专题1-烧结优化配矿原理与新技术

17.29
9.96
11.61
20.37
13.65
12.40
10.63
7.94
14.32
32.06
19.88
2.17
3.03
巴西C
澳BP
精矿
粉矿
0.00
8.10
Biblioteka Baidu0.00
10.20
0.00
13.40
0.00
14.00
0.76
9.10
1.92
11.30
97.32
33.90
0.13
2.28
MAC
FMG 杨迪 印度粉 南非 加拿大 国内矿A 国内矿B
粉矿
粉矿 粉矿 粉矿 粉矿 精矿 精矿 精矿
6.79
8.12 14.16 5.66 7.00 0.00 0.00 0.00
9.44
10.07 15.55 9.49 14.20 0.00 0.71 0.00
11.07
19.33 12.49 7.91 26.60 0.30 1.51 0.00
14.32
26.00 18.17 13.44 25.10 0.90 1.43 0.10
SiO2含量/%
5.5 57.5 57.0 5.0 56.5 4.5 56.0
高 硫 铁 矿 （ 硫 酸 渣 ） 、 高 磷 矿 （ 高 PBrockman)
烧结矿铁品位与SiO2
1986年 1988年 1990年 1992年 1994年 1996年 1998年 2000年
4.43
55.5
2017年 2016年
澳大利亚 印度 加拿大 南非 委内瑞拉 309 134 62 28 18 赤铁矿、褐铁矿 赤铁矿、磁铁矿 镜铁矿、磁铁矿 赤铁矿 多孔赤铁矿、镜铁矿 国家
世界铁矿石储量情况
可开采储量/ 亿吨 主要矿石类型
巴西
616
多孔赤铁矿、镜铁矿
典和南非等国。
●巴西、澳大利亚、印度、加拿大和南非等 国的储量约占世界总储量的78％。
●我国累计探明铁矿资源储量628.82亿吨，其中基础储量261.84亿吨
●按目前的开采速度计算，保证年限不到60年
2.2 我国铁矿资源概况
●中国铁矿资源分布较广，储量较为集中的地区有鞍 本地区、冀东地区、四川西昌、山西太古岚、湖北大 冶及内蒙古白云鄂博等地区。 ●磁铁矿是主要铁矿石原料，储量和开采量均居首， 探明储量约占总储量50％，分布于辽宁、河北、山西、 山东、安徽和内蒙古等省区。 ●赤铁矿含铁量在30％～50％，含磷高，属难选矿石， 探明储量约占总储量18％，主要分布在辽宁、湖北、 河北、四川、湖南和内蒙等省区。 ●钒钛磁铁矿含铁品位一般在 30 ％以下，伴生 V 、 Ti 等贵重金属，矿床规模大，易采易选，探明储量约占 总储量14％，主要分布于四川和河北两省。
0.18
0.20 0.10 0.16 0.17 0.53 0.82
2.93
4.66 5.62 2.84 4.01 4.02 5.97
1.77
1.98 1.37 2.32 1.44 0.80 0.89
6.22
8.22 11.07 3.52 0.98 1.05 1.11
镜铁矿
磁铁矿
国内矿B
磁铁矿
60.07
镜铁矿
赤铁矿 褐铁矿 褐铁矿 褐铁矿 赤铁矿 赤铁矿
MAC
FMG 杨迪 印度粉 南非 加拿大 国内矿A
61.93
58.62 57.21 63.32 65.04 66.80 63.46
0.86
1.22 1.29 1.72 0.57 1.54 22.42
0.04
0.10 痕量 0.05 0.15 0.10 1.19
2.4 典型铁矿石
典型铁矿石的物理性能
矿种 巴西矿A 巴西矿B 巴西矿C 澳矿A 最大毛细 水/% 11.03 10.23 14.83 12.05 毛细水迁移速度 /mm· min-1 10.26 44.20 3.50 4.67 最大分 子水/% 2.97 1.38 1.43 3.35 成球性 指数 0.37 0.16 0.11 0.39 堆密度 /g· cm-3 2.31 1.81 1.28 2.07 真密度 /g· cm-3 4.55 4.45 5.01 4.35
