能有效提高混匀造堆效率的配料方法与流程

本发明属于高炉冶炼技术领域，具体涉及一种能有效提高混匀造堆效率的配料方法。

背景技术：

烧结矿是高炉炉料的重要组成部分，所占比例往往超60％，烧结矿的质量好坏直接影响着高炉炉况及产量、质量。在烧结工序中混匀矿的sio2波动直接影响烧结矿的碱度(cao/sio2)，而tfe波动影响烧结矿的铁分稳定。因此，向烧结机供应成分和粒度稳定的混匀矿，对于简化烧结配料操作，稳定烧结矿的质量起着至关重要的作用，是高炉长期稳定、高产的必要条件。混匀造堆是提高混匀矿物理、化学成分稳定性的最有效途径之一，绝大部分的钢铁企业都配备了现代化的综合原料场，通过对配料、堆料、取料工艺的合理运用，对各种不同成分的原料进行混匀后输出成分均一的混匀矿，满足后工序的生产需求。

但随着钢铁产能过剩，钢铁行业竞争激烈，成本战也成为了各钢厂的生存之战。为了降低生产成本，混匀用料结构日益恶化。为解决固废处置问题，下工序产生的油、泥、灰等简单加工后进入原料场，以尘泥混配料、铁尘泥的方式参与混匀配料，同时国内矿综合粉、高磷粉等水分高、粘性大、质量不稳定，进口精矿如巴西精矿、sic精矿含水量很高，物流性能很差，进口粉中主矿资源如国王粉、杨迪粉、纽粉等品种质量也不断下滑，品种多且原料条件更为复杂，混匀矿的生产受到严重影响，混匀矿质量控制难度进一步加大。

如何利用现有的混匀系统的设备设施，在混匀矿质量满足后工序生产要求的前提下，稳步提升造堆效率，使混匀矿产量也满足炼铁生产需求具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对配料品种数多、成分波动大、部分品种物流性能差等复杂的配矿结构，提供一种能有效提高混匀造堆效率的配料方法，使质量和产量同时满足后工序生产需求。

为实现上述目的，本发明所设计的能有效提高混匀造堆效率的配料方法，所述配料方法按成分相近原则采用block堆积作业方式分组配料，block数量为4～5个，分为4个block或4+1个block的作业模式，其中，1表示为机动block，配矿结构中的物流性差且配比<5wt％的品种放入机动block中；一个大堆参与配料的品种数为m、料仓数为n，且m、n均为自然数，具体配料过程如下：

1)当m＜n，按四个block执行，所有品种同时全过程参与配料，即4个block的配料计划相同；

当m≥n，按四个block执行，至少一个备用料仓，理论上满足4(n-1)≥m≥n；实际上，一个大堆中所用不同品种物料的总量不同，即总配比往往不同，所以一个block往往只能完全消耗一个品种，即按四个block执行时，满足如下关系(n-1)+4≥m≥n；

当m＝n时，其中三个block配矿结构相同，另外一个block配矿结构不同；

当m＝n+1时，其中二个block配矿结构相同，另外二个block配矿结构各不同；

当m＝n+2或m＝n+3时，四个block配矿结构均不相同；

2)单个block分配方法：按成分相近原则，具体操作如下：

确定单个block的品种数mblock，mblock小于料仓数n，品种数mblock设置4～6个；

单个block的单品种及品种数量选定后，单品种的配比则需满足block的成分与该混匀造堆的成分相同或相近原则。

进一步地，所述配料方法完成后建立数学模型，对仓上进料线进行定时排队决策供料，具体排队决策供料过程为：

当某品种库存降至qk时，发出供料计划，对应的时间为tk，由于有前置期tf的影响，库存继续降至qmin，前置期tf结束，库存开始上升至qu时，取料机停止取料，此时由于有后滞期tb的影响，库存将继续上升至qmax，后滞期tb结束，且通廊送料的前置期tf＝-tk＝σ(ti,i+1)+σli/v，通廊送料的后滞期tb＝tmax-tu＝σli/v；

其中，qmax为最大库存、qmin为最小库存、qk为下达供料计划时的库存、qu为下达停止供料计划时的库存；tmin为库存达到最低时的时间，tmax为库存达到最大时的时间，tk为下达止供料计划时的时间，tu为下达停止供料计划时的时间，(ti,i+1)为第i条皮带与第i+1条皮带启动的时间间隔，即启动延时，li为第i条皮带运料段的长度，v为通廊皮带的运行速度。

进一步地，所述步骤1)中，若配矿结构中含有物流性差的品种时，在四个block基础上增加一个机动block，物流性差的品种安排在机动block里使用。

进一步地，所述步骤2)中，由于配比小于2wt％的品种的原料参与配料时由于料流太小，采用block配料法，配比小于2wt％的品种换算成配比≥2wt％参与部分block配料，换算方法具体为：

设大堆总量为q大堆，配用小配比品种原料的block重量为q小，该品种的全堆配比为p全，则在该block中该矿种的配比pblock＝p全q大堆/q小。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的配料方法能有效解决配矿品种数多、成分波动大、部分品种物流性能差等复杂的配矿结构下的生产组织困难问题，提高了造堆效率，混匀矿质量和产量均得到明显提升，满足了下工序的生产要求。

