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【摘 要】本文着重阐述了混匀堆料混匀效果的影响因素以及《BLOCK》堆料计划制作、配料计算原则、等硅堆料、操业分析中的主要技术，总结了烧结料场在混匀堆料作业技术管理方面的进步和现有工艺缺陷。这些分析及技术上的进步和工艺的逐步完善，将使烧结料场能更为合理的利用资源及提高混匀效果奠定坚实的基础。
【关键词】原料场混匀堆料；堆料技术；混匀效果管理
1.混匀工艺
1.1 定义
混匀工艺是通过各种混匀设施，将多种含铁原料均匀地混合成为供烧结使用的原料。根据烧结和炼铁对原料的要求，须将各种含铁原料按照一定的配比，进行分层配料；利用混匀设施，将原料均匀堆置在料场内，铺成又薄又长的许多料层，这种作业称为原料的混匀作业，也称为原料的中和。原料混匀工艺只是钢铁厂的原料准备工序，其经济效益反映在后道工序上。
1.2 作用
生产上使用的原料品种越多，各种原料的成分波动就越大，混匀作业所起的作用和效果就越明显。向烧结机供应品位和粒度稳定的混匀矿，对于简化烧结配料的操作、稳定烧结矿的质量起着至关重要的作用，为高炉的长期稳定、高产、优质提供了最佳的原料条件。
（1）为烧结工序提供质量稳定、粒度均匀的含铁原料；
（2）通过科学地制定配料计划，可有效控制原料成本；
（3）合理调整配矿计划，使得原料采购不拘一格，更具灵活性；
（4）充分利用厂内其他工序产生的二次含铁废料（如除尘灰、炼钢污泥、钢渣等），降低生产工序成本，为资源再利用奠定了基础。
1.3 主要质量指标
烧结工序最为关注混匀矿成分中SiO2的波动值，其次是TFe的波动值。
（1）SiO2的波动影响烧结矿的主要质量指标碱度：CaO/SiO2。
（2）TFe的波动影响烧结矿的铁分稳定。
1.4 混匀效果的影响因素及表示方法
1.4.1 混匀效果的影响因素
有堆料方式、料种多少、水分、流动性、原料本身质量波动。
1.4.2 混匀效果
通常是用TFe、SiO2的标准偏差表示，（δTFe、δSiO2）；但烧结料场为使一线操作工有直观概念，老料场是用TFe±1、SiO2±1的稳定率来表示混匀效果。新料场自2008年2月份投产后随着混匀效果的提高改为TFe±0.5、SiO2±0.5来计算混匀效果。
2.烧结料场混匀设施及工艺
2.1 混匀设施
烧结料场混匀设施由一、二期两个部分组成。一期：2008年2月投产，料场数量2条（700*40m），一堆两取；堆料机1台，取料机2台；PLC控制，10台配料圆盘（400m3），湖南长沙三元电子皮带称计量。二期一次料场2009年开始建设，2010年3月投入使用。
2.2 混匀工艺
烧结料场自2008年2月投产以来，混匀系统一直沿用人字型堆料-双斗轮取料工艺模式，是较为先进和有效的操业管理方式，配合“BLOCK”堆料计划、特殊品种预混堆料计划、大堆堆料层数管理等，其中“BLOCK”堆料计划就是一种十分典型的作业管理方式。一般情况下，一个混匀矿大堆由主原料、副原料等共10多个品种组成。为了使混匀矿成分稳定，把大堆分成2-4个《BLOCK》计划，即2-4个堆料阶段，以防止某个品种在大堆的前期或后期一次堆完，每一个阶段的堆料品种一般都是大堆品种的二至四分之一，因此每个《BLOCK》计划的成分和大堆成分是相同的。混匀矿分成2-4个《BLOCK》计划以后，在大堆的各个层面中都有各品种的物料，使混匀矿成分更均匀、稳定。引进的工艺技术及操业管理虽然有其独到而稳定的质量控制效果，因烧结料场无一次料场，进场原料来源不确定且质和量波动较大，新料场比老料场虽然在混匀矿的指标上有了较大的提升，SiO2的±0.4稳定率虽然在90%以上，但根本指标始终未能有所突破，离我们期望的SiO2的±0.2稳定率在95%以上还有较大的差距。
