许满兴

自2011年以来，由于铁精粉的价格比烧结粉高得多，我国不少球团矿生产线停产了；尚在继续生产的球团矿的质量没有提高，而是呈下降趋势。我国2011年～2014年球团矿含铁品位和SiO₂含量的状况列于表1。

由表1可见，从2011年到2014年，我国球团矿含铁品位平均降低了1.03%，SiO₂含量平均升高了0.48%。这4年间，球团矿生产配加膨润土的量从2.079%降低到1.588%，降低了0.491%，理论上成品球的SiO₂应降低0.304%，而实际上反而升高了0.48%。这说明，近4年来，用于球团矿生产的铁精粉含铁品位平均降低了1.37%，SiO₂平均升高了0.785%。我国3种焙烧设备生产的球团矿都存在品位下降、SiO₂升高的趋势，但变化情况并不一样。以首钢京唐为主的带式机球团的质量是好的，它虽然也有品位下降、SiO₂升高的趋势，但幅度很小，而且在3种焙烧设备中，带式机的成品球品位最高、SiO₂含量最低。链箅机—回转窑产品品位降低、SiO₂升高的趋势最突出，品位从2014年的63.49%下降到2014年的61.88%，SiO₂从2011年的5.84%升高到2014年的6.68%。链箅机—回转窑是我国目前焙烧球团矿的主体设备，全国有80余条生产线，这样不进反退的趋势值得业界高度关注。相比之下，国外球团矿生产精益求精，现将国外几种主要球团矿质量指标列于表2，希望对我国球团矿生产有所启发。

表2列举的国外17种球团矿，其中13种酸性球团矿的含铁品位只有澳大利亚一种低于65%，而澳大利亚酸性球团矿是含MgO2.45%的镁质球团矿，加上MgO的含量其品位超过67%；17种球团矿的SiO₂含量只有3种超过4.0%，有10种球团矿是低于3.0%的，说明国外球团界真正把球团矿作为精料，突出高品位、低SiO₂含量的特征，不像我国一些球团生产单位，背离了球团矿是精料的正确理念，有的企业把球团矿的品位做到低于55%、SiO₂含量超过9.0%的程度，连烧结矿的品位和SiO₂含量都赶不上。不过，我国也有首钢京唐、本钢等单位坚持生产高品位、低SiO₂的球团矿，球团矿品位高于65.0%，SiO₂含量低于3.5%。
含铁品位和SiO2含量对球团矿生产的影响
    品位是高炉炼铁原料质量的核心，也是球团矿质量的核心。对高炉炼铁而言，以往1%的品位会影响2%的焦比和3%的产量，现代炼铁精料水平提高后，1%的品位将影响1.5%的焦比和2%的产量。正因为如此，现代高炉炼铁都要追求高品位、低渣量的炉料。SiO₂是影响炼铁原料质量的关键因素，也是影响球团矿质量的关键因素。当SiO₂＜3%时，烧结过程难以形成针状复合铁酸钙（SFCA），烧结质量最佳SiO₂含量为4.8%~5.3%。球团矿的固结机理是依据Fe₂O₃的再结晶长大，不需要一定的SiO₂含量。当SiO₂含量增加到4.5%后，不仅球团矿的强度会下降，而且还原性和软熔性能会明显弱化，特别是熔滴性能会变得很差。SiO₂对球团矿冶金性能的影响列于表3。
     球团矿作为酸性炉料与高碱度烧结矿搭配，要的就是它的高品位、低SiO₂，因为对球团矿而言，只有其品位高了，SiO₂含量低了，熔滴性能总特征值S值才会低，才能在高炉内发挥其作用，减小阻力，改善高炉下部透气性。日本学者国分春生等提出，酸性球团矿的熔滴性能总特征值S值≤166.6kPa·℃是适宜的。由表3的数据可见，只有当球团矿的SiO₂含量≤4.5%，才能满足熔滴性能总特征值的要求。美国学者L.A.Hass等提出，熔滴性能总特征值对高炉炉料（即高碱度烧结矿搭配酸性炉料组成的综合炉料）来说，S值≤40kPa·℃是适宜的。这样的结果只有发挥高碱度烧结矿优良的冶金性能与酸性球团矿高品位、低SiO₂两者优势才能实现。这就是高品位和低SiO₂含量对球团矿生产的重要价值。
     例如，我国宝钢高炉采用高碱度烧结矿搭配高品位、低SiO₂的球团矿和块矿组成的炉料结构，由于组成炉料的品位高、SiO₂含量低，综合炉料的熔滴性能均低于40kPa·℃。宝钢高炉炉料的球团矿品位均＞66%，块矿的品位均≥63.2%，球团矿和块矿的SiO₂含量均＜3.0%，综合炉料的含铁品位均＞59.8% ，SiO₂含量均＜4.5%，形成综合炉料熔滴性能总特性值S远低于40kPa·℃。
    综上所述，无论是单一球团矿还是作为高炉的综合炉料，对其质量和冶炼效果的影响，含铁品位和SiO₂含量都是核心和关键因素。
我国高炉炉料结构和球团矿生产展望
    实现高炉合理炉料结构，大力发展高质量球团矿是方向。经过近20年的实践和发展，高碱度烧结矿为主搭配酸性球团矿的炉料结构成为我国高炉炉料结构的主要形式。但是，多年来，炉料结构中球团矿占多大比例为最佳？球团矿的含铁品位多高？SiO₂含量多低？这类问题讨论得很少，没有树立和形成正确的思路和理念。据不完全统计，目前，全国有1240条烧结生产线，上百条360m²、450m²、500m²、600m²大型烧结生产线都是近10年新建的；而大型的球团生产线仅有武钢鄂州、宝钢湛江港、首钢京唐和包钢屈指可数的几条。笔者呼吁，今后应大力发展高质量的球团矿生产线。
    我国各行各业都在深化改革促发展，但球团矿生产却徘徊不前，甚至后退。形成鲜明对比的是国外的球团生产，不论是巴西的淡水河谷、CamarCo公司，还是瑞典的LKAB公司（见表4），它们坚持高品位、低SiO₂的质量理念是一贯的。高炉炼铁对球团矿的质量要求，集中体现在高品位、低SiO₂含量，我国大多数球团矿的质量都违背了高炉炼铁对其质量的要求。世界上先进的高炉指标都离不开低渣量和低燃料比（见表5），笔者认为，表5所示应该是中国高炉炉料结构和炉料质量的方向。
    净化烧结烟气，执行新环保法刻不容缓。目前，对于烧结烟气的净化、脱硫，不少企业还未达标，而烧结烟气的脱硝，全国也只有少数几家企业实现，绝大部分企业尚未进行。净化烧结烟气对改善环境是刻不容缓的大问题，但净化烟气的问题短期内难以觧决。工业发达的西方国家实行以球团矿为主要炉料的高炉炼铁，甚至全球团矿冶炼，背后的重要原因正是对环境的重视。因此，中国高炉炼铁的未来，也离不开大力发展高品位、低SiO₂含量的球团矿。