附图说明

图1为某品种库存变化示意图；

图2为配料计划组织流程图。

具体实施方式

下面结合附图、具体实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

按sio2、tfe、al2o3等主要成分相近原则采用block堆积作业方式分组配料(即任何一个block的成分与该混匀造堆的成分相同或相近)，block堆积作业方式可以解决同时配料品种数小于大堆配料品种数的问题；生产实践表明，分成的block数量不可能无限增加，一般以不超过五个block为宜。根据制造部下发的混匀配矿计划，采用block堆积作业方式，可以固定为“‘4’或‘4+1’”个block的作业模式，其中，“1”表示为机动block，当配矿结构中包含物流性差(物流性差指易粘料堵料的特性)且配比不大(配比一般<5％)的造堆品种时采用。由于物流性差的品种一般水分较大，易粘且受天气因素影响较大，所以将物流性差的品种只放在机动block中使用，机动block可以根据具体时机(特别是天气情况)机动地调整顺序，为生产提供便利。

一种能有效提高混匀造堆效率的配料方法，一个大堆参与配料的品种数为m、料仓数为n，m、n均为自然数，采用下列措施解决品种数与料仓数不匹配问题：

1)当m＜n，按四个block执行，所有品种同时全过程参与配料，即4个block的配料计划相同；

当m≥n，按四个block执行，为确保生产顺行，至少安排一个备用料仓以应对突发故障，这样理论上来说，必须满足4(n-1)≥m≥n，当m≥4(n-1)时无法进行精确配料；实际上，出于对矿石资源及成本等因素考虑，一个大堆中所用不同品种物料的总量(干重)一般不同，即总配比往往不同，所以一个block往往只能完全消耗一个品种，即按四个block执行时，满足如下关系(n-1)+4≥m≥n；当m＝n时，其中三个block配矿结构相同，另外一个block配矿结构不同；当m＝n+1时，其中二个block配矿结构相同，另外二个block配矿结构各不同；当m＝n+2或m＝n+3时，四个block配矿结构均不相同；

若配矿结构中含有物流性差的品种时，需在四个block基础上增加一个机动block，物流性差的品种安排在机动block里使用。

2)单个block分配方法：按sio2、tfe、al2o3等主要成分相近原则，即任何一个block的成分与该混匀造堆的成分相同或相近，具体操作如下：

确定单个block的品种数mblock，mblock必须小于料仓数n，同时必须考虑进仓料线数量，避免不同品种频繁切换影响生产效率，品种数mblock一般设置4～6个，也可以根据自己的实际情况调整；

单个block的单品种及品种数量选定后，单品种的配比则需满足block的成分与该混匀造堆的成分相同或相近；

另外，由于小配比品种(配比小于2％的品种)的原料参与配料时由于料流太小(小于30t/h)，不在电子皮带秤的合适工作范围内，会导致料流波动大，误差大，对稳定混匀矿质量不利，采用block配料法，小配比品种换算成较高配比(≥2％)参与部分block配料，而不是全程参与配料，从而避免因料流小所导致的称量系统波动大的问题；同时，由于剩下的block中参与造堆的品种数减少，减少了对进仓品种切换的次数，可以提高造堆效率。其中，换算方法具体为：

设大堆总量为q大堆，配用小配比品种原料的block重量为q小，该品种的全堆配比为p全，则在该block中该矿种的配比pblock＝p全q大堆/q小；

3)应用jit理论，建立数学模型，对仓上进料线进行定时排队决策，确定最佳供料顺序和供料量。基本原理是以需定供，不多送，也不少送；不早送，也不晚送，所送品种要个个保证质量，不能有任何废品。根据配矿计划将各个品种分别安排在相应的货场，混匀生产时，由于供料计划的下达到执行供料计划以及执行供料计划后原料经运输到相应的仓位有一定的时间tf，称为前置期；从下达供料计划后取料机停止取料到沿线原料进入料仓的时间tb，称为后滞期。在建立数学模型时，应充分考虑前置期和后滞期的影响。如图1所示：qmax为最大库存、qmin为最小库存、qk为下达供料计划时的库存(即低位预警库存)、qu为下达停止供料计划时的库存(即高位预警库存)；

当某品种库存降至qk时，发出供料计划，对应的时间为tk，由于有前置期的影响，库存继续降至qmin，前置期结束，库存开始上升至qu时，取料机停止取料，此时由于有后滞期的影响，库存将继续上升至qmax，后滞期结束，这种情况下，送料批次最少，批量最大，通廊运行时间最短，运行效率最高，为理想状态；

当向配料仓供料时，

qmax为某品种仓容达到80％时的库存；

qmin为某品种仓容降到20％时的库存；

通廊送料的前置期tf＝-tk＝σ(ti,i+1)+σli/v；

通廊送料的后滞期tb＝tmax-tu＝σli/v；

其中：tmin为库存达到最低时的时间，tmax为库存达到最大时的时间，tk为下达供料计划时的时间，tu为下达停止供料计划时的时间，(ti,i+1)为第i条皮带与第i+1条皮带启动的时间间隔，即启动延时，li为第i条皮带运料段的长度，v为通廊皮带的运行速度。

