前 言

高爐爐料結(jié)構(gòu)是指燒結(jié)礦、球團礦、天然富礦的合理搭配，它以鐵礦資源為基礎(chǔ)，以取得高爐煉鐵最佳技術(shù)效果和最大經(jīng)濟效益為目的。當前全世界高爐的爐料結(jié)構(gòu)有三種形式：中國和日本的高爐爐料結(jié)構(gòu)是以高堿度燒結(jié)礦為主，配合酸性球團礦和天然富礦；美國和加拿大的高爐以球團礦作為主要爐料；西歐的幾家大型鋼鐵公司的高爐爐料中燒結(jié)礦和球團礦幾乎各占一半，以天然富礦作為爐料的高爐很少。熔劑如石灰石、白云石等和燃料如焦炭、煤粉均不在爐料結(jié)構(gòu)的范疇之內(nèi)。

研究爐料結(jié)構(gòu)的目的有三個：第一、合理利用本國和世界的鐵礦資源；第二、使高爐的能耗降到最低；第三、盡可能降低生鐵的成本。鐵礦資源是爐料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，冶金工作者不可能脫離資源條件追求最佳的爐料結(jié)構(gòu)；節(jié)能、減排和降低生鐵成本則為研究爐料結(jié)構(gòu)的終極目的。實踐證明：合理的爐料結(jié)構(gòu)與冶煉進程及技術(shù)經(jīng)濟指標有著極為密切的關(guān)系，合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐獲得最大經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)之一，應(yīng)在符合各企業(yè)的實際情況下，因地制宜，既要為高爐穩(wěn)定順行和實現(xiàn)良好經(jīng)濟技術(shù)指標創(chuàng)造條件，又要力爭原料成本最經(jīng)濟。高爐爐料結(jié)構(gòu)主要取決于原料資源情況、配套生產(chǎn)工藝、設(shè)備、操作技術(shù)水平、操作習(xí)慣和理念、生產(chǎn)成本、環(huán)保要求等多方面因素。

建國以來，我國高爐爐料結(jié)構(gòu)的演變大體分為三個階段，第一階段以天然富礦為主要爐料，時間較短；第二階段從上世紀五十年代中期開始，自熔性燒結(jié)礦成為高爐的主要爐料；第三階段以高堿度燒結(jié)礦取代了自熔性燒結(jié)礦，并配合酸性爐料，從八十年代延續(xù)至今。雖然我國是鋼鐵大國，但不是鋼鐵強國，在爐料品質(zhì)和高爐各項經(jīng)濟技術(shù)指標上，跟國外先進企業(yè)相比，還有一定差距，特別是球團礦比例有待提高。

《2006 年～2020 年中國鋼鐵工業(yè)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展指南》提出：“中國高爐爐料中球團比約 12%，從當前優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢看，中國應(yīng)大力發(fā)展球團生產(chǎn)，并全面提高球團生產(chǎn)水平?！倍驁F技術(shù)的發(fā)展目標是“實現(xiàn)裝備大型化”。發(fā)展球團生產(chǎn)對改善高爐技術(shù)經(jīng)濟指標有重要意義。球團礦已成為我國高爐煉鐵與高堿度燒結(jié)礦搭配的一種主要爐料，如果爐料中配入30%左右的球團礦，可提高入爐品位 1.5%以上，降低 1.5%的渣量，降低焦比 4%，提高產(chǎn)量 5.5%。因此，球團礦生產(chǎn)對改善高爐技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要的作用。

發(fā)展球團礦生產(chǎn)有利于高爐煉鐵的節(jié)能減排。球團礦工序能耗僅為燒結(jié)礦的53%（2017 年數(shù)據(jù)比較），可見發(fā)展球團礦生產(chǎn)對節(jié)能減排、改善環(huán)境有著明顯的優(yōu)越性。國外球團礦的含鐵品位普遍高于 65%，SiO 2 含量低于 3%。我國球團礦平均含鐵品位已達到 63.5%的水平，SiO 2 含量低于 6%，比燒結(jié)礦的品位高出 5%，渣量普遍低 40%，燃料比降低 13%以上。這說明，發(fā)展球團礦對高爐煉鐵的節(jié)能減排具有重大意義，若球團礦的品位和 SiO 2 含量達到或接近國際水平，所起的作用會進一步增強。球團礦作為高爐煉鐵的搭配爐料，對高爐煉鐵節(jié)能減排的作用是明顯的，今后的球團礦將是氧化鎂質(zhì)的酸性球團礦，還會發(fā)展一定數(shù)量的熔劑性球團礦，這兩類球團礦的發(fā)展及其冶金性能的改善對高爐煉鐵的節(jié)能減排將發(fā)揮更大的作用。