图1 烧结料场一期混匀堆料工艺布置图
2.3 等硅堆料工艺思路的初步尝试
为确保整个混匀矿大堆SiO2 成分的均匀，最好的办法是混匀堆料机任一时刻堆料的物料含SiO2 成分与大堆预想成分相等。这一工艺八钢烧结料场在2008年5月曾采用4个《BLOCK》计划进行堆积作业尝试。但因原料成分波动较大、生产操作、设备故障等原因造成混匀矿大堆SiO2 、Tfe标准偏差较大。2009年烧结分厂原料处理技术人员以等硅堆料为基本工艺思路，通过对任意时刻堆出的物料硅、铁含量的平衡计算，使瞬时堆出参与堆料的匀矿料层硅、铁含量（以下简称SiO2 % 、TFe%）接近或达到整个混匀矿大堆的目标，以促进混匀矿堆料质量进一步提高。烧结料场通过近1年的生产实绩分析，2009年三、四季度SiO2的±0.3稳定率突破95% 。烧结料场二期一次料场建成后应该把等硅堆料当作重点工作来做。
3.堆料过程的实施
3.1 堆料计划的制定
烧结料场混匀矿堆料有一套管理控制体制，从计划到生产都有严格的管理，从而确保了堆料生产的顺利进行和混匀矿成分的稳定。首先，由配矿组根据资源情况、成本及炼铁的需要制定原料需求计划，原料采购部门根据配需求和料场各种原料的库存情况，制定年度月度采购计划，料场管理人员及时了解进厂情况和库存情况，落实和采集各种原料的库存及成分等相关数据并提供给生产技术科，烧结料场技术人员根据生产技术科下达的混匀矿配比计划再制定混匀矿大堆的“BLOCK”堆料计划。
3.2 混匀配料“BLOCK”堆料计划的制定原则
3.2.1 理论计算依据
所谓“BLOCK”既“块、段、部分”之意，每一堆分成几个“BLOCK”计划，各“BLOCK”品种数量、成分大致相同，对每一层的层高、层厚既厚度、用量通过计算，不管分多少层，保证每层的高度、厚度相等。并在最后一个“BLOCK计划”进行成分调整。在编制“BLOCK”计划时，采取的“尽量分散”的原则，并考虑一次料场布置、库存的料量、品种分布、及建堆需要的周期，堆料流量从500t/h分级增到1200t/h，配料中同时参与的品种一般3～5种，交替更换，BLOCK计划一经制定实施，便具有强制性，要求相关工序均强制严格执行，以保证混匀矿的质量。 3.2.2 计算过程
图2 新钢烧结料场一期混匀料堆剖面图
S1=1/2（2a）×h S2=1/2（2a+2a）×2h
S3=1/2（2a+4a）×3h S4=1/2（2a+6a）×4h
Sn=1/2[2a+2（n-1）]a×nh=ahn
Sn+1=1/2[2a+2na]（ n+1）h=1/2[2a（n+1）]（n+1）h=（n+1）2ah
△S=Sn+1-Sn=1/2[2a+2（n-1）a]nh-1/2[2a+2na]（n+1）h=（n+1）2ah-ahn2=（2n+1）ah
H=Nh → h=H/N=14/5 =2.8m
A=2Na → a=A/2N=40/（2×5）=4m
△S1=（2×1+1） ×2.8×4=33.6m2
△S2=（2×2+1） ×2.8×4=56 m2
S3=（2×3+1） ×2.8×4=78.4 m2
△S4=（2×4+1） ×2.8×4=100.8 m2
S5=（2×5+1） ×2.8×4=123.2 m2
△W1=△S1×L×δ=33.6×300×1.9=19152（t）
△W2=△S2*L*δ=56×300×1.9=31920（t）
