水厂铁矿铁精矿品位整体动态优化

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.027 第27卷第4期 北京科技大学学报 Vol.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 水厂铁矿铁精矿品位整体动态优化 袁怀雨 刘保顺李克庆孔令坛 胡水平 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要以提高从矿山至高炉炼铁厂的综合效益为目标，开发了用于优化铁精矿品位的专 用软件，用模糊综合评判法确定优化的铁精矿品位.当铁精矿品位、成本和生铁价格改变时， 可用该软件评估采矿、选矿、烧结、球团、炼铁的总效益和生铁产量.在建立选矿、烧结、球团、 炼铁数学模型的基础上，用该软件进行了水厂铁矿精矿品位的优化，得出水厂铁矿优化的精 矿品位是TFe67.92%. 关键词铁精矿品位；优化：选矿：炼铁；数学模型 分类号F407.3 在地质一采矿一选矿一烧结（球团）一炼铁生 1技术指标优化方案设置 产系统中，影响矿-冶综合效益的技术指标（或称 “经营参数”)包括矿体的品位指标、采矿损失率、 目前水厂铁矿在开采表内矿的同时，开采表 贫化率、入选品位、磨矿细度、选矿回收率、精矿 外刊矿和极贫矿.实际生产技术指标为：磨矿细度 品位、选矿比、烧结矿、球团矿的品位和碱度、炼 一200目占80%，精矿品位为68%，烧结矿碱度为 铁渣量、焦比、高炉利用系数等等，这些指标彼此 1.6,球团矿为酸性. 相关、互相制约，构成一个系统.开发矿山-炼铁 鉴于水厂表外矿矿量很少，只占不到1%，而 技术指标系统的整体动态优化软件，将有利于提 且选矿生产实际数据又表明，入选品位与精矿品 高生产技术管理水平和整体效益并有利于矿山 位不相关，因此，本次研究未再对水厂铁矿品位 的可持续发展 指标进行优化，只设置了单独开采表内矿和同时 水厂铁矿是首钢的一个特大型露天矿山，属 开采表内矿、表外矿、极贫矿两个采矿方案. 鞍山式火山一沉积变质铁矿.表内矿、表外矿、极 根据对近年来采矿生产实际损失率和贫化 贫矿矿石主要类型都是磁铁石英岩，矿物成分比 率的统计分析，水厂铁刊矿损失率和贫化率之间不 较简单，有用矿物以磁铁矿为主.单一磁选主流 存在相关关系.因此，无法建立损失率与贫化率 程为阶段磨矿一多段选别、细筛自循环工艺一生 之间的数学模型及对损失率和贫化率进行优化， 产正选精矿，尾矿经强化磨矿、再选，可以生产尾 采用水厂铁矿近3a生产实际平均数，分别为6% 矿再选精矿. 和7%. 对水厂铁矿以铁精品位为核心的矿山一炼 水厂铁矿矿石的磁铁矿嵌布粒度在0.500- 铁技术指标系统，进行了整体、动态优化研究，以 0.062mm之间，在我国同类型矿床中，属粒度较 矿山一烧结一球团直至炼铁的整体综合效益最 粗者，容易单体解离，可见，水厂铁矿刊矿石属易选 佳为优化目标，编制了专用优化软件，并在此基 矿石.根据选矿生产实际入选品位与精矿品位数 础上，编制了可用于同类型铁矿的精矿品位整体 据的统计分析，二者之间没有相关关系(R= 动态优化通用软件. 0.0187,r(100)=0.194:F=0.036,F(100)-3.937). 因此，对于水厂铁矿的磁铁矿矿石而言，在不改 收稿日期：200404-21修回日期：2004-07-13 变目前的磁选设备、工艺条件下，影响有用矿物 基金项目：国家“十五”重点科技攻关项目 单体解离度的磨矿细度，应是影响精刊矿品位的主 作者简介：袁怀雨(1940一，男，教授 要因素.故设置了磨矿细度从-200目占70%

第 ， 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 毛 一 水厂铁矿铁精矿品位整体动态优化 袁怀 雨 刘 保顺 李克 庆 孔令坛 胡 永平 北 京 科 技 大 学 土 木 与环 境 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 以提 高从矿 山 至 高炉 炼铁 厂 的综 合 效益 为 目标 ， 开 发 了用 于 优 化 铁精矿 品位 的专 用 软件 ， 用 模糊 综 合 评 判 法 确 定优化 的铁精矿 品位 当铁 精矿 品位 、 成 本和 生 铁价 格 改 变 时 ， 可用 该 软件 评 估采矿 、 选矿 、 烧 结 、 球 团 、 炼 铁 的总 效益 和 生 铁 产 量 