摘要   烧结铁料配矿与烧结矿转鼓强度的回归计算表明，铁料配矿与烧结矿转鼓强度有高度显著的线性关系。分析了各种矿粉的影响程度。回归方程式有较好的预测效果。

关键词  烧结铁料配矿  烧结矿转鼓强度

1  前言

    烧结矿的转鼓强度与工艺条件有关，与烧结铁料配矿也有一定的关系。将一段时期内的烧结铁料配矿与烧结矿转鼓强度的关系以回归形式表示出来，观察和了解各种矿粉对转鼓强度的影响，就可以在配矿方面将烧结矿转鼓强的因素同时考虑进去，并作出预测，使铁料配矿控制在合理的范围之内，以达到提高烧结矿质量的目的。

2  回归方程式的建立

    在烧结配矿中，基本的矿种有普澳粉、南非粉、国内精粉、氧化铁皮等。补充的矿粉有杨迪粉、印度粉、巴西粉，有时也有少量的Mac粉，等等。选择普澳粉、南非粉、精1粉、氧化铁皮、杨迪粉、印度粉和巴西粉等七种矿粉作为自变量X₁，X₂、X₃、X₄、X₅、X₆和X₇，以每堆铁料的烧结矿转鼓强度平均值作为应变量Y，对烧结矿转鼓强度进行回归计算分析。

    取2006年8月至2007年3月烧结区全部铁料料堆实际配矿比，和对应的烧结矿转鼓强度共60个样本，通过计算，得到正规方程如下，

4723．39al一953．37a2—209．43a3—106．29a4—2567．82a5+445．44a6—642．53a7=一26．84

一953．37al+926．6la2—457．41a3+104．71a4+657．87a5—67．0la6—399．36a7=一21．57

一209．43al一457．4la2+1726．02a3+55．89a4—1115．79a5+304a6+193．74a7—119．16

一106．29al+104．7la2+55．89a3+166．29a4+65．12a5+24．6la6—184．65a7=一16．08

－2567．8al+657．87a2—1115．79a3+61．12a4+4082．65a5—1895．59a6+1501．98a7= 一5141

455．44al—67．0la2+304a3+24．6la4—1895．59a5+2672．77a6—2653．58a7=一96．03

一642．53al一399．36a2+193．74a3—184．65a4+1501．98a5—2653．58a6+3812．83a7=245．70

设以上正规方程系数组成的矩阵为L，写成矩阵形式：

L_xa_m=Ly                                         (1)

4723．39   —953．377  —209．43  —106．29   —2567．82    445．44    —642．53

—953．37    926．61    —457．41    104．71    657．87    —67．01    —399．36

—209．43   —457．41   1726．02    55．89    一1115．79    304       193．74

—106．29    104．71     55．89     166．29     65．12      24．61    —184．65

—2567．8    657．87   一1115．79   65．12   4082．65    —1895．59    1501．98

 455．44     —67．01    304        24．61   —1895．59  2672．77    —2653．58

—642．53    —399．36   193．74   —184．65  1501．98   —2653．58    3812．83

各变量的平均值见表1.

3  比较回归方程式中每个自变量对烧结矿转鼓强度的影响程度要。

在多个自变量的情况下，各自变量的偏回归差方和q_i可由下式计算：

q_i=a_i²／C_ii                    (5)

式中：

q_i——偏回归差方和；

a_i——回归系数；

C_ii——逆矩阵C中主对角线上的对应元素，如C₁₁,C₁₂，…，C₇₇。

偏回归差方和q_i与剩余平均差方和S₁之比构成一个F变量：

F_i=q_i／S_l

式中：

S₁——回归计算中剩余平均差方和，在本例中S₁=0．55。

利用这个F变量，就可以对各个自变量的偏回归差方和的显著性作F检验。F值越大，表明该因素越重要.

计算结果见表2。

    从数理统计F分布表上查到；F_0.05(1，52)=4．03，F_0.01(1，52)=7．17。在以上计算中，F₇、F₂>F_0.01(1，52)，属高度显著，F₃、F₆>F_0.05(1，52)，属显著，F₁、F₄、F₅不显著。

    回归方程式和分析结果表明，普澳粉、南非粉、精1粉、印度粉和巴西粉对烧结矿转鼓强度的影响起有利作用。杨迪粉和氧化铁皮对烧结矿的强度有不利影响。在影响程度方面，巴西粉的作用最大，依次为南非粉、印度粉、精1粉、普澳粉、氧化铁皮、杨迪粉。普澳粉、氧化铁皮、杨迪粉的作用不显著。

    巴西粉、南非粉、印度粉、普澳粉都是赤铁矿粉。赤铁矿粉含有Fe₂O₃％，在烧结过程中能促使铁酸钙的生成，使烧结矿强度较好。有关资料对这几种矿粉的矿相和单烧情况作了分析：巴西粉的褐铁矿含量最少，仅为4．50％，Fe₂O₃％含量最高，为86．45 %，1～0．25mm粒级占比为30．51％，在单烧中的烧结矿粒级较大，平均为23.44mm，转鼓强度81．32％，突出的高于其他进口矿粉，而其他进口矿粉的转鼓强度都在60％左右。印度粉的Fe₂O₃%为76．14％，褐铁矿含量15．51％，粒级较粗，1～0．25mm粒级占比为30．55％，结构致密，单烧的烧结矿的粒级较大，平均为23．67mm，巴西粉和印度粉都有可能获得较高的转鼓强度指标。南非粉的Fe₂O₃％含量85．45％，褐铁矿含量为8．31％，粒级范围较好，1～0．25mm占比为19．14％，有利于制粒。在烧结中原生赤铁矿增加，针状铁酸钙发展，烧结矿强度较好。普澳粉Fe₂O₃％含量83．03％，褐铁矿含量为8．62％，1～0．25mm占比为36．01％，粒级范围和制粒效果不如南非矿粉，单烧的烧结矿平均粒级为19．04mm，是最小的粒级，普澳粉要获得较高的转鼓强度指标困难。上述资料中的这些分析结论，与回归分析中的计算结果基本相同。

