許滿興，張玉蘭

( 1． 北京科技大學，北京100083; 2． 北京北科億力科技有限公司，北京100102)

摘要: 本文綜合介紹了我國跨入二十一世紀以來，球團礦生產的發展狀況。論述了大力發展球團生產的價值和球團礦生產面臨的問題和對策，并提出了發展我國球團礦生產的五點展望。

關鍵詞: 球團生產現狀; 品位和SiO₂含量; 粒度和表面質量; 發展價值

1 前言

跨入二十一世紀以來，我國鋼鐵工業進入快速發展的軌道，球團礦作為高爐煉鐵的一種主要含鐵爐料發展的速度超過了高爐煉鐵年增長的速度。我國生鐵年產量由2001 年的15 554萬t 增長到2011 年62 969 萬t; 球團礦年產量由2001 年的1 784 萬t 增長到2011 年20 410 萬t。

近幾年來，受礦價、成本和理念的影響，我國球團礦的年產量降低了不少。

2 新世紀我國球團礦生產的基本情況

2001 ～ 2015 年我國生鐵和球團年產量增長情況列于表1［1］。

2001 ～ 2015 年我國球團礦生產主要技術經濟指標列于表2 ～ 4［2］。

2． 1 新世紀我國球團礦生產技術的現狀

由表1 ～ 表4 可見，我國球團礦生產技術具有以下特征:

( 1) 跨入二十一以來，我國球團礦的年產能提高很快，2011 年年產量達到了20 410 萬t，( 年增幅達到18%) ，球團礦占爐料結構比例已經接近20%，但近幾年受燒結粉與鐵精粉的差價和成本理念的影響，球團礦年產量一路下降，2015 年的年產量約為12 800 萬t，下降了7 600萬t。目前隨礦價進入低價的新常態，我國球團礦的產量預計會很快得到新的發展。

( 2) 我國球團礦的質量指標: 鏈篦機－ 回轉窯球團礦的含鐵品位曾上升到高于64． 5%，隨著礦價的急劇上漲，2011 年又降低到低于63. 50%; 豎爐球團一直處于62% ～ 63% 的水平，球團礦SiO₂含量在2007 年前報表無數據，近幾年鏈篦機－ 回轉窯SiO₂含量不斷升高，

2014 高至6． 68%的程度，豎爐球團SiO₂含量高于6. 20%。鏈篦機－ 回轉窯球團的轉鼓指數達到95． 0%，豎爐球團礦為90% ～ 91%。近幾年首鋼和鞍鋼的鏈篦機－ 回轉窯球團礦的含鐵品位保持在65． 50%以上，接近巴西進口球團礦的水平; 武鋼程潮鏈篦機－ 回轉窯球團礦的SiO₂含量低達3． 75%的優良水平。邯鋼球團廠成品球的轉鼓指數達到97． 0%的水平。

( 3) 我國生產球團礦的原材料消耗: 鋼鐵生產節省原材料，是資源循環實現可持續發展的一項重要舉措。噸球精礦粉消耗回轉窯球團礦已基本穩定在1 000 kg 之內; 豎爐球團礦精礦粉消耗也由2001 年的1 060 kg，下降到接近1 000 kg 的水平。球團礦生產的粘結劑用量，回轉窯噸球膨潤土用量已由2001 年的37． 43 kg逐年下降到2015 年19 kg 的水平，豎爐球團膨潤土用量也已由2001 年的35． 05 kg 逐年下降到2015 年的21 kg。國外球團生產膨潤土的用量為4 ～ 8 kg /t，因此我國球團生產膨潤土用量還有一個較大的改善空間。我國首鋼和鞍鋼弓礦球團礦生產的膨潤土用量近幾年下降到了10～ 11 kg /t 球，已經接近國外先進水平。揚州泰富公司年產300 萬t 的鏈篦機－ 回轉窯生產線2015 年工業試驗，采用北科大的國家發明專利產品富鐵復合粘結劑用量，噸球已降低到4． 57kg /t 的世界先進水平。

( 4) 我國球團礦生產的工序能耗，回轉窯球團由2001 年的65． 35 kg 標煤/t 球下降到2015年的29． 03 kg 標煤/t 球，豎爐工序能耗由2001年的42． 84 下降到2015 年的26． 63 kg 標煤/t球。帶式焙燒機是球團礦生產的一種裝備和生產新工藝，幾十年來我國僅鞍鋼和包鋼2 條生產線， 2010 年京唐鋼鐵公司建設和投產了一條年產400 萬t( 面積504 m² ) 的大型帶式焙燒機，經過短短幾年的運行，取得了良好的效果，其主要生產技術經濟指標列于表5。

