高炉优化配矿技术课件
关于高炉含铁原料优化的若干技术问题幻灯片PPT
高炉合理含铁炉料构造的目标
使 高 炉 冶 炼 处 于 最正确技术状态；
使 高 炉 冶 炼 获 得 最低综合本钱。
广义的高炉含铁炉料构造概念
以确保高炉过程的各项技术经济指 标为依据，综合考量如下三个方面
✓ 各种含铁原料的搭配模式 ✓ 各种含铁原料的自身质量 ✓ 各种含铁原料的综合价值
广义的含铁炉料 结构优化的概念
高炉炼铁技术开展的三大根底
1. 高炉精料水平 2.高炉设备水平 3.高炉操作水平
精料是高炉炼铁工艺开展的 根底。特别是对于装备和操 作水平得以很大改善的现代 高炉而言，烧结优化配矿以 及高炉优化含铁炉料构造的 重要性和主导性已逐渐显现。
首先，我国高炉的含铁炉料中高 碱度烧结矿的比例为70％以上， 冶炼每吨生铁需要1.1-1.4吨的烧 结矿，且其生产本钱占生铁总本 钱的50%以上。因此，确保入炉 烧结矿的技术经济指标满足高炉 高效率冶炼的需求，是现代高炉 炼铁精料的重要内容。
通常而言的高炉炉料构 造是指炉料的搭配模式
这是一个狭义炉料结构 概念，若仅仅以此为研 究对象，并非就能获得 合理的高炉炉料结构。
存在的问题
影响含铁炉料搭配模式实际效果的 因素很复杂，加上以往对此的认识 又过于简单，因此在评价方面存在 很大的盲目性。
没有把含铁炉料的自身质量、综合 价值与含铁炉料的搭配模式结合起 来考量，导致不能获得真正意义上 的高炉合理或优化的含铁炉料构造。
使 用 低 SiO2 含 量 的 含 铁 原料是有效的对策之一
喷煤量 250Kg/t、富氧 2.5％左右时 高炉内的未燃煤粉量可高达30％
危害
对策
未燃煤粉 对高炉下部透气、 透液性的不良影响
视为 “概念渣量” ＝炉渣＋未燃煤粉
论铁矿石优化配矿
摘要长期以来，生产单位和供应商对烧结用铁矿石的评价主要集中在化学成份、粒级组成等常温性能方面，而面对铁矿石市场越来越国家化，越来越多的进口矿进入中国市场，仅仅依赖铁矿石的常温性能，生产组织受到明显的局限，本文引入铁矿石基础特性的概念，对铁矿石本身的认识和优化配矿时需注意的问题起到了积极指导作用，同时利用铁矿石基础特性来对采购铁矿石也具有极强的针对性。
关键词进口矿；优化配矿；基础特性前言近年来烧结行业出现了快速发展，尤其是中国加入WTO后，与国际贸易的往来越发密切，就中国钢铁行业发展来讲，粗钢产量每年出现大幅度攀升，铁矿石资源越来越国际化。
从2000年开始，国内生铁产量逐年攀升，进口矿量越来越大，其中有进口矿生产的生铁的比例逐步上升至近一半以上。
表 1 2000年以来中国进口铁矿量及其影响[1]年份2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007生铁产量(Mt) 13049.4614540.9617074.5320231.1925185.0533040.4740755.4146944.63进口铁矿石量(Mt) 6997 9231 11149 14813 20808 27526 32630 38309 进口铁矿石产出的生铁量(Mt)4514 5955 7193 9557 13424 17758 21051 24715 在总量中的比例(%) 34.59 43.98 42.13 47.24 53.3 53.74 51.65 52.64 21世纪钢铁工业将继续发展和进步，钢铁材料仍是最主要的结构材料和用量最大的功能材料。
以高炉大型化及长寿化、高喷煤比、低渣量、高效益为目标的技术进步将进一步发展和提高，而高炉的这些技术，必须建立在精料的基础上。
因此，21世纪高炉精料方针的内涵将进一步提升，科学配矿是内涵的具体表现。
