摘要  本文简述了高炉精料及球团生产现状，并从球团精料、膨润土、球团生产设备大型化及球团生产工艺等全面论述了提高球团矿铁品位的可能性及途径。

1      前  言

    众所周知，理想的高炉炉料结构是高碱度烧结矿加酸性球团矿或块矿。但随着炼铁技术的发展，人们认识的不断深入，理想的高炉炉料概念应赋予更确切、更具体的内容。除必须是高碱度烧结矿加酸性球团矿或块矿外，还应该是高品位低渣量的烧结矿和球团矿。近年来我国由于大量使用国外高品位的铁矿粉，使烧结矿品位不断提高，大部分烧结矿的铁品位都在55％以上，SiO₂降到7％以下。还有些烧结厂如宝钢、济钢、莱钢等烧结矿品位提高到58％或59％以上，SiO₂降到5％以下，甚至有的烧结厂正在尝试将铁品位提高到60％，SiO₂控制到4％以下。我国球团矿生产在近年来得到很大的发展，但由于多方面的原因，球团矿铁品位并没有多少改善。球团矿SiO₂高的达到7％～8％，比烧结矿的硅都高得多。因此提高球团矿铁品位的潜力是很大的。本文根据目前我国球团生产现实情况，从不同角度探讨提高球团矿铁品位的措施。

2     我国球团生产现状

    我国球团生产起步较晚，1968年济钢投产的8 m²竖炉是最早一台球团生产设备。70年代，承钢、杭钢、安阳、莱钢、唐钢等相继建成一批8 m²竖炉。在此期间，包钢于1973年建成投产162 m²带式焙烧机，设计能力为110万t。与此同时，武钢烧结厂也投产两台带式焙烧机。70年代末、80年代初，又有承德和立新的小型链篦机一回转窑球团设备投产。从球团生产工艺看，我国球团发展速度是很快的。但是，由于对球团生产缺乏经验，建成的球团厂总是存在这样或那样的问题，在较长一段时间内不能达产，有的球团厂如武钢的带式焙烧机和昆钢的8 m²竖炉不得不停产。80年代后期，我国球团生产又有了新的发展。由于济钢和杭钢的竖炉专有技术的发明和膨润土取代消石灰作粘结剂应用获得成功，使竖炉球团生产有了较快的发展，到1998年，已有25座竖炉投入生产，同时本钢16 m²竖炉投产，实现了我国竖炉大型化。1986年，首钢迁安矿业公司生产金属化球团矿的链篦机．回转窑改造为生产氧化球团矿，1989年鞍钢200万t带式焙烧机的顺利投产，使得我国球团生产不但在生产能力上有较快的发展，而且也开始向设备大型化迈进。90年代我国球团产量稳步上升，图1为我国近6年的球团矿产量。

    跨入新世纪的第一年，球团生产比较薄弱的南方加快了发展，2001年成钢、重钢、马钢、涟钢、大冶铁矿、湘钢都建竖炉球团，南昌钢铁厂、三明钢铁厂、安庆铜矿的球团竖炉也正在建设中，预计2002年投人生产。不但球团生产有了长足的进步，而且球团设备也向大型化迈进了一大步，首钢迁安原有的链篦机．回转窑通过技术改造，球团矿产质量都有很大提高。目前正在兴建200万t的第二套链篦机一回转窑球团设备。程潮铁矿和柳钢120万t的链篦机．回转窑也正在设计中，邯钢的200万t带式球团焙烧机预计2002年底投产。

     上述这些球团厂投产后，预计我国球团矿年产量可达3000万t以上，可初步缓解我国球团矿供不应求的问题。但降低膨润土用量，提高球团和铁品位成为今后球团生产中研究的主要课题。从图2和图3可以看出，我国球团生产膨润土用量大，球团矿铁品位低的问题一直没有很好地解决。膨润土用量最低的也在15 kg／t左右，最高的高于80 kg／t。

      初步统计24个球团厂中，膨润土用量低于25 kg／t的只有4个厂，25～40 kg／t的有9个厂，40～60 kg／t有9个厂，高于80kg／t的1个厂。只有个别球团厂的铁品位达到65％。大部分都在62％～63％左右，有的球团厂还低于60％。与国外一些球团矿相比，一般低3～4个百分点，因此有的高炉宁肯将自产的球团矿大量积压不用，而去进口国外球团矿