2． 2 目前我國球團礦突出的質量問題

由表2 ～ 表5 及以上分析可見，我國目前球團礦生產存在幾個突出的質量問題。

( 1) 品位低、SiO₂含量高對高爐的嚴重影響近幾年我國球團礦生產除了京唐公司，首鋼遷安公司等少數幾個球團廠生產的球團礦品位高于66%，SiO₂低于4% 以外，大多數企業生產出來的球團礦，含鐵品位低于62%，SiO₂含量高于6%，有的甚至高達＞ 9% 的程度。球團礦是高爐的精料，它在與高堿度燒結礦搭配的爐料結構中需發揮高品位、低渣量的優勢，理論研究和生產實踐均證明^［3］，只有高品位、低SiO₂的球團礦在高爐內才能發揮低阻力損失改善透氣性的作用，球團礦的SiO₂含量只要超過5%，在高爐內的透氣性會顯著變差，起不到改善高爐透氣性的作用。球團礦品位、SiO₂含量與其熔滴性能的關系列于表6。

由表6 可見，要發揮球團礦在爐料結構和高爐冶煉的作用，品位必需大于63． 5%，SiO₂含量必需小于4． 5%。

( 2) 粒度大，表面粗糙對焙燒和高爐燃料比的嚴重影響。近幾年來，我國多數企業生產的球團礦粒度大，表面粗糙不圓，只有京唐公司和首鋼球團廠等少數企業生產的球團礦粒度小而勻，表面也較光滑。筆者曾測定過我國東北某大型球團廠的平均粒度大于18 mm，遷安地區某企業的球團礦粒度平均大于22 mm。26 ～ 28mm 的粒級約占15% 以上，且表面粗糙有裂紋，筆者調研過多家民營企業豎爐生產的球團礦，多數粒度大，表面顏色呈黃褐色，沒有燒熟，表面黃褐色的球團礦抗壓強度低于1 500 N，入爐后灰塵量大，給煤氣凈化造成困難。德國魯奇公司曾做過測定，焙燒15 mm 粒徑的球團要比焙燒9 mm 粒徑的能耗高33． 4%，且產量低。縮小粒度對降低高爐燃料比有直接作用，據統計^［4］，首鋼試驗高爐入爐礦粒度由8 ～ 45mm 縮小為8 ～ 30mm，焦比降低8． 6%，日本入爐礦粒度由8 ～ 30mm 改為8 ～ 25mm，噸鐵降低焦比5～ 7kg /t; 法國索里梅福斯廠一座2 843 m3 高爐，通過11 個月的工業試驗，入爐礦粒度大于25mm 的由23% 降低到17%，5 ～ 10mm 粒徑由30%上升到34%，平均粒度由15． 5 mm 降低到13 mm，渣鐵比305 kg，風溫1 250 ℃，創造了439 kg 入爐焦比的世界紀錄^［5］。可見降低球團礦的粒級，對發揮球團礦在高爐低燃料比煉鐵中具有很大的價值。

3 我國高爐煉鐵大力發展球團礦的價值

3． 1 發展球團礦生產是高爐煉鐵節能減排最重要的工藝技術

燒結礦和球團礦是我國高爐煉鐵的主要原料，燒結礦與球團礦相比，不論是它們自身生產的節能減排，還是對高爐煉鐵的節能減排，以及環境保護和加工成本，球團礦比燒結礦都具有很大的優勢。

球團礦的工序能耗與燒結礦相比，有很大的優勢，據近幾年的統計均在50% ～ 54% 之間，如表7 所示。

帶式焙燒球團礦的能耗歷年比燒結礦低50%，2015 年為48． 77%，說明球團礦生產在能源消耗上比燒結礦有很大的優勢。

3． 2 球團礦對改善高爐技術經濟指標的價值

球團礦由于含鐵品位比燒結礦高出8 ～ 10個百分點，對高爐煉鐵降低燃料比和提高產量是顯而易見的，目前歐洲和北美國家的高爐煉鐵主要爐料不是燒結礦，而是球團礦，以球團礦為主的高爐煉鐵入爐礦品位高、渣鐵比低，燃料比低，效率高，由表8 不難看出，以球團礦作為高爐煉鐵主要原料的優勢和球團礦對高爐指標改善的價值。

3． 3 發展球團礦生產對改善高爐煉鐵的環境保護具有突出的積極作用

球團礦作為高爐煉鐵的主要原料，對改善環境保護具有三個方面的積極作用:

( 1) 球團礦生產比燒結礦節約能耗，工序能耗為燒結礦的50% 左右，而且帶式焙燒機的能耗低于50%，這對高爐煉鐵而言，節能減排的數額巨大，對改善環保無疑也是一項巨大的貢獻。

( 2) 球團礦用于高爐煉鐵，因為品位高、渣鐵比低，形成燃料比低，有利于高爐的節能減排，由表8 與我國高爐煉鐵的燃料比相比，噸鐵相差至少有幾十公斤的差別，這也是對改善環保的特大貢獻。

( 3) 球團礦生產主要燃料為煤氣、煙氣的凈化要比燒結煙氣的凈化簡單得多，球團礦煙氣凈化主要是脫硫，而燒結煙氣凈化除了脫硫外，還有難以脫除的氮氧化物( NOx) 和二噁英，這需要大量的投入。

