提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排（资料来源：冶金管理，王维兴）一、优化炼铁炉料结构的原则高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成，各高炉要根据不同的生产条件，决定各种炉料的配比，实现优化炼铁生产和低成本。

世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构，都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构，同时还要根据外界情况的变化，进行及时调整。

2017 年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿，78%烧结矿，9%块矿。

在高炉生产时，各企业要根据其具体生产条件下，实现科学高炉炼铁操作（满足炼铁学基本原理），完成环境友好、低成本生产的目的。

实现低成本炼铁的方法包括：优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。

而实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高，有优质的炉料，包括高质量烧结矿要实现高碱度（1.8-2.2倍）。

但炼铁炉渣碱度要求在1.0-1.1 倍，炉料就需要配低碱度的球团矿（或块矿）。

高炉生产实现低燃料比，要求原燃料质量要好（入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO 和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等），成分稳定，粒度均匀等。

要实现资源的合理利用，就要合理回收利用企业内含铁尘泥等等资源。

建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰，加石灰混合，造球，干燥，给转炉生产用，切断炼铁系统有害杂质的循环富集。

此外，球团工艺相比烧结工艺具有一定的优越性：1）产品冶金性能一般来说，烧结矿综合冶金性能优于球团矿，因此，高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿（在1.8-2.2 倍）为主。

但是，炼铁炉渣碱度要求在1.0 左右，必须搭配一部分酸性球团矿，这样结构炉料的冶金性能才最优，使高炉生产正常进行。

球团矿的缺点是膨胀率高，易粉化。

目前，北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿，冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求，也取得了较好的高炉生产指标。

2）生产运行费用球团工序能耗是烧结的2/3，环保治理费用低，球团矿铁品位比烧结矿高5-9 个百分点（原料品位、碱度相同条件下），炼铁生产效益高10 元/t。

3）环保球团工艺主废气源比烧结工艺低一半，环保治理投资低，容易达到国标，工厂清洁生产。

4）投资中国经验，球团生产的投资比烧结高出30%-50%，但设备大型化后，投资额会有所降低。

二、球团生产技术球团生产工艺主要有三种：竖炉球团；带式焙烧机球团；链蓖机回转窑球团。

1.三种球团生产工艺比较竖炉生产能耗高，产品质量不稳定，是属于要淘汰的设备（国家已提出要淘汰8m2以下的竖炉）；带式焙烧机球团是生产球团的技术发展方向，可使用赤铁矿，能耗低，产品质量好、稳定，但需要有天然气，生产规模大、投资高。

目前，我国生产球团矿是以链蓖机回转窑球团工艺为主。

三种球团生产工艺比较见表1：2.三种工艺球团产量目前，我国竖炉球团产量占球团总产量的35.97%；带式焙烧机球团产量占总产量的5.39%；链蓖机回转窑球团产量占球团总产量的58.63%。

3.球团矿的品种氧化球团矿：酸性球团矿（碱度在0.3-0.8区间的球团矿质量是最不好的）是当前我国生产球团矿的主体；中性球团矿（碱度在1.0 左右）：供使用100%球团矿高炉冶炼用；碱性球团矿；含镁球团矿（烧结生产不添加白云石，可提高烧结矿质量，对高炉生产有利）；含钒钛球团矿，可对高炉冶炼有护炉作用；含炭球团矿（冷压工艺生产的，在高温下易粉化）；金属化球团矿（直接还原铁），可用于电炉冶炼的原料。

三、努力提高高炉球团矿配比，是炼铁技术发展的大方向1. 提高炼铁炉料球团矿配比，可有效地促进炼铁入炉矿含铁品位的提高据统计，2017 年重点钢铁企业球团矿含铁品位为63.60%，烧结矿含铁品位为55.79%；球团矿含铁品位比烧结矿高7.81%。