本書以近三十年發(fā)表的論文和專著為依據(jù)，系統(tǒng)地介紹了全球鋼鐵發(fā)展的進程、爐料結(jié)構(gòu)的進步，以及發(fā)展球團礦的重要意義和可行性，并提出鎂質(zhì)熔劑性鐵礦球團將會成為未來的高爐爐料的主導(dǎo)。

中國金屬學(xué)會王維興、寶鋼研究院首席專家徐萬仁、山西太鋼不銹鋼股份有限公司賀淑珍、《燒結(jié)球團》編輯部唐艷云等專家學(xué)者對全書進行了修改，唐山市盈心耐火材料有限公司劉宗合撰寫了豎爐技改擴容經(jīng)驗。文中引用和參考了大量的文獻資料，在此對以上專家學(xué)者和文獻作者一并表示衷心的感謝。由于編者水平有限，收集的相關(guān)資料不全，書中不妥之處，懇請專家、學(xué)者和廣大讀者給予指正。

目 錄

1 概 述

1.1 全球鋼鐵發(fā)展的四個階段

1.2 全球鋼鐵發(fā)展各階段的影響因素

1.3 全球鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)地變遷

1.1 全球鋼鐵發(fā)展的四個階段

1.2 全球鋼鐵發(fā)展各階段的影響因素

1.3 全球鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)地變遷

1.3.1 全球鋼鐵生產(chǎn)的區(qū)域轉(zhuǎn)移

1.3.2 全球第一產(chǎn)鋼國變動

1.4 國外高爐煉鐵技術(shù)進步

1.4.1 原燃料質(zhì)量及爐料結(jié)構(gòu)

1.4.2 原燃料高效利用

1.4.3 有害元素的限制

1.4.4 高爐復(fù)合噴吹

1.4.5 信息智能化煉鐵技術(shù)

1.4.6 煉鐵若干實用技術(shù)

1.5 國外主要國家和地區(qū)高爐生產(chǎn)狀況

1.5.1 西歐

1.5.2 北美（美國、加拿大、墨西哥）

1.5.3 日本

1.5.4 韓國

1.5.5 南美地區(qū)

1.5.6 其他

1.6 我國高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展歷程

1.6.1 奠定基礎(chǔ)階段

1.6.2 學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)階段

1.6.3 自主創(chuàng)新及大型化發(fā)展階段

1.7 我國高爐生產(chǎn)狀況分析

1.7.1 高爐煉鐵產(chǎn)量情況

1.7.2 高爐煉鐵生態(tài)環(huán)境情況

1.7.3 高爐煉鐵主要操作指標情況

1.7.4 高爐煉鐵原燃料的市場狀況

1.7.5 我國鋼鐵市場和效益情況

【參考文獻】

2 煉鐵精料技術(shù)

2.1 煉鐵精料技術(shù)內(nèi)涵

2.1.1 煉鐵精料“八字方針”

2.1.2 鞍鋼“四字”精料要求

2.2 爐料物理、化學(xué)性能及對高爐冶煉的影響

2.2.1 常規(guī)化學(xué)成分

2.2.2 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)(TI)和耐磨指數(shù)（AI）

2.2.3 落下強度試驗（F）

2.2.4 篩分指數(shù)（C）和粒度組成

2.3 爐料冶金性能及對高爐冶煉的影響

2.3.1 還原性能（900℃ RI）

2.3.2 低溫還原粉化指數(shù)（500℃ RDI）

2.3.3 荷重還原軟化性能（TBS，TBE，ΔTB）

2.3.4 熔融滴落性能（ΔT=Td-Ts ΔPmax S 值）

2.3.5 球團礦的還原膨脹性能（RSI）

2.3.6 天然塊礦熱爆裂性能

2.4 入爐原料有害元素及控制

2.4.1 硫的危害及控制

2.4.2 磷的危害及控制

2.4.3 鉛的危害及控制

2.4.4 堿金屬的危害及其控制

2.4.5 鋅的危害及其控制

2.4.6 其他元素

2.5 我國鐵燒結(jié)礦、球團礦標準

2.6《高爐煉鐵工程設(shè)計規(guī)范》對入爐原料要求

2.5 我國鐵燒結(jié)礦、球團礦標準

2.6《高爐煉鐵工程設(shè)計規(guī)范》對入爐原料要求

【參考文獻】

3 我國高爐爐料的進步

3.1 我國高爐爐料結(jié)構(gòu)的演變

3.1.1 以天然富礦為主要原料的爐料結(jié)構(gòu)

