·722 北京科技大学学报 第32卷 征铁矿粉黏结相自身强度的高低.10种铁矿粉的 HTP:×E (1) 黏结相自身强度和铁矿粉黏结相自身强度的适宜区 间见图7.从图可知，各种铁矿粉的黏结相自身强度 式中，HTP.为混合矿的高温特性，即同化性、液相流 也有明显差异.澳洲矿(AUA、AUB、AUC)的黏 动性或黏结相自身强度；HTP:为铁矿粉的高温特 结相自身强度较低，低于适宜区间：巴西矿(BRA、 性；5为铁矿粉的配比；n为铁矿粉种类的数量. BRB、BRC)和中国精粉(CHA、CHB、CHC 由式(1)可知，通过单种矿的高温特性及其配 CHD)的黏结相自身强度均在适宜区间内，但中国 比就能获知混合矿的高温特性，而改变单种矿的配 精粉的黏结相自身强度要明显高于巴西矿， 比就能改变混合矿的高温特性.因此，可以根据各 种铁矿粉高温特性的不同而合理设计它们的配比， 6.0 适宜区间 从而使得混合矿的同化性、液相流动性和黏结相自 45 身强度等高温特性均在其适宜区间之内，如下式所 3.0 示.各项高温特性的适宜区间，可以通过实际烧结 15 生产的统计数据解析获得. ASSMD≤ASSM.≤ASSMu (2) FLUb≤FLUh≤FLUU (3) 铁矿粉 SBP≤SBP. (4) 图7铁矿粉的黏结相自身强度及其与适宜区间的比较 式中，ASSM.、FLUh和SBP.为混合矿的最低同化温 Fig 7 Self strength of bonding phases in iron ores and its camparison with the optial zone 度、流动性指数和黏结相自身强度，ASSMp、FLU,和 SBP,为最低同化温度、流动性指数和黏结相自身强 4基于高温特性互补的优化配矿 度适宜区间的下限，ASSM和FLU为最低同化温 度和流动性指数适宜区间的上限 41基本原理及设计方案 根据以上高温特性互补的配矿原理，利用数学 结合以上铁矿粉高温特性的研究结果可知，现 模型寻优方法，即可获得兼顾高温特性且能确保烧 代烧结生产不能指望使用单种矿粉以获得优良的技 结产量、质量指标优良的优化配矿方案. 术经济指标，需要根据铁矿粉自身特性互补的原则 依据上述基本原理，并结合资源特点，对本研究 进行优化配矿， 涉及的10种铁矿粉进行优化配矿设计，烧结矿的 笔者所在研究室的最新研究结果表明，多种 SD2为515%水平，二元碱度为20，Mg0质量分 矿粉组成的混合矿的上述高温特性可由其单种矿的 数为226%，在此条件下计算所获得的设计方案， 高温特性及其配比计算得到，如下式所示： 如表2所示. 表2烧结优化配矿设计方案质量分数) Table 2 Optin ization schemes of ore blending during sintering % 铁矿粉 方案 BR A BR B BR C AU A AU B AU C CH A CH B CH C CH D 30 0 0 20 0 30 0 20 0 0 S2 0 30 0 20 0 30 0 20 0 0 $3 0 0 30 20 0 30 0 20 0 0 S4 0 0 30 20 0 30 15 0 0 0 0 30 20 0 30 0 15 0 S6 5 0 10 0 15 30 0 0 S7 45 0 10 15 0 0 0 30 表2中给出了七种烧结优化配矿设计方案，其 黏结相自身强度均在适宜区间内 混合矿的同化性、液相流动性和黏结相自身强度的 42烧结杯实验验证结果 比较如图8~图10所示.从图中可以看出，七种优 本文针对表2的优化配矿方案进行了烧结杯实 化配矿方案对应的混合矿的同化性、液相流动性和 验验证.各组烧结杯实验的固体燃料、熔剂的种类北 京 科 技 大 学 学 报 第 ３２卷 征铁矿粉黏结相自身强度的高低．１０种铁矿粉的 黏结相自身强度和铁矿粉黏结相自身强度的适宜区 间见图７．从图可知，各种铁矿粉的黏结相自身强度 也有明显差异．