怎樣通過工藝技術(shù)手段降低燒結(jié)礦成本
劉家良
（河鋼唐鋼）
摘要：燒結(jié)作為為煉鐵生產(chǎn)提供主要含鐵原料的最重要的生產(chǎn)工序，在鐵前成本一體化的理念下，降低燒結(jié)礦全鐵單品位成本，是燒結(jié)工作的重點內(nèi)容，也是近年來燒結(jié)生產(chǎn)主要研究的課題之一。燒結(jié)工序的總成本由原料成本和加工制造成本兩大部分組成。其中原料成本的高低是由原料價格、燒結(jié)礦品質(zhì)要求和燒結(jié)工藝技術(shù)水平?jīng)Q定的；加工成本由設(shè)備使用折舊成本、人工成本、能環(huán)成本等組成。本文論述怎樣通過工藝技術(shù)手段來降低燒結(jié)礦全鐵單品位成本和加工成本，并論述了燒結(jié)礦品位與煉鐵綜合成本的關(guān)系。
關(guān)鍵詞：鐵前成本一體化；燒結(jié)礦單品位成本；工藝技術(shù)手段；燒結(jié)礦品位；煉鐵綜合成本
燒結(jié)作為鋼鐵長流程企業(yè)的首道綜合生產(chǎn)工序，燒結(jié)礦成本始終在鋼鐵冶煉原料總成本中占比一半以上。尤其近些年來，在國際經(jīng)濟形勢和國家宏觀調(diào)控的大背景下，國內(nèi)鋼鐵市場供大于求、行業(yè)內(nèi)競爭激烈，這對鋼鐵企業(yè)的成本控制提出了更嚴(yán)格的要求。作為原料成本占據(jù)半壁江山的燒結(jié)來講，分擔(dān)降成本的主要工作就是燒結(jié)工藝技術(shù)人員義不容辭的責(zé)任。
1 燒結(jié)礦降成本工作的原則
燒結(jié)的降成本工作的目的是降低整個鋼鐵長流程的成本，所以為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，燒結(jié)的降成本工作要有必須遵守的原則。
2.1燒結(jié)礦降成本工作必須在保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，滿足高爐需要的前提下進行。
燒結(jié)工序的生產(chǎn)目的主要是滿足高爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的生產(chǎn)目標(biāo)。燒結(jié)的降成本工作也必須滿足這個要求。
2.2 燒結(jié)礦降成本工作必須服從鐵前成本一體化的前提。
有些鋼鐵企業(yè)為了降低燒結(jié)礦噸礦成本大量配加低價、低品礦粉，較高比例使用鋼鐵生產(chǎn)內(nèi)部循環(huán)料，超標(biāo)的有害成分進入鋼鐵流程，致使燒結(jié)礦品位降低、質(zhì)量下降、高爐生產(chǎn)爐渣量增大、焦比增高、產(chǎn)量降低、爐況波動、影響煉鐵生產(chǎn)順行。這不僅升高了鐵前成本，而且還打亂了原有的生產(chǎn)組織秩序，甚至減少了高爐的正常使用壽命。所以鐵前的某一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的低成本，不一定能使鐵水總成本降低。當(dāng)鐵前綜合成本升高時，即使鐵前某一工序成本再低也沒有實際意義。鐵前單工序成本必須服從煉鐵綜合成本，鐵前各單位必須以高爐為中心，以煉鐵綜合利潤最大化為目標(biāo)，實際做到鐵前成本一體化。
2.3 燒結(jié)礦成本工作的順序是：優(yōu)質(zhì)→高產(chǎn)→低耗。
保證燒結(jié)礦的優(yōu)質(zhì)是燒結(jié)工藝生產(chǎn)工作的重中之重。優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦是高爐順行的有力保障，也是控制乃至減少鐵前成本的先決條件。燒結(jié)礦的高產(chǎn)原本就是降低燒結(jié)礦成本的重要手段。高產(chǎn)意味著燒結(jié)可以在同樣的生產(chǎn)條件和時間內(nèi)量更高，在加工總成本沒有變化的情況下增加產(chǎn)量，這樣就相應(yīng)降低了燒結(jié)的單位加工成本。所以燒結(jié)礦降成本工作時應(yīng)按照先保證燒結(jié)礦優(yōu)質(zhì)，再保證其產(chǎn)量，最后進行降耗工作的順序進行。
