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我國(guó)雖然鐵礦石儲(chǔ)量巨大，但平均品位較低（35%左右），需要經(jīng)過(guò)選礦富集，經(jīng)選礦后可以獲得含鐵65%以上的精礦。據(jù)了解，這類(lèi)富選鐵精粉粒度細(xì)，很適合生產(chǎn)球團(tuán)礦，但受選礦成本高、進(jìn)口礦沖擊等因素影響，礦山開(kāi)采規(guī)模不大。目前，球團(tuán)礦在高爐熟料中的占比大致在15%左右。采用高品位優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦煉鐵，對(duì)于降低高爐燃料消耗、節(jié)能減排和綠色鋼鐵工業(yè)發(fā)展大有裨益。因此，應(yīng)逐步提升球團(tuán)礦在高爐熟料中的占比。
球團(tuán)工藝與燒結(jié)工藝一樣，都是鋼鐵冶煉行業(yè)中作為加工鐵礦石的一種工藝。球團(tuán)礦就是把細(xì)磨鐵精粉或其他含鐵粉料添加少量添加劑混合后，在加水濕潤(rùn)的條件下，通過(guò)造球機(jī)滾動(dòng)成球，再經(jīng)過(guò)干燥焙燒，固結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和冶金性能的球形含鐵原料。
由于對(duì)煉鐵用鐵礦石品位的要求日益提高，大量開(kāi)發(fā)利用貧鐵礦資源后，選礦工藝提供了大量小于0.074毫米（-200目）的細(xì)磨精礦粉，這樣的細(xì)磨精礦粉用于燒結(jié)不僅工藝?yán)щy，燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)惡化，而且浪費(fèi)能源。為使這種精礦粉經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行造塊，球團(tuán)工藝應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)50年代，鐵礦粉造塊應(yīng)用球團(tuán)工藝在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中已成規(guī)模。近幾十年，球團(tuán)礦生產(chǎn)發(fā)展迅猛。
球團(tuán)礦靠滾動(dòng)成形，粒度均勻，經(jīng)過(guò)高溫焙燒固結(jié)，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，不僅滿(mǎn)足高爐冶煉過(guò)程的要求，而且可以經(jīng)受長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)期存儲(chǔ)，具有商品性。它的一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)原料礦中的二氧化硅含量沒(méi)有嚴(yán)格要求，可以使用品位很高的鐵精粉，從而有可能使高爐的渣量降到很低的水平（甚至200千克/噸）。我國(guó)有大量的磁鐵精粉，故更應(yīng)發(fā)展這種造塊方法，給高爐提供優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦，與高堿度燒結(jié)礦搭配形成合理的爐料結(jié)構(gòu)，為提高高爐生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)造條件。
球團(tuán)礦具有四大優(yōu)勢(shì)
球團(tuán)礦的種類(lèi)很多，根據(jù)固結(jié)機(jī)理的不同，可分為高溫固結(jié)型（包括氧化焙燒球團(tuán)、金屬化球團(tuán)等）和常溫固結(jié)型（一般稱(chēng)為冷固球團(tuán)）兩類(lèi)。目前球團(tuán)生產(chǎn)以酸性氧化球團(tuán)礦為主。
同樣是用于高爐冶煉的爐料，球團(tuán)礦與燒結(jié)礦的區(qū)別在于：
一是隨著礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)采，富礦短缺，必須不斷擴(kuò)大貧礦資源的利用，而選礦技術(shù)的進(jìn)步可經(jīng)濟(jì)地選出高品位細(xì)磨鐵精礦。但過(guò)于精細(xì)礦不利于燒結(jié)，透氣性差，影響燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，而用球團(tuán)法處理很適宜，原因是過(guò)細(xì)精礦易于成球。粒度越細(xì)，成球性越好，球團(tuán)強(qiáng)度越高。
二是燒結(jié)礦是形狀不規(guī)則的多孔質(zhì)塊礦，而球團(tuán)礦是規(guī)則的，一般是直徑在10毫米～25毫米的球形礦。球團(tuán)礦較燒結(jié)礦粒度均勻，微氣孔多，還原性好，強(qiáng)度高且易于貯存，有利于強(qiáng)化高爐生產(chǎn)。
三是適于球團(tuán)法處理的原料已從磁鐵礦擴(kuò)展到赤鐵礦、褐鐵礦以及各種含鐵粉塵、化工硫酸渣等。球團(tuán)方法也適用于有色金屬的回收?？傊驁F(tuán)礦有利于開(kāi)展資源綜合利用，推動(dòng)鋼鐵制造業(yè)綠色發(fā)展。
四是球團(tuán)工藝不像燒結(jié)工藝要靠液相固結(jié)，且在混合料中必須有燃料，為燒結(jié)過(guò)程提供熱源。球團(tuán)礦主要依靠礦粉顆粒的高溫再結(jié)晶固結(jié)，不需要產(chǎn)生液相，熱量由焙燒爐內(nèi)的燃料燃燒提供。在我國(guó)鋼鐵工業(yè)以長(zhǎng)流程為主的背景下，提高球團(tuán)礦在高爐熟料結(jié)構(gòu)中的比例將有利于行業(yè)碳減排。
球團(tuán)礦的3種主要生產(chǎn)工藝
鐵礦粉的球團(tuán)過(guò)程包括生球成形和球團(tuán)礦的焙燒固結(jié)兩個(gè)主要作業(yè)。其中，焙燒固結(jié)是目前生產(chǎn)球團(tuán)礦普遍采用的方法，通過(guò)焙燒使球團(tuán)礦具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的冶金性能。
