许满兴

（北京科技大学 北京海淀100083）

摘要:本文首先介绍了我国烧结和三种球团生产的能耗与质量现状，并分析了它的五个特征，论述了新时代烧结和球团低碳高质量生产的目标和价值，论述了实现烧结球团低碳高质量生产的问题所在和关键技术，最后提出对实现烧结球团低碳高质量发展的期望。

关键词:低碳高质量发展;烧结球团生产能耗和质量现状;发展目标问题所在和关键技术

1  近几年我国烧结球团能耗与质量现状

十九大进入中国特色社会主义新时代，“双碳”目标吹响了我国钢铁工业节能减排和高质量发展的号角。烧结球团是钢铁生产的主要原料，它的节能减排不仅量大面广，对生态环境有着极大的影响，还直接影响其产品质量，烧结球团的质量离不开节能，节能是烧结球团生产高质量发展的基础和核心，近几年(2015~2021年)我国烧结球团能耗与质量状况列于表1，表2，表3和表4^[1][2]。

表1  2015～2021年我国烧结生产的能耗与质量状况

表2  2015～2021年全国竖炉球团能耗与质量状态

表3  2015～2021年全国链蓖机-回转窑能耗与质量状态

表4  2015～2021年全国带式焙烧机能耗与质量状态

由表1-表4所列数据可见以下几个特点：

1)近几年我国烧结生产的固体燃料和工序能耗，没有随料层厚度的提高而下降，基本分别徘徊在47.0kg/t和49.5kgce/t的水平。

2)近几年烧结矿的质量，在碱度为2.0的条件下，强度和FeO没有随料层的提高得到改善，分别在8.50%和8.70%的水平徘徊。

3)由表2，表3和表4数据可见，三种球团的工序能耗对比，带式机球团最低，竖炉球团最高，链篦机-回转窑居中；三种球团的原材料消耗（膨润土和精矿粉）对比，也是带式机球团最低，竖炉球团最高，链篦机-回转窑居中。

4)由表2～表4可见，我国三种球团的含铁品位均偏低，特别是竖炉球团和链篦机-回转窑球团的含铁品位仅为61%~62%, 带式机球团含铁品位基本在64 %上。

5)由表2～表4可见，我国三种球团矿的SiO₂含量偏高，竖炉球团和链篦机-回转窑球团均接近6%，甚至有超过6.5%的，带式机球团SiO₂含量比较低，但也有超过4.5%的。

2  新时代低碳高质量烧结球团生产的目标和价值

2.1  新时代低碳高质量烧结球团的生产目标

2.1.1  新时代低碳高质量烧结矿的生产目标

依据现有的烧结生产技术能够实现的烧结能耗和质量目标列于下表。

表5  新时代烧结生产的能耗和质量目标

2.1.2  新时代球团生产的高品位低SiO₂，高质量目标^[3]

表6  新时代球团生产的高品位，低SiO₂质量目标

2.2  新时代烧结球团生产实现低碳高质量发展的价值

烧结球团生产实现低碳高质量发展效益是多方面的，价值是巨大的，具体包括节能减排和质量改善二个方面。

2.2.1  烧结生产低碳节能减排质量改善的价值

按吨烧结矿固体燃耗由年平均47kg/t降低到35kg/t，直接节能经济效益：8.00*1.20=9.60元/t（固体燃料价格按1.2元/kg计算, 降低量打个大折扣按8kg/t计算）；一台360m²烧结机年产400万吨烧结矿，年直接节能经济效益可达3840万元；间接经济效益按每提高产量5%，提高强度，降低内返矿10%，改善900度还原性5.0%，降低500度低温还原粉化率10%，降低CO₂,CO,SOX,NOX排放量22%计算，年合计间接经济效益将超过5000万元。

2.2.3  球团生产低碳节能减排质量改善的价值

球团生产低碳节能减排质量改善的效益，包括降低原材料消耗(膨润土由平均18kg/t，降低到10kg/t以下,铁精粉由980 kg/t以上降低到970 kg/t以下)；造球和焙烧工序能耗由27kgce/t降低到20.0 kgce/t；球团矿质量改善由含铁品位的提高，SiO₂含量的降低，MgO和B₂O₃含量的提高等，球团矿冶金性能的改善，高炉炼铁渣量和能耗的降低，估算球团矿的价值将超过105元/t。

3  实现烧结球团生产低碳高质量发展的问题和解决问题的关键技术

3.1  影响实现烧结球团生产低碳高质量发展的相关问题

3.1.1  影响烧结生产实现低碳高质量发展的问题

近几年烧结生产的固体燃耗不再随料层厚度提高而下降。2015年料层厚度688.5mm，固体燃耗为44.38kg/t；2020年全国烧结料厚度平均达到768.5mm，固体燃耗不降反升，升到了50.03kg/t。某钢5座360m²烧结机料层厚度提到800mm，固体燃耗为51.564kg/t；某钢2座500m²烧结机料层厚度提高到940~960mm，固体燃耗约为55.20kg/t。这样的实例举不胜举，相应的工序能耗也具有同样的规律，这是为什么？

