本文來自中國冶金報8月30日5版（裝備技術(shù)版） 

作者王維興

高爐煉鐵爐料由燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和塊礦組成，各高爐要根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，決定各種爐料的配比，達(dá)到環(huán)境友好、低成本生產(chǎn)的目的。世界各國、各鋼鐵企業(yè)沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的煉鐵爐料結(jié)構(gòu)，都要根據(jù)各企業(yè)的具體情況制訂適宜的爐料結(jié)構(gòu)，還要根據(jù)外界情況的變化及時進(jìn)行調(diào)整。2017年鋼協(xié)會員單位高爐的爐料中平均有13%左右的球團(tuán)礦，78%的燒結(jié)礦，9%的塊礦。實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗要求高爐入爐礦含鐵品位高，有優(yōu)質(zhì)的爐料，高質(zhì)量燒結(jié)礦要實(shí)現(xiàn)高堿度（1.8倍~2.2倍），但煉鐵爐渣堿度要求在1.0倍~1.1倍，爐料就需要配低堿度的球團(tuán)礦（或塊礦）。

球團(tuán)工藝相比燒結(jié)工藝的優(yōu)越性

產(chǎn)品冶金性能。一般來說，燒結(jié)礦綜合冶金性能優(yōu)于球團(tuán)礦，因此，高爐煉鐵爐料以高堿度燒結(jié)礦（1.8倍~2.2倍）為主。但是，煉鐵爐渣堿度要求在1.0倍左右，必須搭配一部分酸性球團(tuán)礦，這樣結(jié)構(gòu)的爐料的冶金性能才最優(yōu)。球團(tuán)礦的缺點(diǎn)是膨脹率高，易粉化。目前，北美和歐洲一些高爐使用100%自熔性球團(tuán)礦，冶金性能完全能滿足高爐煉鐵的要求，也取得了較好的高爐生產(chǎn)指標(biāo)。

生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。球團(tuán)工序能耗是燒結(jié)的2/3，環(huán)保治理費(fèi)用低，鐵品位比燒結(jié)高5個~9個百分點(diǎn)（在原料品位、堿度相同的條件下），煉鐵生產(chǎn)效益高10元/噸。

環(huán)保。球團(tuán)工藝主廢氣源比燒結(jié)工藝低一半，環(huán)保治理投資低，容易達(dá)到國標(biāo)，工廠清潔生產(chǎn)。

投資。根據(jù)我國的經(jīng)驗(yàn)，球團(tuán)投資比燒結(jié)高30%~50%，生產(chǎn)大型化后投資成本會降低。

努力提高球團(tuán)礦配比是發(fā)展趨勢

提高煉鐵爐料球團(tuán)礦配比，可有效地促進(jìn)煉鐵入爐礦含鐵品位的提高。據(jù)統(tǒng)計，2017年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦含鐵品位為63.60%，燒結(jié)礦含鐵品位為55.79%；球團(tuán)礦含鐵品位比燒結(jié)礦高7.81%。高爐多用球團(tuán)礦可有效提高入爐礦含鐵品位，從而促進(jìn)燃料比降低，增加產(chǎn)量。如果煉鐵100%使用球團(tuán)礦，要比使用燒結(jié)礦，燃料比下降11.52%，生鐵產(chǎn)量增長19.2%。這個效益是十分可觀的。

提高煉鐵爐料球團(tuán)礦配比，可以促進(jìn)煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排。如果用1噸球團(tuán)礦代替1噸燒結(jié)礦煉鐵，就會使煉鐵系統(tǒng)降低23.11千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸的能耗。

提高煉鐵爐料球團(tuán)礦配比，會降低污染物排放，降低燒結(jié)煙氣的治理費(fèi)用。燒結(jié)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的SO2、NOX、二噁英、粉塵等有害物質(zhì)。如用球團(tuán)礦代替燒結(jié)礦，可以減少或沒有污染物排放，大大減少污染物治理費(fèi)用。

