前 言

高炉炉料结构是指烧结矿、球团矿、天然富矿的合理搭配，它以铁矿资源为基础，以取得高炉炼铁最佳技术效果和最大经济效益为目的。当前全世界高炉的炉料结构有三种形式：中国和日本的高炉炉料结构是以高碱度烧结矿为主，配合酸性球团矿和天然富矿；美国和加拿大的高炉以球团矿作为主要炉料；西欧的几家大型钢铁公司的高炉炉料中烧结矿和球团矿几乎各占一半，以天然富矿作为炉料的高炉很少。熔剂如石灰石、白云石等和燃料如焦炭、煤粉均不在炉料结构的范畴之内。

研究炉料结构的目的有三个：第一、合理利用本国和世界的铁矿资源；第二、使高炉的能耗降到最低；第三、尽可能降低生铁的成本。铁矿资源是炉料结构的基础，冶金工作者不可能脱离资源条件追求最佳的炉料结构；节能、减排和降低生铁成本则为研究炉料结构的终极目的。实践证明：合理的炉料结构与冶炼进程及技术经济指标有着极为密切的关系，合理的炉料结构是高炉获得最大经济效益的基础之一，应在符合各企业的实际情况下，因地制宜，既要为高炉稳定顺行和实现良好经济技术指标创造条件，又要力争原料成本最经济。高炉炉料结构主要取决于原料资源情况、配套生产工艺、设备、操作技术水平、操作习惯和理念、生产成本、环保要求等多方面因素。

建国以来，我国高炉炉料结构的演变大体分为三个阶段，第一阶段以天然富矿为主要炉料，时间较短；第二阶段从上世纪五十年代中期开始，自熔性烧结矿成为高炉的主要炉料；第三阶段以高碱度烧结矿取代了自熔性烧结矿，并配合酸性炉料，从八十年代延续至今。虽然我国是钢铁大国，但不是钢铁强国，在炉料品质和高炉各项经济技术指标上，跟国外先进企业相比，还有一定差距，特别是球团矿比例有待提高。

《2006 年～2020 年中国钢铁工业科学与技术发展指南》提出：“中国高炉炉料中球团比约 12%，从当前优化炉料结构发展趋势看，中国应大力发展球团生产，并全面提高球团生产水平。”而球团技术的发展目标是“实现装备大型化”。发展球团生产对改善高炉技术经济指标有重要意义。球团矿已成为我国高炉炼铁与高碱度烧结矿搭配的一种主要炉料，如果炉料中配入30%左右的球团矿，可提高入炉品位 1.5%以上，降低 1.5%的渣量，降低焦比 4%，提高产量 5.5%。因此，球团矿生产对改善高炉技术经济指标起着重要的作用。

发展球团矿生产有利于高炉炼铁的节能减排。球团矿工序能耗仅为烧结矿的53%（2017 年数据比较），可见发展球团矿生产对节能减排、改善环境有着明显的优越性。国外球团矿的含铁品位普遍高于 65%，SiO 2 含量低于 3%。我国球团矿平均含铁品位已达到 63.5%的水平，SiO 2 含量低于 6%，比烧结矿的品位高出 5%，渣量普遍低 40%，燃料比降低 13%以上。这说明，发展球团矿对高炉炼铁的节能减排具有重大意义，若球团矿的品位和 SiO 2 含量达到或接近国际水平，所起的作用会进一步增强。球团矿作为高炉炼铁的搭配炉料，对高炉炼铁节能减排的作用是明显的，今后的球团矿将是氧化镁质的酸性球团矿，还会发展一定数量的熔剂性球团矿，这两类球团矿的发展及其冶金性能的改善对高炉炼铁的节能减排将发挥更大的作用。

本书以近三十年发表的论文和专著为依据，系统地介绍了全球钢铁发展的进程、炉料结构的进步，以及发展球团矿的重要意义和可行性，并提出镁质熔剂性铁矿球团将会成为未来的高炉炉料的主导。

中国金属学会王维兴、宝钢研究院首席专家徐万仁、山西太钢不锈钢股份有限公司贺淑珍、《烧结球团》编辑部唐艳云等专家学者对全书进行了修改，唐山市盈心耐火材料有限公司刘宗合撰写了竖炉技改扩容经验。文中引用和参考了大量的文献资料，在此对以上专家学者和文献作者一并表示衷心的感谢。由于编者水平有限，收集的相关资料不全，书中不妥之处，恳请专家、学者和广大读者给予指正。

