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2025-09-16
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鋼鐵冶金2025年07月03日
隨著我國鋼鐵行業(yè)結構調整優(yōu)化的需求和綠色低碳高質量的要求，球團礦作為高爐的優(yōu)質原料越來越受到業(yè)界的青睞，促使了球團業(yè)的快速發(fā)展。
1 球團礦的優(yōu)點
目前國內外高爐使用三種球團礦，分別是酸性球團礦（R<0.5），熔劑性球團礦(添加熔劑)和鎂質球團礦（添加含鎂熔劑）。球團礦有如下優(yōu)點：
(1)球團礦粒度均勻，強度高、粉末少。氣孔率高達30%左右，滾動性好，比同成分的燒結礦軟化溫度窄，有利于改善高爐成渣帶透氣性、有利于高爐布料和煤氣成分均勻合理。
(2)球團礦堆比重大，在同樣冶煉強度條件下，可相對延長在爐內的停留時間，粒度較小，含FeO低，主要以易還原的Fe2O3形態(tài)存在，具有很好的還原性能。
(3)球團礦含鐵品位高，一般在60%以上，熱穩(wěn)定性好，化學成分穩(wěn)定，有利于改善高爐內煤氣熱能和化學能的利用，促進高爐穩(wěn)定順行和降低焦比。
(4)球團礦易于儲存，在一定時期不易風化破碎，特別適合礦山規(guī)模化生產(chǎn)和存儲。
2 球團礦技術和裝備的發(fā)展歷程
球團礦技術始于1919年，由瑞典開發(fā)。目前球團礦生產(chǎn)有三種技術：豎爐技術、鏈篦機-回轉窯技術、帶式焙燒機技術。三種技術由配料系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、潤磨系統(tǒng)、造球系統(tǒng)、篩分布料系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)組成，主要的區(qū)別是焙燒的設備和方式不一樣。目前球團礦生產(chǎn)技術以鏈篦機-回轉窯技術為主。
2.1 豎爐技術
豎爐技術主要是指從爐體上部裝入的合格生球在豎爐內下降過程中，被爐外的燃燒室產(chǎn)生的熱氣體接觸進行熱焙燒，由齒輥卸料器卸到冷卻裝置冷卻得到球團礦。
2006年以前，豎爐球團在我國占主導地位。當時豎爐球團的發(fā)展為我國高堿度燒結礦搭配酸性球團礦入爐的合理爐料結構作出了貢獻。后因為豎爐單機生產(chǎn)能力小，生產(chǎn)率低，膨潤土用量大，球團礦品位降低多，質量不均勻，抗壓強度低等問題，越來越不適應高爐的大型化發(fā)展。
2.2鏈篦機-回轉窯技術
隨著我國高爐的大型化，豎爐球團礦的質量滿足不了大高爐的使用，由于鏈篦機-回轉窯球團礦的質量好、抗壓強度高能完全滿足大高爐對原料的要求，加之返粉率低，環(huán)境清潔，余熱重復利用等優(yōu)點，得到鋼廠和礦山的青睞，從2004年開始，鏈篦機-回轉窯氧化球團礦生產(chǎn)線在鋼鐵廠和礦山陸續(xù)被建成了。
鏈篦機-回轉窯技術主要是指把合格的生球(>6mm,<16mm)布到鏈篦機上進行干燥、預熱后，在回轉窯進行氧化固結焙燒，通過環(huán)冷機冷卻得到球團礦。
我國用鏈篦機-回轉窯技術是在首鋼球團廠2000年截窯改造后開始的，成功開發(fā)了鏈篦機-回轉窯工藝生產(chǎn)氧化球團礦技術，填補了中國大型球團生產(chǎn)技術的空白。
由于鏈篦機的工作環(huán)境惡劣，冷熱交替，對其耐熱件的熱疲勞性要求高。2009年以前，一些規(guī)模大、配加紅礦量大的球團生產(chǎn)線鏈篦機的耐熱件是進口的，有的整機引進。隨著2009年我國擁有自主知識產(chǎn)權、單條生產(chǎn)能力最大的寶鋼湛江紅礦球團鏈箅機-回轉窯球團生產(chǎn)線投產(chǎn)運行后，開啟了我國該項技術的國產(chǎn)化、裝備完全國產(chǎn)化的時代。
2.3 帶式焙燒機技術
帶式焙燒技術主要是指合格生球在帶式焙燒機上完成干燥、預熱、焙燒、均熱、冷卻全工序，與鏈-回-環(huán)三大主機相比熱損耗更低、熱利用率更高單機生產(chǎn)能力大、原料適應能力強，無結圈等優(yōu)點。帶式焙燒機結構圖見圖2。
2.5 球團技術和裝備海外市場的應用
隨著我國球團技術創(chuàng)新和裝備制造能力的提升，從技術、裝備成套引進、核心耐熱件的外購，到如今擁有自主知識產(chǎn)權的成套設備和耐熱件的開發(fā)，我國球團技術、裝備和關鍵零部件已經(jīng)從以前的“請進來”到現(xiàn)在的“走出去”，從備品備件的出口，到現(xiàn)在按中國標準設計和加工制造的整條球團生產(chǎn)線設備的出口。根據(jù)市場統(tǒng)計，目前海外球團生產(chǎn)線的備品備件和新建球團項目的設備中國制造高達70%，遍及印度、印度尼西亞、越南、伊朗、沙特、土耳其、洪都拉斯、巴西、玻利維亞、委內瑞拉等地，特別是最近五年，印度和伊朗的鏈篦機-回轉窯球團項目80%由中國企業(yè)如江蘇宏大等承包建設，為我國開拓海外市場做出了貢獻。
