許滿興

自2011年以來，由于鐵精粉的價格比燒結粉高得多，我國不少球團礦生產(chǎn)線停產(chǎn)了；尚在繼續(xù)生產(chǎn)的球團礦的質量沒有提高，而是呈下降趨勢。我國2011年～2014年球團礦含鐵品位和SiO₂含量的狀況列于表1。

由表1可見，從2011年到2014年，我國球團礦含鐵品位平均降低了1.03%，SiO₂含量平均升高了0.48%。這4年間，球團礦生產(chǎn)配加膨潤土的量從2.079%降低到1.588%，降低了0.491%，理論上成品球的SiO₂應降低0.304%，而實際上反而升高了0.48%。這說明，近4年來，用于球團礦生產(chǎn)的鐵精粉含鐵品位平均降低了1.37%，SiO₂平均升高了0.785%。我國3種焙燒設備生產(chǎn)的球團礦都存在品位下降、SiO₂升高的趨勢，但變化情況并不一樣。以首鋼京唐為主的帶式機球團的質量是好的，它雖然也有品位下降、SiO₂升高的趨勢，但幅度很小，而且在3種焙燒設備中，帶式機的成品球品位最高、SiO₂含量最低。鏈箅機—回轉窯產(chǎn)品品位降低、SiO₂升高的趨勢最突出，品位從2014年的63.49%下降到2014年的61.88%，SiO₂從2011年的5.84%升高到2014年的6.68%。鏈箅機—回轉窯是我國目前焙燒球團礦的主體設備，全國有80余條生產(chǎn)線，這樣不進反退的趨勢值得業(yè)界高度關注。相比之下，國外球團礦生產(chǎn)精益求精，現(xiàn)將國外幾種主要球團礦質量指標列于表2，希望對我國球團礦生產(chǎn)有所啟發(fā)。