我国烧结矿占高炉入炉矿的80%左右，因此提高烧结矿的品位是提高综合入炉品位的重要措施。
烧结配矿优化及高炉生产应对实践
M etallurgical smelting冶金冶炼烧结配矿优化及高炉生产应对实践张利波摘要：近些年，高炉炼铁一直是冶炼生铁过程中应用的最重要的技术，居于主导地位。
最近几年，全球的学者即使研究出许多高炉炼铁技术，不过在制作成本的经济性方面，依旧不能和以往的高炉制造技术进行比较。
国内，因为历史条件与制造成本的干预，非高炉炼铁技术的发展速度较慢，超过百分之九十五的生铁依旧借助高炉进行制作。
高炉生产期间，入炉原料重点是烧结矿、球团矿和块矿，而且烧结矿的比例高于百分之八十。
所以，烧结矿的品质高低在高炉生产过程中占据着主导作用，提升烧结矿品质对于缩减制作成本、保证高炉良好的运行具备着较高的作用。
关键词：烧结配矿优化；高炉生产；应对实践对策现如今使用的矿粉、矿石以及含铁工业物料等，使得烧结原料逐渐繁杂，如何通过原料的优化搭配实现品质最优、成本最优是钢铁生产重点关注的问题。
烧结矿是高炉的主要“口粮”，其质量的好坏直接影响高炉生产稳定和各项经济技术指标的完成。
为了确保烧结矿质量稳定，工作人员运用智能化手段，提升烧结配料精度，改善烧结矿质量，为高炉高效生产筑牢保障。
1 研究背景1.1 铁矿粉市场行情在我国环保政策高效实施的环境下，钢铁公司开始限制产量，铁矿石的需求数目逐渐下降。
不过在2017年～2018年鉴因为钢铁利润空间的变化，个别产能被释放，导致铁矿石的需求数目逐渐提升。
身为铁矿石的出产地澳大利亚与巴西境内铁矿石的出产量也随之增加，不过市场依然处于供需不平衡的状态，导致铁矿石的流通价格较高。
并且，因为持续的挖掘与应用优质资源，导致地球上的优质铁矿石数量逐步的减少，铁矿石供需框架的调节会是后期国际上需要一起面临与开展的工作。
我国铁矿石的存储数量位于世界前列，大约为整体存储量的百分之十二，整体的应用潜力较高。
由于铁矿的开采、加工工艺的提升，铁矿资源的整体应用会呈现出良好的经济性。
1.2 烧结配矿结构优化的理论基础低品矿粉为减少烧结资金投入最为重要的方式，不过品味下降可能导致非铁元素的高效提升，造成烧结矿品质降低，为后续高炉生产留下隐藏的危害，科学的应用铁矿粉高温特性展开烧结配矿，能够提升烧结配矿的效果。
《配煤技术讲座》课件
智能化配煤
利用人工智能、大数据等 技术手段，实现配煤过程 的自动化和智能化，提高 配煤效率和准确性。
绿色配煤
研发低污染、低排放的配 煤技术，降低煤炭燃烧对 环境的影响，满足环保法 规的要求。
多煤种配煤
拓展配煤技术的适用范围 ，实现对不同品质、类型 的煤炭进行高效、环保的 利用。
提高配煤技术的方法与策略
配煤的化学与物理性质
配煤的化学性质包括硫分、灰分、挥发分等，这些性质直接 影响燃烧过程和污染物排放。通过合理配煤，可以降低硫分 、灰分，提高挥发分，从而提高燃烧效率。
配煤的物理性质包括粒度、密度、水分等，这些性质对配煤 的储存、运输和使用有重要影响。了解配煤的物理性质有助 于合理配制不同性质的煤，以满足不同燃烧设备的需求。
质量检测
定期对配出的煤进行质量检测，确保 符合质量标准和控制指标。
质量追溯
建立质量追溯体系，对不合格产品进 行追溯和处理，分析原因并采取改进 措施。
持续改进
根据质量检测结果和市场反馈，持续 优化配煤方案和工艺参数，提高产品 质量和降低成本。
04
配煤技术的应用与实例
配煤在发电行业的应用
发电行业是煤炭消费的主要领域之一 ，配煤技术的应用能够提高燃煤电厂 的燃烧效率和降低污染物排放。
未来配煤技术将更加多元化和个性化，以满足不同用 户和市场的需求，同时加强与其他能源领域的合作与 交流，推动能源结构的优化和转型。