在 建立选 矿 、 烧 结 、 球 团 、 炼 铁数 学 模 型 的基 础 上 ， 用 该 软件进行 了 水 厂 铁 矿 精矿 品位 的优 化 ， 得 出 水 厂 铁矿 优 化 的精 矿 品 位是 吓 关键 词 铁 精 矿 品位 优 化 选 矿 炼铁 数 学模 型 分 类号 在 地质一采矿一选矿一烧 结 球 团 卜 炼 铁 生 产 系统 中 ， 影 响矿一 冶综 合 效 益 的技术 指 标 或 称 “ 经 营 参 数 ” 包 括矿 体 的 品位 指 标 、 采 矿 损 失率 、 贫 化 率 、 入 选 品位 、 磨 矿 细 度 、 选 矿 回收 率 、 精矿 品位 、 选 矿 比 、 烧 结矿 、 球 团矿 的 品位 和 碱 度 、 炼 铁渣量 、 焦 比 、 高炉 利 用 系 数 等 等 ， 这 些指标彼 此 相 关 、 互 相 制 约 ， 构 成 一 个 系 统 开 发矿 山一 炼 铁 技 术 指标 系 统 的整 体 动 态 优 化 软件 ， 将 有 利 于提 高 生 产 技 术 管 理 水 平 和 整 体 效 益 并 有 利 于 矿 山 的可持 续 发 展 一 」 水 厂 铁矿 是 首钢 的一 个特 大 型 露 天 矿 山 ， 属 鞍 山式 火 山一 沉 积 变 质 铁 矿 表 内矿 、 表 外 矿 、 极 贫矿 矿 石 主 要类 型都 是磁 铁 石 英 岩 ， 矿 物 成 分 比 较 简单 ， 有 用 矿 物 以磁 铁 矿 为 主 单 一 磁 选 主 流 程 为 阶段 磨 矿一多段 选 别 、 细 筛 自循 环 工 艺一生 产 正选 精矿 尾 矿 经 强化 磨矿 、 再 选 ， 可 以生 产 尾 矿 再 选 精矿 对 水 厂 铁 矿 以铁 精 矿 品位 为核 心 的矿 山一 炼 铁 技 术 指标 系统 ， 进 行 了整 体 、 动 态 优 化研 究 ， 以 矿 山一烧 结一球 团直 至 炼 铁 的整 体 综 合 效 益 最 佳 为优 化 目标 ， 编 制 了专 用 优 化 软 件 并在 此 基 础 上 ， 编 制 了可 用 于 同类 型铁矿 的精矿 品 位 整 体 动 态 优 化 通 用 软 件 收稿 日期 修 回 日期 一 墓金 项 目 国家 “ 十 五 ” 重 点 科技 攻 关 项 目 作者 简介 袁怀 雨 一 ， 男 ， 教授 技 术 指 标 优 化 方 案设 置 目前 水 厂 铁矿 在 开 采 表 内矿 的 同 时 ， 开采 表 外 矿 和 极 贫矿 实 际 生 产 技术 指 标 为 磨矿 细度 一 目占 ， 精 矿 品位 为 ， 烧 结矿 碱 度 为 ， 球 团矿 为酸 性 ， 鉴 于 水 厂 表 外 矿 矿 量 很 少 ， 只 占不 到 ， 而 且选矿 生 产 实 际数 据又 表 明 ， 入选 品位 与精矿 品 位 不 相 关 因此 ， 本 次研 究 未 再 对 水 厂 铁 矿 品位 指 标进 行 优化 ， 只 设置 了单独 开采 表 内矿 和 同 时 开 采 表 内矿 、 表 外 矿 、 极 贫矿 两 个 采 矿 方 案 根 据 对近 年 来 采 矿 生 产 实 际 损 失 率 和 贫 化 率 的统 计 分析 ， 水 厂铁 矿 损 失率 和 贫 化 率之 间不 存 在 相 关 关系 因此 ， 无 法建 立 损 失 率 与 贫化 率 之 间 的数 学模 型及 对 损 失率和 贫 化 率 进 行优 化 ， 采 用 水 厂 铁 矿 近 生产 实 际 平 均 数 ， 分别 为 和 水 厂 铁矿 矿 石 的磁 铁 矿 嵌 布 粒 度 在 一 之 间 ， 在 我 国 同类 型矿 床 中 ， 属 粒 度 较 粗 者 ， 容 易单 体解 离 可 见 ， 水 厂 铁矿矿石 属 易选 矿 石 根据 选 矿 生 产 实 际入选 品位 与精矿 品位 数 据 的 统 计 分 析 ， 二 者 之 间 没 有 相 关 关 系 伍二 ， 界 因 此 ， 对 于 水 厂 铁 矿 的磁 铁 矿矿石 而 言 ， 在 不 改 变 目前 的磁选 设 备 、 工 艺 条 件 下 ， 影 响有 用矿 物 单 体解 离度 的磨矿 细度 ， 应 是 影 响精矿 品位 的主 要 因 素 故 设 置 了磨 矿 细 度 从 一 目 占 一 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．04．027