3.1.2 自熔性燒結(jié)礦時代

3.1.3 高堿度燒結(jié)礦為主的爐料結(jié)構(gòu)

3.1.4 合理爐料結(jié)構(gòu)的原則

3.1.5 高爐爐料結(jié)構(gòu)的分析

3.2 高爐煉鐵合理爐料結(jié)構(gòu)新概念

3.2.1 爐料結(jié)構(gòu)的合理性在高爐煉鐵節(jié)能減排中的效果和地位

3.2.2 爐料結(jié)構(gòu)的新概念

3.2.3 小結(jié)

3.3 從燒結(jié)礦和球團礦冶金性能分析高爐合理爐料結(jié)構(gòu)

3.3.1 高堿度燒結(jié)礦的冶金性能

3.3.2 酸性爐料的特點及球團礦性能分析

3.3.3 高堿度燒結(jié)礦加酸性球團礦綜合爐料熔滴特性的研究

3.4 濟鋼低價礦燒結(jié)與高爐生產(chǎn)實踐

3.4.1 低價礦特性及燒結(jié)分析

3.4.2 配加低價礦對燒結(jié)生產(chǎn)的影響

3.4.3 配加低價礦生產(chǎn)改善措施

3.4.4 燒結(jié)生產(chǎn)效果分析

3.4.5 燒結(jié)礦影響高爐指標變化原因分析

3.4.6 配加低價礦后對高爐爐況的影響

3.4.7 高爐采取的具體措施

3.4.8 經(jīng)驗總結(jié)

3.5 寶鋼爐料結(jié)構(gòu)對高爐冶煉的影響

3.5.1 寶鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)變化

3.5.2 寶鋼爐料結(jié)構(gòu)對高爐操作影響

3.5.3 爐料結(jié)構(gòu)對高爐煤氣流分布的影響

3.6 寶鋼科學(xué)管理高爐爐料經(jīng)驗

3.6.1 寶鋼爐料的試驗和結(jié)果分析

3.6.2 寶鋼原燃料管理經(jīng)驗

3.7 湛江鋼鐵 2 號高爐高產(chǎn)低耗生產(chǎn)實踐

3.7.1 原燃料質(zhì)量控制

3.7.2 爐料結(jié)構(gòu)以及合理煤氣流分布

3.7.3 精心操作及出凈渣鐵

3.7.4 結(jié)論

3.8 高爐“四元爐料結(jié)構(gòu)”的構(gòu)思

3.8.1 廢鋼對高爐煉鐵的價值

3.8.2“四元爐料結(jié)構(gòu)”的構(gòu)思

【參考文獻】

4 我國球團裝備的進步

4.1 球團法生產(chǎn)起源

4.2 矩形豎爐“烘干床-導(dǎo)風(fēng)墻”技術(shù)

4.1 球團法生產(chǎn)起源

4.2 矩形豎爐“烘干床-導(dǎo)風(fēng)墻”技術(shù)

4.2.1 國內(nèi)外早期豎爐存在的問題及采取的措施

4.2.2 我國新型豎爐主要構(gòu)造

4.2.3 導(dǎo)風(fēng)墻的結(jié)構(gòu)

4.2.4 烘干床的結(jié)構(gòu)

4.2.5 導(dǎo)風(fēng)墻和烘干床的作用

4.2.6 豎爐擴容改造經(jīng)驗和要點

4.3 圓形 TCS 豎爐技術(shù)

4.3.1 圓形 TCS 豎爐的結(jié)構(gòu)特點

4.3.2 圓型 TCS 豎爐的生產(chǎn)操作要點

4.4 鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯法

4.4.1 鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯主要設(shè)備結(jié)構(gòu)