THANK YOU
感谢各位观看
配料计量
按照配煤方案，使用计量设备 对各种原料煤进行准确计量。
混合
将计量好的原料煤放入混合设 备中进行充分混合，确保煤质 均匀。
输送
将混合好的煤输送到储煤场或 直接送往下游工序。
第六章 高炉设备(一)PPT课件
4 炉缸 影响因素：铁液之流出、炉内渣铁液面升降，大
喷的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的破坏 因素，特别是渣口、铁口附近的炉衬更是冲刷厉害 的关键部位；高炉炉渣偏于碱性而常用的硅酸铝质 耐火砖则偏于酸性，故在高温下化学性渣化，对炉 缸砖衬也是一个重要的破坏因素；炉缸的风口带炉 衬内受到表面温度常达1300-1900℃，影响砖衬的耐 高温性能
我国粘土砖的Al2O3含量较高，质量好，基本上能满足高 炉炉衬的要求。
2 高铝砖 高铝砖是含氧化铝48%以上的耐火制品。 优缺点：它的耐火度及荷重软化温度比粘土砖
高，抗渣性能也较好，随着Al2O3含量的增加，这 些性质也随着提高。不足之处是高铝砖的热稳定 性较差，成本较高，又因为耐磨性好加工困难， 所以加工费用高。
第六章 高炉及附属设备
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§6.1
一、高炉炉型（高炉内型） 高炉内部工作空间的形状为高炉炉型，近代高炉
炉型由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五部分组成。 （王平. 炼铁设备.北京： 冶金工业出版社. 2006：10）
矿槽 料车
煤气除尘设备
装料 设备
净 煤
气
中速磨
7 炉喉
影响因素：它受到炉料从大钟上落下时的打击作用 （故都用金属板加以保护），温度分布不均匀产生的 热变形作用；炉内煤气流夹带的粉尘逸出时的磨损作 用。 对于大中型高炉来说，炉身部分是整个高炉的薄弱 环节，这里的工作条件虽然比下部好，但由于没有渣 皮的保护作用，寿命反而较短，往往在两次大修之间 还需要一次小修，以修补炉衬。对于小型高炉来说， 炉缸是薄弱环书，常因炉缸冷却不良、堵门泥炮能力 小而发生烧穿事故。
高炉有效高度设计考虑因素： 1）对煤气热能和化学能的利用。增加高度能延长煤气和炉
高炉炼铁技术项目12任务12.1高炉强化冶炼的基本途径.ppt
• 提要：高炉利用系数 I K
• √1、高炉强化冶炼两种途径： 1）提高冶炼强度， 2）降低焦比。
• √ 2、强化冶炼的基本方针：高产、优质、低耗、长寿、安 全与环保
各类因素之间关系的分析
1、 产量和消耗之间的关系 2、 产量与高炉寿命、效益之间的关系 3、产量与质量之间的关系
4
为了使高炉产量↑有4种途径： ηv ＝ I / K
• （3）加大燃烧强度。燃烧强度是指每小时每平 方米炉缸截面积燃烧的焦炭量。
提高冶炼强度对高炉冶炼进程的影响
I适是随冶炼条件的改善不断增大的
1
焦
2 3
冶炼条件改善
比
4
5
适宜的 冶炼强度
冶炼强度和焦比之间的关系
焦比
Ima 产
产量
x
量
焦
比
I适
I
对一个实际高炉而言 存在与最低焦比相适宜的冶炼强度I适
高强度冶炼的操作特点和技术措施
3、产量与质量之间的关系
铁水质量的主要指标 • 铁水含硫 • 铁水温度
I过高时，炉料停留时间↓
脱硫反应能力↓ 加热不充分
[S] ↑ T铁↓
8
提高冶炼强度
• （1）增加入炉风量。增加高炉每分钟鼓入的风 量，高炉燃烧焦炭越多，即冶炼强度越高。
• （2）增加下料速度。下料速度加快，单位时间 内燃烧的焦炭增多。
14
[课堂小结]
1、高炉强化冶炼的基本途径和方针； 2、高炉强化冶炼的主要措施；
