什麼是球團礦生產（我國球團礦生產）

2023-07-22 15:11:39

高爐煉鐵爐料由燒結礦、球團礦和塊礦組成，各高爐要根據不同的生產條件，決定各種爐料的配比，達到環境友好、低成本生產的目的。世界各國、各鋼鐵企業沒有一個標準的煉鐵爐料結構，都要根據各企業的具體情況制訂適宜的爐料結構，還要根據外界情況的變化及時進行調整。2017年鋼協會員單位高爐的爐料中平均有13%左右的球團礦，78%的燒結礦，9%的塊礦。實現高產低耗要求高爐入爐礦含鐵品位高，有優質的爐料，高質量燒結礦要實現高鹼度（1.8倍~2.2倍），但煉鐵爐渣鹼度要求在1.0倍~1.1倍，爐料就需要配低鹼度的球團礦（或塊礦）。

球團工藝相比燒結工藝的優越性

產品冶金性能。一般來說，燒結礦綜合冶金性能優於球團礦，因此，高爐煉鐵爐料以高鹼度燒結礦（1.8倍~2.2倍）為主。但是，煉鐵爐渣鹼度要求在1.0倍左右，必須搭配一部分酸性球團礦，這樣結構的爐料的冶金性能才最優。球團礦的缺點是膨脹率高，易粉化。目前，北美和歐洲一些高爐使用100%自熔性球團礦，冶金性能完全能滿足高爐煉鐵的要求，也取得了較好的高爐生產指標。

生產運行費用。球團工序能耗是燒結的2/3，環保治理費用低，鐵品位比燒結高5個~9個百分點（在原料品位、鹼度相同的條件下），煉鐵生產效益高10元/噸。

環保。球團工藝主廢氣源比燒結工藝低一半，環保治理投資低，容易達到國標，工廠清潔生產。

投資。根據我國的經驗，球團投資比燒結高30%~50%，生產大型化後投資成本會降低。

努力提高球團礦配比是發展趨勢

提高煉鐵爐料球團礦配比，可有效地促進煉鐵入爐礦含鐵品位的提高。據統計，2017年重點鋼鐵企業球團礦含鐵品位為63.60%，燒結礦含鐵品位為55.79%；球團礦含鐵品位比燒結礦高7.81%。高爐多用球團礦可有效提高入爐礦含鐵品位，從而促進燃料比降低，增加產量。如果煉鐵100%使用球團礦，要比使用燒結礦，燃料比下降11.52%，生鐵產量增長19.2%。這個效益是十分可觀的。

提高煉鐵爐料球團礦配比，可以促進煉鐵系統節能減排。如果用1噸球團礦代替1噸燒結礦煉鐵，就會使煉鐵系統降低23.11千克標準煤/噸的能耗。

提高煉鐵爐料球團礦配比，會降低汙染物排放，降低燒結煙氣的治理費用。燒結生產會產生大量的SO2、NOX、二噁英、粉塵等有害物質。如用球團礦代替燒結礦，可以減少或沒有汙染物排放，大大減少汙染物治理費用。

球團生產廢氣源量排放比燒結生產煙氣量低一半，球團生產廢氣中的二噁英、CO2、SO2、NOX等都比燒結生產少（詳見表1），環保治理簡單容易，工廠清潔，並相應地降低了環保治理費用。目前，一些地區政府已提出要降低本地區的汙染物排放總量，希望鋼鐵企業停止燒結生產（歐美已這麼去做了），我國也將面臨這個問題。

我國鐵礦資源貧、雜、難選，為提高我國鐵礦使用效率，必須要進行細磨、加強選礦。這樣，我國的鐵礦粉以細粒度的居多，有一半鐵精粉是適合於去生產球團礦的。但是，由於歷史原因（上世紀50年代，我國全面學習前蘇聯，大量建設燒結機），我國煉鐵的爐料結構一直是以燒結礦為主。現在，我們應儘快轉變觀念，加強對球團生產的基礎理論研究，促進球團生產的發展，促進鋼鐵工業的節能減排。

目前，我國球團礦質量與國際先進水平相比，存在較大差距：球團礦含鐵品位低（約低5%），含SiO2高，配加皂土多，抗壓強度低（生球質量不好），工序能耗高等。

球團礦有還原膨脹和粉化問題，對高爐生產有較大影響。使用高比例球團礦，在高爐操作上要有所調整，特別是布料規律、控制煤氣流分布等。

我國球團生產情況

目前，我國球團礦生產能力在2.5億噸/年，2011年達到2.04億噸，2017年為1.7億噸，富餘0.8億噸的生產能力；每年約進口2000萬噸高質量球團礦。

球團礦生產成本比燒結礦高。據統計，使用進口鐵精粉生產球團礦，比使用國產礦要貴，影響了高爐使用球團礦的積極性。太鋼、本鋼、沙鋼、唐鋼、鞍鋼等企業的球團礦價格比燒結礦高，2017年使用國產鐵精粉生產球團礦、燒結礦的生產成本見表2。