3  降低膨润土用量，提高球团矿铁品位的途径

  造成我国球团膨润土用量大，铁品位低的原因是多方面的，有原料和工艺的问题，也有管理和认识问题。

3．1提高精矿品位，实现球团生产精料

    高炉炼铁需要精料，球团生产同样需要精料。球团的精料概括起来为两高两低，即高品位、高细度和低硅、低水分。目前我国球团厂的铁精矿一般都达不到这要求。表1为我国铁精矿的铁品位、SiO₂、一0．074mm含量和水分含量。从表l可以看出，我国铁精矿普遍存在两低两高的问题，即含铁品位低、含SiO₂高、一0．074 mm含量低、水分高。42种精矿中铁品位在67％以上者是极个别，品位在65％以上的占42．85％，其余都在65％以下，甚至还有的低于60％。SiO₂高于4％的占66．67％，最高的SiO₂为11．79％。一0．074 mm粒度含量为90％的只有大孤山精矿、包头低氟精矿和闲林精矿。大多数精矿一0．074．mm为60％一70％，精矿粒度粗的一0．074 mm只有41％。70％以上的精矿水分都高于适宜的造球水分。这种原料条件不可能将膨润土的用量降低到1％以下，球团品位提高到65％以上。目前，要实现球团生产原料精料，一是要求矿山对铁精矿实行细磨，提高铁精矿的细粒级含量和铁品位。我国历来将精矿用于烧结，对精矿细度没有要求，因此矿山一般采用二段磨矿工艺，铁精矿粒度都比较粗，这种矿用于球团生产是不合适的。当然要增加磨矿细度和铁品位，矿山要增加成本，球团厂应对铁精矿实行优质优价方针，保证矿山的经济效益。二是进口国外高品位铁精矿，国外铁精矿一般品位为66％～68％，粒度比较细，水分也较低，另外国外精矿与我国的磁铁精矿配合使用有助于成球。我国有的球团厂如济钢、马钢、涟钢等目前都配有一定比例的巴西赤精矿或秘鲁磁精矿，在提高球团矿品位方面取得了一定的成效。

3．2采用优质膨润土

    我国球团生产膨润土用量大，其中原因之一就是膨润土质量问题，球团厂要降低膨润土的用量首先必须选用优质膨润土。

    我国膨润土资源丰富，但适合于球团生产的优质膨润土为数不多，加上膨润土生产厂对其质量控制不严，使得膨润土质量波动也比较大，因此球团厂要把好膨润土进厂关。在目前用于球团的膨润土质量标准不确定的条件下，球团厂进厂的膨润土必须进行造球试验，特别对竖炉生产，还必须测定生球爆裂温度来确定它的优劣，保证膨润土的质量。

    对缺乏优质钠基膨润土的球团厂，也可对钙基膨润土进行改性。所谓钙基膨润土改性就是将加入到钙基膨润土中的Na⁺挤压插入Ca^{+ +}蒙脱石晶层间，进行阳离子交换，使钙膨润土改性成为钠膨润土。膨润土改性方法很多，有的改性膨润土生产厂家把改性添加剂和要改性的膨润土混合在一起，然后堆放一段时间，就完成了改性过程，这种方法得到的改性膨润土，按常规进行物理特性测定，其指标有很大的改善，但造球试验结果，效果并不好。因为膨润土在自然条件下或在水介质中，都是以聚结状态存在。因此在改性过程中，除了必须具备的自由Na⁺外，还应当施加外力(主要是剪切力)，使晶层推开，增加钙蒙脱石的比表面积，加速Na⁺离子交换Ca^{+ +}离子的过程。改性方法和流程不同，改性后的膨润土使用效果是有很大差别的。

3．3设备大型化

  竖炉是我国球团矿生产的主要设备。带式焙烧机和链篦机一回转窑数量不多，而且单机生产能力与国外比，也不算大，最大球团矿生产设备是鞍钢200万t的带式焙烧机。目前我国球团设备是向着大型化方向发展的，不过单机设计能力未超过200万t。由于单机生产能力小，加上多为竖炉工艺，对提高球团矿铁品位是不利的，其主要原因是：

