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(chǎn)的發(fā)展狀況。論述了大力發(fā)展球團生產(chǎn)的價值和球團礦生產(chǎn)面臨的問題和對策，并提出了發(fā)展我國球團礦生產(chǎn)的五點展望。

關鍵詞: 球團生產(chǎn)現(xiàn)狀; 品位和SiO₂含量; 粒度和表面質(zhì)量; 發(fā)展價值

1 前言

跨入二十一世紀以來，我國鋼鐵工業(yè)進入快速發(fā)展的軌道，球團礦作為高爐煉鐵的一種主要含鐵爐料發(fā)展的速度超過了高爐煉鐵年增長的速度。我國生鐵年產(chǎn)量由2001 年的15 554萬t 增長到2011 年62 969 萬t; 球團礦年產(chǎn)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(chǎn)量降低了不少。

2 新世紀我國球團礦生產(chǎn)的基本情況

2001 ～ 2015 年我國生鐵和球團年產(chǎn)量增長情況列于表1［1］。

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

2． 1 新世紀我國球團礦生產(chǎn)技術的現(xiàn)狀

由表1 ～ 表4 可見，我國球團礦生產(chǎn)技術具有以下特征:

( 1) 跨入二十一以來，我國球團礦的年產(chǎn)能提高很快，2011 年年產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)量一路下降，2015 年的年產(chǎn)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(tài)，我國球團礦的產(chǎn)量預計會很快得到新的發(fā)展。

( 2) 我國球團礦的質(zhì)量指標: 鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)，近幾年鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)窯球團的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)窯球團礦的SiO₂含量低達3． 75%的優(yōu)良水平。邯鋼球團廠成品球的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達到97． 0%的水平。

( 3) 我國生產(chǎn)球團礦的原材料消耗: 鋼鐵生產(chǎn)節(jié)省原材料，是資源循環(huán)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項重要舉措。噸球精礦粉消耗回轉(zhuǎn)窯球團礦已基本穩(wěn)定在1 000 kg 之內(nèi); 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(chǎn)的粘結劑用量，回轉(zhuǎn)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(chǎn)膨潤土的用量為4 ～ 8 kg /t，因此我國球團生產(chǎn)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(chǎn)的膨潤土用量近幾年下降到了10～ 11 kg /t 球，已經(jīng)接近國外先進水平。揚州泰富公司年產(chǎn)300 萬t 的鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線2015 年工業(yè)試驗，采用北科大的國家發(fā)明專利產(chǎn)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(chǎn)的工序能耗，回轉(zhuǎn)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(chǎn)的一種裝備和生產(chǎn)新工藝，幾十年來我國僅鞍鋼和包鋼2 條生產(chǎn)線， 2010 年京唐鋼鐵公司建設和投產(chǎn)了一條年產(chǎn)400 萬t( 面積504 m² ) 的大型帶式焙燒機，經(jīng)過短短幾年的運行，取得了良好的效果，其主要生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標列于表5。

2． 2 目前我國球團礦突出的質(zhì)量問題

由表2 ～ 表5 及以上分析可見，我國目前球團礦生產(chǎn)存在幾個突出的質(zhì)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(chǎn)除了京唐公司，首鋼遷安公司等少數(shù)幾個球團廠生產(chǎn)的球團礦品位高于66%，SiO₂低于4% 以外，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)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(fā)揮高品位、低渣量的優(yōu)勢，理論研究和生產(chǎn)實踐均證明^［3］，只有高品位、低SiO₂的球團礦在高爐內(nèi)才能發(fā)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(nèi)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(fā)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(shù)企業(yè)生產(chǎn)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(shù)企業(yè)生產(chǎn)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(qū)某企業(yè)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(diào)研過多家民營企業(yè)豎爐生產(chǎn)的球團礦，多數(shù)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(chǎn)量低。縮小粒度對降低高爐燃料比有直接作用，據(jù)統(tǒng)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(yè)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(chuàng)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(fā)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(fā)展球團礦的價值

3． 1 發(fā)展球團礦生產(chǎn)是高爐煉鐵節(jié)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(chǎn)的節(jié)能減排，還是對高爐煉鐵的節(jié)能減排，以及環(huán)境保護和加工成本，球團礦比燒結礦都具有很大的優(yōu)勢。