☆ I不变，K↓ ☆ K不变，I↑ ☆ 随I↑，K有所↓ ☆ 随I↑，K有所↑之间的关系
产量↑↑，意味着冶炼强度 I ↑↑ 高炉设备的寿命↓ → 修理费用↑ → 效益↓
故提高一代高炉寿命是很重要的
2024年冶金科技发展指南—高炉炼铁ppt
2023年冶金科技发展指南—高炉炼铁一、背景二、发展现状目前，我国的高炉炼铁技术水平已经达到国际先进水平，在生产效率、能源消耗和环境污染控制等方面取得了显著成绩。
然而，仍存在一些问题亟待解决，如能源消耗高、废气排放多、原料质量不稳定等。
三、发展目标2023年，我国高炉炼铁工艺应朝着更高效、更节能、更环保的方向发展。
具体目标如下：1.降低能源消耗，提高炉渣质量：通过提高高炉技术装备和管理水平，降低单位产铁能耗，保证炉渣质量稳定。
2.减少废气排放，控制大气污染：采用先进的除尘装置，控制高炉废气中的有害物质排放，减少大气污染。
3.提高原料利用率，降低对矿石的依赖：通过研发新的冶金技术，提高高炉的原料利用率，降低对矿石的依赖程度。
4.优化高炉操作与管理，提高生产效率：引进自动化、智能化设备，提高高炉操作和管理的效率和准确性，提高生产效率。
5.加强高炉炼铁技术研发，推动行业创新：加大科研经费投入，鼓励高炉炼铁技术的创新研发，提高我国高炉炼铁技术的核心竞争力。
四、发展策略为了实现上述目标，需要采取以下发展策略：1.加强政府支持，提供政策指导：政府应加大对高炉炼铁技术发展的政策支持力度，制定相关政策、法规和标准，为企业提供良好的发展环境。
2.加强行业合作，推动技术创新：行业协会和企业应加强合作，共同推动高炉炼铁技术的创新与发展，共享资源、共同研发。
3.加大人才培养和引进力度：加强高炉炼铁领域的人才培养和引进，提高高炉炼铁工艺的技术水平和创新能力。
4.提高企业自主创新能力：鼓励企业加大科研投入，加强自主创新，推动高炉炼铁工艺的技术进步和应用创新。
5.加强监管和社会监督：加大对高炉炼铁企业的监管和执法力度，提高企业的环境保护意识和责任意识。
6.加强国际合作与交流：加强与国际高炉炼铁行业的合作与交流，学习先进技术和管理经验，推动我国高炉炼铁工艺的发展。
结语：高炉炼铁工艺在2023年将面临更大的挑战和机遇。
我们必须加强科研创新，推动技术进步，以更高效、节能、环保的方式进行炼铁生产。
专题1-烧结优化配矿原理与新技术
世界粗钢产量 中国粗钢产量 中国粗钢产量占世界比例 第二次高速增长 第一次高速增长
钢铁工业在社会工业化进程中起着重要的作用： 第一次高速发展 20 世纪 50 年代至 70 年代（ 1973 ），钢产量由 2 亿吨左右增至 7 亿吨。美、欧发达国家，日本 、前苏联及东欧社会主义国家，二次世界大战 后的恢复重建和工业化。 第二个高速增长期 20世纪与21世纪之交开始，发展中国家（主要
是中国）及新兴工业国家的工业化和大规模基 亿吨，占世界总量的49.2%。
础设施建设。
1 钢铁工业发展现状
120000 100
12.5 16 14
100000
烧结矿产量 占含铁炉料比例
国内矿（原矿） 进口矿
10.0
国内矿（原矿） (亿吨)
10 8
7.5
60000
5.0 6 4 2 0 0.0
200 0 200 1 200 2 200 3 200 4 200 5 200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 201 6 201 7 201 8
73% 19%
劳动力成本 25%
2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
9% 12% 19%
4% 4%
年份
制造成本及 其他
Part
2
铁矿资源现状