4.4.2 鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯法工藝過程

4.5 首鋼“鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯”改造成功

4.5.1 首鋼 100 萬 t/a 球團生產(chǎn)線技術(shù)改造

4.5.2 首鋼 200 萬 t/a 球團生產(chǎn)線技術(shù)完善

4.6 湛江 500 萬 t 鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線

4.6.1 非標裝備大型化

4.6.2 工藝優(yōu)化

4.6.3 總結(jié)推廣

4.7 魯奇-德臘伏型帶式焙燒機法

4.7.1 工藝特點

4.7.2 工藝類型

4.8 首鋼京唐 504m

2 2 帶式焙燒機球團技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

4.8.1 工藝技術(shù)的設(shè)計研究與創(chuàng)新

4.8.2 大型技術(shù)裝備集成創(chuàng)新與應(yīng)用

4.8.3 節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研究應(yīng)用

4.8.4 生產(chǎn)應(yīng)用

4.9 帶式焙燒機設(shè)計理念

4.9.1 帶式焙燒機的技術(shù)特點

4.9.2 國外帶式焙燒機設(shè)計理念

4.9.3 國內(nèi)帶式焙燒機設(shè)計理念初探

4.9.4 結(jié)論

4.10 三種球團焙燒工藝比較

4.10.1 三種焙燒工藝設(shè)備優(yōu)缺點

4.10.2 對原料的適應(yīng)性

4.10.3 各種焙燒設(shè)備的單機生產(chǎn)能力

4.10.4 產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟指標

4.11 我國三種球團工藝的主要經(jīng)濟技術(shù)指標

4.11.1 新世紀以來我國三種球團工藝的主要生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標

4.11.2 對三種球團工藝新世紀以來主要生產(chǎn)指標的分析

4.11.3 我國球團礦生產(chǎn)和質(zhì)量指標的發(fā)展趨勢

【參考文獻】

5 高 TFe、低 SiO 2 2 球團技術(shù)

5.1 鐵礦石球團特點及研究

5.1.1 球團工藝

5.1.2 球團形狀

5.1.3 酸性球團

5.1.4 堿性球團

5.1.5 堿性球團與堿金屬

5.1.6 橄欖石球團

5.1.7 球團礦生產(chǎn)背景

5.2 礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)決定球團的特殊性

5.2.1 球團礦的礦物組成

5.2.2 球團礦中 Fe 2 0 3 結(jié)晶規(guī)律

5.2.3 球團的高溫固結(jié)

5.2.4 影響球團礦固結(jié)的因素

5.2.5 改善球團礦微觀結(jié)構(gòu)的方法與技術(shù)

5.3 酸性球團冶金性能的不足與改善措施

5.3.1 酸性球團礦冶金性能的不足

5.3.2 改善酸性球團礦冶金性能的措施

5.4 含鐵品位、SiO 2 2 含量對球團性能和高爐的影響

5.4.1 品位、SiO 2 對球團礦冶金性能的影響

5.4.2 品位、Si0 2 含量對高爐的影響

5.4.3 提高球團礦品位、降 SiO 2 的措施

5.5 改善球團原料成球性、焙燒性和冶金性能的技術(shù)進展

5.5.1 球團原料的預(yù)處理工藝

5.5.2 優(yōu)化配礦

5.5.3 使用新型球團粘結(jié)劑

5.5.4 調(diào)節(jié)堿度及 Mg0 含量

5.5.5 小結(jié)

5.6 國內(nèi)外球團礦質(zhì)量現(xiàn)狀與差距

5.7 我國發(fā)展低 SiO

5.6 國內(nèi)外球團礦質(zhì)量現(xiàn)狀與差距

5.7 我國發(fā)展低 SiO 2 2 、高品位球團礦的可行性分析

5.7.1 球團礦生產(chǎn)發(fā)展的目標

5.7.2 發(fā)展球團生產(chǎn)對改善高爐技術(shù)經(jīng)濟指標的價值

5.7.3 發(fā)展球團礦對高爐煉鐵節(jié)能的價值

5.8 發(fā)展球團礦對鋼鐵企業(yè)減排的重要意義

5.9 我國球團礦生產(chǎn)發(fā)展面臨的問題和對策

5.8 發(fā)展球團礦對鋼鐵企業(yè)減排的重要意義

5.9 我國球團礦生產(chǎn)發(fā)展面臨的問題和對策

5.9.1 必須十分重視球團礦的質(zhì)量

5.9.2 球團礦生產(chǎn)的經(jīng)濟問題

5.10 酸性球團在武鋼高爐上的應(yīng)用

5.10.1 球團礦在 5 號高爐的使用

5.10.2 球團礦在武鋼其他高爐上的應(yīng)用

5.10.3 高爐合理爐料結(jié)構(gòu)的探討

5.10.4 結(jié)語

【參考文獻】

6 MgO 球團技術(shù)

6.1 MgO 對球團高溫特性影響及在高爐內(nèi)的行為

6.1.1 添加 MgO 自熔性球團的礦物組成

6.1.2 MgO 對高溫特性的影響

6.1.3 MgO 在高爐內(nèi)的行為

6.1.4 總結(jié)