3． 4 發展球團礦生產有利于降低生鐵成本。

球團礦生產工藝沒有像燒結那樣復雜的配料和原料堆場，不需要一混二混強化制粒，也不需要偏析布料和治理臺車漏風工藝設備和操作，也不需要龐大的環冷系統，球團礦的工藝設備簡單，不僅省去了大量建設投資，也降低了生產管理費用，據統計近幾年噸球的加工費約為燒結加工費的一半，因此發展球團礦生產有利于降低煉鐵成本。

4 大力發展我國球團礦生產的展望

我國鐵礦資源為經過多道細磨選礦后的鐵精粉，適當再經細磨后作為生產高品位球團礦是合適的，但近半個世紀以來我國受前蘇聯的影響，走錯了礦物加工的路，一直以生產燒結礦為主。對此美國的鐵礦石資源以鐵燧巖為主的貧礦，需細磨到－ 500 目才能獲得66%以上的鐵精粉，美國高爐煉鐵是以80%的球團礦為主，而不是以燒結礦為主。我國球團礦生產2011 年曾一度達到20 410 萬t，近幾年由于鐵精粉與燒結粉的差價和球團礦前述的兩大質量問題，影響了其使用效果，再加上對球團礦與燒結生產的利弊缺乏系統的經濟分析，造成球團礦的年產量驟然下降，直到2015 年產量降至12 800 萬t的程度，這是不正常和不合理的狀態。但同時應看到去年我國寶鋼湛江基地年產500 萬t 的球團投產; 揚州泰富公司300 萬t 球團投入正常生產，今年包鋼新建的我國第二條大型帶式焙燒機即將投入生產的大好局面。

從我國高爐煉鐵節能和環保兩大方面著眼，我國應大力發展球團礦生產，為此，筆者提出以下幾點展望:

( 1) 鋼鐵生產從節能、環保和低成本出發，對燒結和球團生產作全面的經濟分析，不能表觀噸礦的價格，要從北歐和北美國家高爐爐料結構的發展趨勢把握我國球團礦生產的發展方向。

( 2) 大力提高我國造好球、燒好球的技術操作水平，全面提高球團礦的質量，恢復球團礦在高爐煉鐵的作用聲譽，把目前我國豎爐和鏈篦機－ 回轉窯球團62%左右的品位提高到65%以上，把目前SiO₂含量高于5． 80%的(水平降低到低于4． 5%，向首鋼京唐公司那樣，生產高品位( ＞ 65%) 、低SiO₂( ＜ 4． 5%) 的高質量球團礦; 把目前造大球( ＞18 mm) ，表面質量差的球團質量扭轉過來，將球團礦的粒度控制在9 ～ 13 mm 的合理范圍。推廣北科大的富鐵復合粘結劑國家發明專利產品。把球團生產的實際成本( 包括品位和SiO₂含量) 降低到最低水平。

( 3) 提高現有大型鏈篦機－ 回轉窯和大型豎爐的操作水平，解決回轉窯結圈和大型豎爐氣流合理分布的問題，近幾年來，沙鋼年產240萬t 鏈篦機－ 回轉窯解決了結圈問題，建議通過調研加以推廣。

( 4) 關于球團礦生產的資源配置問題，在鐵礦石價格進入低價的新常態下，目前我國國產鐵精粉的價格已低于同品位的進口礦價，巴西的SamarCo 公司和澳大利亞的Ceip 公司都有大量的磁鐵精粉可供應我國市場，還有南美的智利、秘魯和北美的加拿大也都有一定量的磁鐵精粉可供我國球團生產，因此我國的球團礦生產資源應該不是一個問題。

( 5) 優先發展帶式焙燒機球團礦，帶式焙燒機球團有著良好的發展前景，首鋼京唐公司年產400 萬t 的帶式焙燒機建成投產近五年來，生產穩定、質量優良，由表2 ～ 4 的數據對比可見，工序能耗等多項指標優于鏈篦機－ 回轉窯，且沒有結圈和氣流分布的卡殼問題，具有良好的推廣應用價值，建議我國發展球團礦生產應優先發展帶式焙燒機，已停產的平燒也可技術改造為帶式焙燒機生產球團礦。筆者相信，經過廣大球團礦工作者的努力，一個發展高質量球團礦生產的大好局面一定會出現在我國大地上。

參考文獻

［1］ 許滿興． 2010 年我國球團礦生產質量評述與展望［C］． 全國球團技術協調組． 2011 年全國球團技術研討會論文集．揚州: 中冶北方工程技術有限公司，2011: 1 － 3．

［2］ 全國燒結球團信息網．《2001 ～ 2015 年度全國燒結球團廠燒結、球團技術經濟指標匯編》［G］． 2016．

［3］ 許滿興，論球團礦生產品位的價值和SiO₂的影響［C］． 全國球團技術協調組． 2015 年全國球團技術研討會論文集． 江蘇永聯: 中冶北方工程技術有限公司，2015: 1 － 6．

［4］ 周傳典． 高爐煉鐵生產技術手冊［M］． 北京: 冶金工業出版社，2002．

［5］ ＜ 法＞ N． 朱素等索里梅高爐爐料質量的改進與操作的關系［C］． 加拿大盧維高，高爐爐料結構譯文集，冶金工業出版社，1987: 110 － 128