△W3=△S3*L*δ=78.4×300×1.9=44688（t）
△W4=△S4*L*δ=100.8×300×1.9=57456（t）
W5=△S5*L*δ=123.2×300×1.9=70224（t）
注：S——截面三角形面积；a——料堆的宽度；H——料堆的高度；W——每层料的重量；L——料堆的长度；δ——料的堆比重
取平铺料的堆比重为1.9 t/m3，H=14 m；L=300m根据料场允许的料堆高度长度取值。
3.2.3 EXCEL程序配料
以B1层为例：平铺料的平均成分为参加配料的几种原料根据用量的加权平均值，用常规方法计算比较麻烦，可采用EXCEL的数组公式进行计算。如计算B1层TFe成分时，可在相应的单元格C20内输入以下公式“=SUM（（D6：D20）*（$L6：$L20））/SUM（$L6：$L20）”最后CRTL+SHIFT+ENTER 组合键。此时会发现在公式的外边自动舔加了{}。
用同样的方法可很快编写完其余各层的化学成分，平铺料的总平均成分是各层的再次加权平均。
3.3 实施过程
计算机模拟自动精确控制见图3
按“BLOCK”计划要求，启动上矿皮带，原料由原料场上至预配矿槽，在电脑中按要求输入工艺参数，执行堆料作业。由电脑自动生成堆料日志，打印报表。
4. 2009年1-12月混匀矿及烧结矿质量
图3 自动控制原理图
5.结语
解决原料需求和供应的矛盾，加快建设烧结一次料场。混匀堆料系统的建立以及混匀生产科学管理体系的形成并完善，可以使我们的混匀生产过程和匀矿质量达到先进水平，为炼铁生产提供稳定的原料，也为八钢的炼铁事业发展奠定物质的基础。
参考文献：
[1]王荣鑫.随即过程 .西安交通大学出版社，1992.
[2]唐先觉等.国外铁矿粉烧结[M]，北京：冶金工业出版社，1998.72-79.
[3]唐贤荣等.烧结理论工艺[M]，长沙：中南大学工业出版社，1992.134-178.
作者简介：
张忠德，单位：宝钢集团八一钢铁有限公司炼铁分公司烧结分厂，职务：配矿工程师，职称：选矿助理工程师。
【关键词】原料场混匀堆料；堆料技术；混匀效果管理
1.混匀工艺
1.1 定义
混匀工艺是通过各种混匀设施，将多种含铁原料均匀地混合成为供烧结使用的原料。根据烧结和炼铁对原料的要求，须将各种含铁原料按照一定的配比，进行分层配料；利用混匀设施，将原料均匀堆置在料场内，铺成又薄又长的许多料层，这种作业称为原料的混匀作业，也称为原料的中和。原料混匀工艺只是钢铁厂的原料准备工序，其经济效益反映在后道工序上。
1.2 作用
生产上使用的原料品种越多，各种原料的成分波动就越大，混匀作业所起的作用和效果就越明显。向烧结机供应品位和粒度稳定的混匀矿，对于简化烧结配料的操作、稳定烧结矿的质量起着至关重要的作用，为高炉的长期稳定、高产、优质提供了最佳的原料条件。
（1）为烧结工序提供质量稳定、粒度均匀的含铁原料；
（2）通过科学地制定配料计划，可有效控制原料成本；
（3）合理调整配矿计划，使得原料采购不拘一格，更具灵活性；
（4）充分利用厂内其他工序产生的二次含铁废料（如除尘灰、炼钢污泥、钢渣等），降低生产工序成本，为资源再利用奠定了基础。
1.3 主要质量指标
烧结工序最为关注混匀矿成分中SiO2的波动值，其次是TFe的波动值。
（1）SiO2的波动影响烧结矿的主要质量指标碱度：CaO/SiO2。
（2）TFe的波动影响烧结矿的铁分稳定。
1.4 混匀效果的影响因素及表示方法
1.4.1 混匀效果的影响因素
有堆料方式、料种多少、水分、流动性、原料本身质量波动。
1.4.2 混匀效果