图1中，库存变化折线图的斜率：库存下降段的斜率为该品种原料的消耗速度，库存上升段的斜率为该品种进料与消耗的速度之差，进料速度由电子秤显示，消耗速度等于η×α％，η为设定集料皮带的料流、α％为设定该品种的配比。

以上是作业线不受其他品种送料影响时的理想状况，在单料线向前方供应单品种时可大力引用。将混匀造堆所需要的各个品种根据配比的大小分解到每条料线，每条料线根据对应品种维持生产时间的长短决定供料时间及每批次的供料量，那么就将复杂的混匀进料问题简单化，可参照原料计划组织流程图(图2)来来组织建堆供料：

①检查某单品种i的库存qi，若qi>qki，该品种i暂时可以不用进料，继续检查其它品种j的库存；若qi≤qki，即库存低位预警，意味着该下达开始供料计划，首先检查是否有空闲料线，若有空闲料线，则该品种i开始供料；若没有空闲料线，则检查其它品种j的库存情况，停止库存高位报警的品种j的供料，抽出空闲料线，品种i开始供料；

②qi<qui，品种i继续供料，当库存qi≥qui，即库存高位预警，意味着该下达停止供料计划，品种i停止供料。

参照原料计划组织流程图2来进行模拟分析如下：

表1模拟实验数据汇总表

表1中设定的造堆料流为1700t/h，更换品种每次换仓所需时间为0.167h，从表1中可以看出：

①6个品种，进口粉矿、精矿料流均为1000t/h时，能够满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，但进槽料线相当紧张，没有维护保养给点时间，换槽次数较少，所以进槽料线有效作业率很高，达到85.00％，在实践中是很难达到这个要求的。

②6个品种，进口粉矿、精矿料流分别为1100t/h、1000t/h时，能够满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，有适当的维护保养给点时间，换槽次数适中，进槽料线有效作业率较高，在75～80％之间，在实践中要求比较高。

③6个品种，进口粉矿、精矿料流分别为1200t/h、1000t/h时，能够很好地满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，有充分的的维护保养给点时间，换槽次数适中，进槽料线有效作业率不算高，在70～74％之间，在实践中容易达到这个要求。

④5个品种，进口粉矿、精矿料流分别为1100t/h、1000t/h时，能够很好地满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，有相对充分的的维护保养给点时间，换槽次数明显减少，进槽料线有效作业率适中，基本在80％之内，因为品种较少，在组织进料生产过程中，明显感觉轻松得多，余地较大，在实践中容易达到这个要求。

通过以上优化模拟实验，为生产组织决策提供了有力支撑，为后续的工作提供了方向，对实际生产组织起到很好的指导作用。

下面结合实施例1对本发明能有效提高混匀造堆效率的配料方法予以详细描述.

实施例1

接收到制造部的配矿计划表1：

表1配矿计划表

第一步，对配矿结构进行分析：某混匀系统配置8个配料仓，其中1～6号仓的排料能力是150～600t/h，7～8号仓的排料能力是20～200t/h，混匀造堆料流为1700t/h，则其中1～6号仓能使用的配比范围为8％～35％，其中7～8号仓能使用的配比范围为2～11％。配矿计划中有8个品种，和配料仓数相等，含有物流性差的铁尘泥，此两点均可看出要采用“4+1”个block的作业模式；

第二步，按等sio2原则，其它成分尽量相近原则，先制定机动block计划，如表2、表3所示，铁尘泥物流性差，在机动block中的配比pblock＝p全q大堆/q小＝3×14/3＝14；

第三步，计划中含有小配比矿种铁矿石杂矿，集中在block2中使用，如表2所示，从表2中还可以看出，除机动block外，剩下4个block中，其中2个block相同，剩下2个block各不相同。

表2“4+1”个block的作业模式配矿计划

表3各个block之前的成分对比

第四步，应用jit理论，建立数学模型，对仓上进料线进行定时排队决策，确定最佳供料顺序和供料量。block1、block3、block4、机动block中都是5个品种，进口粉矿、精矿料流分别为1100t/h、1000t/h时，能够很好地满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，有相对充分的的维护保养给点时间，换仓次数明显减少，进仓料线有效作业率适中，基本在80％之内，因为品种较少，在组织进料生产过程中，明显感觉轻松得多，余地较大，在实践中容易达到这个要求。block2是6个品种，进口粉矿、精矿料流分别为1100t/h、1000t/h时，能够满足堆料机堆料料流1700t/h连续堆料需求，有适当的维护保养给点时间，换槽次数适中，进槽料线有效作业率较高，在75-80％之间，在实践中要求比较高。

由于采用本发明配料后，混匀矿sio2±0.4合格率从91％提高至92.1％，tfe±0.5合格率从89.7％提高至90.9％，实际混匀造堆时间从128h减少至119h，造堆效率明显提高，为设备工艺修赢得了充足时间。

以上所有的配比及比例均为重量百分比。