據統計，多年來，全國有100多座高爐球團礦配比在20%以上，2017年部分鋼企高爐球團礦配比見表3。使用球團礦比例較高的高爐，均可實現高入爐礦品位且渣比較低。

國外部分高爐爐料結構情況見表4，說明國外高爐的入爐礦鐵品位高、渣比低，會給高爐帶來好的效益。

高爐多配酸性球團礦後，遇到爐渣鹼度不好調整的問題。歐美高配比球團礦的高爐使用100%中性球團礦進行生產，取得了較好的效果。我們應向他們學習，在努力提高球團礦配比的同時，開發生產中性球團礦的技術。目前，寶武集團湛江鋼鐵已成功生產出中性球團礦，為高爐多用球團礦提供了好條件。在節能減排的壓力下，隨著球團礦入爐比例的增加，發展熔劑性球團的條件日趨成熟，我國熔劑性球團的大發展勢在必行。

高爐煉鐵技術發展方向是要提高球團礦配比，由目前13%左右提高到30%左右，這是可能的。而且我們需要在提高球團礦產量的同時，推動帶式焙燒機生產工藝的發展，設備向大型化發展，生產高質量球團礦。

首鋼京唐二期工程計劃將高爐爐料中球團礦比例提高到50%以上甚至100%，相應建設一條800萬噸/年~900萬噸/年的帶式焙燒機生產線。由首鋼設計院設計的包鋼500萬噸/年的帶式焙燒機生產線已經投產運行，2017年球團礦產量達到354萬噸。河鋼集團宣鋼搬遷工程擬在京唐港建設兩條500萬噸/年帶式焙燒機生產線，分兩期建設。

高品質球團礦的需求展望

目前，我國每年進口高質量球團礦約2000萬噸，這就是市場需求。目前，重點企業高爐煉鐵爐料結構中球團礦配比在13%左右，合理值應為20%左右。2017年，一些企業高爐球團礦配比已達到30%以上，全國有100多座高爐球團礦配比在20%以上。這說明我國高爐煉鐵提高使用球團礦的比例有較大潛力。首鋼京唐、武鋼、鞍鋼等企業在「十三五」煉鐵發展規劃中計劃將爐料結構中球團礦配比提高到50%左右。

中國鋼鐵工業協會和中國金屬學會共同編制的2011年~2020年《中國鋼鐵工業科學與技術發展指南》中，提出了球團技術發展目標：開發新型鏈箅機—迴轉窯、帶式焙燒機（＞300萬噸/年）等新裝備、新技術；新建球團設備能力應大於200萬噸/年，應實現多品種（高爐用、直接還原用、熔劑性）優質（高品位、高強度、低膨脹、高還原性）球團礦的生產，快速提升精料技術水平，實現更合理的高爐爐料結構；在細精礦來源越來越多的情況下，進一步提高球團礦在高爐爐料結構中的比例（全國平均達到30%以上，有條件的應達到50%）。

日本學者成田貴一經研究提出，高爐綜合爐料的最大壓差值與高鹼度燒結礦和配入酸性球團礦的比例相關，當酸性球團礦配入比例達到25%~50%時，△Pm處於最低值，說明優化高爐操作指標，發展球團礦生產尚有一個很大的空間。

我國短流程電爐生產工藝技術正加速發展，電爐生產使用直接還原鐵的需求量很大。生產直接還原鐵需要大量金屬化球團。電爐使用直接還原鐵煉鋼比用廢鋼好，既節能又環保；直接還原鐵含有害雜質少，對冶煉高級鋼種很有利。但我國直接還原鐵產量很少。2015年我國用於直接還原鐵的球團礦有5.28萬噸，2016年為4.84萬噸。因此，我國要大力發展金屬化球團礦的生產。

我國球團礦生產技術的發展趨勢是提倡生產高品位（TFe≥65%）低矽(SiO2≤4%)和高鎂（MgO≥1.5%）的優質球團礦。提倡大力發展MgO質酸性球團礦和熔劑性球團礦，改善球團礦的冶金性能，為高爐降低燃料比創造條件。

因此，我們需要組織科研院所、大學、企業開展自熔性球團生產的技術攻關、機理研究，這方面我國缺乏理論和實踐的支撐；大型高爐使用高比例球團礦的生產經驗不足，要開展系列研究等。此外，要大力推廣一批燒結、球團生產先進技術、關鍵共性技術，促進煉鐵系統的節能減排與清潔生產。