2.1 世界铁矿资源概况
●世界铁矿石储量 1600 亿吨，铁矿石基础储 量3700亿吨 ●铁金属储量 800 亿吨，铁金属基础储量为 1800亿吨 ●世界上铁矿资源主要分布在乌克兰、俄罗 斯、中国、澳大利亚、巴西、美国、哈萨克 斯坦、印度、加拿大、委内瑞拉、波兰、瑞
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高炉优化配矿技术
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1.2高炉配矿应用ANN技术的必要性
操作中常用的两种焦比预测方法：（1）焦比影响系数法，系根据矿石铁分、烧结矿FeO、烧结矿碱度、 烧结矿<5mm含量等各种性能指标的影响系数对焦比进行估算，其缺点是：a)取值范围往往很宽，难以 根据本厂、本高炉和当前的原料与操作条件准确取值；b)有些已不适用于当前我国高炉的条件。（2） 当矿石品种或化学成分发生较大变化时，利用热量换算系数（或称热量等数）进行变料计算，各种矿 石的热量换算系数根据原料和生铁的主要成分及冶炼中的热效应，按热平衡原理求得。其缺点是：计 算结果与实际值有较大偏差，且往往偏低。原因是：热平衡方程中没有考虑炉体热损失，而且难以确定
质量和动量传递状态）；3）炉子的工作内型；4）以上三种因素的交互作用。
高炉优化配矿技术
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从控制论的角度，高炉炼铁过程是一种多变量、大滞后的复杂动力学系统。经验证明， 任何传统的数学手段，如回归统计方法等，都难以对高炉的燃料消耗和生产率做出准确 预测，也无法在生产高炉上，通过工业性试验确定某单一因素对燃料消耗或生产率的影
铁氧化物的直接还原耗热量。
由以上分析可知，优化高炉配矿模型包括两个核心模块，即综合焦比预报模型和利用系数预报模型。 它们应该具有尽可能高的预报精度。
炼铁高炉是一种高温、高压，密闭、连续式大型反应器，其生产效率（主要反映在燃料消耗和产量上） 的影响因素：1）原燃料性质的变化；2）各种炉内反应（固体、液体、气体和粉体等多种物相之间热量、
的任务或完成感兴趣的功能，可克服传统模式识别方法或一般算法在问题求解、决
策制定时得不出结果或结果不准确的难题。
高炉优化配矿技术
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神经网络已在模式识别、信号处理、自动控制等领域取得了显著成效，在炼铁领域
已应用于铁水含硅量和炉温预报、炉顶煤气温度分布模式识别等，在炼钢领域已应
用于板坯连铸漏钢预报和复吹转炉终点氧含量预报等。范志刚等和韩红亮等尝试过
全球铁矿石资源条件的现状：优质铁矿石供应量大幅度减少，高炉使用的铁矿
石品种不断增多而质量不断变差。
为了降低生产成本和增强企业的生存能力，各钢铁厂目前经常改变用矿品
种，不断扩大低价矿（经常意味着低质）和含铁回收料的使用量。
高炉优化配矿技术
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高炉配矿的基本要求：1）生铁成分的要求，即[S]、[P]、[Mn]、[As]等在规定范围内；2）炉渣性能的要求， 即CaO/SiO2、(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)和脱硫能力、脱碱能力在规定范围内；3）有害元素负荷的要求，即单
高炉优化配矿技术
高炉优化配矿技术
1
演讲内容
1. 必要性分析 2. 综合焦比和利用系数预报的ANN模型 3. ANN模型与优化高炉配矿模型的整合与效果
4. 结束语