    除了工艺条件外，烧结矿的强度和铁酸钙的生成与矿粉成份中的Fe₂O₃％、SiO₂％、CaO％、AL₂O₃％、MgO％含量、粒级和烧损有一定的关系。矿粉中Fe₂O₃％含量高，有利于铁酸钙的形成。同时也需要有一定的SiO₂％含量，在碱度一定的前提下，配入的CaO％量多，与Fe₂O₃接触的机率越大，生成铁酸钙的机率也越高。矿粉中一定的AL₂O₃％可使铁酸钙存在的温度范围增宽，烧结液相表面张力增加，粘度下降，促进铁酸钙的生成。MgO％在磁铁矿粉中容易形成含镁磁铁矿，有稳定磁铁矿和减少赤铁矿生成的作用，对铁酸钙的形成有不利影响。如果矿粉的粒级不好，影响制粒，使烧结过程中的透气性不好，势必影响到传热传质，使钙离子和二价铁离子的扩散受到影响，不利铁酸钙的形成。如果矿粉的烧损较大，形成的孔洞增多，会使烧结矿的组织结构松散，强度降低。

    巴西粉和南非粉Fe₂O₃％的都在85％以上，含有适当的SiO₂％。与配人的熔剂粉中的CaO结合的机率多。南非粉的1～0．25mm的占比最低，制料好，在烧结过程中的透气性好。这些因素都有利于生成铁酸钙，提高烧结矿强度。

    印度粉的Fe₂O₃％比巴西粉约低l0％，铁酸钙形成的机率相对要弱些，这就使得印度粉不可能获得一个强度最好的烧结矿，印度粉的粒级较粗，比表面积相对减少，不利反应之间的离子扩散。但是印度粉中AL₂O₃％较高有促进铁酸钙生成的作用。精1粉是磁铁精矿粉，粒度很细，颗粒间有较大的接触面积，软化和熔化温度都较低，能在较低温度下与熔剂和矿粉中的脉石成份形成低熔点化合物，有利烧结。磁铁矿粉中的铁酸钙的形成需要将Fe₃O₄氧化成Fe₂O₃，再与CaO结合生成铁酸钙，这种生成条件不如赤铁矿粉，铁酸钙的数量也会少些。磁铁矿粉中的Fe₃O₄和氧化生成的Fe₂O₃强度好。磁铁矿粉中FeO与SiO₂生成的铁橄榄石具有一定的强度，但是不如铁酸钙的强度好。

    普澳粉的Fe₂O₃％高，决定了对烧结矿的转鼓强度起正面作用。但是粒级中的1～0．25mm占比和矿粉的烧损在几种赤铁矿粉中是最高的，这是不利的方面。这可能是它对烧结矿转鼓强度正面影响程度弱于其他几种赤铁矿粉的原因。

  杨迪粉是褐铁矿粉。褐铁矿结晶水较高，在烧结中挥发量较大，烧损大，容易形成较多的孔隙，使烧结矿结构疏松，对烧结矿强度有不利影响。在单烧试验中，杨迪粉的转鼓强度仅为49～53％，在所有进口矿粉中转强度最低，实验结果与回归分析的结果相吻合。

  氧化铁皮已经不是纯意义上的氧化铁皮。厂区内的轧钢皮质量好，而外购的部份氧化铁皮质量波动较大，有的只是一种含铁混合物，有的含有油料，矿粉粘在一起，形成团块，配料时熔剂粉难以均匀配入进去。生产厂为此曾多次与供应商发生质量争议。回归分析表明，氧化铁皮影响了烧结矿转鼓强度。

    在多元回归分析中，可以采取逐步回归的方法，对不显著的变量给予删除，只保留显著的变量。但是逐步回归有一个不足之处，就是只有一个最优化的配比，没有其他的选择。铁料配矿与烧结工艺条件不同，烧结工艺条件比较稳定，而铁料配矿由于原料到达的不均匀，波动较大，有可能出现对转鼓强度影响较大的矿粉库存无贷，无料可配的情况。因此对回归方程式不作逐步回归。

4    对烧结配矿的转鼓强度进行预测

    进行回归分析的目的不仅仅是观察各种变量对转鼓强度的影响程度，还有必要进行预测，即根据样本以外的新的配矿结果对烧结矿转鼓强度作出平均值的估计，并近似地估计转鼓强度以不同的概率落在相应的区间。对于95%的概率，预测区间L的范围为y士1．96 Sq，即

    L=y土1．96Sq=(y一1．454，y+1．454)                       (7)

    式中：

    Sq——回归计算中剩余标准差，在本例中Sq=0．742。

2007年4月份的实测值和预测值的绝对误差平均值为0．48 %，具有较好的预测效果。

5    结语

    (1)根据多元回归计算分析，烧结铁料的配矿与烧结矿的转鼓强度有高度显著的线性关系。

    (2)在现有的工艺条件下，巴西粉和南非粉对烧结矿转鼓强度有显著的有利作用，其次是印度粉和精1粉。普澳粉的有利作用不显著。杨迪粉和氧化铁皮对转鼓强度有不利影响，其影响程度较小。

    (3)多元回归方程式具有较好的预测效果，在铁料配矿时可以对烧结矿转鼓强度作出估计。