·498· 北京科技大学学报 2005年第4期 95%(因磨矿细度-200目占69%时，精矿品位 与磨矿费用数据的统计，建立了水厂选矿厂磨矿 <66%,为首钢所不允许；磨矿细度一200目≥95% 细度一磨矿费用关系模型.见式(5)： 的磨矿费用将超过10元·t,明显不合理)，步长 Y,=1/0.4270551-0.00348246X) (5) 1%,共26个方案. 式中，Y为磨矿费用：X为磨矿细度，-200目所占 国内目前都用高碱度烧结矿，碱度1.61.8， 比例，%.该模型的相关系数检验值R=0.9984, 首钢为1.6左右.故设烧结矿碱度从1.6-1.8，步长 临界值为rw(4)=0.8115 01,共3个方案. 精矿中SiO2,CaO,AlO,含量也影响烧结、球 国内目前炉渣碱度为1.0~1.1.故设炉渣碱度 团、炼铁时的熔剂、碱度、焦比、渣量等，从而影响 从1.0-1.2，步长0.05，共5个方案. 生铁的产量和成本，为此，根据水厂铁矿不同精 国内目前炉渣Mg0含量（质量分数）在6%~ 矿品位样品的TFe与SiO,含量数据，建立了水厂 8%,最高12%.水厂铁精矿含Al0,小于1%，不必 铁精矿TFe与SiO2的回归方程，如下式： 要求炉渣MgO含量过高，故设置炉渣MgO含量 Y%=0.86569-1.13003X4 (6) 的约束条件为8%一10%. 式中，Y。为铁精矿中SiO2含量，%：X为铁精矿中 总计组合成780个方案. TFe含量，%.该模型的相关系数检验值R= 0.7957,临界值为r(8)-0.6317. 2选矿数学模型与技术经济模型 但相关检验表明，精矿中CaO,Al,O,含量与 SiO2含量没有相关关系：而且精矿中CaO,Al,O, 首钢矿业公司进行了不同矿石、不同磨矿细 含量都小于1%，对效益影响不大.故精矿中CaO, 度的选矿实验，共计77个，用该选刊矿实验数据， AlO,含量取平均值. 对单独开采表内矿混岩和综合开采表内矿、表外 用以上数模和水厂铁矿的财务参数，建立了 矿、极贫矿混岩，分别建立了以磨刊矿细度为自变 测算采矿、选矿成本的技术经济模型. 量，以精矿品位、选矿比为因变量的选矿数学模 型。 3烧结（球团）、炼铁数学模型与技 表内矿混岩磨矿细度与精刊矿品位数模： 术经济模型 Y-68.86894384×exp(-14144588479520.0/X)(1) 式中，Y为精矿品位，%；X为磨矿细度，-200目 全部尾矿再选精矿35万t(T℉e64.88%)与115 所占比例，%.该模型的相关系数检验值为R= 万t正选精矿混合，供生产烧结矿.烧结矿的数学 0.9939,临界值为r(4)=0.8115. 模型建立在烧结过程物料平衡的基础之上，包括 表内矿混岩磨矿细度与选比数模： 烧结矿产量、烧结矿碱度和烧结过程中氧变化三 Y2=4.09038×exp(-16.73104585/X) (2) 个基本方程.用此三个方程结合生产成本构成， 式中，2为选比，该模型的相关系数检验值为R 建立了测算烧结矿成本的技术经济模型. =0.9953,临界值为r(4)=0.8115. 供烧结之外的正选精矿供生产球团矿，球团 表内外极贫矿混岩磨矿细度与精矿品位数 矿的技术经济指标与烧结矿相似，所不同的是球 模： 团矿配料中一般不加石灰石，故球团刊矿中含CO Y,=68.86894384×exp(-14144588479520.0)/X) 很低，碱度(CaO/SiO2)常在0.1以下，称之为酸性 (3) 球团矿. 式中，Y为精矿品位，%，X磨矿细度，-200目所 球团矿数学模型也建立在物料平衡的基础 占比例，%.该模型的相关系数检验值为：R= 上，与烧结矿不同的是没有碱度要求，因而省去 0.9920,临界值为r%(4)=0.8115. 了碱度方程.球团矿不加熔剂和燃料，故只要将 表内外极贫矿混岩磨矿细度与选比数模： 烧结矿技术经济模型中的熔剂和燃料的成本删 Y4=4.266397×exp(-18.2864396)/X)(4) 除，改为膨润土成本即可适用于球团矿， 式中，Y为选比，该模型的相关系数检验值为R 根据炼铁的物料平衡求生铁产量和炉渣碱 =0.9971,临界值为r(4)=0.8115. 度的二个方程，以及根据热平衡建立能量平衡的 根据水厂选矿厂生产实践积累的磨矿细度 方程，三个方程联立即可计算生铁产量、矿石

