許滿興

自2011年以來，由于鐵精粉的價(jià)格比燒結(jié)粉高得多，我國不少球團(tuán)礦生產(chǎn)線停產(chǎn)了；尚在繼續(xù)生產(chǎn)的球團(tuán)礦的質(zhì)量沒有提高，而是呈下降趨勢(shì)。我國2011年～2014年球團(tuán)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(tuán)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(tuán)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(yīng)降低0.304%，而實(shí)際上反而升高了0.48%。這說明，近4年來，用于球團(tuán)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(shè)備生產(chǎn)的球團(tuán)礦都存在品位下降、SiO₂升高的趨勢(shì)，但變化情況并不一樣。以首鋼京唐為主的帶式機(jī)球團(tuán)的質(zhì)量是好的，它雖然也有品位下降、SiO₂升高的趨勢(shì)，但幅度很小，而且在3種焙燒設(shè)備中，帶式機(jī)的成品球品位最高、SiO₂含量最低。鏈箅機(jī)—回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)品品位降低、SiO₂升高的趨勢(shì)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(jī)—回轉(zhuǎn)窯是我國目前焙燒球團(tuán)礦的主體設(shè)備，全國有80余條生產(chǎn)線，這樣不進(jìn)反退的趨勢(shì)值得業(yè)界高度關(guān)注。相比之下，國外球團(tuán)礦生產(chǎn)精益求精，現(xiàn)將國外幾種主要球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)列于表2，希望對(duì)我國球團(tuán)礦生產(chǎn)有所啟發(fā)。

表2列舉的國外17種球團(tuán)礦，其中13種酸性球團(tuán)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(tuán)礦是含MgO2.45%的鎂質(zhì)球團(tuán)礦，加上MgO的含量其品位超過67%；17種球團(tuán)礦的SiO₂含量只有3種超過4.0%，有10種球團(tuán)礦是低于3.0%的，說明國外球團(tuán)界真正把球團(tuán)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(tuán)生產(chǎn)單位，背離了球團(tuán)礦是精料的正確理念，有的企業(yè)把球團(tuán)礦的品位做到低于55%、SiO₂含量超過9.0%的程度，連燒結(jié)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(jiān)持生產(chǎn)高品位、低SiO₂的球團(tuán)礦，球團(tuán)礦品位高于65.0%，SiO₂含量低于3.5%。
含鐵品位和SiO2含量對(duì)球團(tuán)礦生產(chǎn)的影響
    品位是高爐煉鐵原料質(zhì)量的核心，也是球團(tuán)礦質(zhì)量的核心。對(duì)高爐煉鐵而言，以往1%的品位會(huì)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?yàn)槿绱耍F(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(zhì)量的關(guān)鍵因素，也是影響球團(tuán)礦質(zhì)量的關(guān)鍵因素。當(dāng)SiO₂＜3%時(shí)，燒結(jié)過程難以形成針狀復(fù)合鐵酸鈣（SFCA），燒結(jié)質(zhì)量最佳SiO₂含量為4.8%~5.3%。球團(tuán)礦的固結(jié)機(jī)理是依據(jù)Fe₂O₃的再結(jié)晶長大，不需要一定的SiO₂含量。當(dāng)SiO₂含量增加到4.5%后，不僅球團(tuán)礦的強(qiáng)度會(huì)下降，而且還原性和軟熔性能會(huì)明顯弱化，特別是熔滴性能會(huì)變得很差。SiO₂對(duì)球團(tuán)礦冶金性能的影響列于表3。
     球團(tuán)礦作為酸性爐料與高堿度燒結(jié)礦搭配，要的就是它的高品位、低SiO₂，因?yàn)閷?duì)球團(tuán)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(huì)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(xué)者國分春生等提出，酸性球團(tuán)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(dāng)球團(tuán)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(xué)者L.A.Hass等提出，熔滴性能總特征值對(duì)高爐爐料（即高堿度燒結(jié)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(jié)果只有發(fā)揮高堿度燒結(jié)礦優(yōu)良的冶金性能與酸性球團(tuán)礦高品位、低SiO₂兩者優(yōu)勢(shì)才能實(shí)現(xiàn)。這就是高品位和低SiO₂含量對(duì)球團(tuán)礦生產(chǎn)的重要價(jià)值。
     例如，我國寶鋼高爐采用高堿度燒結(jié)礦搭配高品位、低SiO₂的球團(tuán)礦和塊礦組成的爐料結(jié)構(gòu)，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(tuán)礦品位均＞66%，塊礦的品位均≥63.2%，球團(tuán)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(yuǎn)低于40kPa·℃。
    綜上所述，無論是單一球團(tuán)礦還是作為高爐的綜合爐料，對(duì)其質(zhì)量和冶煉效果的影響，含鐵品位和SiO₂含量都是核心和關(guān)鍵因素。
我國高爐爐料結(jié)構(gòu)和球團(tuán)礦生產(chǎn)展望
    實(shí)現(xiàn)高爐合理爐料結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展高質(zhì)量球團(tuán)礦是方向。經(jīng)過近20年的實(shí)踐和發(fā)展，高堿度燒結(jié)礦為主搭配酸性球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)成為我國高爐爐料結(jié)構(gòu)的主要形式。但是，多年來，爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦占多大比例為最佳？球團(tuán)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(jì)，目前，全國有1240條燒結(jié)生產(chǎn)線，上百條360m²、450m²、500m²、600m²大型燒結(jié)生產(chǎn)線都是近10年新建的；而大型的球團(tuán)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(yīng)大力發(fā)展高質(zhì)量的球團(tuán)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(tuán)礦生產(chǎn)卻徘徊不前，甚至后退。形成鮮明對(duì)比的是國外的球團(tuán)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(jiān)持高品位、低SiO₂的質(zhì)量理念是一貫的。高爐煉鐵對(duì)球團(tuán)礦的質(zhì)量要求，集中體現(xiàn)在高品位、低SiO₂含量，我國大多數(shù)球團(tuán)礦的質(zhì)量都違背了高爐煉鐵對(duì)其質(zhì)量的要求。世界上先進(jìn)的高爐指標(biāo)都離不開低渣量和低燃料比（見表5），筆者認(rèn)為，表5所示應(yīng)該是中國高爐爐料結(jié)構(gòu)和爐料質(zhì)量的方向。
    凈化燒結(jié)煙氣，執(zhí)行新環(huán)保法刻不容緩。目前，對(duì)于燒結(jié)煙氣的凈化、脫硫，不少企業(yè)還未達(dá)標(biāo)，而燒結(jié)煙氣的脫硝，全國也只有少數(shù)幾家企業(yè)實(shí)現(xiàn)，絕大部分企業(yè)尚未進(jìn)行。凈化燒結(jié)煙氣對(duì)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(dá)的西方國家實(shí)行以球團(tuán)礦為主要爐料的高爐煉鐵，甚至全球團(tuán)礦冶煉，背后的重要原因正是對(duì)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(tuán)礦。