目 录

1 概 述

1.1 全球钢铁发展的四个阶段

1.2 全球钢铁发展各阶段的影响因素

1.3 全球钢铁生产产地变迁

1.1 全球钢铁发展的四个阶段

1.2 全球钢铁发展各阶段的影响因素

1.3 全球钢铁生产产地变迁

1.3.1 全球钢铁生产的区域转移

1.3.2 全球第一产钢国变动

1.4 国外高炉炼铁技术进步

1.4.1 原燃料质量及炉料结构

1.4.2 原燃料高效利用

1.4.3 有害元素的限制

1.4.4 高炉复合喷吹

1.4.5 信息智能化炼铁技术

1.4.6 炼铁若干实用技术

1.5 国外主要国家和地区高炉生产状况

1.5.1 西欧

1.5.2 北美（美国、加拿大、墨西哥）

1.5.3 日本

1.5.4 韩国

1.5.5 南美地区

1.5.6 其他

1.6 我国高炉炼铁技术的发展历程

1.6.1 奠定基础阶段

1.6.2 学习国外先进技术阶段

1.6.3 自主创新及大型化发展阶段

1.7 我国高炉生产状况分析

1.7.1 高炉炼铁产量情况

1.7.2 高炉炼铁生态环境情况

1.7.3 高炉炼铁主要操作指标情况

1.7.4 高炉炼铁原燃料的市场状况

1.7.5 我国钢铁市场和效益情况

【参考文献】

2 炼铁精料技术

2.1 炼铁精料技术内涵

2.1.1 炼铁精料“八字方针”

