提高高炉炉料中球团矿配比

1、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

2、、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（1.82.2倍）；但炼铁炉渣碱度要求在1.4 1.1倍，炉料就需要配低碱度的球团矿（或块矿）。1.5 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AI2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等），成分稳定，粒度均匀等。1.6 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。1.7 球团工艺相比烧结工艺的

3、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1.82.2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59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

4、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；链莫机回转窑球团。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瓮机回转窑球团工艺为主。三种球团生产工艺比较见下表：项目竖炉链蔗机回转窑带式焙烧机规模万t/a404040主机台数111作业率略低中略高原料磁铁矿磁、赤铁矿适应能力强磁、赤铁矿适应能

5、力强燃料种类煤气煤、油、煤气油、煤气单耗GJ/t10.60.8设备t200022002500价格低中高电能单耗KWh/t装机容量KW354045低中高质鱼抗压强度V2000N/个球，质里不稳TE均匀抗压强度2000N/个球质量稳定均匀抗压强度2000N/个词质里稳TE加工费基准10元+0环保污染源多，难治理污染源少，易治理污染源较少，较易治理投资基准基准120%基准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%;链瓮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0.30.8区间的球团矿质量是最

6、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）含锐钛球团矿，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。

7、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，

8、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SQ、NOx、二嗯英、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嗯英、CO2和SQ,NQ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CO?和SQ

9、,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产品污染物烧结工序球团工序炼铁工序颗粒物0.070.850.0140.150.00540.20二氧化硫0.220.970.0110.210.009-0.34氮氧化物0.311.030.15-0.550.00080.17二嗯英0.1516F).00040.0082CO8.78370.01-0.41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，

10、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SiQ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

11、（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

12、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（兀/吨，）如下：单位：元/吨以即矿烧箝矿以矿生广成去比烧玷矿货太钢686.61517.57169.04本钢548.62526.6521.83唐钢655.83605.5350.30柳钢834.

13、79834.790马钢705.40628.7272.68沙钢724.22635.7488.48南京725.59675.2650.33鞍钢752.36614.98137.38宝武集团831.73744.0187.72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品位渣比kg/t2017年宝钢4号4747m357251860.0425

14、7宝钢湛江1号5050m37851759.30277.7鞍钢2号3200m370.6327.521.8558.64338本钢1号4350m3本钢6号2600m371.4972.1428.5027.860057.2957.88兴澄1号1280m3酒钢1号450m350.1269.5946.3227.164.03.1158.7755.61397太钢3号1800m370.1829.82059.78300略阳1号415m364.2635.270.5856.293622016年湛江1号烧结79.1球团6.9块矿入炉铁品位14.059.33渣比鞍钢320073.2323.872.9058.56332宝钢八

15、一67.5129.862.6356.78336北营新2号320081.9118.0057.89350西林126055.040.203.8058.54387酒钢7号2500m369.5626.793.6553.62450.5太车冈5号4350m366.2632.161.5859.64304武钢8号4117m366.7422.3710.8957.56351.7首迁3号4073m361.8029.859.1258.793152015年烧结球团块矿入炉铁品位渣比kg/t宝钢1号4997m372.1314,6713.1959.41296宝钢3号4350m365.4621.6312.9059.52280.

16、5宝钢4号4747m367.4318.8513.7159.56284.4武钢8号4117m365.9424.589.4757.56351.7马钢A号4000m371.6917.2911.0258.08318.5沙钢5800m372.0213.9014.0558.82296太钢5号4350m36931059.64304太钢6号4350m369.330.7059.36306首迁3号4073m361.429.88.858.79315京唐1号5500m365.2629.235.3159.99285.2京唐2号66.1428.655.2159.96288线鱼圈1号74.4119.735.8658.573

17、57本钢435068.5225.845.6458.18304包钢7号73.2715.2311.4858.89329安阳77.4110.3512.2358.18329唐山320075.708.2516.5058.63336兴澄320074.5312.3013.1858.63302韶钢320080.23.416.457.81288酒钢320062.0837.91053.62450.5酒钢榆林3200莱钢320080.4683.4415.2010.122.6055.05405.66.44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5.4 国外部分高炉炉料结构情况：高炉烧结球团

18、块矿燃料比渣比韩国浦项4350m376.14.719.2493291韩国浦项5600m376.44.919.7492291韩国光阳4600m379.84.715.5506.6韩国光阳55003m79.66.513.9495瑞典钢铁公司0.5099.5036kg/t146加拿大多法斯科100194德国/、莱梅4852205芬兰罗塔鲁基73.726.3203比利时希德玛871330259说明国外高炉的入炉铁品位高，渣比低，会给高炉带来好的效益。6 .科学评价高炉使用球团矿效果案例：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

19、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。7 .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

20、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%容剂性球团矿冶炼，二元碱度（R）为0.9倍，入炉铁品位为55.09%;焦炭为二级焦；风温水平为1003C;生产14#18#

21、铸造生铁，吨铁焦比为574kg/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1150C,用一级冶金焦冶炼，焦比将降到409kg/t。2017年竖炉、链篦机-回转窑和带式焙烧机球团生产技术经济指标如下:利用系数t/m2.h抗压强度N/P转鼓指数膨润土量kg/t矿粉用量kg/t工序能耗kgce/t煤气用量m3/t电耗kwh/tTFe%FeO%SiO2%竖炉7.275228891.7821.97995.930.49200.335.2062.111.156.53链篦机-回转窑0.742252995.4319.1

22、989.926.19185.0831.1961.831.285.96带式焙烧机0.78827.6595.3515.801019.722.23206.3733.3464.630.554.33上述数据说明，带式焙烧机生产球团矿的质量（含铁品位和SiO2高、工序能耗低）是优于竖炉和链篦机-回转窑。8 .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%

23、,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.do河钢集团宣钢搬迁工程，拟在京唐港建设2X500万吨/年两条带式焙烧机生产线，分两期建设。9 .国内外高品质商品球团的需求现状及远景展望目前，我国每年进口高质量球团矿约2000万吨万吨，就是市场需求；目前，重点企业高炉炼铁炉料结构中球团矿配比在13%左右，合理值应为20%左右，2017年一些企业高炉球团矿配比已达到30%以上，全国有100多座高炉球团矿配比在20%以上。说明我国高炉炼铁使用球团矿的比例有较大潜力。京唐公司，武钢，鞍钢等企业“十三五炼铁发展规划中计划将炉料结构中球团矿配比提高到50%左右,中国钢铁工业协会和中国金属学会共同编制的20112020年中国