通常是用TFe、SiO2的标准偏差表示，（δTFe、δSiO2）；但烧结料场为使一线操作工有直观概念，老料场是用TFe±1、SiO2±1的稳定率来表示混匀效果。新料场自2008年2月份投产后随着混匀效果的提高改为TFe±0.5、SiO2±0.5来计算混匀效果。
2.烧结料场混匀设施及工艺
2.1 混匀设施
烧结料场混匀设施由一、二期两个部分组成。一期：2008年2月投产，料场数量2条（700*40m），一堆两取；堆料机1台，取料机2台；PLC控制，10台配料圆盘（400m3），湖南长沙三元电子皮带称计量。二期一次料场2009年开始建设，2010年3月投入使用。
2.2 混匀工艺
烧结料场自2008年2月投产以来，混匀系统一直沿用人字型堆料-双斗轮取料工艺模式，是较为先进和有效的操业管理方式，配合“BLOCK”堆料计划、特殊品种预混堆料计划、大堆堆料层数管理等，其中“BLOCK”堆料计划就是一种十分典型的作业管理方式。一般情况下，一个混匀矿大堆由主原料、副原料等共10多个品种组成。为了使混匀矿成分稳定，把大堆分成2-4个《BLOCK》计划，即2-4个堆料阶段，以防止某个品种在大堆的前期或后期一次堆完，每一个阶段的堆料品种一般都是大堆品种的二至四分之一，因此每个《BLOCK》计划的成分和大堆成分是相同的。混匀矿分成2-4个《BLOCK》计划以后，在大堆的各个层面中都有各品种的物料，使混匀矿成分更均匀、稳定。引进的工艺技术及操业管理虽然有其独到而稳定的质量控制效果，因烧结料场无一次料场，进场原料来源不确定且质和量波动较大，新料场比老料场虽然在混匀矿的指标上有了较大的提升，SiO2的±0.4稳定率虽然在90%以上，但根本指标始终未能有所突破，离我们期望的SiO2的±0.2稳定率在95%以上还有较大的差距。
图1 烧结料场一期混匀堆料工艺布置图
2.3 等硅堆料工艺思路的初步尝试
为确保整个混匀矿大堆SiO2 成分的均匀，最好的办法是混匀堆料机任一时刻堆料的物料含SiO2 成分与大堆预想成分相等。这一工艺八钢烧结料场在2008年5月曾采用4个《BLOCK》计划进行堆积作业尝试。但因原料成分波动较大、生产操作、设备故障等原因造成混匀矿大堆SiO2 、Tfe标准偏差较大。2009年烧结分厂原料处理技术人员以等硅堆料为基本工艺思路，通过对任意时刻堆出的物料硅、铁含量的平衡计算，使瞬时堆出参与堆料的匀矿料层硅、铁含量（以下简称SiO2 % 、TFe%）接近或达到整个混匀矿大堆的目标，以促进混匀矿堆料质量进一步提高。烧结料场通过近1年的生产实绩分析，2009年三、四季度SiO2的±0.3稳定率突破95% 。烧结料场二期一次料场建成后应该把等硅堆料当作重点工作来做。
3.堆料过程的实施
3.1 堆料计划的制定
烧结料场混匀矿堆料有一套管理控制体制，从计划到生产都有严格的管理，从而确保了堆料生产的顺利进行和混匀矿成分的稳定。首先，由配矿组根据资源情况、成本及炼铁的需要制定原料需求计划，原料采购部门根据配需求和料场各种原料的库存情况，制定年度月度采购计划，料场管理人员及时了解进厂情况和库存情况，落实和采集各种原料的库存及成分等相关数据并提供给生产技术科，烧结料场技术人员根据生产技术科下达的混匀矿配比计划再制定混匀矿大堆的“BLOCK”堆料计划。
3.2 混匀配料“BLOCK”堆料计划的制定原则
3.2.1 理论计算依据