济南银能冶金科技公司在济钢和江苏兴达钢铁公司在这个问题上有较成功的创新实践^[3]，固体燃耗分别降低12.66kg/t和14.09kg/t,达到了35kg/t的先进水平，这一成功创举，改变了烧结生产传统的制粒模式，燃料的完全外配，改善了燃料直接与空气接触的燃烧条件；多年来料层厚度提高，烧结能耗却举步不前，徘徊在45kg/t难以下降，正是燃料燃烧的条件没有得到改善的结果。

3.1.2  影响球团生产实现低碳高质量发展的问题

球团生产的能耗和高质量问题，主要有原料条件（铁精粉的矿种，粒度组成和粘接剂的种类及质量），生球质量和焙烧，从多年的生产实践情况分析，铁精粉的品位低， SiO₂含量高，粒度粗及造球质量差是主要原因。不少企业铁精粉的品位低，全铁含量达不到64%，-200目粒级70%都达不到,SiO₂含量＞5.0%，粘接剂质量差，造球困难，生球的粒度偏大而不匀，导致焙烧热耗高；其次矿种的选择，赤铁矿粉焙烧的热耗要比磁铁精粉高1/3，（磁铁矿粉球团焙烧氧化放热41131KJ/t）^[5]，以上这些因素都制约着球团矿生产的低碳高质量发展。

3.2  烧结球团生产实现低碳高质量发展的关键技术

3.2.1  烧结生产实现低碳高质量发展的关键技术

1)改变传统的燃料内配制粒方式，改为铁矿粉和熔剂先行混合制粒，后再与燃料混合，改善燃料燃烧的条件，烧结配碳由目前的3.6%以上降低到2.2%以下。

2)采用与燃料外配和制粒相适应的方法，分梯度和分区域加水。

3)采用多根松料齿和横向偏析布料，克服台车边缘效应和有效利用超厚料层的自动蓄热作用，为低碳均质烧结创造条件。

4)采用低负压点火，确保布到在台车上的混合料保持原始透气性，改善烧结料层的高温透气性，用风箱点火负压和温度棒态图指导烧结生产，控制烧结终点。

3.2.2  球团生产实现低碳高质量发展的关键技术

1)准备好造球原料，选择好矿种，铁精粉的粒度-200目达到82%以上，比表面积达到≥1300 cm²/g, 采用复合粘接剂，配加比例＜1.0%。

2)造好球，球团要求小而匀，直径9~13mm粒级达到85%以上。

3)造球原料配加微量B₂O₃，降低含氧化镁球团的焙烧温度，提高成品球的强度。

4  对新时代烧结球团生产实现低碳高质量发展前景的展望

要完成国务院制定的《“十四五”节能减排综合工作方案》对新发展理念下节能减排工作的要求，到2025年我国节能减排主要目标就要比2020年降低13.5%，SOX，NOX和CO₂等废气排放总量要下降8%和10%。为了实现这个目标, 按以往的常规生产是不可能的。为此，钢铁企业的领导和烧结球团生产的科技干部首先要树立低碳与高质量发展的理念，认识到降碳是减排和高质量发展的核心，只有降低了烧结球团生产的能源消耗，才能真正实现烧结球团的高质量发展，烧结球团降碳具有巨大的经济效益和改善生态环境的社会效益。

烧结生产吨烧结矿降低10kg煤焦粉消耗，会产生12~14元的经济效益，推而广之，全国一年生产10亿吨烧结矿，就会减少1000万吨燃料消耗，降低1.2~1.4亿元的成本，减少400万亿立方米的废气排放，减少向大气排放432万吨的CO₂和300万吨的CO（烧结烟气含CO₂为5.5%，含CO为0.6%）^[4]。因此应该特别重视烧结球团生产的节能减排。

但在实际工作中，推动烧结球团的节能减排困难重重。都要看人家，比企业，怕承担责任，怕冒风险，因此笔者期望企业干部应提高认识，敢于负责，大胆创新，努力推动烧结球团生产节能减排的车轮，为实现烧结球团生产的低碳高质量发展付出自己的创新智慧和力量，在我国烧结球团领域谱写新时代的历史新篇章。

参考文献

[1]  许满兴 我国高炉炼铁和烧结球团生产近二十年来能耗状态的对比与分析 《全国“碳峰，碳中和”形势下烧结球团关键技术发展高峰论坛论文集》2021.10.湖南湘潭（1-10）

[2]  江涛 烧结生产工艺与设备《烧结球团生产技术手册》冶金工业出版社2014（180-246）

[3]  许满兴 大力推进我国高品质球团矿生产与发展  《2020年全国烧结球团技术交流年会论文集》2020.8.长沙（1-5）

[4]  许满兴 代汝昌 “超低碳高能效”均质烧结生产新工艺 《全国“碳达峰，碳中和形势下烧结球团关键技术发展高峰论坛论文集》2021.10.湖南湘潭（37-39）

[5]  许满兴 赤铁矿球团生产的关键技术 《2007年全国烧结球团技术交流年会论文集》2007.6（1-6）