许满兴，张玉兰

( 1． 北京科技大学，北京100083; 2． 北京北科亿力科技有限公司，北京100102)

摘要: 本文综合介绍了我国跨入二十一世纪以来，球团矿生产的发展状况。论述了大力发展球团生产的价值和球团矿生产面临的问题和对策，并提出了发展我国球团矿生产的五点展望。

关键词: 球团生产现状; 品位和SiO₂含量; 粒度和表面质量; 发展价值

1 前言

跨入二十一世纪以来，我国钢铁工业进入快速发展的轨道，球团矿作为高炉炼铁的一种主要含铁炉料发展的速度超过了高炉炼铁年增长的速度。我国生铁年产量由2001 年的15 554万t 增长到2011 年62 969 万t; 球团矿年产量由2001 年的1 784 万t 增长到2011 年20 410 万t。

近几年来，受矿价、成本和理念的影响，我国球团矿的年产量降低了不少。

2 新世纪我国球团矿生产的基本情况

2001 ～ 2015 年我国生铁和球团年产量增长情况列于表1［1］。

2001 ～ 2015 年我国球团矿生产主要技术经济指标列于表2 ～ 4［2］。

2． 1 新世纪我国球团矿生产技术的现状

由表1 ～ 表4 可见，我国球团矿生产技术具有以下特征:

( 1) 跨入二十一以来，我国球团矿的年产能提高很快，2011 年年产量达到了20 410 万t，( 年增幅达到18%) ，球团矿占炉料结构比例已经接近20%，但近几年受烧结粉与铁精粉的差价和成本理念的影响，球团矿年产量一路下降，2015 年的年产量约为12 800 万t，下降了7 600万t。目前随矿价进入低价的新常态，我国球团矿的产量预计会很快得到新的发展。

( 2) 我国球团矿的质量指标: 链篦机－ 回转窑球团矿的含铁品位曾上升到高于64． 5%，随着矿价的急剧上涨，2011 年又降低到低于63. 50%; 竖炉球团一直处于62% ～ 63% 的水平，球团矿SiO₂含量在2007 年前报表无数据，近几年链篦机－ 回转窑SiO₂含量不断升高，

2014 高至6． 68%的程度，竖炉球团SiO₂含量高于6. 20%。链篦机－ 回转窑球团的转鼓指数达到95． 0%，竖炉球团矿为90% ～ 91%。近几年首钢和鞍钢的链篦机－ 回转窑球团矿的含铁品位保持在65． 50%以上，接近巴西进口球团矿的水平; 武钢程潮链篦机－ 回转窑球团矿的SiO₂含量低达3． 75%的优良水平。邯钢球团厂成品球的转鼓指数达到97． 0%的水平。

( 3) 我国生产球团矿的原材料消耗: 钢铁生产节省原材料，是资源循环实现可持续发展的一项重要举措。吨球精矿粉消耗回转窑球团矿已基本稳定在1 000 kg 之内; 竖炉球团矿精矿粉消耗也由2001 年的1 060 kg，下降到接近1 000 kg 的水平。球团矿生产的粘结剂用量，回转窑吨球膨润土用量已由2001 年的37． 43 kg逐年下降到2015 年19 kg 的水平，竖炉球团膨润土用量也已由2001 年的35． 05 kg 逐年下降到2015 年的21 kg。国外球团生产膨润土的用量为4 ～ 8 kg /t，因此我国球团生产膨润土用量还有一个较大的改善空间。我国首钢和鞍钢弓矿球团矿生产的膨润土用量近几年下降到了10～ 11 kg /t 球，已经接近国外先进水平。扬州泰富公司年产300 万t 的链篦机－ 回转窑生产线2015 年工业试验，采用北科大的国家发明专利产品富铁复合粘结剂用量，吨球已降低到4． 57kg /t 的世界先进水平。

( 4) 我国球团矿生产的工序能耗，回转窑球团由2001 年的65． 35 kg 标煤/t 球下降到2015年的29． 03 kg 标煤/t 球，竖炉工序能耗由2001年的42． 84 下降到2015 年的26． 63 kg 标煤/t球。带式焙烧机是球团矿生产的一种装备和生产新工艺，几十年来我国仅鞍钢和包钢2 条生产线， 2010 年京唐钢铁公司建设和投产了一条年产400 万t( 面积504 m² ) 的大型带式焙烧机，经过短短几年的运行，取得了良好的效果，其主要生产技术经济指标列于表5。