2.4 用優(yōu)化配料工藝保證燒結(jié)礦礦相組成的合理性
煉鐵主要講究鐵平衡。燒結(jié)講究物料平衡。燒結(jié)配料技術(shù)的應(yīng)用主要是保證生產(chǎn)過程的物料平衡。物料平衡是由礦相組成的合理性決定的。所以燒結(jié)配料的控制首先要保證礦相組成的合理性。燒結(jié)過程的控制應(yīng)首先保證燒結(jié)物料的礦相組成到燒結(jié)礦礦相組成變化的合理性，其次才是確定各工序隨著物料變化操作手法的合理性。
3 降低燒結(jié)礦全鐵單品位成本的方法
燒結(jié)工藝生產(chǎn)是為煉鐵生產(chǎn)提供主要含鐵原料的工序。燒結(jié)礦的成本在鐵水成本中占比最大，控制燒結(jié)成本是煉鐵生產(chǎn)成本控制的關(guān)鍵。在先進的鐵前成本一體化的理念下，單獨降低燒結(jié)礦的噸礦成本已經(jīng)被事實所淘汰，降低燒結(jié)礦全鐵單品位成本已經(jīng)成為降低鐵前成本的最重點內(nèi)容。
1、優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)：要降低燒結(jié)礦全鐵單品位成本首先必須計算燒結(jié)各種含鐵原料的實際應(yīng)用價值。根據(jù)實用價值制定燒結(jié)主要鐵料用量范圍，然后根據(jù)煉鐵生產(chǎn)的要求、各種鐵料的物化性能和物料實際情況確定各種物料的配比范圍值。最后在配料原則的框架下微調(diào)各種鐵料用量，在滿足上述燒結(jié)降成本前提的條件下，確定所下配比能使燒結(jié)礦單全鐵單品位成本降至最低。
?預(yù)算鐵料的實用價值
想預(yù)算鐵料的實用價值首先得對鐵料的化學(xué)成分進行分析，燒結(jié)常用物料成分表格（表1）
表1
根據(jù)許滿興教授提出的鐵礦粉的實用價值公式：
P=C1Fe+C2(CaO+MgO)-C3(SiO2+Al2O3)-C4[CaO+MgO+SiO2+Al2O3+2(S+P)+5(K2O+Na2O+PbO+ZnO+As2O3+Cl)+結(jié)晶水]
公式中：C1—鐵礦粉成本；C2—鐵礦粉中堿性脈石的價值；
C3—鐵礦粉中酸性脈石所消耗熔劑的使用量的價值；C4—鐵礦粉中除鐵的各種化合物外，其他元素及其氧化物消耗燃料的使用量的價值。[1]
計算出煉鐵實用價值，并排名（表2）
表2
?計算燒結(jié)礦全鐵單品最低成本的方法
使用優(yōu)先定硅原則（根據(jù)高硅低堿、低硅高堿原則和二元堿度的要求確定燒結(jié)礦中二氧化硅含量，高堿度燒結(jié)礦的二氧化硅含量為4.7-5.7為最佳值，三氧化二鋁不超過二氧化硅量的一半為最佳，氧化鎂的配入量需要使燒結(jié)礦的二元堿度與四元堿度的比值1.1-1.2之間為最佳，其他金屬及脈石成分≤1%，剩下的成分為鐵的氧化物；化驗燒結(jié)礦全量值為99%-100%。）確定燒結(jié)礦中的各種成分比值，反推物料配比，同時確定燒結(jié)降成本的前提得以保證?，F(xiàn)在國內(nèi)最主流的燒結(jié)配比是外礦粉為主，鐵精粉為輔的配料方法，鐵精粉最佳配入物料總比例10%-20%；外礦粗粉最佳配入物料總比例為35%-55%。外礦粉的選擇順序參考鐵粉的實用價值（表2）和礦粉的高溫性能（表3）。各種礦粉的具體配入量還需按混合料粒度組成、亞鐵含量、礦相組成和成本的要求綜合衡量獲得。具體計算過程用配料配比表模擬配比，然后配合成本計算表（表4）算出預(yù)想燒結(jié)礦全鐵單品位價格，直至最低。
表3
表4
2、加強工藝操作：燒結(jié)由于工藝操作不當(dāng)引起生產(chǎn)事故，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦成本的增加，要注意以下兩項工作的進行。
?要加強各工序、各崗位之間的聯(lián)系與配合，樹立上游崗位為下游崗位創(chuàng)造有利的生產(chǎn)條件的原則。比如配料師應(yīng)在變料時預(yù)測到的燒結(jié)情況及時告知燒結(jié)生產(chǎn)方，指導(dǎo)其操作；原料工序混取物料有數(shù)量或順序變化時，應(yīng)及時告知燒結(jié)生產(chǎn)工序；燒結(jié)生產(chǎn)各崗位生產(chǎn)情況變化時的聯(lián)系與預(yù)知等。