目前，合理的氧化球團(tuán)焙燒方法有3種，即帶式焙燒機(jī)焙燒球團(tuán)、鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯焙燒球團(tuán)、豎爐焙燒球團(tuán)。
帶式焙燒機(jī)焙燒。帶式焙燒機(jī)基本上與帶式燒結(jié)機(jī)相似，然而兩者生產(chǎn)過(guò)程完全不同。一般球團(tuán)帶式焙燒機(jī)的整個(gè)長(zhǎng)度可依次分為干燥、預(yù)熱、燃料點(diǎn)火、焙燒、均熱和冷卻6個(gè)區(qū)域。
鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)爐焙燒。其是由鏈箅機(jī)、回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)組合而成的焙燒工藝。生球的干燥、脫水和預(yù)熱過(guò)程在鏈箅機(jī)完成，高溫焙燒在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行，而冷卻則在冷卻機(jī)上完成。
豎爐焙燒。焙燒球團(tuán)礦的豎爐是一種按逆流原則工作的熱交換設(shè)備。生球裝入豎爐以均勻的速度連續(xù)下降，燃燒室生成的熱氣體從噴火口進(jìn)入爐內(nèi)，熱氣流自下而上與自上而下的生球進(jìn)行熱交換。生球經(jīng)干燥、預(yù)熱后，進(jìn)入焙燒區(qū)進(jìn)行固相反應(yīng)而固結(jié)，球團(tuán)在爐子下部冷卻，然后排出，整個(gè)過(guò)程在豎爐內(nèi)一次完成。
資料顯示，目前國(guó)內(nèi)3種焙燒方式占球團(tuán)礦生產(chǎn)總量的比例大致是帶式焙燒占5.4%、鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯焙燒占58.6%、豎爐焙燒占36%。
大力發(fā)展先進(jìn)球團(tuán)技術(shù)
筆者分析了20余年行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦產(chǎn)量、球團(tuán)礦燒結(jié)礦產(chǎn)量比例等情況。從圖1可以看出，行業(yè)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦產(chǎn)出量從1998年至2011年的12年間一直處于增長(zhǎng)階段，直到2011年達(dá)到峰值。之后從2011年到2019年則一直處于波動(dòng)狀態(tài)。從圖2可以看出，自2011年達(dá)到峰值之后，行業(yè)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦與燒結(jié)礦產(chǎn)出量之比開(kāi)始下降。從圖3可以看出，自2011年之后，球團(tuán)礦產(chǎn)量的變化與生鐵產(chǎn)量的變化出現(xiàn)明顯的不同步現(xiàn)象。
圖4為2011年之后近10年時(shí)間球燒比（球團(tuán)礦與燒結(jié)礦產(chǎn)量之比）與進(jìn)口鐵礦石價(jià)格指數(shù)變動(dòng)情況。結(jié)合這一時(shí)期國(guó)家政策、市場(chǎng)行情、鐵礦石貿(mào)易分析，球團(tuán)礦配加比例在環(huán)保政策比較寬泛時(shí)期與鐵礦粉價(jià)格有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。鐵礦石價(jià)格升高，與造球精粉價(jià)格差距縮小后，球團(tuán)礦使用量增加。而鐵礦石價(jià)格降低，尤其是進(jìn)口礦粉價(jià)格很低，與國(guó)內(nèi)鐵精粉成本差距較大時(shí)，使得造球成本比燒結(jié)礦生產(chǎn)相比升高較多，則企業(yè)為降低成本，會(huì)選擇減少球團(tuán)礦的使用。2011年前后，球團(tuán)礦產(chǎn)出量達(dá)到峰值時(shí)，鐵礦石價(jià)格也較高。
幾十年來(lái)，球團(tuán)礦無(wú)論是生產(chǎn)技術(shù)水平還是產(chǎn)出量都有很大提升，但當(dāng)前球團(tuán)礦在高爐爐料中的配比仍有待進(jìn)一步提升。下一步，我國(guó)仍需大力發(fā)展先進(jìn)球團(tuán)技術(shù)，如調(diào)整球團(tuán)生產(chǎn)工藝設(shè)備（推廣鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯和帶式焙燒機(jī)，淘汰豎爐）、降低膨潤(rùn)土消耗、提高球團(tuán)礦品位、降低工序能耗、球團(tuán)煙氣處理等；同時(shí)，補(bǔ)充完善行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)體系，使球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)統(tǒng)計(jì)更加豐富、科學(xué)、合理。
筆者認(rèn)為，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、鋼鐵產(chǎn)量產(chǎn)能受限等背景下，球團(tuán)礦使用比例和鐵礦粉價(jià)格對(duì)應(yīng)關(guān)系將發(fā)生變化。尤其是受環(huán)保限產(chǎn)等因素影響，燒結(jié)礦的弊端逐漸顯露，球團(tuán)礦使用比例或呈上升趨勢(shì)。鋼鐵企業(yè)也意識(shí)到，須制備優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦，提高高爐爐料球團(tuán)礦的配比，降低高爐對(duì)燒結(jié)礦的依賴(lài)，因此，應(yīng)逐步提升球團(tuán)礦的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量，或增加商品球團(tuán)礦的采購(gòu)量。