2． 2 目前我国球团矿突出的质量问题

由表2 ～ 表5 及以上分析可见，我国目前球团矿生产存在几个突出的质量问题。

( 1) 品位低、SiO₂含量高对高炉的严重影响近几年我国球团矿生产除了京唐公司，首钢迁安公司等少数几个球团厂生产的球团矿品位高于66%，SiO₂低于4% 以外，大多数企业生产出来的球团矿，含铁品位低于62%，SiO₂含量高于6%，有的甚至高达＞ 9% 的程度。球团矿是高炉的精料，它在与高碱度烧结矿搭配的炉料结构中需发挥高品位、低渣量的优势，理论研究和生产实践均证明^［3］，只有高品位、低SiO₂的球团矿在高炉内才能发挥低阻力损失改善透气性的作用，球团矿的SiO₂含量只要超过5%，在高炉内的透气性会显著变差，起不到改善高炉透气性的作用。球团矿品位、SiO₂含量与其熔滴性能的关系列于表6。

由表6 可见，要发挥球团矿在炉料结构和高炉冶炼的作用，品位必需大于63． 5%，SiO₂含量必需小于4． 5%。

( 2) 粒度大，表面粗糙对焙烧和高炉燃料比的严重影响。近几年来，我国多数企业生产的球团矿粒度大，表面粗糙不圆，只有京唐公司和首钢球团厂等少数企业生产的球团矿粒度小而匀，表面也较光滑。笔者曾测定过我国东北某大型球团厂的平均粒度大于18 mm，迁安地区某企业的球团矿粒度平均大于22 mm。26 ～ 28mm 的粒级约占15% 以上，且表面粗糙有裂纹，笔者调研过多家民营企业竖炉生产的球团矿，多数粒度大，表面颜色呈黄褐色，没有烧熟，表面黄褐色的球团矿抗压强度低于1 500 N，入炉后灰尘量大，给煤气净化造成困难。德国鲁奇公司曾做过测定，焙烧15 mm 粒径的球团要比焙烧9 mm 粒径的能耗高33． 4%，且产量低。缩小粒度对降低高炉燃料比有直接作用，据统计^［4］，首钢试验高炉入炉矿粒度由8 ～ 45mm 缩小为8 ～ 30mm，焦比降低8． 6%，日本入炉矿粒度由8 ～ 30mm 改为8 ～ 25mm，吨铁降低焦比5～ 7kg /t; 法国索里梅福斯厂一座2 843 m3 高炉，通过11 个月的工业试验，入炉矿粒度大于25mm 的由23% 降低到17%，5 ～ 10mm 粒径由30%上升到34%，平均粒度由15． 5 mm 降低到13 mm，渣铁比305 kg，风温1 250 ℃，创造了439 kg 入炉焦比的世界纪录^［5］。可见降低球团矿的粒级，对发挥球团矿在高炉低燃料比炼铁中具有很大的价值。

3 我国高炉炼铁大力发展球团矿的价值

3． 1 发展球团矿生产是高炉炼铁节能减排最重要的工艺技术

烧结矿和球团矿是我国高炉炼铁的主要原料，烧结矿与球团矿相比，不论是它们自身生产的节能减排，还是对高炉炼铁的节能减排，以及环境保护和加工成本，球团矿比烧结矿都具有很大的优势。

球团矿的工序能耗与烧结矿相比，有很大的优势，据近几年的统计均在50% ～ 54% 之间，如表7 所示。

带式焙烧球团矿的能耗历年比烧结矿低50%，2015 年为48． 77%，说明球团矿生产在能源消耗上比烧结矿有很大的优势。

3． 2 球团矿对改善高炉技术经济指标的价值

球团矿由于含铁品位比烧结矿高出8 ～ 10个百分点，对高炉炼铁降低燃料比和提高产量是显而易见的，目前欧洲和北美国家的高炉炼铁主要炉料不是烧结矿，而是球团矿，以球团矿为主的高炉炼铁入炉矿品位高、渣铁比低，燃料比低，效率高，由表8 不难看出，以球团矿作为高炉炼铁主要原料的优势和球团矿对高炉指标改善的价值。

3． 3 发展球团矿生产对改善高炉炼铁的环境保护具有突出的积极作用

球团矿作为高炉炼铁的主要原料，对改善环境保护具有三个方面的积极作用:

( 1) 球团矿生产比烧结矿节约能耗，工序能耗为烧结矿的50% 左右，而且带式焙烧机的能耗低于50%，这对高炉炼铁而言，节能减排的数额巨大，对改善环保无疑也是一项巨大的贡献。

( 2) 球团矿用于高炉炼铁，因为品位高、渣铁比低，形成燃料比低，有利于高炉的节能减排，由表8 与我国高炉炼铁的燃料比相比，吨铁相差至少有几十公斤的差别，这也是对改善环保的特大贡献。

( 3) 球团矿生产主要燃料为煤气、烟气的净化要比烧结烟气的净化简单得多，球团矿烟气净化主要是脱硫，而烧结烟气净化除了脱硫外，还有难以脱除的氮氧化物( NOx) 和二噁英，这需要大量的投入。