?要經(jīng)常組織各燒結(jié)工藝環(huán)節(jié)重點職務(wù)和崗位人員參加工藝技術(shù)培訓(xùn)。目標(biāo)要做到：會操作，而且懂得為什么這么操作—知其然知其所以然。這樣能保證員工遇到突發(fā)的情況時從容應(yīng)對。
3、改善工藝布局：工藝布局的不合理性主要表現(xiàn)在一次配料與二次配料流程中給料量、裝載量的偏差；燒結(jié)各配料倉位置布局不合理；燒結(jié)流程長度、給料能力與混合料造球、打水、料溫、燒結(jié)臺車欄板高度、布料裝置等工藝參數(shù)的不匹配；高爐酸性返礦和燒結(jié)堿性返礦的摻雜；除塵灰的混亂使用等等。每個生產(chǎn)單位的工序都有獨特的工藝布局特點，需要具體問題具體分析。
4 用生產(chǎn)工藝降低燒結(jié)礦加工成本的措施
有許多廠礦企業(yè)把降低燒結(jié)礦加工成本當(dāng)成燒結(jié)工藝以外的單獨部門或項目，忽略了燒結(jié)工藝對加工成本的影響，致使燒結(jié)的加工成本較高而無法從源頭加以控制。其實很多情況下，燒結(jié)工藝都會對燒結(jié)的加工成本造成不同的影響，所以要有相應(yīng)的措施加以解決，以下具體說明。
1、燒結(jié)工藝對設(shè)備費用的影響：
?燒結(jié)配料工藝的合理性與否決定物料好燒與否，在穩(wěn)產(chǎn)情況下對設(shè)備的影響不明顯，但在追產(chǎn)情況下，不好燒的物料極容易對風(fēng)機、煙道、燒結(jié)機運轉(zhuǎn)機構(gòu)和臺車造成人為性損害。解決方法：配料工藝技術(shù)人員應(yīng)技術(shù)全面，任何要求和環(huán)境下都應(yīng)有相應(yīng)的配料手法，做到“能配能燒”給燒結(jié)崗位方便操作打好基礎(chǔ)。
?配料工藝的不合理會對燒結(jié)機操作者造成巨大誤導(dǎo)。如低熔點物質(zhì)或液相不足時產(chǎn)生的燒結(jié)軟熔帶過薄時，誤導(dǎo)操作人員認(rèn)為燃料不足而持續(xù)地增加燃料，這時容易造成燃比過高，發(fā)生燒結(jié)礦板結(jié)甚至燒毀皮帶等生產(chǎn)事故。解決方法：配料工藝人員應(yīng)隨時觀測和咨詢燒結(jié)生產(chǎn)情況，及時調(diào)整不合理之處。
?工藝的不合理會對生產(chǎn)設(shè)備造成二次損害，比如配碳量過大發(fā)生粘臺車、堵塞溜槽、卡停燒結(jié)機等現(xiàn)象，這時檢查原因不到位就容易出現(xiàn)二次損傷燒結(jié)機傳動機構(gòu)等事故。解決方法：生產(chǎn)管理和中控人員隨時監(jiān)控和驗算配料工序，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
?工藝布置的不合理會對燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備造成損害。比如生石灰提前打水過量容易使混合機內(nèi)壁粘料過多或者襯板脫落等。解決方法：燒結(jié)工藝技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常實地檢查生產(chǎn)中工藝布局的合理性，結(jié)合本崗位生產(chǎn)人員，制定最合理的工藝布局。
2、燒結(jié)工藝對“風(fēng)、水、電、汽”等能源費用的影響
?工藝對“風(fēng)”的影響主要表現(xiàn)在配料粒度組成不合理、布料不均勻、壓料不夠等情況。致使跑風(fēng)漏風(fēng)或頻繁開閉風(fēng)門，造成對風(fēng)機傷害。同時影響風(fēng)的應(yīng)用和電量的額外損耗。解決方法：配料師下達配比時加強對粒度組成的控制，燒結(jié)生產(chǎn)方應(yīng)盡力保證物料下料的穩(wěn)定性、水碳比例合適、均勻布料、注意臺車兩側(cè)和料面壓料、保持廢氣溫度和負(fù)壓曲線的穩(wěn)定性。