高炉优化配矿技术
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1. 必要性分析
1.1 对配矿模型的要 求 我国高炉含铁原料的构成：由烧结矿、球团矿和天然块矿按一定比例配制而成，称
为“高炉配矿”或“高炉综合炉料”
位生铁由原材料带入的S、P、Zn、K、Na、Pb、As、Cl、Cu等有害元素的总量在规定范围内
高炉配矿的成本最低要求：生铁成本的构成：用矿成本（尽可能多使用低价矿），燃料成本（焦比和煤比低） 和车间制造费（利用系数高）之和最低。还包括相应的熔剂成本（此项一般很少）
铁矿石的性能包括：化学成分和冶金性能
响系数。
神经元网络是指由大量的人工神经元（类似于生物神经系统的神经细胞）互连而组
成的网络，它试图从微观上解决人类认知功能，并在网络层次上模拟人类的思维方
式和组织结构。神经网络是一个由简单处理单元构成的规模宏大的并行分布处理器，
它通过合理的样本训练、学习专家的经验、模拟专家的行为，通过引入非线性转换
函数来求解各种复杂的非线性问题，模仿大脑对这些知识进行处理，用以执行特定
冶金性能又分为冷态冶金性能和高温冶金性能
不仅是化学成分，而且高温冶金性能也对高炉生产指标有非常大的影响
钢铁厂的原燃料管理制度规定：
烧结矿、球团矿和天然块矿的化学成分与冷态性能要定期检测；当烧结厂或球团厂计划使用新品种矿石时， 要求通过实验室试验提前了解烧结矿、球团矿性能的变化；
高炉配矿，仅在计划大幅度调整球团矿或块矿的配比时，由公司的研究部门测试它的高温冶金性能。
高炉优化配矿技术
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配矿的高温冶金性能不可能简单地由各单品种铁矿石的冶金性能通过加权平均计 算得到
而直接测定配矿的高温冶金性能由于高温实பைடு நூலகம்很麻烦，时间长，人力物力消耗大， 它不是一种常规的检测手段。
目前高炉日常生产的现状是：需要频繁地调整和优化配矿方案，所以急需有一种配 矿高温冶金性能的预测算法。
上面所谈为高炉配矿本身性能对高炉生产指标的影响，但预报高炉生产指标还必须 同时考虑高炉的操作条件（热制度、造渣制度、鼓风制度、喷吹制度、装料制度，
[4]毕学工，邱剑.高炉炉温预报神经网络模型结构优化的研究[C].2001中国钢铁年会论文集（上卷）， 冶金工业出版社，北京，368.
烧结矿用若干种粉状铁矿石通过配加熔剂和燃料经过高温烧结制得，球团矿一般用 一到两种细粒铁矿石经过造球、预热和焙烧制得，而天然块矿在入炉以前要经过破
碎和筛分，使其在粒度方面达到高炉的要求。
高炉的主要技术经济指标：利用系数、燃料比和生铁成本 它们在很大程度上决定于高炉配矿的性能
在我国炼铁界流行着“三分操作七分原料”的说法
应用神经网络对高炉焦比进行预报，但考虑的影响因素没有包括配矿的性能。本文
介绍了神经网络技术在武钢优化高炉配矿模型开发中的应用，并比较了神经元网络
和传统热平衡两种方法的综合焦比预报结果。
作者以往应用ANN于高炉炼铁的研究 [3]Zuo Guangqing, Björkman Bo. An expert Network for Prediction and Control of the Silicon Content of the Hot Metal[C]. The International Conference On Medelling And Simulation In Metallurgical Engineering And Materials Science, June 11-13, 1996, Beijing, China, 417~422.