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 因 磨 矿 细 度 一 目占 时 ， 精 矿 品位 ， 为 首钢 所 不 允许 磨 矿 细度 一 目 的磨 矿 费用 将 超 过 元 · 一 ，， 明显 不 合 理 ， 步 长 ， 共 个 方 案 国 内 目前 都 用 高碱 度 烧 结矿 ， 碱 度 一 ， 首钢 为 左 右 故设烧 结矿 碱度 从 一 ， 步 长 ， 共 个 方 案 国 内 目前 炉渣 碱 度 为 一 故 设炉 渣 碱度 从 一 ， 步 长 ， 共 个 方 案 国 内 目前 炉 渣 含 量 质 量 分 数 在 一 ， 最 高 水 厂 铁精矿 含 ， 小于 ， 不 必 要 求 炉 渣 含 量 过 高 ， 故 设 置 炉渣 含 量 的约 束条件 为 一 总计 组 合 成 个 方 案 选矿 数 学模 型 与技 术 经 济 模 型 首钢 矿 业 公 司进 行 了不 同矿 石 、 不 同磨矿 细 度 的选 矿 实验 ， 共 计 个 用 该选 矿 实验 数 据 ， 对 单独 开采表 内矿 混 岩和 综 合 开采 表 内矿 、 表 外 矿 、 极 贫矿 混 岩 ， 分 别 建 立 了 以磨矿 细 度 为 自变 量 ， 以精矿 品位 、 选 矿 比 为 因 变 量 的选矿 数 学 模 型 表 内矿 混 岩 磨矿 细 度 与 精矿 品位 数 模 一 留 式 中 ， 艺 为精矿 品位 ， 龙 为磨 矿 细度 ， 一 目 所 占比例 ， 该模 型 的相 关 系 数 检 验 值 为 浏 ， ， 陆界值 为 表 内矿 混 岩 磨矿 细 度 与选 比数 模 玖 一 优 式 中 ， 为选 比 ， 该模 型 的相 关 系数 检 验 值 为冈 ， 陆界 值 为 表 内外 极 贫 矿 混 岩 磨 矿 细 度 与 精 矿 品 位 数 模 姚 一 谓 式 中 ， 姚 为精矿 品位 ， ， 龙 磨矿 细 度 ， 一 目所 占比 例 ， 该模 型 的相 关 系 数 检 验 值 为 州 ， 陆界值 为 表 内外 极 贫矿 混 岩 磨矿 细 度 与选 比数 模 玖 一 式 中 ， 乙 为选 比 ， 该 模 型 的相 关 系数 检验 值 为 州 ， 晦界 值 为 根 据 水 厂 选 矿 厂 生 产 实 践 积 累 的磨 矿 细 度 与磨矿 费用 数据 的统计 ， 建立 了水 厂 选矿 厂 磨矿 细 度一磨矿 费用 关 系 模 型 见 式 矶 一 日 呱 式 中 ， 乙 为磨矿 费用 龙 为磨矿 细度 ， 一 目所 占 比例 ， 该模 型 的相 关 系 数 检验 值 因 ， 临界 值 为乙 精矿 中 ， ， 含 量 也影 响烧 结 、 球 团 、 炼铁 时 的熔 剂 、 碱度 、 焦 比 、 渣量 等 ， 从而 影 响 生 铁 的产 量 和 成 本 为此 ， 根 据 水 厂 铁 矿 不 同精 矿 品位 样 品 的 与 含 量 数 据 ， 建 立 了水 厂 铁 精 矿 与 的回 归方程 ， 如 下 式 矶 一 兀 式 中 ， 矶 为铁 精矿 中 含 量 ， 为铁 精矿 中 含 量 ， 该 模 型 的 相 关 系 数 检 验 值 园 二 ， 晦界值 为几 卜 但 相 关 检 验 表 明 ， 精矿 中 ， 含 量 与 含 量 没有 相 关 关 系 而 且精矿 中 ， 含量 都 小于 ， 对 效 益 影 响不 大 故精矿 中 ， 。 含 量 取 平 均 值 用 以上 数 模和 水 厂 铁矿 的财 务 参数 ， 建 立 了 测 算 采矿 、 选 矿 成 本 的技 术 经 济 模 型 烧 结 球 团 、 炼铁 数 学模 型 与技 术 经 济 模 型 全 部尾 矿 再选 精矿 万 与 万 正选 精矿 混 合 ， 供 生产烧 结矿 烧 结矿 的数 学 模 型 建立 在烧 结过程物 料 平衡 的基础 之 上 ， 包 括 烧 结矿 产 量 、 烧 结矿 碱度 和烧 结过程 中氧 变化三 个基 本 方程’ 用 此 三个 方程 结合 生产 成 本构 成 ， 建立 了测 算烧 结矿 成 本 的技 术 经 济模 型 供烧 结之 外 的正 选 精矿 供 生 产 球 团矿 球 团 矿 的技术 经 济指 标 与烧 结矿 相似 ， 所 不 同 的是球 团矿 配料 中一 般 不加 石 灰 石 ， 故球 团矿 中含 很 低 ， 碱 度 仪 常在 以下 ， 称 之 为酸 性 球 团矿 球 团矿 数 学 模 型 也 建 立 在 物 料 平 衡 的基 础 上 ， 与烧 结矿 不 同 的是 没 有 碱 度 要 求 ， 因而 省 去 了碱 度 方 程 ， 球 团矿 不 加熔 剂 和 燃 料 ， 故只 要将 烧 结矿 技 术 经 济 模 型 中 的熔 剂 和 燃 料 的成 本 删 除 ， 改 为膨 润 土 成 本 即可 适 用 于 球 团矿 根 据 炼 铁 的物 料 平 衡 求 生 铁 产 量 和 炉 渣 碱 度 的二 个 方程 ， 以及 根据 热 平衡 建立 能量平 衡 的 方 程 ， 三 个 方 程 联 立‘ 即可 计 算 生 铁 产 量 、 矿 石