18.11
1.33
0.93
7.00
2.16
3.02
2.4 典型铁矿石
典型铁矿石的粒度组成
矿名 巴西A
巴西B 粒度组成/% +8 mm 5-8 mm 3-5 mm 1-3 mm 0.5-1 mm 0.25-0.5 mm -0.25 mm 平均粒 度 / mm
铁矿 类型 粉矿
粉矿
5.24
12.62
12.02
●铁矿资源储量大，分布集中，金属储量居世界第
二位 ● 90％以上出自西澳皮尔巴拉地区 ●第三大铁矿石生产国，第二大出口国，我国进口 的第一供应国 ●铁矿石类型较多，品质差异大
2.2 我国铁矿资源概况
●我国铁矿资源保有储量占世界的10％左右，居俄罗斯、澳大利亚、巴西之后 ●我国铁矿资源可采储量低，仅占资源总量的20.45% ●品位低，平均品位仅为32.67％左右，低于世界平均水平11个百分点。
烧结优化配矿原理与新技术
中南大学 范晓慧 教授
一 钢铁工业发展现状
二 铁矿资源现状
提 纲
三 烧结配矿现状 四 烧结优化配矿的内涵和标准 五 烧结优化配矿技术经济系统 六 基于优化配矿的烧结新技术
Part
1
钢铁工业发展现状
1 钢铁工业发展现状
60 180000 160000 140000
中国粗钢产量占世界比例/%
可选择矿点少、小，品质不 稳定，价格物流没有优势 俄罗斯 3.5Mt
新增产能分布图
西非高品质矿石新增产能 集中地，潜在战略资源
加拿大 力拓 5Mt 其它 16Mt
北部Carajas粉矿数量 稳定，近期P略微上升
西非 33Mt 澳大利亚 可市场化的印度矿质量和 力拓 53Mt 供应量不稳定 BHP 9Mt 其它 69Mt
澳洲大矿山品种不变， 品质下降(P,硅铝升高)
巴西 VALE 52Mt 南部烧结粗粉减少、停 其 它 57Mt 产，细粒精矿粉增加
南非产品以优质块矿为 主，烧结用粉矿量不大 共计3亿吨，三大矿石占1.2亿吨
2.3 铁矿资源变化趋势
600 综合焦比 入炉品位 550
61
60.49
60
烧损大（LOI）：结晶水高(6-10%)
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
高炉入炉品位
59
综合焦比
碳酸根(Fe 35-40%, LOI 20-30%) 低铁高硅：澳大利亚金西矿（SiO26-8%） 低铁高铝：非洲矿业（Al2O36-8%, SiO2<1%） 低铁高硅高铝：印度矿、国产矿
500
58
57
450
56
400
55
2017年
86年
88年
90年
92年
94年
96年
11.57
15.25 19.17 15.74 10.80 2.20 1.73 1.00
15.40
8.81 10.72 13.27 4.00 3.61 4.86 1.90
31.41
12.42 9.73 34.48 12.30 92.99 89.76 97.00
2.07
2.76 3.20 1.87 3.16 0.14 0.39 0.10
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
98年
2000年
2002年
2004年
2006年
2008年
2010年
2012年
2014年
2016年
6.5
59.5
钒钛铁矿（钛，铝，镁, TiO2 8-12%）
硼铁矿（硼、镁高, B2O35-8%, MgO15-20%） 含萤石铁矿
TFe /%
59.15
6.0
SiO 2 TFe
59.0 58.5 58.0
●按目前的铁矿石开采速度，世界铁矿资源
可保证100年以上。
2.1 世界铁矿资源概况
巴西
●铁矿资源丰富，集中分布在南部的米纳斯-吉拉斯 和北部的卡拉加斯地区 印度 ●亚洲最大的富铁矿产地，储量居世界第9位 ●以富矿为主， 50％的赤铁矿具有62％以上品位 ●第五大铁矿石生产国，第三大出口国 ●铁矿石类型主要有赤铁矿和磁铁矿，赤铁矿约 占总储量的75%