?工藝對“水”的影響主要表現(xiàn)在混合料加水控制粗糙或大水大碳燒結(jié)造成水的浪費。其次表現(xiàn)在工藝生產(chǎn)的控制不到位造成成品皮帶過量打水和其他循環(huán)水的跑冒滴漏等。解決方法：配料師對每個配比混合料加水量要有充分的預(yù)判，提前告知相關(guān)人員注意加水量、細(xì)化物料波動時對加水量的操作、用配料工藝技術(shù)解決產(chǎn)量問題，避免用大水大碳操作增加燒結(jié)毛礦的現(xiàn)象；嚴(yán)格控制好水碳比例，燒結(jié)機崗位不能因為控制水碳不到位給成品崗位造成不利影響。
?工藝對“電”的影響主要表現(xiàn)在對主抽風(fēng)機風(fēng)門和冷卻風(fēng)機風(fēng)門控制的不合理，造成電的浪費；其次是余熱發(fā)電不能連續(xù)啟動造成的浪費。解決方法：開機時應(yīng)循序漸進地調(diào)節(jié)風(fēng)門開度，設(shè)定好燒結(jié)各段的給風(fēng)量和風(fēng)門開度，每次換料根據(jù)物料情況迅速調(diào)整料層厚度、水碳比例和壓料程度。保證燒結(jié)過程最佳的生產(chǎn)狀態(tài)，穩(wěn)定風(fēng)機風(fēng)門開度和風(fēng)機電流；余熱發(fā)電想要連續(xù)穩(wěn)定地運行取決于燒結(jié)焙燒過程的穩(wěn)定，應(yīng)使用燒結(jié)工藝技術(shù)保證燒結(jié)料層的自動蓄熱能力來增加燒結(jié)礦的熱量，單純地添加燃料提高燒結(jié)礦溫度并不可取。
?工藝對“汽”的影響主要表現(xiàn)在盲目地使用蒸汽提高料溫，造成蒸汽的浪費。蒸汽帶入的水分過多和料溫過高更會對燒結(jié)過程造成嚴(yán)重的不利影響。解決方法：燒結(jié)混合料的料溫不是越高越好，控制應(yīng)在60-65℃之間。
3、燒結(jié)工藝對人工費用的影響
?燒結(jié)配料工藝必須細(xì)致而合理。不合理的配比會對燒結(jié)生產(chǎn)造成巨大的產(chǎn)質(zhì)量影響，甚至發(fā)生工藝生產(chǎn)事故。浪費大量的恢復(fù)生產(chǎn)、搶修加班等人工費用。解決方法：燒結(jié)配料人員必須有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗和配料知識，在配料原則的框架下計算配料配比，確保配比的合理性。
?燒結(jié)一次配料的混合料水分過小造成粉塵損耗和除塵電耗增加，過大造成設(shè)備粘料，耗費大量人工清理。解決方法：盡量使一次配料的混合料水分控制在最佳范圍值：5%-7%。
?工藝布局不合理時，燒結(jié)生產(chǎn)人員增多，造成人工的浪費。解決方法：減少熱篩等不必要的工序、合并可同時作業(yè)或巡檢的工藝流程、簡化成品固定篩為流篩等。
?重點工序員工的工藝技術(shù)水平不高易造成生產(chǎn)事故，從而引發(fā)崗位人數(shù)的增加。解決方法：首先有規(guī)律、有針對性地培訓(xùn)重點崗位和領(lǐng)導(dǎo)崗位員工，使其對本崗位的工藝?yán)碚摵筒僮骷夹g(shù)全面掌握，在實際生產(chǎn)中應(yīng)付自如。然后在提高工人待遇的情況下逐漸合并崗位或減少員工，從而節(jié)約人工成本。
4、燒結(jié)工藝對環(huán)保節(jié)能費用的影響
?燒結(jié)配料配比搭配的不合理會導(dǎo)致燒結(jié)礦中的游離物質(zhì)過多。游離物在燒結(jié)過程中逐漸變干、變細(xì)，然后大量地被抽風(fēng)帶入除塵器，甚至由煙筒排入大氣，造成物料浪費的同時造成對環(huán)境的污染。解決方法：嚴(yán)格按礦相組成比例配料，盡全力消除燒結(jié)過程中的游離物質(zhì)；當(dāng)有不易礦化成分配入時采用提高熔燃比、配加親水物料、加大水分和壓料生產(chǎn)等措施降低游離物質(zhì)被氣流帶走的比例。
?對物料粒度水分控制不嚴(yán)格、對除塵風(fēng)門控制不細(xì)膩，易造成除塵風(fēng)量的浪費。解決方法：嚴(yán)格按配料標(biāo)準(zhǔn)控制物料粒度、水分，當(dāng)熔劑和燃料粒度、水分合適時，可以根據(jù)實際情況減少除塵風(fēng)門開度，這樣既降低了除塵電耗，減少了物料損耗和除塵粉塵量又保護除塵管道少受磨損。