Vol.27 No.4 袁怀雨等：水厂铁矿铁精矿品位整体动态优化 ·499· 熔剂和焦炭的单位消耗，结合生产实际财务参数 多目标决策，以综合隶属度最大的技术指标方案 即可建立测算高炉炼铁成本的技术经济模型， 为优化方案. 模型中烧结、球团、炼铁的各项工艺参数均 5水厂铁矿精矿品位整体动态优 选用该厂平均先进指标：烧结矿的碱度(CaO/ SiO2)为1.6~2.0：球团矿不配加熔剂，其碱度为自 化结果与分析 然状态；高炉炉料中熟料率（烧结矿+球团矿） 按2004年水厂铁矿采剥计划，用专用软件对 ≥80%：高炉配料石灰石加白云石≤30kgt:高炉 前述780个方案进行优化，结果见表1. 渣的碱度(Ca0/Si02)为1.0-1.2. (1)表内矿、表外矿、极贫矿都开采（方案2）， 水厂铁精刊矿含硫很低，故本模型未设置校核 正选精矿品位为67.92%（磨矿细度-200目占 炉渣脱S能力的功能. 80%),为多目标优化的技术指标方案.比只开采 4精矿品位整体动态优化软件 表内矿的方案（方案1），年利税增加1478.11万元， 年生铁产量增加5.06万t. 将上述采矿、选矿、烧结、球团、炼铁技术经 (2)优化的技术指标应是动态的，焦炭价格和 济模型集成，建立综合技术经济模型，便可计算 生铁价格都会影响精矿品位的变动.如方案2，若 不同品位铁精矿用于炼铁的效益.本模型用于首 焦碳价格从1200元t',涨到1400元t',则生铁 钢矿业公司的精矿、烧结、球团、炼铁的技术经济 成本提高，多目标优化的正选精矿品位应从 指标计算，计算结果符合首钢生产实际.例如：烧 67.92%提高为68%（磨矿细度应提高为-200目占 结刊矿含铁品位约为59%，碱度≥1.6；球团矿含铁 81%).又如生铁价格提高至2000元1，多目标优 品位约为66%，Si02<4%:高炉治炼的综合焦比约 化的正选精刊矿品位应降低为67.72%（磨矿细度应 为500kg,渣量<300kg. 降低为-200目占78%). 在上述数学模型和综合技术经济模型的基 (3)方案2的效益优于方案1的分析.在采矿 础上，编制了进行精矿品位整体动态优化的专用 阶段，方案2虽然采出矿石量比方案1多，但采剥 软件，可测算不同技术指标方案的从采矿、选矿、 总量相同，因此年固定费用和年采剥费用相同. 烧结、球团直到炼铁的年利税总和，以及年生铁 而表外矿和极贫矿作为岩石的运输距离又大于 产量；以二者为决策目标，用德尔菲法确定的权 作为矿石的运输距离，因此方案2的矿岩运输费 重分别为0.77和0.23，采用模糊综合评判法进行 用反而小于方案1.方案2只是维护费和资源税 表1优化精矿品位及其综合效益 Table 1 Optimized concentrate grade and its integrated benefit 对比方案（焦炭1200元t',生铁1500元t) 多目标优化（焦炭1200元-t',生铁1500元t) 技术经济指标 表内外矿 表内外矿矿 表内矿（方案1） 表内外矿（方案2） 磨矿细度(-200目) 78% 85% 80% 80% 供烧结精矿品位 67.06% 67.46% 67.38% 67.21% 正选精矿（供球团）品位 67.72% 68.24% 68.15% 67.92% 烧结矿产量八万t) 497.92 496.72 490.08 49737 烧结矿品位 59.21% 59.46% 59.38% 59.30% 烧结矿成本（元） 30327 306.25 306.91 304.16 球团矿产量（万t) 228.75 224.08 225.6 227.32 球团矿品位 65.4% 65.69% 65.64% 65.51% 球团矿成本（元） 378.06 384.39 377.74 379.87 入炉品位 62.09% 62.27% 62.24% 62.16% 焦比kg 325.0 321.5 322.64 323.74 渣kg 226.7 220.6 221.82 224.37 生铁产量/（万t) 573 571 567.58 572.64 生铁成本（元） 1128.22 112629 1126.41 1127.13 年利税总和（万元） 213101 213431 212042 213520