所谓“BLOCK”既“块、段、部分”之意，每一堆分成几个“BLOCK”计划，各“BLOCK”品种数量、成分大致相同，对每一层的层高、层厚既厚度、用量通过计算，不管分多少层，保证每层的高度、厚度相等。并在最后一个“BLOCK计划”进行成分调整。在编制“BLOCK”计划时，采取的“尽量分散”的原则，并考虑一次料场布置、库存的料量、品种分布、及建堆需要的周期，堆料流量从500t/h分级增到1200t/h，配料中同时参与的品种一般3～5种，交替更换，BLOCK计划一经制定实施，便具有强制性，要求相关工序均强制严格执行，以保证混匀矿的质量。 3.2.2 计算过程
图2 新钢烧结料场一期混匀料堆剖面图
S1=1/2（2a）×h S2=1/2（2a+2a）×2h
S3=1/2（2a+4a）×3h S4=1/2（2a+6a）×4h
Sn=1/2[2a+2（n-1）]a×nh=ahn
Sn+1=1/2[2a+2na]（ n+1）h=1/2[2a（n+1）]（n+1）h=（n+1）2ah
△S=Sn+1-Sn=1/2[2a+2（n-1）a]nh-1/2[2a+2na]（n+1）h=（n+1）2ah-ahn2=（2n+1）ah
H=Nh → h=H/N=14/5 =2.8m
A=2Na → a=A/2N=40/（2×5）=4m
△S1=（2×1+1） ×2.8×4=33.6m2
△S2=（2×2+1） ×2.8×4=56 m2
S3=（2×3+1） ×2.8×4=78.4 m2
△S4=（2×4+1） ×2.8×4=100.8 m2
S5=（2×5+1） ×2.8×4=123.2 m2
△W1=△S1×L×δ=33.6×300×1.9=19152（t）
△W2=△S2*L*δ=56×300×1.9=31920（t）
△W3=△S3*L*δ=78.4×300×1.9=44688（t）
△W4=△S4*L*δ=100.8×300×1.9=57456（t）
W5=△S5*L*δ=123.2×300×1.9=70224（t）
注：S——截面三角形面积；a——料堆的宽度；H——料堆的高度；W——每层料的重量；L——料堆的长度；δ——料的堆比重
取平铺料的堆比重为1.9 t/m3，H=14 m；L=300m根据料场允许的料堆高度长度取值。
3.2.3 EXCEL程序配料
以B1层为例：平铺料的平均成分为参加配料的几种原料根据用量的加权平均值，用常规方法计算比较麻烦，可采用EXCEL的数组公式进行计算。如计算B1层TFe成分时，可在相应的单元格C20内输入以下公式“=SUM（（D6：D20）*（$L6：$L20））/SUM（$L6：$L20）”最后CRTL+SHIFT+ENTER 组合键。此时会发现在公式的外边自动舔加了{}。
用同样的方法可很快编写完其余各层的化学成分，平铺料的总平均成分是各层的再次加权平均。
3.3 实施过程
计算机模拟自动精确控制见图3
按“BLOCK”计划要求，启动上矿皮带，原料由原料场上至预配矿槽，在电脑中按要求输入工艺参数，执行堆料作业。由电脑自动生成堆料日志，打印报表。
4. 2009年1-12月混匀矿及烧结矿质量
图3 自动控制原理图
5.结语
解决原料需求和供应的矛盾，加快建设烧结一次料场。混匀堆料系统的建立以及混匀生产科学管理体系的形成并完善，可以使我们的混匀生产过程和匀矿质量达到先进水平，为炼铁生产提供稳定的原料，也为八钢的炼铁事业发展奠定物质的基础。
参考文献：
[1]王荣鑫.随即过程 .西安交通大学出版社，1992.
[2]唐先觉等.国外铁矿粉烧结[M]，北京：冶金工业出版社，1998.72-79.
[3]唐贤荣等.烧结理论工艺[M]，长沙：中南大学工业出版社，1992.134-178.
作者简介：
张忠德，单位：宝钢集团八一钢铁有限公司炼铁分公司烧结分厂，职务：配矿工程师，职称：选矿助理工程师。