主矿体系，均体现提高褐铁矿粉的比例，以达到降低采购成本，不降低入炉料质量的低成本战略；建立以上三个主矿体系，均需采用强化制粒工艺技术，改善料层透气性，确保烧结产质量的低成本战略。

2. 优化烧结配矿的目标、原则和方法

2.1 优化烧结配矿的目标

优化烧结配矿应满足以下要求和目标：

1 满足高炉对碱度和化学成分的要求，成品矿的主要化学成分包括碱度、品位和SiO2含量，MgO、Al2O3、FeO和有害元素满足高炉冶炼的要求；

2 满足高炉对烧结矿强度和粒度的要求。

3 满足高炉对烧结矿冶金性能的要求，特别注重对高炉块状带的还原性和

高炉下部软熔带透气性的要求。

4） 满足高炉顺行和稳定性的要求，特别要确保高炉的稳定性的要求。

5） 满足节能减排，提高效益和低成本的要求。

2.2 优化烧结配矿的原则

优化烧结配矿应坚持以下各项原则：

1 坚持高品位、低渣比的精料方针原则；

2 坚持低MgO、低FeO高还原性的原则；

3 坚持低燃耗、低电耗的低能耗原则；

4 坚持低有害元素、有利于高炉长寿的原则；

5 坚持低成本、高效益的原则。

2.3 优化烧结配矿的方法

3.3.1 按铁矿粉的烧结反应性合理搭配的方法

所谓烧结反应性是指矿粉的酸性脉石与CaO同化和熔化反应的能力，它可以用烧结生产率（利用系数）和成品矿的机械强度（转鼓指数）这一对指数来表示。据此可将铁矿粉的反应性分为优、中、差三类，在烧结配矿时按三类不同合理搭配［5］。

3.2.2.按铁矿粉的烧结基础特性合理配矿的方法

铁矿粉的烧结基础特性包括同化性、液相流动性、粘结相强度、生成铁酸钙的能力和连晶固结能力。配矿原则一般在化学成分、物理性能和满足高炉炼铁成本需求的条件下，使同化性高与同化性低合理搭配，液相流动性指数低的与高的合理搭配，尽量多用粘结相自身强度高、铁酸钙生成能力强和连晶固结能力高的铁矿粉，通过铁矿粉基础特性的合理搭配，使铁矿粉自身特性互补，获得烧结生产所要求的质量目标［6］。

3.2.3 按铁矿粉晶体颗粒大小，水化程度和Al2O3含量高低三个特性合理配矿方法

这是巴西淡水河谷公司研发的配矿方法，铁矿粉的三个特性都分为粗、中、细和高、中、低三类。矿粉晶粒的大小按＜40um的为细晶粒、40~120um的为中等晶粒，＞120um的为粗晶粒，水化程度是指针铁矿含量对赤铁矿含量的比例，一般可按结晶水含量＞6%、6%~3%、＜3%分为高、中、低三档，Al2O3含量按＞2%、2%~1%和＜1%分为高、中、低三档。当铁矿粉晶体颗粒小、水化程度高时，有利于提高烧结的产量；当晶体颗粒粗，低水化程度时有利于降低燃耗；细晶体颗粒、低Al2O3含量有利于提高成品矿的强度和改善RDI指数［7］。

2.4 关于优化配矿的计算方法

目前最常见的是采用EXCEL表格法，该方法比较简单易行，也有采用EXCEL+

数学模型方法的[8]，比较复杂的计算方法采用线性规划方法[9]，还有烧结优化配料模型[10]，目前在高校和科技界已广泛采用美国学者提出的线性规划Matlab软件作优化配矿的具体计算。

3. 优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化的实例

3.1 计算的基本条件：根据某港口企业铁矿粉和资源循环的化学成分及到厂价计算综合品位、表观品位价、综合品位价、综合品位性价比的结果列于表3.

1.1 优化烧结配矿方案的实例及分析

1.1.1 优化烧结配矿方案的实例

根据表2、表3的计算结果和排序，烧结矿配矿由三种主矿和企业现有其它含铁资源设计五组配矿方案，其中按方案<1>作了品位调整为<方案<4>，目的在于比较采用性价比排序的先后次序进行配矿，说明综合品位性价比排序对烧结矿成本的影响；同时按方案<2>配矿，主矿体系不作调整，达到配矿方案<1>品位的要求, 方案<5>与方案<1>对比，说明铁矿粉综合品位性价比对配矿成本的影响，五组不同配矿方案及其结果列于表4。

1.1.1 对优化采购、烧结、高炉配矿一体化烧结五组配矿方案结果的分析

由表5优化原料采购、五组烧结配矿方案表现为两个不同品位（60%和57%）、三个不同主矿体系（主矿的综合品位由高到低），在碱度和主要化学成分基本相同的条件下，比较铁矿粉综合品位性价比对烧结成本的影响。由其结果可见：