、角 袁 怀 雨 等 水 厂 铁 矿 铁精矿 品 位整 体 动 态 优化 一 熔 剂和 焦 炭 的单位 消耗 ， 结 合 生 产 实 际财 务 参 数 即可 建 立 测 算 高炉 炼 铁 成 本 的技 术 经 济 模 型 模 型 中烧 结 、 球 团 、 炼 铁 的各 项 工 艺 参 数 均 选 用 该 厂 平 均 先 进 指 标 烧 结 矿 的碱 度 为 一 球 团矿 不 配 加 熔 剂 ， 其 碱 度 为 自 然 状 态 高 炉 炉 料 中 熟料 率 烧 结矿 球 团矿 之 高炉配 料 石 灰 石 加 白云 石 ‘ 吨 · 一 ’ 高炉 渣 的碱 度 为 一 水 厂 铁 精 矿 含 硫 很低 ， 故本 模 型 未 设 置 校 核 炉渣 脱 能 力 的功 能 精 矿 品 位 整 体 动 态 优 化 软 件 将 上 述 采矿 、 选 矿 、 烧 结 、 球 团 、 炼 铁 技 术 经 济 模 型 集 成 ， 建 立 综 合 技 术 经 济模 型 ， 便 可 计 算 不 同 品位 铁 精矿 用 于 炼 铁 的效 益 本 模 型 用 于 首 钢 矿 业 公 司 的精 矿 、 烧 结 、 球 团 、 炼 铁 的技 术 经 济 指标 计 算 ， 计 算 结 果 符 合 首钢 生产 实 际 例 如 烧 结矿 含 铁 品位 约 为 ， 碱 度 之 球 团矿 含 铁 品位 约 为 ， 高炉 冶 炼 的综 合 焦 比约 为 ， 渣 量 在 上 述 数 学 模 型 和 综 合 技 术 经 济 模 型 的 基 础 上 ， 编 制 了进 行 精 矿 品位 整 体 动 态 优 化 的专 用 软件 ， 可测 算 不 同技 术 指 标 方 案 的从采 矿 、 选 矿 、 烧 结 、 球 团直 到 炼 铁 的年 利 税 总 和 ， 以及 年 生 铁 产 量 以二 者 为 决 策 目标 ， 用 德 尔 菲 法 确 定 的权 重 分 别 为 和 ， 采 用 模 糊 综 合 评 判 法 进 行 多 目标 决 策 ， 以综 合 隶属 度 最 大 的技 术 指 标方 案 为优 化 方 案 水 厂 铁 矿 精 矿 品 位 整 体 动 态 优 化 结 果 与 分 析 按 年 水 厂 铁矿 采 剥计 划 ， 用 专 用 软件 对 前 述 个 方 案进 行 优 化 ， 结 果 见 表 表 内矿 、 表 外 矿 、 极 贫 矿 都 开 采 方 案 ， 正 选 精 矿 品 位 为 磨 矿 细 度 一 目 占 ， 为 多 目标 优 化 的技 术 指 标 方 案 比 只 开 采 表 内矿 的 方案 方案 ， 年 利税 增 加 万元 ， 年 生 铁 产 量 增 加 万 优 化 的技 术指 标 应 是动 态 的 ， 焦 炭价 格 和 生铁 价 格 都会 影 响精矿 品位 的变 动 如 方案 ， 若 焦 碳 价 格 从 元 · 一 ，， 涨 到 元 · 一 ，， 则 生 铁 成 本 提 高 ， 多 目标 优 化 的 正 选 精 矿 品 位 应 从 提 高 为 磨矿 细度 应 提 高 为 一 目占 又 如 生铁 价 格 提 高至 元 · 一 ’ ， 多 目标优 化 的正 选 精 矿 品位 应 降低 为 磨矿 细 度应 降低 为 一 目 占 方 案 的效 益 优 于 方 案 的分 析 在 采 矿 阶段 ， 方 案 虽 然 采 出矿 石 量 比方案 多 ， 但 采剥 总 量 相 同 ， 因 此 年 固定 费用 和 年 采 剥 费用 相 同 而 表 外 矿 和 极 贫 矿 作 为 岩 石 的运 输 距 离又 大 于 作 为矿 石 的运 输 距 离 ， 因此 方 案 的矿 岩 运 输 费 用 反 而 小 于方 案 方 案 只 是 维 护 费和 资源 税 表 优 化 精矿 品 位及 其 综 合效益 泣 技术经 济指 标 对 比 方 案 焦炭 元 · 一 ，， 生铁 元 · 一 ， 多 目标优 化 焦炭 元 · 一 ，， 生 铁 元 · 一 ， 表 内外 矿 表 内矿 方 案 表 内外 矿 方 案 磨矿 细 度 一 目 供烧 结精矿 品位 正 选 精矿 供球 团 品位 烧 结矿 产 量 万 烧 结矿 品 位 烧 结矿 成 本 元 · 一 ’ 球 团矿产 量 万 球 团矿 品 位 球 团矿成 本 元 · 一 ， 产 、 炉 品位 焦 比水 渣量瓜 生 铁产 量 万 生 铁 成 本 元 · 一 ’ 年利税 总和 万元 一 ， 刀 乃 表 内外 矿 乃 乡 一 乡 名