进口矿 (亿吨)
80000
80
占含铁炉料比例 /%
烧结矿产量/万吨
12
1 钢铁工业发展现状
历年进口矿价格
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2000
钢铁企业钢铁生产成本比例
宝钢 安钢 重钢 杭钢 方大特钢
进口矿到岸价/美元·t -1
原料成本 能源成本
75% 72%
81% 7%
40000
60
2.5
20000
0 2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
40 2018
年份
年份
我国历年烧结矿产量
2017年烧结矿产量约为10.3亿吨；烧结矿占 炼铁含铁炉料74.2％左右。 烧结机1200多台；烧结机最大面积660m2。
我国铁矿石使用情况 2017 年进口量 10.73 亿吨，依存度 超过62%，总额992.37亿美元，同 比增长5.01%。
优质高品位资源的减少及进口铁矿品位下降
铁矿资源日趋复杂
铁矿价格居高不下（相对钢材价格）
钢铁企业降低原料成本的巨大压力 降低烧结矿铁品位，高炉渣量增加
入炉料有害元素含量升高（对铁水成份影响)
烧结矿强度和产量下降
烧结工序能耗升高 环保压力升高（废气和有害粉尘）
2.3 铁矿资源变化趋势
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
50
粗钢产量/ 万吨
120000 100000 80000 60000 40000
40
30
20
10 20000 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 0 2020
年份
1950~2017年世界和我国粗钢产量 2017 年世界粗钢产量 16.91 亿吨，我国 8.32
●“杂”:组分杂，多组分共(伴)生铁矿石储量占总储
量的1/3 ●“细” : 嵌布粒度细， 20 ％以上属于细粒嵌布的赤
铁矿
●“小”:矿床多为中、小型矿床，大型矿床只占5％ ●“低”:可采储量占资源总量的比例低，约20.45%
差距，SiO2、A12O3、P、S等杂质含量略高
于进口矿。
2.3 铁矿资源变化趋势
2.2 我国铁矿资源概况
我国铁矿石资源特点：广、贫、杂，细、小、低
●“广”:分布广，30个省700多个市县1995个矿区
●“贫”:品位低，平均品位 32.67％，贫矿占总储量 的97.72%
由于我国铁矿石品位低，难选矿多，需
经复杂磨选工艺处理，细粒铁精矿是主产 品。目前，全国铁精矿平均品位 63.52 ％， 其中重点选矿厂精矿品位为64.5%。国产铁 精矿含铁品位与进口铁矿石已经基本没有
2002年
2004年
2006年
2010年 2008年
2012年
2014年
2.4 典型铁矿石
典型铁矿石的化学成分
矿种 巴西A 巴西B 巴西C 澳BP 类型 赤铁矿 赤铁矿 TFe 65.69 67.22 68.09 61.79 FeO 1.01 0.14 0.22 1.15 CaO 0.00 0.07 0.02 0.08 MgO 0.11 0.27 0.26 0.26 SiO2 3.91 1.04 1.38 4.22 Al2O3 0.69 1.00 0.39 1.98 LOI 1.61 1.76 1.05 4.75
●南部主要是镜铁矿资源，北部主要为多孔赤铁矿
资源 ●铁矿石品位高、铝低、有害杂质少 ●第二大铁矿石生产国，第一大出口国，70％以上 用于出口 澳大利亚
南非 ●多为硬质赤铁矿，块矿产出率高，是世界重要的 块矿出口国 ●铁品位高(66 ％)、物理及冶金性能好，适合作高 炉块矿 ●南非粉矿铁品位高(65％)，粒度粗