澳洲矿（ＡＵ Ａ、ＡＵ Ｂ、ＡＵ Ｃ）的黏 结相自身强度较低，低于适宜区间；巴西矿（ＢＲ Ａ、 ＢＲ Ｂ、ＢＲ Ｃ）和中国精粉（ＣＨ Ａ、ＣＨ Ｂ、ＣＨ Ｃ、 ＣＨ Ｄ）的黏结相自身强度均在适宜区间内，但中国 精粉的黏结相自身强度要明显高于巴西矿． 图 ７ 铁矿粉的黏结相自身强度及其与适宜区间的比较 Ｆｉｇ．７ Ｓｅｌｆｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｂｏｎｄｉｎｇｐｈａｓｅｓｉｎｉｒｏｎｏｒｅｓａｎｄｉｔｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｚｏｎｅ ４ 基于高温特性互补的优化配矿 ４１ 基本原理及设计方案 结合以上铁矿粉高温特性的研究结果可知，现 代烧结生产不能指望使用单种矿粉以获得优良的技 术经济指标，需要根据铁矿粉自身特性互补的原则 进行优化配矿． 笔者所在研究室的最新研究结果表明 ［１１］，多种 矿粉组成的混合矿的上述高温特性可由其单种矿的 高温特性及其配比计算得到，如下式所示： ＨＴＰｈ＝∑ ｎ ｉ＝１ ＨＴＰｉ×ｒｉ （１） 式中，ＨＴＰｈ为混合矿的高温特性，即同化性、液相流 动性或黏结相自身强度；ＨＴＰｉ为铁矿粉 ｉ的高温特 性；ｒｉ为铁矿粉 ｉ的配比；ｎ为铁矿粉种类的数量． 由式（１）可知，通过单种矿的高温特性及其配 比就能获知混合矿的高温特性，而改变单种矿的配 比就能改变混合矿的高温特性．因此，可以根据各 种铁矿粉高温特性的不同而合理设计它们的配比， 从而使得混合矿的同化性、液相流动性和黏结相自 身强度等高温特性均在其适宜区间之内，如下式所 示．各项高温特性的适宜区间，可以通过实际烧结 生产的统计数据解析获得． ＡＳＳＭＤ≤ＡＳＳＭｈ≤ＡＳＳＭＵ （２） ＦＬＵＤ≤ＦＬＵｈ≤ＦＬＵＵ （３） ＳＢＰＤ≤ＳＢＰｈ （４） 式中，ＡＳＳＭｈ、ＦＬＵｈ和 ＳＢＰｈ为混合矿的最低同化温 度、流动性指数和黏结相自身强度，ＡＳＳＭＤ、ＦＬＵＤ 和 ＳＢＰＤ 为最低同化温度、流动性指数和黏结相自身强 度适宜区间的下限，ＡＳＳＭＵ 和 ＦＬＵＵ 为最低同化温 度和流动性指数适宜区间的上限． 根据以上高温特性互补的配矿原理，利用数学 模型寻优方法，即可获得兼顾高温特性且能确保烧 结产量、质量指标优良的优化配矿方案． 依据上述基本原理，并结合资源特点，对本研究 涉及的 １０种铁矿粉进行优化配矿设计，烧结矿的 ＳｉＯ２为 ５１５％水平，二元碱度为 ２０，ＭｇＯ质量分 数为 ２２６％，在此条件下计算所获得的设计方案， 如表 ２所示． 表 ２ 烧结优化配矿设计方案（质量分数） Ｔａｂｌｅ２ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｏｆｏｒｅｂｌｅｎｄｉｎｇｄｕｒｉｎｇｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ％ 方案 铁矿粉 ＢＲ Ａ ＢＲ Ｂ ＢＲ Ｃ ＡＵ Ａ ＡＵ Ｂ ＡＵ Ｃ ＣＨ Ａ ＣＨ Ｂ ＣＨ Ｃ ＣＨ Ｄ Ｓ１ ３０ ０ ０ ２０ ０ ３０ ０ ２０ ０ ０ Ｓ２ ０ ３０ ０ ２０ ０ ３０ ０ ２０ ０ ０ Ｓ３ ０ ０ ３０ ２０ ０ ３０ ０ ２０ ０ ０ Ｓ４ ０ ０ ３０ ２０ ０ ３０ ５ １５ ０ ０ Ｓ５ ０ ０ ３０ ２０ ０ ３０ ０ １５ ５ ０ Ｓ６ ０ ４５ ０ １０ ０ １５ ０ ３０ ０ ０ Ｓ７ ４５ ０ ０ １０ ０ １５ ０ ０ ０ ３０ 表 ２中给出了七种烧结优化配矿设计方案，其 混合矿的同化性、液相流动性和黏结相自身强度的 比较如图 ８～图 １０所示．从图中可以看出，七种优 化配矿方案对应的混合矿的同化性、液相流动性和 黏结相自身强度均在适宜区间内． ４２ 烧结杯实验验证结果 本文针对表 ２的优化配矿方案进行了烧结杯实 验验证．各组烧结杯实验的固体燃料、熔剂的种类 ·７２２·