·500· 北京科技大学学报 2005年第4期 费大于方案1.正负效益相抵，方案2采矿总成本 表2综合精矿品位、成本对比表 略大于方案1，而采出矿石量大，因此方案2每吨 Table 2 Contrast of integrated concentrate grade and cost 矿石成本比方案1低3元.在选矿阶段，方案2与 细度 综合精矿 方案1相比，精矿量比后者多，但选矿固定费用 (-200目)精矿品位%品位差%成本《元)成本差（元t) 和折旧费不变，这将使吨精矿固定成本降低，而 75% 67.02 325.70 80% 67.55 0.528 332.22 12.35 选矿变动费和磨矿费增加，但正效益超过负效 85% 6783 0.280338.88 23.79 益，所以方案2单位精矿成本低于方案1. 注：成本差为精矿品位提高1%，单位精矿成本增加量. (4)适宜磨矿细度和最佳精矿品位的分析，由 表2可见，随着磨矿细度增加，磨矿费用增长越 6结论 来越多，而精矿品位增长越来越少.因此，磨矿细 度较粗时，精矿品位提高1%，单位精矿成本增加 水厂铁矿铁精矿品位整体、动态优化研究结 不多.例如方案2综合精矿品位（正选精矿与尾矿 果表明，随铁精矿品位提高，生铁单位成本降低， 再选精矿的加权平均品位)从67.02%提高至 对炼铁是有利因素：但同时选比增大，精矿产量 降低，导致生铁产量降低，这对炼铁是不利因素， 67.55%(磨矿细度从-200目占75%增加至80%) 时，单位精矿成本从325.7元1提高至332.22元 两个相反因素相互制约，必然有一个综合效益最 佳的铁精矿品位. t,相当于精矿品位提高】%，单位精矿成本提 高12.35元t.而入炉品位提高1%，单位炼铁成 参考文献 本降低约17~18元t.显然，此时应该提高精矿 [1]袁怀雨.优化铁精可品位的意义和方法.金属矿山，1998 品位.但当综合精矿品位从67.55%提高至67.83% (9):28 (磨矿细度从一200目占80%，增加至85%)，只提 [2)胡永平，袁怀雨，提高和优化铁精矿品位的技术途径.金 高0.28%时，单位精矿成本从332.22元t提高至 属矿山（增刊），2000(9)：15 [3]石云良.铁精矿品位的多目标优化.矿治工程，2003,23(2)： 338.88元t,相当于精矿品位提高1%，单位精矿 46 成本提高23.79元·t.可见，此时精矿单位成本 [4贺友多.炼铁学，北京：冶金工业出版社，1980 的提高幅度超过了炼铁单位成本降低的幅度，从 [5)刘琦.炼铁精料带来的问题和对策.见：全国炼铁原料学 矿山到炼铁的效益将下降，年利税总和降低89 术会议论文集.北京，2003 [6孔令坛，中国炼铁原料的技术进步和展望。中国冶金， 万元，生铁产量减少1.64万（见表1）. 2003(4):1 Overall dynamic optimization of iron concentrate grade in Shuichang Mine YUAN Huaiyu,LIU Baoshun,LI Keqing,KONG Lingtan,HU Yongping Civil and Environmental Engineering School,University Science and Technology Beijing,Beijing100083,China ABSTRACT In order to reach the aim of increasing the integrated benefit from mines to blast furnace works,an exclusive software for optimizing iron concentrate grade was developed.The optimum iron concentrate grade was established by the method of fuzzy integrated evaluation.When iron concentrate grade,cost and pig iron price change the software can be used for evaluation of the total benefit of mining,mineral