高炉多用球团矿可有效地提高入炉矿含铁品位。

2.炼铁提高入炉铁品位，促进降低燃料比、增加产量炼铁学理论是，入炉矿含铁品位提高1%，高炉燃料比下降1.5%，生铁产量增长2.5%，减少渣量1.5%。

如果炼铁100%使用球团矿，要比使用烧结矿，燃料比下降11.52%，生铁产量增长19.2%。

这个效益是十分可观的。

3. 提高炼铁炉料球团矿配比，促进炼铁系统节能减排据统计，2017 年7 月重点钢铁企业球团工序能耗为25.41kgce/t, 烧结工序能耗为48.52kgce/t; 球团工序能耗比烧结低23.11kgce/t。

如果用一吨球团矿代替一吨烧结矿炼铁，就会使炼铁系统降低23.11kgce/t的能耗。

4. 提高炼铁炉料球团矿配比，会降低污染物排放，降低对烧结烟气治理费用烧结生产会产生大量的SO2、NOX、二噁英、粉尘等有害物质。

2012 年国家公布了对烧结烟气综合治理的标准（GB28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》），指标基本上与国际先进水平接轨。

该标准会加大钢铁企业对环保治理的成本（约50元/吨烧），企业要付出较大的代价（环保投资和运行费）。

如用球团代替烧结，既可以减少或没有污染物排放，大大减少了污染物治理费用。

球团生产废气源量排放比烧结生产烟气量低一半，球团生产废气中含有二噁英、CO2和SO2，NXO等比烧结生产少（详见表2），环保治理简单容易，工厂清洁。

生产球团用天然气，不用煤炭，减少排放CO2和SO2，NXO少，相应降低了环保治理费用。

目前，一些地区政府已提出要降低本地区的污染物排放总量，希望钢铁企业停止烧结生产（欧美已这么做，我国也将面临这个问题）。

表2 炼铁系统吨产品废气污染物排放因子情况单位：kg/产品5.中国铁矿资源特征是贫、杂、难选为提高我国铁矿使用效率，必须要进行细磨、加强选矿。

这样，我国的铁矿粉是细粒度的居多，有一半铁精粉是适合于去生产球团矿。

但是，历史原因（上世纪50 年代，我国全面学习苏联，大量建设烧结机），使我国炼铁的炉料结构一直是以烧结矿为主。

这种局面一直没有得到根本的改善。

现在，我们应尽快转变观念，加强对球团生产的基础理论研究，促进球团生产的发展，促进钢铁工业的节能减排。

目前，我国球团质量与国际先进水平相比，存在较多差距：球团含铁品位低（约低5%），含SiO2高，配加皂土多，抗压强度低（生球质量不好），工序能耗高等。

国外已淘汰了竖炉生产球团工艺，大量使用带式焙烧机工艺生产球团矿（适应使用各种类型铁矿，球团质量优越、能耗低），但燃料用天然气的居多。

6. 球团矿有还原膨胀和粉化问题，对高炉生产有较大影响使用高比例球团矿，在高炉操作上要有所调整，特别是布料规律，控制煤气流分布等。

四、要开展的工作一是组织科研、大学、企业开展自熔性球团生产的技术攻关、机理研究。

这方面我国缺乏理论和实践的支撑；二是大型高炉使用高比例球团矿的生产经验不足，要开展系列研究等；三是要大力推广一批烧结、球团生产先进技术，关键共性技术，促进炼铁系统的节能减排，清洁生产。

五、我国球团生产情况1.球团矿产量目前，我国球团生产能力在2.5 亿吨/ 年，2017 年球团产量为1.7 亿吨，富余0.8 亿吨的生产能力；每年约进口2000 万吨的高质量球团。

2.球团矿生产成本比烧结矿贵据统计，使用进口铁精粉生产球团矿，比使用国产矿要贵（国产铁精矿采购成本570.73 元/ 吨，进口铁精矿采购成本592.72 元/ 吨，进口矿比国产矿贵21.99元/ 吨），影响了高炉使用球团矿的积极性。