1）铁矿粉综合品位性价比排序对烧结配矿的成本起着决定性的作用，相同成品矿品位由于主矿的性价比不同形成成品矿的成本产生较大的差值，60%品位的方案<5>与方案<1>相比，成品矿的成本相差51.81元/t，同样57%品位的方案<3>与方案<4>相比，吨矿的成本相差54.61%元/t。

2）主矿体系的组合是影响烧结矿成本的重要因素，烧结特性的优势互补原则不是一般的高低或优劣搭配，而是要选择综合品位性价比相一致的合理搭配，否则将会影响烧结配矿成本。

3）配矿品位目标值是影响烧结成本的基础因素，但不是唯一因素，决定烧结成本的关键因素还是铁矿粉的综合品位性价比及其组合。

4）主矿体系的综合品位性价比不仅是影响烧结配矿成本的决定性因素，它往往还会严重影响成品矿的主要化学成分和质量。

4.3优化高炉配矿方案的实例与分析

4.3.1优化高炉配矿四个方案的实例

根据表2、表3的计算结果及排序，选择五组烧结配矿中的方案4的成品矿作为高炉优化配矿的烧结矿，优化高炉配矿主要变更炉料结构，四个不同方案依据表3中球团矿和块矿的排序进行组合，每个方案酸性炉料的配比保持不变，表明由于入炉矿品位不同造成渣铁比不同，从而影响燃料比和生铁成本。四个不同方案的效果列于表5。

4.3.2对高炉配矿不同方案效果的分析

由表6高炉配矿四个不同方案效果比较可见：

1）四个方案中，由于使用性价比排序不同的矿种，引起入炉矿品位和渣铁比的不同，验证了入炉矿品位和渣铁比变差与炉料结构的球团矿和块矿的性价比排序相一致。

  2）高炉炼铁炉况的稳定与炉渣的稳定性相关，生铁成本需建立在稳定炉渣碱度及其性能的基础上，其又取决于构成炉料结构铁矿石的综合品位性价比。

3）在烧结矿质量稳定的条件下，用于高炉冶炼的球团矿和块矿的性价比排序，实质上决定了渣铁比的高低，降低渣铁比是降低高炉炼铁成本的基础。

  4）不同炉料结构的效果（生铁成本）与球团矿和块矿的性价比排序直接相关，高性价比的炉料经济效果明显，低品质矿在低矿价的新常态下的效果是负值。

  5）四个不同配矿方案的效果比较，仅考虑了入炉矿品位和燃料比变化的效果，没有把入炉矿品位与产量的变化效果、烧结矿和焦炭质量对炼铁成本的影响计算在内，而实际上以上这些因素对成本的影响是客观存在的。

5 结论

由以上优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化的讨论和烧结、高炉配矿实例的分析可以得出如下结论：

1）高炉炼铁的成本和节能减排占钢铁企业成本的70%以上，钢铁企业降低成本主要是降低铁前成本。

2）降低高炉炼铁成本的关键在于降低高炉炼铁原燃料的成本，降低铁前含铁原料成本重在依据铁矿石综合品位性价比和配矿结构降低采购成本。

3）优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化可最大限度地降低铁前原料成本，提高铁前生产效益。

4）优化原料采购与烧结、高炉配矿一体化，通过优化烧结配矿和高炉配矿的实例计算，说明具有重大的经济价值。

5）优化高炉炼铁原料采购与烧结、高炉配矿一体化的思路和方法，包括铁矿石综合品位性价比的计算方法与计算软件，优化烧结配矿和高炉配矿的软件，对降低烧结和高炉炼铁成本具有重大的经济价值和推广应用前景。

6参考文献

[1] 许满兴.钢铁企业铁前降低成本的思路与关键.《低成本、低燃料比炼铁新技术文集》2016.

[2] 中国冶金报钢企如何参与互联网时代？.《中国冶金报》,2016.5.30.

[3  ]中国钢铁工业协会对标挖潜办公室“对标挖潜”企业主要原燃材料采购成本数据显示.《中国冶金报》2016.2.18.

[4]  许满兴.创建铁矿粉综合品位性价比的计算方法，提高企业低成本竞争力[J].《2015年全国烧结球团技术交流年会论文集》,2015年6月（1-6）.

[5]<巴西>CaPorali等.铁矿石烧结反应性的概念[J].《钢铁增刊》,1999.10（111）.

[6]吴胜利等.铁矿石的烧结基础特性的概念[J].《2000年全国炼铁年会文集》.

[7]<巴西>Lafyettel.CaPorali等.利用铁矿的特性提高烧结和高炉的性能[J].《2002年中国国际钢铁大会文集》（39）.

[8]饶家庭等.利用Excel规划求解模块建立烧结配矿优化模型.《2016年全国烧结球团技术交流年会论文集》,2016.5（37）.

[9]吕学伟等.三种优化烧结配料方法的比较[J].《烧结球团》,2006.4.2（11）.

[10]经文波.炼铁炉料成本优化控制[J].《第十四届全国大高炉炼铁学术年会论文集》,（607）,2013年9月,嘉峪关酒钢.