前 言

高爐爐料結構是指燒結礦、球團礦、天然富礦的合理搭配，它以鐵礦資源為基礎，以取得高爐煉鐵最佳技術效果和最大經濟效益為目的。當前全世界高爐的爐料結構有三種形式：中國和日本的高爐爐料結構是以高堿度燒結礦為主，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、煤粉均不在爐料結構的范疇之內。

研究爐料結構的目的有三個：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。鐵礦資源是爐料結構的基礎，冶金工作者不可能脫離資源條件追求最佳的爐料結構；節能、減排和降低生鐵成本則為研究爐料結構的終極目的。實踐證明：合理的爐料結構與冶煉進程及技術經濟指標有著極為密切的關系，合理的爐料結構是高爐獲得最大經濟效益的基礎之一，應在符合各企業的實際情況下，因地制宜，既要為高爐穩定順行和實現良好經濟技術指標創造條件，又要力爭原料成本最經濟。高爐爐料結構主要取決于原料資源情況、配套生產工藝、設備、操作技術水平、操作習慣和理念、生產成本、環保要求等多方面因素。

建國以來，我國高爐爐料結構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，自熔性燒結礦成為高爐的主要爐料；第三階段以高堿度燒結礦取代了自熔性燒結礦，并配合酸性爐料，從八十年代延續至今。雖然我國是鋼鐵大國，但不是鋼鐵強國，在爐料品質和高爐各項經濟技術指標上，跟國外先進企業相比，還有一定差距，特別是球團礦比例有待提高。

《2006 年～2020 年中國鋼鐵工業科學與技術發展指南》提出：“中國高爐爐料中球團比約 12%，從當前優化爐料結構發展趨勢看，中國應大力發展球團生產，并全面提高球團生產水平。”而球團技術的發展目標是“實現裝備大型化”。發展球團生產對改善高爐技術經濟指標有重要意義。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%，提高產量 5.5%。因此，球團礦生產對改善高爐技術經濟指標起著重要的作用。

發展球團礦生產有利于高爐煉鐵的節能減排。球團礦工序能耗僅為燒結礦的53%（2017 年數據比較），可見發展球團礦生產對節能減排、改善環境有著明顯的優越性。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，發展球團礦對高爐煉鐵的節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，對高爐煉鐵節能減排的作用是明顯的，今后的球團礦將是氧化鎂質的酸性球團礦，還會發展一定數量的熔劑性球團礦，這兩類球團礦的發展及其冶金性能的改善對高爐煉鐵的節能減排將發揮更大的作用。

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

中國金屬學會王維興、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、《燒結球團》編輯部唐艷云等專家學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驗。文中引用和參考了大量的文獻資料，在此對以上專家學者和文獻作者一并表示衷心的感謝。由于編者水平有限，收集的相關資料不全，書中不妥之處，懇請專家、學者和廣大讀者給予指正。

目 錄

1 概 述

1.1 全球鋼鐵發展的四個階段

1.2 全球鋼鐵發展各階段的影響因素

1.3 全球鋼鐵生產產地變遷

1.1 全球鋼鐵發展的四個階段

1.2 全球鋼鐵發展各階段的影響因素

1.3 全球鋼鐵生產產地變遷

1.3.1 全球鋼鐵生產的區域轉移

1.3.2 全球第一產鋼國變動

1.4 國外高爐煉鐵技術進步

1.4.1 原燃料質量及爐料結構

1.4.2 原燃料高效利用

1.4.3 有害元素的限制

1.4.4 高爐復合噴吹

1.4.5 信息智能化煉鐵技術

1.4.6 煉鐵若干實用技術

1.5 國外主要國家和地區高爐生產狀況

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

1.5.6 其他

1.6 我國高爐煉鐵技術的發展歷程

1.6.1 奠定基礎階段

1.6.2 學習國外先進技術階段

1.6.3 自主創新及大型化發展階段

1.7 我國高爐生產狀況分析

1.7.1 高爐煉鐵產量情況

1.7.2 高爐煉鐵生態環境情況

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

2.1 煉鐵精料技術內涵

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、化學性能及對高爐冶煉的影響

2.2.1 常規化學成分

2.2.2 轉鼓指數(TI)和耐磨指數（AI）

2.2.3 落下強度試驗（F）

2.2.4 篩分指數（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（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 我國鐵燒結礦、球團礦標準