3． 4 发展球团矿生产有利于降低生铁成本。

球团矿生产工艺没有像烧结那样复杂的配料和原料堆场，不需要一混二混强化制粒，也不需要偏析布料和治理台车漏风工艺设备和操作，也不需要庞大的环冷系统，球团矿的工艺设备简单，不仅省去了大量建设投资，也降低了生产管理费用，据统计近几年吨球的加工费约为烧结加工费的一半，因此发展球团矿生产有利于降低炼铁成本。

4 大力发展我国球团矿生产的展望

我国铁矿资源为经过多道细磨选矿后的铁精粉，适当再经细磨后作为生产高品位球团矿是合适的，但近半个世纪以来我国受前苏联的影响，走错了矿物加工的路，一直以生产烧结矿为主。对此美国的铁矿石资源以铁燧岩为主的贫矿，需细磨到－ 500 目才能获得66%以上的铁精粉，美国高炉炼铁是以80%的球团矿为主，而不是以烧结矿为主。我国球团矿生产2011 年曾一度达到20 410 万t，近几年由于铁精粉与烧结粉的差价和球团矿前述的两大质量问题，影响了其使用效果，再加上对球团矿与烧结生产的利弊缺乏系统的经济分析，造成球团矿的年产量骤然下降，直到2015 年产量降至12 800 万t的程度，这是不正常和不合理的状态。但同时应看到去年我国宝钢湛江基地年产500 万t 的球团投产; 扬州泰富公司300 万t 球团投入正常生产，今年包钢新建的我国第二条大型带式焙烧机即将投入生产的大好局面。

从我国高炉炼铁节能和环保两大方面着眼，我国应大力发展球团矿生产，为此，笔者提出以下几点展望:

( 1) 钢铁生产从节能、环保和低成本出发，对烧结和球团生产作全面的经济分析，不能表观吨矿的价格，要从北欧和北美国家高炉炉料结构的发展趋势把握我国球团矿生产的发展方向。

( 2) 大力提高我国造好球、烧好球的技术操作水平，全面提高球团矿的质量，恢复球团矿在高炉炼铁的作用声誉，把目前我国竖炉和链篦机－ 回转窑球团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%，向首钢京唐公司那样，生产高品位( ＞ 65%) 、低SiO₂( ＜ 4． 5%) 的高质量球团矿; 把目前造大球( ＞18 mm) ，表面质量差的球团质量扭转过来，将球团矿的粒度控制在9 ～ 13 mm 的合理范围。推广北科大的富铁复合粘结剂国家发明专利产品。把球团生产的实际成本( 包括品位和SiO₂含量) 降低到最低水平。

( 3) 提高现有大型链篦机－ 回转窑和大型竖炉的操作水平，解决回转窑结圈和大型竖炉气流合理分布的问题，近几年来，沙钢年产240万t 链篦机－ 回转窑解决了结圈问题，建议通过调研加以推广。

( 4) 关于球团矿生产的资源配置问题，在铁矿石价格进入低价的新常态下，目前我国国产铁精粉的价格已低于同品位的进口矿价，巴西的SamarCo 公司和澳大利亚的Ceip 公司都有大量的磁铁精粉可供应我国市场，还有南美的智利、秘鲁和北美的加拿大也都有一定量的磁铁精粉可供我国球团生产，因此我国的球团矿生产资源应该不是一个问题。

( 5) 优先发展带式焙烧机球团矿，带式焙烧机球团有着良好的发展前景，首钢京唐公司年产400 万t 的带式焙烧机建成投产近五年来，生产稳定、质量优良，由表2 ～ 4 的数据对比可见，工序能耗等多项指标优于链篦机－ 回转窑，且没有结圈和气流分布的卡壳问题，具有良好的推广应用价值，建议我国发展球团矿生产应优先发展带式焙烧机，已停产的平烧也可技术改造为带式焙烧机生产球团矿。笔者相信，经过广大球团矿工作者的努力，一个发展高质量球团矿生产的大好局面一定会出现在我国大地上。

参考文献

［1］ 许满兴． 2010 年我国球团矿生产质量评述与展望［C］． 全国球团技术协调组． 2011 年全国球团技术研讨会论文集．扬州: 中冶北方工程技术有限公司，2011: 1 － 3．

［2］ 全国烧结球团信息网．《2001 ～ 2015 年度全国烧结球团厂烧结、球团技术经济指标汇编》［G］． 2016．

［3］ 许满兴，论球团矿生产品位的价值和SiO₂的影响［C］． 全国球团技术协调组． 2015 年全国球团技术研讨会论文集． 江苏永联: 中冶北方工程技术有限公司，2015: 1 － 6．

［4］ 周传典． 高炉炼铁生产技术手册［M］． 北京: 冶金工业出版社，2002．

［5］ ＜ 法＞ N． 朱素等索里梅高炉炉料质量的改进与操作的关系［C］． 加拿大卢维高，高炉炉料结构译文集，冶金工业出版社，1987: 110 － 128