6.2 氧化鎂對酸性球團冶金性能的影響

6.2.1 低溫還原粉化率

6.2.2 還原率及氣孔率

6.2.3 球團礦的還原膨脹

6.2.4 高溫還原性能

6.2.5 荷重軟化還原性能

6.2.6 Mg0 對酸性球團礦的高溫性能作用的初步分析

6.3 低堿度鎂質(zhì)氧化球團的試驗研究

6.3.1 原料物化性能與試驗方法

6.3.2 試驗結(jié)果與分析

6.3.3 試驗結(jié)論

6.4 堿度和 MgO 對球團礦冶金性能的影響研究

6.4.1 研究方法

6.4.2 Fact Sage 模擬結(jié)果

6.4.3 試驗結(jié)果與分析

6.4.4 研究結(jié)論

6.5 配加鎂橄欖石對球團性能影響研究

6.5.1 試驗原料及方法

6.5.2 試驗結(jié)果與分析

6.6 未煅燒與煅燒后橄欖石對球團礦質(zhì)量的影響試驗

6.6.1 試驗研究方法

6.6.2 試驗結(jié)果及分析

6.6.3 結(jié)論

6.7 河北津西鋼鐵鎂質(zhì)球團的生產(chǎn)實踐

6.7.1 理論研究

6.7.2 實驗方案及結(jié)果分析

6.8 揚州泰富鎂質(zhì)球團礦生產(chǎn)實踐

6.8.1 原料條件

6.6.2 鎂質(zhì)球團生產(chǎn)工藝流程及配礦方案

6.6.3 生產(chǎn)過程和操作制度

6.8.4 成品球性能分析

6.8.5 試驗結(jié)論

6.9 首鋼京唐高鎂球團工業(yè)試驗

6.9.1 原料條件及工藝設(shè)備

6.9.2 試驗安排及操作制度

6.9.3 試驗結(jié)果及分析

6.9.4 高爐配加氧化鎂球團的效果

6.10 鎂質(zhì)球團在梅鋼 4070ｍ

3 3 高爐應(yīng)用實踐

6.10.1 鎂質(zhì)球團性能

6.10.2 高爐應(yīng)用實踐

6.10.3 經(jīng)濟指標分析

7 熔劑性球團技術(shù)

7.1 熔劑性球團生產(chǎn)的可行性及質(zhì)量分析

7.1.1 熔劑性球團礦合理堿度的選擇與生產(chǎn)特征

7.1.2 熔劑性球團礦的固結(jié)機理及質(zhì)量分析

7.2 熔劑性球團礦生產(chǎn)的理論

7.2.1 堿性熔劑對球團強度的影響

7.2.2 堿度與含鎂熔劑對球團冶金性能的影響

7.2.3 熔劑性球團礦的制備技術(shù)

7.2.4 結(jié)語

7.3 酸性球團和熔劑性含 MgO 球團的特性

7.3.1 酸性球團礦特性

7.3.2 熔劑性含 MgO 球團礦特性

7.3.3 熔劑性含 MgO 球團礦的生產(chǎn)試驗

7.4 預(yù)熱制度對球團強度的影響規(guī)律及機理研究

7.4.1 試驗原料特性及研究方法

7.4.2 試驗結(jié)果與分析

7.4.3 總 結(jié)

7.5 寶鋼湛江熔劑性球團穩(wěn)定生產(chǎn)實踐

7.5.1 寶鋼湛江鋼鐵球團工藝概況

7.5.2 原料處理和造球控制

7.5.3 鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯工藝參數(shù)調(diào)整與優(yōu)化

7.5.4 熔劑性球團穩(wěn)定生產(chǎn)實績

7.6 湛江球團配礦結(jié)構(gòu)分析

7.6.1 典型熔劑性球團礦生產(chǎn)工藝及其配礦特點

7.6.2 湛江球團生產(chǎn)線工藝特點

7.6.3 湛江熔劑性球團礦配礦探索

7.6.4 結(jié)論

7.7 宣化正樸鐵業(yè)熔劑性復(fù)合球團礦生產(chǎn)工藝特點

7.7.1 熔劑性球團礦的研發(fā)

7.7.2 熔劑性復(fù)合球團礦生產(chǎn)工藝特點

7.7.3 熔劑性球團礦在高爐中冶煉的效果

【 參考文獻】