  1)单机生产能力小，膨润土的绝对配加量小，难以保证准确配料。目前还没有高效的可靠的小剂量的给料设备适合膨润土的配料。竖炉球团厂一般都是采用普通圆盘给料机进行配料，这种设备给料不稳定，对于大剂量物料配料来说，波动不大，但对于膨润土这种小配比的物料，只要给料量稍有变化，相对给料量波动就大。这也是造成实际生产中膨润土用量比设置的配加量高的原因。

  2)竖炉球团主要原料是磁铁精矿。磁铁精矿在焙烧过程中发生氧化，在Fe₃O₄氧化过程中球团矿发生增重，伴随着铁品位的降低。100％的磁铁矿完全氧化成赤铁矿时，铁品位要降低2．4个百分点。例如某矿铁精矿的磁铁精矿铁品位为67．5％，FeO为27．39％，配加1．2％的膨润土，焙烧后的球团矿的品位只有65．58％。竖炉对生球质量要求高，膨润土用量一般都高于2％，因此对竖炉而言，即使是铁精矿品位高达67％，也难得到品位在65％以上的球团矿。提高球团矿品位的有效措施之一，是采用高品位的赤铁精矿，如巴西赤铁精矿，品位高达68％左右。但由于竖炉本身的结构与供热方式，使得竖炉只能以磁铁精矿为主。但如果采用带式焙烧机或链篦机一回转窑，对原料的适应性大，除褐铁精矿和菱铁精矿外，它可以焙烧其它任何原料。

    3)精矿粒度细，膨润土用量可以适当降低，有利于提高球团矿铁品位。但精矿粒度太细，生球爆裂温度降低，因此对竖炉来说精矿还不能太细，粒度太细反而对竖炉产质量不利。

3．4完善球团生产工艺

    球团生产工艺是否合理不但影响球团矿的产量和质量，同时影响到球团矿的品位。完善的球团生产工艺的概念应该如下：

    1)对于球团原料品种多，化学成分复杂的球团厂，应设有精矿混匀场地。我国没有球团用精矿的商品原料供应基地，大多数球团厂用精矿靠外购。外购的精矿主要来源于地方上的小矿山，精矿品种多，粒度、水分和化学成分波动大，为了保证球团生产稳定，必须先保证原料的水分、粒度和化学成分的稳定。

    2)设有合理的精矿干燥工艺。精矿水分高，在没有干燥工艺时，球团操作人员往往采用提高膨润土用量，来调节精矿水分，稳定造球操作，导致球团矿品位降低。

    3)当精矿粒度粗时，应设立精矿再磨或者混合料润磨。对于球团生产能力较小的球团厂，采用润磨较合理，润磨对降低膨润土用量有明显的效果。但对于大型球团厂，由于润磨机能力有限，采用润磨工艺不理想，精矿粒度粗的问题最好在矿山解决。

  4)采用高效的混匀设备。我国球团厂大多数采用烧结用的圆筒混合机或以圆筒干燥机替代混合机。这种混合设备不适合于球团生产，其一是易成母球，对良好的造球操作不利，其二是混匀效率低，生球质量不均匀，为了保证生球质量，需提高膨润土用量。

4  结  语

    随着高炉炼铁技术的发展，高炉炉型大型化，对炉料的要求越来越高。烧结矿是高炉的主要炉料，因此近年来对烧结精料及烧结技术进步很重视，烧结矿的质量有很大改善。但是我国高炉如果没有酸性球团矿搭配，炉料质量也很难改善。球团矿虽然需求量不如烧结矿大，但它是高炉理想炉料结构不可少的组成部分。高品位优质的球团矿将会使高炉进一步提高经济效益。但历来大多数钢铁厂对提高球团矿的质量方面，没有给予高度的重视，其实高炉炉料要提高品位，降低SiO₂，目前球团矿的潜力比较大。因此在关注烧结矿质量的同时，还应关注球团矿的质量。