?燒結(jié)工藝技術(shù)不到位容易造成燒結(jié)礦燒成差，粉塵多，造成除塵系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)增大；由于工藝不合理導(dǎo)致燒結(jié)的搶產(chǎn)造成在燒結(jié)成品系統(tǒng)皮帶打水，蒸汽和粉塵堵塞除塵系統(tǒng)。解決方法：每個燒結(jié)生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)都要齊抓共管燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，每個燒結(jié)工藝工序都要為下一個工序的方便操作負(fù)責(zé)。
5 燒結(jié)礦品位與煉鐵綜合成本的關(guān)系
近些年來隨著鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)深挖潛能與成本控制的細(xì)化，高爐綜合入爐品位與煉鐵成本的關(guān)系日益成為鐵前降成本的主要研究課題。
1、提高煉鐵含鐵料的綜合入爐品位會增加煉鐵應(yīng)用鐵料的采購成本 ，但適當(dāng)?shù)靥岣邿掕F的綜合入爐品位更有利生產(chǎn)和降低噸鐵成本。比如增強高爐的冶煉強度，提高利用系數(shù)，增加單位產(chǎn)能、降低焦比、提升噴煤量、降低噸鐵礦耗等等。
我國現(xiàn)有的非常成熟的高爐煉鐵生產(chǎn)經(jīng)驗已經(jīng)證明 ：全鐵綜合入爐品位提高 1 % ，高爐焦比下降 2 % ，產(chǎn)量提高 3 % ，噸鐵渣量減少 30-40 kg ，可多噴煤粉 15-20 kg。
2、以下幾個公式可以說明綜合入爐品位對鐵水成本的影響 :
①含鐵原料成本變化量（元） = 品位升高后的噸鐵單耗 × 品位升高后的鐵礦石價格 - 原噸鐵單耗 ×原鐵礦石價格 ;
②產(chǎn)量變化對生鐵成本影響量（元） = 制造費用 ×(1 - 原產(chǎn)量/ 品位升高后的產(chǎn)量) ;
③燃料成本變化量（元） = 品位升高前后的焦比變化量 ×焦炭價格 - 品位升高前后的煤比變化量 ×煤粉價格。
通過上述公式可以算出提高綜合入爐品位確實提高了入爐鐵料價格，但是噸礦礦耗下降、鐵水產(chǎn)量增加和綜合焦比降低致使煉鐵綜合成本降低。所以燒結(jié)礦品位的適當(dāng)提高也會使煉鐵噸鐵綜合成本降低。[2]
3、燒結(jié)礦的礦相組成在宏觀結(jié)構(gòu)上決定了燒結(jié)礦的質(zhì)量，在其含鐵量上決定了燒結(jié)礦的品位。高堿度燒結(jié)礦的礦相組成決定了其品位不能過高或者過低。大量的實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)表明高堿度燒結(jié)礦在保證其質(zhì)量要求的前提下，品位上限范圍值為TFe57-58；品位下限范圍值為TFe53.5-54.5。
綜上所述當(dāng)?shù)V石價格平穩(wěn)或下降、焦炭價格平穩(wěn)或上升時高堿度燒結(jié)礦的品位應(yīng)盡量保持在TFe57-58；當(dāng)?shù)V石價格上升、焦炭價格下降時則可根據(jù)實際情況降低高堿度燒結(jié)礦品位要求，最低不能低于TFe53.5。
6 結(jié)論
通過工藝技術(shù)手段可以直接有效的降低燒結(jié)成本，但燒結(jié)降成本工作務(wù)必要在其前提原則下進行。每個鋼鐵冶煉企業(yè)都應(yīng)重視工藝技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)現(xiàn)場條件研究符合自身實際情況的配礦原則和具體的工藝降成本措施。
參考文獻：
【1】許滿興，張?zhí)靻?鐵礦石優(yōu)化配礦實用技術(shù).[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2017,73-76.
【2】王 煒1 , 薛正良1 , 陳畏林2 , 賈 斌2 , 徐智慧2 , 黃賢波2高爐精料與煉鐵成本的關(guān)系研究。<<中國冶金>>第 16 卷第 5 期 2006 年 5 月