一、研究的背景与问题

    钢铁工业低碳、减排、清洁生产既是“建设美丽中国”的政治责任，也是实现可持续发展的关键。炼铁炉料制备污染物排放占钢铁污染排放的60%以上，相比烧结工序，球团污染负荷比仅其20%，具有更清洁的优势。随着高炉球团比提高、烧结比降低，为平衡炉渣碱度、稳定高炉操作，尤其对于大型高炉，优质熔剂性球是刚需。而国内球团工艺以链篦机-回转窑为主流，产品以酸球为主，熔剂性球团稀缺，依赖进口。

    优质球团特别是高赤铁矿熔剂性球团，对原料条件要求非常苛刻，需要低硅、低碱金属的优质球团精粉，以减少回转窑结圈、避免环冷机板结及降低球团还原膨胀指数。而市场上低硅、低碱金属的优质精粉资源非常匮乏，且其生产技术国内没有成熟经验可供借鉴，国外作为竞争对手，很难技术共享。

    因此，从球团原料资源供应低成本宽口径、球团产品多元化、生产过程稳定和清洁化等多方面开展技术创新迫在眉睫，解决上述存在的卡脖子难题对宝武集团旗下两条世界最大型链篦机-回转窑球团生产线的生死存亡及未来可持续发展意义重大，研究成果也将对提升我国球团行业技术水平，改善钢铁冶炼环境具有重要的现实意义。

二、技术解决方案

高比例赤铁矿链篦机-回转窑工艺关键技术问题主要面临“四大难题”：

（1）球团精粉资源供应紧张、原料质量、品种波动大、成本高；

（2）高赤铁矿配比球团焙烧温度高、操作窗口窄、控制难度大、熔剂性球团无成熟技术借鉴；

（3）赤铁矿预热球强度低，入窑粉末多，焙烧温度高，结圈风险高于以磁铁矿为原料的回转窑；

（4）国外熔剂性球团采用内配煤补热，提高强度，但氮氧化物排放浓度高，需技术突破。

项目团队集思广益，历经近9年技术攻关，采用如图1所示技术思路，成功开发了优质球团矿产品多元化低成本清洁生产关键技术。

图1项目研发思路

    确定技术思路后，针对高赤铁矿配比链篦机-回转窑工艺的技术难点，深入开展基础研究，提出解决方案后，以工业试验应用的方式验证、优化。取得显著的效果后，固化技术成果，并向项目团队各单位分享应用技术成果，共同促进优质球团矿产品多元化低成本清洁生产技术的发展。项目团队针对不同的技术难题，开发了对应的创新技术，解决了资源低成本、产品多元化、过程稳定性及生产清洁化4个方面的技术问题。

三、主要创新性进展

    1、资源多元化配矿及矿石表面改性技术。制定了粗粒烧结粉和镜铁矿组合磨矿、高压辊磨表面改性的技术标准，开发了载体沉降及强化过滤技术，打破了粗粒烧结粉用于球团的“技术壁垒”。使镜铁精矿的磨矿能耗下降30%，强亲水性的细磨赤铁粉矿沉降速度提高24.4%，过滤脱水效率提高10.6%，解决了微细颗粒对水体污染问题。非传统球团用烧结粉矿和镜铁矿配比达到80-85%，实现了资源多元化，显著提高了资源利用率，大幅度降低了原料成本。

    2、链篦机-回转窑工艺多种球团矿产品制备关键技术。针对熔剂性镁质球团生产存在难焙烧和强度差的难题，系统研究了自熔性球团、酸性球团和中低碱度含镁球团制备技术，开发了资源宽口径配矿技术及以赤铁矿为主要原料、链篦机-回转窑工艺多元化球团品种制备技术，实现无缝化链接生产全系列球团产品的工业化应用，在赤铁矿配比80%～90%的前提下，生产出含MgO 1.0%～2.5%的含镁熔剂性球团，质量均达到进口优质球团水平，突破了国外以带式焙烧机为主生产熔剂性球团的工艺限制，打破国内以磁铁矿为主生产熔剂性球团的原料类型限制。

    3、回转窑结圈预防关键技术。发明了窑体精确定位与红外连续三维测定技术，建立了回转窑内结圈物厚度及分布的数学模型，研制了窑内结圈物三维分布可视化系统，实现窑内“黑箱”透视化，提前干预、预防回转窑结圈，停机时间减少95.4%，作业率提高5个百分点。

    4、烟气梯级高效利用与污染物减排技术。通过梯级利用，精确控制热量和气氛，年均球团强度显著提高到3000N/个左右，FeO含量下降到0.19%；通过分段选择性脱硫技术和NO_X源头减排技术，烟气污染物排放浓度(粉尘+SO₂+NO_X)合计仅135mg/Nm³，仅为国家限制值的25%，年主动减少污染物排放3628吨。

四、应用情况及效果

本成果已在宝钢湛江钢铁两座5050m³高炉成功应用，最高使用比例达到25%左右，高炉技术经济指标保持领先，铁水成本全国排名第二，有力支撑了企业效益。本成果还在武钢资源集团鄂州球团有限公司和安阳豫河永通球团有限责任公司推广应用，球团矿年产量达到1000万吨,并出口131万吨到日本制铁、韩国浦项等国外企业，为强化高炉炼铁提供了优质炉料。三年来累计新增产值达251亿元，新增利润17.6亿元，出口创汇14.1亿元。此外，本成果部分技术已辐射到柳钢、河钢乐亭新建球团项目，以及印度MSPL公司、Vale鼠浪湖工程等，其推广应用对推动我国钢铁原料工业结构优化、降低能耗、提高球团原料保障度、减少废气排放和保持行业可持续发展具有重要示范作用。

信息来源:中国宝武湛江钢铁