球團(tuán)生產(chǎn)廢氣源量排放比燒結(jié)生產(chǎn)煙氣量低一半，球團(tuán)生產(chǎn)廢氣中的二噁英、CO2、SO2、NOX等都比燒結(jié)生產(chǎn)少（詳見表1），環(huán)保治理簡單容易，工廠清潔，并相應(yīng)地降低了環(huán)保治理費(fèi)用。目前，一些地區(qū)政府已提出要降低本地區(qū)的污染物排放總量，希望鋼鐵企業(yè)停止燒結(jié)生產(chǎn)（歐美已這么去做了），我國也將面臨這個問題。

我國鐵礦資源貧、雜、難選，為提高我國鐵礦使用效率，必須要進(jìn)行細(xì)磨、加強(qiáng)選礦。這樣，我國的鐵礦粉以細(xì)粒度的居多，有一半鐵精粉是適合于去生產(chǎn)球團(tuán)礦的。但是，由于歷史原因（上世紀(jì)50年代，我國全面學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)，大量建設(shè)燒結(jié)機(jī)），我國煉鐵的爐料結(jié)構(gòu)一直是以燒結(jié)礦為主?，F(xiàn)在，我們應(yīng)盡快轉(zhuǎn)變觀念，加強(qiáng)對球團(tuán)生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論研究，促進(jìn)球團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)展，促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排。

目前，我國球團(tuán)礦質(zhì)量與國際先進(jìn)水平相比，存在較大差距：球團(tuán)礦含鐵品位低（約低5%），含SiO2高，配加皂土多，抗壓強(qiáng)度低（生球質(zhì)量不好），工序能耗高等。

球團(tuán)礦有還原膨脹和粉化問題，對高爐生產(chǎn)有較大影響。使用高比例球團(tuán)礦，在高爐操作上要有所調(diào)整，特別是布料規(guī)律、控制煤氣流分布等。

我國球團(tuán)生產(chǎn)情況 

目前，我國球團(tuán)礦生產(chǎn)能力在2.5億噸/年，2011年達(dá)到2.04億噸，2017年為1.7億噸，富余0.8億噸的生產(chǎn)能力；每年約進(jìn)口2000萬噸高質(zhì)量球團(tuán)礦。

球團(tuán)礦生產(chǎn)成本比燒結(jié)礦高。據(jù)統(tǒng)計，使用進(jìn)口鐵精粉生產(chǎn)球團(tuán)礦，比使用國產(chǎn)礦要貴，影響了高爐使用球團(tuán)礦的積極性。太鋼、本鋼、沙鋼、唐鋼、鞍鋼等企業(yè)的球團(tuán)礦價格比燒結(jié)礦高，2017年使用國產(chǎn)鐵精粉生產(chǎn)球團(tuán)礦、燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本見表2。 

據(jù)統(tǒng)計，多年來，全國有100多座高爐球團(tuán)礦配比在20%以上，2017年部分鋼企高爐球團(tuán)礦配比見表3。使用球團(tuán)礦比例較高的高爐，均可實(shí)現(xiàn)高入爐礦品位且渣比較低。

國外部分高爐爐料結(jié)構(gòu)情況見表4，說明國外高爐的入爐礦鐵品位高、渣比低，會給高爐帶來好的效益。

高爐多配酸性球團(tuán)礦后，遇到爐渣堿度不好調(diào)整的問題。歐美高配比球團(tuán)礦的高爐使用100%中性球團(tuán)礦進(jìn)行生產(chǎn)，取得了較好的效果。我們應(yīng)向他們學(xué)習(xí)，在努力提高球團(tuán)礦配比的同時，開發(fā)生產(chǎn)中性球團(tuán)礦的技術(shù)。目前，寶武集團(tuán)湛江鋼鐵已成功生產(chǎn)出中性球團(tuán)礦，為高爐多用球團(tuán)礦提供了好條件。在節(jié)能減排的壓力下，隨著球團(tuán)礦入爐比例的增加，發(fā)展熔劑性球團(tuán)的條件日趨成熟，我國熔劑性球團(tuán)的大發(fā)展勢在必行。

高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展方向是要提高球團(tuán)礦配比，由目前13%左右提高到30%左右，這是可能的。而且我們需要在提高球團(tuán)礦產(chǎn)量的同時，推動帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)工藝的發(fā)展，設(shè)備向大型化發(fā)展，生產(chǎn)高質(zhì)量球團(tuán)礦。

