提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排王维兴中钢金属学会1.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。

1.1要根据各企业具体生产条件下，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。

1.2实现低成本炼铁的方法：优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。

1.3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）。

1.4高炉生产长期稳定顺行是关键，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。

1.5实现资源合理利用，充分利用本地矿产资源，合理回收利用企业内含铁尘泥等。

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。

1.6球团工艺相比烧结工艺的优越性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，铁品位比烧结高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，球团投资比烧结高30%~50%；大型化后，会降低。

2.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。

2.1三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下表：2.2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%。

2.3.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（是直接还原铁），可用于电炉冶炼的原料。

3.努力提高高炉球团矿配比，是炼铁技术发展的大方向：3.1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。

3.2.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。

3.3. 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。

如果用一顿球团矿代替一顿烧结矿炼铁，就会使炼铁系统降低23.11kgce/t的能耗。

3.4. 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、NO X、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了。

这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，N X O等比烧结生产少（详见表3），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。

表3 炼铁系统吨产品废气污染物排放因子情况单位：kg/t产品目前，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（欧美已这么去做了）；我国也将面临这个问题。

3.5中国铁矿资源是贫、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。

太钢的精矿粉-320网目在90%，是适应生产球团矿，但他们选择生产烧结矿，是技术路线的错误。

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。

3.6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。

4.要开展的工作：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；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。

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。

5.我国球团生产情况：5.1球团矿产量：目前，我国球团生产能力在2.5亿吨/年，2011年达到2.04亿吨，2017年为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矿。

5.2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。

太钢、本钢、沙钢、唐钢、鞍钢等企业的球团矿价格比烧结矿高，如下面表述：2017年使用国产铁精粉生产球团矿、烧结矿的生产成本（元/ 吨，）如下：球团矿烧结矿球团矿生产成本比烧结矿贵单位：元/ 吨太钢686.61 517.57 169.04本钢548.62 526.65 21.83唐钢655.83 605.53 50.30柳钢834.79 834.79 0马钢705.40 628.72 72.68沙钢724.22 635.74 88.48南京725.59 675.26 50.33鞍钢752.36 614.98 137.38宝武集团831.73 744.01 87.72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。

5.3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下面情况：高炉炼铁炉料结构，%烧结球团块矿入炉铁渣比品位kg/t2017年宝钢4号4747m3 57 25 18 60.04 257 宝钢湛江1号5050m3 78 5 17 59.30 277.7 鞍钢2号3200m3 70.63 27.52 1.85 58.64 338本钢1号4350m3 71.49 28.50 0 57.29本钢6号2600m3 72.14 27.86 0 57.88兴澄1号1280m3 50.12 46.32 4.0 58.77 397酒钢1号450m3 69.59 27.16 3.11 55.61太钢3号1800m3 70.18 29.82 0 59.78 300略阳1号415m3 64.26 35.27 0.58 56.29 3622016年烧结球团块矿入炉铁品位渣比湛江1号79.1 6.9 14.0 59.33鞍钢3200 73.23 23.87 2.90 58.56 332宝钢八一67.51 29.86 2.63 56.78 336北营新2号3200 81.91 18.0 0 57.89 350西林1260 55.0 40.20 3.80 58.54 387 酒钢7号2500m3 69.56 26.79 3.65 53.62 450.5太钢5号4350m3 66.26 32.16 1.58 59.64 304武钢8号4117m3 66.74 22.37 10.89 57.56 351.7首迁3号4073m3 61.80 29.85 9.12 58.79 3152015年烧结球团块矿入炉铁品位渣比kg/t宝钢1号4997m3 72.13 14,67 13.19 59.41 296 宝钢3号4350m3 65.46 21.63 12.90 59.52 280.5 宝钢4号4747m3 67.43 18.85 13.71 59.56 284.4 武钢8号4117m3 65.94 24.58 9.47 57.56 351.7 马钢A 号4000m3 71.69 17.29 11.02 58.08 318.5 沙钢5800m3 72.02 13.90 14.05 58.82 296 太钢5号4350m369 31 0 59.64 304太钢6号4350m3 69.3 30.7 0 59.36 306首迁3号4073m3 61.4 29.8 8.8 58.79 315 京唐1号5500m3 65.26 29.23 5.31 59.99 285.2 京唐2号66.14 28.65 5.21 59.96 288鲅鱼圈1号74.41 19.73 5.86 58.57 357本钢4350 68.52 25.84 5.64 58.18 304包钢7号73.27 15.23 11.48 58.89 329安阳77.41 10.35 12.23 58.18 329唐山3200 75.70 8.25 16.50 58.63 336兴澄3200 74.53 12.30 13.18 58.63 302韶钢3200 80.2 3.4 16.4 57.81 288酒钢3200 62.08 37.91 0 53.62 450.5 酒钢榆林3200 80.46 15.20 2.60 55.05 405.6 莱钢3200 83.44 10.12 6.44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。