3 節(jié)能綠色低碳
球團生產(chǎn)工序能耗約為燒結生產(chǎn)工序的50%，鋼協(xié)2020年統(tǒng)計，鋼協(xié)會員單位的燒結工序能耗平均48.08kgce/t, 球團工序能耗平均24.35kgce/t，生產(chǎn)球團礦能耗低。
由于球團工藝焙燒供熱方式與燒結不同，燃燒后形成的SO2、NOX和CO2排放量相較于燒結工藝少很多。此外，球團礦產(chǎn)生的粉塵量相較于燒結礦減少很多，球團工藝對環(huán)境更加友好。燒結工序和球團工序的排放對比見下圖：
4 大比例球團礦入爐是當今高爐爐料結構發(fā)展的方向和需求
與世界其他國家相比，我國的高爐爐料結構以燒結礦為主，球團礦配比低，而北美、歐洲高爐以高比例球團為主，個別高爐入爐比例達到100%。比如：瑞典瑞鋼高爐球團比97.2%，加拿大多法斯科100%全球團冶煉；美鋼聯(lián)14#高爐球團比80%等等。據(jù)中鋼協(xié)2020年統(tǒng)計，我國中鋼協(xié)會員單位煉鐵的燃料比 529.11kg/t,比歐美高爐燃料比平均高出70kg，原因是爐料的結構和質量區(qū)別。我國高爐爐料以燒結礦為主，燒結礦鐵品位在57%左右，而球團礦的鐵品位在62%以上，燒結礦用的多會帶來高爐出渣量大和能耗高的弊端。
據(jù)了解，首鋼伊鋼2018年起率先實現(xiàn)了全年100%球團冶煉，成為國內第一家100%球團入爐進行高爐冶鐵的生產(chǎn)企業(yè)。2019年，首鋼曹妃甸京唐公司成功開發(fā)了帶式焙燒機生產(chǎn)高鐵低硅堿性球團礦（TFe≥66.2%、SiO2≤2.2%）,其3座5500m3高爐球團入爐比≥55%,高爐渣量≤215kg/t,燃料比≤483kg/t，節(jié)能降耗效果明顯，這說明，大比例球團礦入爐的冶煉技術在我國是可行的。
2021年初，有關單位起草編制了團體標準《高爐大比例球團冶煉技術規(guī)范》，為后續(xù)其他鋼鐵企業(yè)高爐大比例球團冶煉技術提供規(guī)范，有標準可依，少走彎路。
5 大型帶式焙燒球團是發(fā)展趨勢
5.1 規(guī)模化、集約化方向發(fā)展是趨勢
隨著國家對于礦產(chǎn)資源產(chǎn)能結構的調整，國內礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用正朝著規(guī)模化、集約化的方向發(fā)展。國內豎爐、120萬噸/年以下的中小鏈篦機-回轉窯球團產(chǎn)能及產(chǎn)量將進一步縮減，大規(guī)模的帶式焙燒機等節(jié)能環(huán)保型球團工藝的產(chǎn)能則將進一步得到提升。
5.2 帶式焙燒技術更適合生產(chǎn)熔劑性球團
熔劑性球團礦也稱堿性球團礦是相對酸性球團礦而言的，在造球過程中，直接在含鐵物料中加入CaO、MgO等煉鐵助熔劑，使其含有一定的堿度（CaO/Si02),從而改善球團礦的冶金性能。所以比普通的酸性球團礦的冶金性能好。
因為帶式焙燒技術的球團是鋪到臺車上的，在臺車上相對靜止，不存在球團間或球團與設備間的相對運動。而鏈篦機-回轉窯工藝生球在窯內滾動，如果生產(chǎn)熔劑性球團的鐵精礦SiO2含量過高，在一定球團堿度下，總液相量增多，液相量過多不僅會增加回轉窯和環(huán)冷機的溫度控制難度，同時產(chǎn)生過多的低熔點化合物和粉末會造成回轉窯結圈，使環(huán)冷機內的球團相互粘結，惡化球層透氣性，冷卻效果差。而帶式焙燒技術可有效避免鏈篦機-回轉窯技術生產(chǎn)熔劑性球團時可能發(fā)生的球團粘結和窯體結圈現(xiàn)象。
對于帶式機生產(chǎn)熔劑性球團工藝，對鐵精礦SiO2含量的要求沒有鏈篦機-回轉窯球團工藝的嚴苛。因此，帶式焙燒機工藝在生產(chǎn)熔劑性球團方面具有明顯的技術優(yōu)勢，采用帶式焙燒工藝制備熔劑性球團是球團生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。
據(jù)不完全統(tǒng)計，近三年國內帶式焙燒機球團項目有：河鋼樂亭、福建三明、昆明鋼鐵、防城港、馬鋼股份、中天鋼鐵、攀鋼西昌基地、玉昆鋼鐵等，單條生產(chǎn)線建設規(guī)模均在 200-480萬噸之間。預計在10年內，國內傳統(tǒng)的豎爐球團將被全部拆除，帶式機球團的產(chǎn)能將有望趕超鏈篦機-回轉窯球團的產(chǎn)能。