球團礦的工序能耗與燒結礦相比，有很大的優(yōu)勢，據(jù)近幾年的統(tǒng)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(chǎn)在能源消耗上比燒結礦有很大的優(yōu)勢。

3． 2 球團礦對改善高爐技術經(jīng)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(chǎn)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(yōu)勢和球團礦對高爐指標改善的價值。

3． 3 發(fā)展球團礦生產(chǎn)對改善高爐煉鐵的環(huán)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(huán)境保護具有三個方面的積極作用:

( 1) 球團礦生產(chǎn)比燒結礦節(jié)約能耗，工序能耗為燒結礦的50% 左右，而且?guī)奖簾龣C的能耗低于50%，這對高爐煉鐵而言，節(jié)能減排的數(shù)額巨大，對改善環(huán)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(jié)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(huán)保的特大貢獻。

( 3) 球團礦生產(chǎn)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(fā)展球團礦生產(chǎn)有利于降低生鐵成本。

球團礦生產(chǎn)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(huán)冷系統(tǒng)，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(chǎn)管理費用，據(jù)統(tǒng)計近幾年噸球的加工費約為燒結加工費的一半，因此發(fā)展球團礦生產(chǎn)有利于降低煉鐵成本。

4 大力發(fā)展我國球團礦生產(chǎn)的展望

我國鐵礦資源為經(jīng)過多道細磨選礦后的鐵精粉，適當再經(jīng)細磨后作為生產(chǎn)高品位球團礦是合適的，但近半個世紀以來我國受前蘇聯(lián)的影響，走錯了礦物加工的路，一直以生產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量問題，影響了其使用效果，再加上對球團礦與燒結生產(chǎn)的利弊缺乏系統(tǒng)的經(jīng)濟分析，造成球團礦的年產(chǎn)量驟然下降，直到2015 年產(chǎn)量降至12 800 萬t的程度，這是不正常和不合理的狀態(tài)。但同時應看到去年我國寶鋼湛江基地年產(chǎn)500 萬t 的球團投產(chǎn); 揚州泰富公司300 萬t 球團投入正常生產(chǎn)，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(chǎn)的大好局面。

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

( 1) 鋼鐵生產(chǎn)從節(jié)能、環(huán)保和低成本出發(fā)，對燒結和球團生產(chǎn)作全面的經(jīng)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(fā)展趨勢把握我國球團礦生產(chǎn)的發(fā)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(zhì)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(zhuǎn)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(chǎn)高品位( ＞ 65%) 、低SiO₂( ＜ 4． 5%) 的高質(zhì)量球團礦; 把目前造大球( ＞18 mm) ，表面質(zhì)量差的球團質(zhì)量扭轉(zhuǎn)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(fā)明專利產(chǎn)品。把球團生產(chǎn)的實際成本( 包括品位和SiO₂含量) 降低到最低水平。

( 3) 提高現(xiàn)有大型鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)窯和大型豎爐的操作水平，解決回轉(zhuǎn)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(chǎn)240萬t 鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)窯解決了結圈問題，建議通過調(diào)研加以推廣。

( 4) 關于球團礦生產(chǎn)的資源配置問題，在鐵礦石價格進入低價的新常態(tài)下，目前我國國產(chǎn)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(chǎn)，因此我國的球團礦生產(chǎn)資源應該不是一個問題。

( 5) 優(yōu)先發(fā)展帶式焙燒機球團礦，帶式焙燒機球團有著良好的發(fā)展前景，首鋼京唐公司年產(chǎn)400 萬t 的帶式焙燒機建成投產(chǎn)近五年來，生產(chǎn)穩(wěn)定、質(zhì)量優(yōu)良，由表2 ～ 4 的數(shù)據(jù)對比可見，工序能耗等多項指標優(yōu)于鏈篦機－ 回轉(zhuǎn)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(fā)展球團礦生產(chǎn)應優(yōu)先發(fā)展帶式焙燒機，已停產(chǎn)的平燒也可技術改造為帶式焙燒機生產(chǎn)球團礦。筆者相信，經(jīng)過廣大球團礦工作者的努力，一個發(fā)展高質(zhì)量球團礦生產(chǎn)的大好局面一定會出現(xiàn)在我國大地上。

參考文獻

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