首鋼京唐二期工程計劃將高爐爐料中球團(tuán)礦比例提高到50%以上甚至100%，相應(yīng)建設(shè)一條800萬噸/年~900萬噸/年的帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)線。由首鋼設(shè)計院設(shè)計的包鋼500萬噸/年的帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行，2017年球團(tuán)礦產(chǎn)量達(dá)到354萬噸。河鋼集團(tuán)宣鋼搬遷工程擬在京唐港建設(shè)兩條500萬噸/年帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)線，分兩期建設(shè)。

高品質(zhì)球團(tuán)礦的需求展望

目前，我國每年進(jìn)口高質(zhì)量球團(tuán)礦約2000萬噸，這就是市場需求。目前，重點(diǎn)企業(yè)高爐煉鐵爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦配比在13%左右，合理值應(yīng)為20%左右。2017年，一些企業(yè)高爐球團(tuán)礦配比已達(dá)到30%以上，全國有100多座高爐球團(tuán)礦配比在20%以上。這說明我國高爐煉鐵提高使用球團(tuán)礦的比例有較大潛力。首鋼京唐、武鋼、鞍鋼等企業(yè)在“十三五”煉鐵發(fā)展規(guī)劃中計劃將爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦配比提高到50%左右。

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會和中國金屬學(xué)會共同編制的2011年~2020年《中國鋼鐵工業(yè)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展指南》中，提出了球團(tuán)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)：開發(fā)新型鏈箅機(jī)—回轉(zhuǎn)窯、帶式焙燒機(jī)（＞300萬噸/年）等新裝備、新技術(shù)；新建球團(tuán)設(shè)備能力應(yīng)大于200萬噸/年，應(yīng)實(shí)現(xiàn)多品種（高爐用、直接還原用、熔劑性）優(yōu)質(zhì)（高品位、高強(qiáng)度、低膨脹、高還原性）球團(tuán)礦的生產(chǎn)，快速提升精料技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)更合理的高爐爐料結(jié)構(gòu)；在細(xì)精礦來源越來越多的情況下，進(jìn)一步提高球團(tuán)礦在高爐爐料結(jié)構(gòu)中的比例（全國平均達(dá)到30%以上，有條件的應(yīng)達(dá)到50%）。

日本學(xué)者成田貴一經(jīng)研究提出，高爐綜合爐料的最大壓差值與高堿度燒結(jié)礦和配入酸性球團(tuán)礦的比例相關(guān)，當(dāng)酸性球團(tuán)礦配入比例達(dá)到25%~50%時，△Pm處于最低值，說明優(yōu)化高爐操作指標(biāo)，發(fā)展球團(tuán)礦生產(chǎn)尚有一個很大的空間。

我國短流程電爐生產(chǎn)工藝技術(shù)正加速發(fā)展，電爐生產(chǎn)使用直接還原鐵的需求量很大。生產(chǎn)直接還原鐵需要大量金屬化球團(tuán)。電爐使用直接還原鐵煉鋼比用廢鋼好，既節(jié)能又環(huán)保；直接還原鐵含有害雜質(zhì)少，對冶煉高級鋼種很有利。但我國直接還原鐵產(chǎn)量很少。2015年我國用于直接還原鐵的球團(tuán)礦有5.28萬噸，2016年為4.84萬噸。因此，我國要大力發(fā)展金屬化球團(tuán)礦的生產(chǎn)。

我國球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢是提倡生產(chǎn)高品位（TFe≥65%）低硅(SiO2≤4%)和高鎂（MgO≥1.5%）的優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦。提倡大力發(fā)展MgO質(zhì)酸性球團(tuán)礦和熔劑性球團(tuán)礦，改善球團(tuán)礦的冶金性能，為高爐降低燃料比創(chuàng)造條件。

因此，我們需要組織科研院所、大學(xué)、企業(yè)開展自熔性球團(tuán)生產(chǎn)的技術(shù)攻關(guān)、機(jī)理研究，這方面我國缺乏理論和實(shí)踐的支撐；大型高爐使用高比例球團(tuán)礦的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不足，要開展系列研究等。此外，要大力推廣一批燒結(jié)、球團(tuán)生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)、關(guān)鍵共性技術(shù)，促進(jìn)煉鐵系統(tǒng)的節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)。