表2列舉的國外17種球團礦，其中13種酸性球團礦的含鐵品位只有澳大利亞一種低于65%，而澳大利亞酸性球團礦是含MgO2.45%的鎂質球團礦，加上MgO的含量其品位超過67%；17種球團礦的SiO₂含量只有3種超過4.0%，有10種球團礦是低于3.0%的，說明國外球團界真正把球團礦作為精料，突出高品位、低SiO₂含量的特征，不像我國一些球團生產(chǎn)單位，背離了球團礦是精料的正確理念，有的企業(yè)把球團礦的品位做到低于55%、SiO₂含量超過9.0%的程度，連燒結礦的品位和SiO₂含量都趕不上。不過，我國也有首鋼京唐、本鋼等單位堅持生產(chǎn)高品位、低SiO₂的球團礦，球團礦品位高于65.0%，SiO₂含量低于3.5%。
含鐵品位和SiO2含量對球團礦生產(chǎn)的影響
    品位是高爐煉鐵原料質量的核心，也是球團礦質量的核心。對高爐煉鐵而言，以往1%的品位會影響2%的焦比和3%的產(chǎn)量，現(xiàn)代煉鐵精料水平提高后，1%的品位將影響1.5%的焦比和2%的產(chǎn)量。正因為如此，現(xiàn)代高爐煉鐵都要追求高品位、低渣量的爐料。SiO₂是影響煉鐵原料質量的關鍵因素，也是影響球團礦質量的關鍵因素。當SiO₂＜3%時，燒結過程難以形成針狀復合鐵酸鈣（SFCA），燒結質量最佳SiO₂含量為4.8%~5.3%。球團礦的固結機理是依據(jù)Fe₂O₃的再結晶長大，不需要一定的SiO₂含量。當SiO₂含量增加到4.5%后，不僅球團礦的強度會下降，而且還原性和軟熔性能會明顯弱化，特別是熔滴性能會變得很差。SiO₂對球團礦冶金性能的影響列于表3。
     球團礦作為酸性爐料與高堿度燒結礦搭配，要的就是它的高品位、低SiO₂，因為對球團礦而言，只有其品位高了，SiO₂含量低了，熔滴性能總特征值S值才會低，才能在高爐內(nèi)發(fā)揮其作用，減小阻力，改善高爐下部透氣性。日本學者國分春生等提出，酸性球團礦的熔滴性能總特征值S值≤166.6kPa·℃是適宜的。由表3的數(shù)據(jù)可見，只有當球團礦的SiO₂含量≤4.5%，才能滿足熔滴性能總特征值的要求。美國學者L.A.Hass等提出，熔滴性能總特征值對高爐爐料（即高堿度燒結礦搭配酸性爐料組成的綜合爐料）來說，S值≤40kPa·℃是適宜的。這樣的結果只有發(fā)揮高堿度燒結礦優(yōu)良的冶金性能與酸性球團礦高品位、低SiO₂兩者優(yōu)勢才能實現(xiàn)。這就是高品位和低SiO₂含量對球團礦生產(chǎn)的重要價值。
     例如，我國寶鋼高爐采用高堿度燒結礦搭配高品位、低SiO₂的球團礦和塊礦組成的爐料結構，由于組成爐料的品位高、SiO₂含量低，綜合爐料的熔滴性能均低于40kPa·℃。寶鋼高爐爐料的球團礦品位均＞66%，塊礦的品位均≥63.2%，球團礦和塊礦的SiO₂含量均＜3.0%，綜合爐料的含鐵品位均＞59.8% ，SiO₂含量均＜4.5%，形成綜合爐料熔滴性能總特性值S遠低于40kPa·℃。
    綜上所述，無論是單一球團礦還是作為高爐的綜合爐料，對其質量和冶煉效果的影響，含鐵品位和SiO₂含量都是核心和關鍵因素。
我國高爐爐料結構和球團礦生產(chǎn)展望
    實現(xiàn)高爐合理爐料結構，大力發(fā)展高質量球團礦是方向。經(jīng)過近20年的實踐和發(fā)展，高堿度燒結礦為主搭配酸性球團礦的爐料結構成為我國高爐爐料結構的主要形式。但是，多年來，爐料結構中球團礦占多大比例為最佳？球團礦的含鐵品位多高？SiO₂含量多低？這類問題討論得很少，沒有樹立和形成正確的思路和理念。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，全國有1240條燒結生產(chǎn)線，上百條360m²、450m²、500m²、600m²大型燒結生產(chǎn)線都是近10年新建的；而大型的球團生產(chǎn)線僅有武鋼鄂州、寶鋼湛江港、首鋼京唐和包鋼屈指可數(shù)的幾條。筆者呼吁，今后應大力發(fā)展高質量的球團礦生產(chǎn)線。
    我國各行各業(yè)都在深化改革促發(fā)展，但球團礦生產(chǎn)卻徘徊不前，甚至后退。形成鮮明對比的是國外的球團生產(chǎn)，不論是巴西的淡水河谷、CamarCo公司，還是瑞典的LKAB公司（見表4），它們堅持高品位、低SiO₂的質量理念是一貫的。高爐煉鐵對球團礦的質量要求，集中體現(xiàn)在高品位、低SiO₂含量，我國大多數(shù)球團礦的質量都違背了高爐煉鐵對其質量的要求。世界上先進的高爐指標都離不開低渣量和低燃料比（見表5），筆者認為，表5所示應該是中國高爐爐料結構和爐料質量的方向。
    凈化燒結煙氣，執(zhí)行新環(huán)保法刻不容緩。目前，對于燒結煙氣的凈化、脫硫，不少企業(yè)還未達標，而燒結煙氣的脫硝，全國也只有少數(shù)幾家企業(yè)實現(xiàn)，絕大部分企業(yè)尚未進行。凈化燒結煙氣對改善環(huán)境是刻不容緩的大問題，但凈化煙氣的問題短期內(nèi)難以觧決。工業(yè)發(fā)達的西方國家實行以球團礦為主要爐料的高爐煉鐵，甚至全球團礦冶煉，背后的重要原因正是對環(huán)境的重視。因此，中國高爐煉鐵的未來，也離不開大力發(fā)展高品位、低SiO₂含量的球團礦。