提高高炉炉料中球团矿配比

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