processing,sintering,pallet- izing and ironmaking,and the output of pig iron.Based on the mathematical models of mineral processing,sintering, palletizing and ironmaking,the software was used for optimization of the iron concentrate grade in Shuichang Mine, China.The optimum iron concentrate grade in Shuichang Mine is TFe 67.92%. KEY WORDS iron concentrate grade;optimization;mineral processing;ironmaking;mathematical model

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 费大 于 方案 正 负效益 相 抵 ， 方案 采矿 总成本 略大 于 方 案 ， 而采 出矿石 量 大 ， 因此 方案 每 吨 矿 石 成 本 比方案 低 元 在 选矿 阶段 ， 方案 与 方 案 相 比 ， 精矿 量 比后 者 多 ， 但 选矿 固定 费用 和 折 旧 费不 变 ， 这 将 使 吨精矿 固定成 本 降低 ， 而 选 矿 变 动 费和 磨 矿 费增 加 ， 但 正 效 益 超 过 负效 益 ， 所 以 方案 单位 精矿 成 本 低 于 方 案 适 宜 磨矿 细度 和 最 佳精 矿 品位 的分析 由 表 可 见 ， 随着 磨矿细 度增 加 ， 磨 矿 费用 增 长越 来越 多 ， 而精矿 品位增长越 来越 少 因此 ， 磨矿 细 度较粗 时 ， 精矿 品位 提 高 ， 单 位精矿成 本增 加 不 多 例 如方案 综合精矿 品位 正选 精矿 与尾矿 再 选 精 矿 的 加 权 平 均 品 位 从 提 高 至 磨 矿 细 度 从 一 目占 增 加 至 时 ， 单 位 精 矿 成 本 从 元 · 一 ，提 高至 元 · 一 ，， 相 当于精 矿 品 位 提 高 ， 单位 精 矿 成 本 提 高 元 · 一 ， 而 入 炉 品位 提 高 ， 单位 炼 铁成 本 降低 约 一 元 · 一 ‘ 显 然 ， 此 时应 该 提 高精 矿 品位 但 当综 合精矿 品位 从 提 高至 磨 矿 细度 从 一 目 占 ， 增 加 至 ， 只 提 高 时 ， 单 位精矿 成本 从 ， 元 · 一 ’提 高至 元 · 一 ‘ ， 相 当于精矿 品位 提 高 ， 单位 精矿 成 本 提 高 元 · 一 ， 可 见 ， 此 时精矿 单位 成 本 的提 高幅度超 过 了炼 铁 单位 成 本 降低 的幅度 ， 从 矿 山到 炼 铁 的效益 将 下 降 ， 年 利税 总 和 降低 万 元 ， 生 铁 产 量 减 少 万 见 表 表 综合精矿品 位 、 成本对 比表 恤 铭 细度 综 合 精矿 卜 目 精 矿 品位 品 位 差机 成本 元 ， 一 成 本 差 元 · 一 场 注 成本 差 为精矿 品 位提 高 ， 单位精 矿成 本增 加量 结 论 水 厂铁 矿 铁 精矿 品位 整体 、 动 态优 化研 究结 果表 明 ， 随铁 精矿 品位 提 高 ， 生铁 单位 成 本 降低 ， 对 炼铁 是 有利 因 素 但 同 时选 比增 大 ， 精矿 产 量 降低 ， 导致 生铁产 量 降低 ， 这对炼 铁 是 不 利 因素 两 个 相 反 因素相 互 制 约 ， 必 然 有 一个 综合 效益 最 佳 的铁 精 矿 品位 考 文 献 袁 怀 雨 优化 铁精矿 品位 的 意 义和 方 法 金属 矿 山 ， 胡 永平 ， 袁怀 雨 提高 和 优化 铁精 矿 品位 的 技 术 途径 金 属 矿 山 增 刊 ， 参 石 云 良 铁精矿 品位 的多 目标优化 矿冶工 程 ， ， 』贺友 多 炼铁学 北京 冶 金 工 业 出版 社 ， 』刘 琦 炼 铁精料带来 的 问题和 对 策 见 全 国炼铁原料学 术会议 论文 集 北 京 ， 孔令 坛 ， 中 国炼铁 原料 的技术进 步和展 望 中 国 冶金 ， 月 加 ， ， ， ， ， ， ， 月 ， 加 勿 枉妞 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 刃