2.6《高爐煉鐵工程設計規范》對入爐原料要求

2.5 我國鐵燒結礦、球團礦標準

2.6《高爐煉鐵工程設計規范》對入爐原料要求

【參考文獻】

3 我國高爐爐料的進步

3.1 我國高爐爐料結構的演變

3.1.1 以天然富礦為主要原料的爐料結構

3.1.2 自熔性燒結礦時代

3.1.3 高堿度燒結礦為主的爐料結構

3.1.4 合理爐料結構的原則

3.1.5 高爐爐料結構的分析

3.2 高爐煉鐵合理爐料結構新概念

3.2.1 爐料結構的合理性在高爐煉鐵節能減排中的效果和地位

3.2.2 爐料結構的新概念

3.2.3 小結

3.3 從燒結礦和球團礦冶金性能分析高爐合理爐料結構

3.3.1 高堿度燒結礦的冶金性能

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 濟鋼低價礦燒結與高爐生產實踐

3.4.1 低價礦特性及燒結分析

3.4.2 配加低價礦對燒結生產的影響

3.4.3 配加低價礦生產改善措施

3.4.4 燒結生產效果分析

3.4.5 燒結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 經驗總結

3.5 寶鋼爐料結構對高爐冶煉的影響

3.5.1 寶鋼高爐爐料結構變化

3.5.2 寶鋼爐料結構對高爐操作影響

3.5.3 爐料結構對高爐煤氣流分布的影響

3.6 寶鋼科學管理高爐爐料經驗

3.6.1 寶鋼爐料的試驗和結果分析

3.6.2 寶鋼原燃料管理經驗

3.7 湛江鋼鐵 2 號高爐高產低耗生產實踐

3.7.1 原燃料質量控制

3.7.2 爐料結構以及合理煤氣流分布

3.7.3 精心操作及出凈渣鐵

3.7.4 結論

3.8 高爐“四元爐料結構”的構思

3.8.1 廢鋼對高爐煉鐵的價值

3.8.2“四元爐料結構”的構思

【參考文獻】

4 我國球團裝備的進步

4.1 球團法生產起源

4.2 矩形豎爐“烘干床-導風墻”技術

4.1 球團法生產起源

4.2 矩形豎爐“烘干床-導風墻”技術

4.2.1 國內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造

4.2.3 導風墻的結構

4.2.4 烘干床的結構

4.2.5 導風墻和烘干床的作用

4.2.6 豎爐擴容改造經驗和要點

4.3 圓形 TCS 豎爐技術

4.3.1 圓形 TCS 豎爐的結構特點

4.3.2 圓型 TCS 豎爐的生產操作要點

4.4 鏈箅機-回轉窯法

4.4.1 鏈箅機-回轉窯主要設備結構

4.4.2 鏈箅機-回轉窯法工藝過程

4.5 首鋼“鏈箅機-回轉窯”改造成功

4.5.1 首鋼 100 萬 t/a 球團生產線技術改造

4.5.2 首鋼 200 萬 t/a 球團生產線技術完善

4.6 湛江 500 萬 t 鏈箅機-回轉窯生產線

4.6.1 非標裝備大型化

4.6.2 工藝優化

4.6.3 總結推廣

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創新與應用

4.8.1 工藝技術的設計研究與創新

4.8.2 大型技術裝備集成創新與應用

4.8.3 節能環保技術的研究應用

4.8.4 生產應用

4.9 帶式焙燒機設計理念

4.9.1 帶式焙燒機的技術特點

4.9.2 國外帶式焙燒機設計理念

4.9.3 國內帶式焙燒機設計理念初探

4.9.4 結論

4.10 三種球團焙燒工藝比較

4.10.1 三種焙燒工藝設備優缺點

4.10.2 對原料的適應性

4.10.3 各種焙燒設備的單機生產能力

4.10.4 產品質量與經濟指標

4.11 我國三種球團工藝的主要經濟技術指標

4.11.1 新世紀以來我國三種球團工藝的主要生產技術經濟指標

4.11.2 對三種球團工藝新世紀以來主要生產指標的分析

4.11.3 我國球團礦生產和質量指標的發展趨勢

【參考文獻】

5 高 TFe、低 SiO 2 2 球團技術

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 球團礦生產背景

5.2 礦物組成和微觀結構決定球團的特殊性

5.2.1 球團礦的礦物組成

5.2.2 球團礦中 Fe 2 0 3 結晶規律

5.2.3 球團的高溫固結