2017 年使用国产铁精粉生产球团矿、烧结矿的生产成本（元/ 吨，）如表3 所示：表3 我国部分企业球团矿和烧结矿成本单位：kg/产品各企业之间数据相差较大，是生产具体情况不同。

企业之间的铁矿含铁品位、矿种配比、生产技术，操作技术、设备状况等差异大；使用国产矿与进口矿有较大差别，要做具体分析，才能得出科学的判断。

据统计，多年来，全国有100 多座高炉球团矿配比在20%以上，部分高炉球团矿配比见表4：表4 高炉炼铁炉料结构上述情况表明，使用球团比例较高的高炉，均可实现高入炉矿品位，渣比较低。

而从国外钢铁企业看，高炉的入炉铁品位高，渣比低，会给高炉带来好的效益。

例如，瑞典高炉炼铁入炉铁品位67%，100%球团矿，吨矿比1300kg，渣铁比低于160kg，燃料比450kg；我国高炉入炉铁品位57%，吨铁用矿1680kg/t,与瑞典相比，就相差380kg，相当于吨铁用矿相差350 元左右。

2013 年我国重点钢铁企业高炉燃料比为537.26kg/t，比瑞典高87.26kg/t，炼铁成本高84元/吨。

六、生产中性球团矿的意义高炉多配酸性球团后，遇到炉渣碱度不好调整的问题。

欧美高配比球团的高炉是使用100%中性球团进行生产，取得了较好的效果。

我们应向他们学习。

在努力提高球团矿配比的同时，要开发生产中性球团的技术。

过去，首钢迁钢曾进行过生产中性球团矿的生产。

我国应加强这方面的研究，进行技术储备。

目前，湛江钢铁厂已成功生产出中性球团矿，为高炉多用球团矿提供了好条件。

在钢铁生产节能减排的压力下，我国球团矿的生产得到突飞猛进（已有2.5 亿吨/ 年的生产能力）。

随着球团矿入炉比例的继续增加，发展熔剂性球团的条件日趋成熟，我国熔剂性球团的大发展势在必然。

宣化正扑铁业有限公司已有多年生产溶剂性球团的生产实践。

该厂生产溶剂性球团矿的工艺控制为：增加MgO含量（<3%），保持焙烧时球团料柱的透气性，加入非磁性含铁物质，控制氧化速度；两次造球，增加阻粘层；稳定物料配比。

配加宣龙赤铁矿，替代膨润土，改善球团冶金性能，降低成本，防止粘结。

该厂2013 年5 月份的生产指标：100%熔剂性球团矿冶炼，二元碱度（R2）为0.9倍，入炉铁品位为55.09%；焦炭为二级焦；风温水平为1003℃；生产14#～18# 铸造生铁，吨铁焦比为574 kg/t （全焦冶炼）。

若将铸造铁折算为炼钢铁，[Si]=0.5（与同行业具有可比性），则焦比为524kg/t。

如果将球团品位提高到62%，风温达到1150℃，用一级冶金焦冶炼，焦比将降到409kg/t。

七、我国球团生产发展趋势高炉炼铁技术发展方向是要提高球团矿配比，由目前13%左右提高到30%左右，是可能的。

需要在提高球团矿产量的同时，提高球团矿质量，促进高炉节能减排。

要推动带式焙烧机生产工艺的发展，设备向大型化发展，生产高质量球团矿。

首钢京唐二期工程计划将高炉炉料中球团比例提高到50%以上甚至100%，相应建设一条800-900万t/a的带式焙烧机生产线。

由首钢设计院设计的包钢500万t/a的带式焙烧机生产线已投产运行了,2017 年球团矿产量354万吨。

生产指标：台时产量426.43t/m2d，作业率94.84%，返矿率5.7%，膨润土消耗23.49kg/t,转鼓指数96.24%，利用系数0.683t/m2.d。

河钢集团宣钢搬迁工程，拟在京唐港建设2×500 万吨/ 年两条带式焙烧机生产线，分两期建设。