5.2.4 影響球團礦固結的因素

5.2.5 改善球團礦微觀結構的方法與技術

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進展

5.5.1 球團原料的預處理工藝

5.5.2 優化配礦

5.5.3 使用新型球團粘結劑

5.5.4 調節堿度及 Mg0 含量

5.5.5 小結

5.6 國內外球團礦質量現狀與差距

5.7 我國發展低 SiO

5.6 國內外球團礦質量現狀與差距

5.7 我國發展低 SiO 2 2 、高品位球團礦的可行性分析

5.7.1 球團礦生產發展的目標

5.7.2 發展球團生產對改善高爐技術經濟指標的價值

5.7.3 發展球團礦對高爐煉鐵節能的價值

5.8 發展球團礦對鋼鐵企業減排的重要意義

5.9 我國球團礦生產發展面臨的問題和對策

5.8 發展球團礦對鋼鐵企業減排的重要意義

5.9 我國球團礦生產發展面臨的問題和對策

5.9.1 必須十分重視球團礦的質量

5.9.2 球團礦生產的經濟問題

5.10 酸性球團在武鋼高爐上的應用

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用

5.10.3 高爐合理爐料結構的探討

5.10.4 結語

【參考文獻】

6 MgO 球團技術

6.1 MgO 對球團高溫特性影響及在高爐內的行為

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 在高爐內的行為

6.1.4 總結

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 試驗結果與分析

6.3.3 試驗結論

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 模擬結果

6.4.3 試驗結果與分析

6.4.4 研究結論

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 試驗結果與分析

6.6 未煅燒與煅燒后橄欖石對球團礦質量的影響試驗

6.6.1 試驗研究方法

6.6.2 試驗結果及分析

6.6.3 結論

6.7 河北津西鋼鐵鎂質球團的生產實踐

6.7.1 理論研究

6.7.2 實驗方案及結果分析

6.8 揚州泰富鎂質球團礦生產實踐

6.8.1 原料條件

6.6.2 鎂質球團生產工藝流程及配礦方案

6.6.3 生產過程和操作制度

6.8.4 成品球性能分析

6.8.5 試驗結論

6.9 首鋼京唐高鎂球團工業試驗

6.9.1 原料條件及工藝設備

6.9.2 試驗安排及操作制度

6.9.3 試驗結果及分析

6.9.4 高爐配加氧化鎂球團的效果

6.10 鎂質球團在梅鋼 4070ｍ

3 3 高爐應用實踐

6.10.1 鎂質球團性能

6.10.2 高爐應用實踐

6.10.3 經濟指標分析

7 熔劑性球團技術

7.1 熔劑性球團生產的可行性及質量分析

7.1.1 熔劑性球團礦合理堿度的選擇與生產特征

7.1.2 熔劑性球團礦的固結機理及質量分析

7.2 熔劑性球團礦生產的理論

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

7.2.4 結語

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 球團礦的生產試驗

7.4 預熱制度對球團強度的影響規律及機理研究

7.4.1 試驗原料特性及研究方法

7.4.2 試驗結果與分析

7.4.3 總 結

7.5 寶鋼湛江熔劑性球團穩定生產實踐

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-回轉窯工藝參數調整與優化

7.5.4 熔劑性球團穩定生產實績

7.6 湛江球團配礦結構分析

7.6.1 典型熔劑性球團礦生產工藝及其配礦特點

7.6.2 湛江球團生產線工藝特點

7.6.3 湛江熔劑性球團礦配礦探索

7.6.4 結論

7.7 宣化正樸鐵業熔劑性復合球團礦生產工藝特點

7.7.1 熔劑性球團礦的研發

7.7.2 熔劑性復合球團礦生產工藝特點

7.7.3 熔劑性球團礦在高爐中冶煉的效果

【 參考文獻】