2.1.2 鞍钢“四字”精料要求

2.2 炉料物理、化学性能及对高炉冶炼的影响

2.2.1 常规化学成分

2.2.2 转鼓指数(TI)和耐磨指数（AI）

2.2.3 落下强度试验（F）

2.2.4 筛分指数（C）和粒度组成

2.3 炉料冶金性能及对高炉冶炼的影响

2.3.1 还原性能（900℃ RI）

2.3.2 低温还原粉化指数（500℃ RDI）

2.3.3 荷重还原软化性能（TBS，TBE，ΔTB）

2.3.4 熔融滴落性能（ΔT=Td-Ts ΔPmax S 值）

2.3.5 球团矿的还原膨胀性能（RSI）

2.3.6 天然块矿热爆裂性能

2.4 入炉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 铅的危害及控制

2.4.4 碱金属的危害及其控制

2.4.5 锌的危害及其控制

2.4.6 其他元素

2.5 我国铁烧结矿、球团矿标准

2.6《高炉炼铁工程设计规范》对入炉原料要求

2.5 我国铁烧结矿、球团矿标准

2.6《高炉炼铁工程设计规范》对入炉原料要求

【参考文献】

3 我国高炉炉料的进步

3.1 我国高炉炉料结构的演变

3.1.1 以天然富矿为主要原料的炉料结构

3.1.2 自熔性烧结矿时代

3.1.3 高碱度烧结矿为主的炉料结构

3.1.4 合理炉料结构的原则

3.1.5 高炉炉料结构的分析

3.2 高炉炼铁合理炉料结构新概念

3.2.1 炉料结构的合理性在高炉炼铁节能减排中的效果和地位

3.2.2 炉料结构的新概念

3.2.3 小结

3.3 从烧结矿和球团矿冶金性能分析高炉合理炉料结构

3.3.1 高碱度烧结矿的冶金性能

3.3.2 酸性炉料的特点及球团矿性能分析

3.3.3 高碱度烧结矿加酸性球团矿综合炉料熔滴特性的研究

3.4 济钢低价矿烧结与高炉生产实践

3.4.1 低价矿特性及烧结分析

3.4.2 配加低价矿对烧结生产的影响

3.4.3 配加低价矿生产改善措施

3.4.4 烧结生产效果分析

3.4.5 烧结矿影响高炉指标变化原因分析

3.4.6 配加低价矿后对高炉炉况的影响

3.4.7 高炉采取的具体措施

3.4.8 经验总结

3.5 宝钢炉料结构对高炉冶炼的影响

3.5.1 宝钢高炉炉料结构变化

3.5.2 宝钢炉料结构对高炉操作影响

3.5.3 炉料结构对高炉煤气流分布的影响

3.6 宝钢科学管理高炉炉料经验

3.6.1 宝钢炉料的试验和结果分析

3.6.2 宝钢原燃料管理经验

3.7 湛江钢铁 2 号高炉高产低耗生产实践

3.7.1 原燃料质量控制

3.7.2 炉料结构以及合理煤气流分布

3.7.3 精心操作及出净渣铁

3.7.4 结论

3.8 高炉“四元炉料结构”的构思

3.8.1 废钢对高炉炼铁的价值

3.8.2“四元炉料结构”的构思

【参考文献】

4 我国球团装备的进步

4.1 球团法生产起源

4.2 矩形竖炉“烘干床-导风墙”技术

4.1 球团法生产起源

4.2 矩形竖炉“烘干床-导风墙”技术

4.2.1 国内外早期竖炉存在的问题及采取的措施

4.2.2 我国新型竖炉主要构造

4.2.3 导风墙的结构

4.2.4 烘干床的结构

4.2.5 导风墙和烘干床的作用

4.2.6 竖炉扩容改造经验和要点

4.3 圆形 TCS 竖炉技术

4.3.1 圆形 TCS 竖炉的结构特点

4.3.2 圆型 TCS 竖炉的生产操作要点

4.4 链箅机-回转窑法

4.4.1 链箅机-回转窑主要设备结构

4.4.2 链箅机-回转窑法工艺过程

4.5 首钢“链箅机-回转窑”改造成功

4.5.1 首钢 100 万 t/a 球团生产线技术改造

4.5.2 首钢 200 万 t/a 球团生产线技术完善

4.6 湛江 500 万 t 链箅机-回转窑生产线

4.6.1 非标装备大型化

4.6.2 工艺优化

4.6.3 总结推广

4.7 鲁奇-德腊伏型带式焙烧机法

4.7.1 工艺特点

4.7.2 工艺类型

4.8 首钢京唐 504m

2 2 带式焙烧机球团技术创新与应用

4.8.1 工艺技术的设计研究与创新

4.8.2 大型技术装备集成创新与应用

4.8.3 节能环保技术的研究应用

4.8.4 生产应用

4.9 带式焙烧机设计理念

4.9.1 带式焙烧机的技术特点

4.9.2 国外带式焙烧机设计理念

4.9.3 国内带式焙烧机设计理念初探

4.9.4 结论

4.10 三种球团焙烧工艺比较

4.10.1 三种焙烧工艺设备优缺点

4.10.2 对原料的适应性

4.10.3 各种焙烧设备的单机生产能力

4.10.4 产品质量与经济指标

4.11 我国三种球团工艺的主要经济技术指标

4.11.1 新世纪以来我国三种球团工艺的主要生产技术经济指标

4.11.2 对三种球团工艺新世纪以来主要生产指标的分析

4.11.3 我国球团矿生产和质量指标的发展趋势

【参考文献】

5 高 TFe、低 SiO 2 2 球团技术

5.1 铁矿石球团特点及研究

5.1.1 球团工艺

5.1.2 球团形状

5.1.3 酸性球团

5.1.4 碱性球团

5.1.5 碱性球团与碱金属

5.1.6 橄榄石球团

5.1.7 球团矿生产背景

5.2 矿物组成和微观结构决定球团的特殊性

5.2.1 球团矿的矿物组成

5.2.2 球团矿中 Fe 2 0 3 结晶规律

5.2.3 球团的高温固结

5.2.4 影响球团矿固结的因素

5.2.5 改善球团矿微观结构的方法与技术

5.3 酸性球团冶金性能的不足与改善措施

5.3.1 酸性球团矿冶金性能的不足

5.3.2 改善酸性球团矿冶金性能的措施

5.4 含铁品位、SiO 2 2 含量对球团性能和高炉的影响

5.4.1 品位、SiO 2 对球团矿冶金性能的影响

5.4.2 品位、Si0 2 含量对高炉的影响

5.4.3 提高球团矿品位、降 SiO 2 的措施

5.5 改善球团原料成球性、焙烧性和冶金性能的技术进展

5.5.1 球团原料的预处理工艺

5.5.2 优化配矿

5.5.3 使用新型球团粘结剂

5.5.4 调节碱度及 Mg0 含量

5.5.5 小结

5.6 国内外球团矿质量现状与差距

5.7 我国发展低 SiO

5.6 国内外球团矿质量现状与差距

5.7 我国发展低 SiO 2 2 、高品位球团矿的可行性分析

5.7.1 球团矿生产发展的目标

5.7.2 发展球团生产对改善高炉技术经济指标的价值

5.7.3 发展球团矿对高炉炼铁节能的价值

5.8 发展球团矿对钢铁企业减排的重要意义

5.9 我国球团矿生产发展面临的问题和对策

5.8 发展球团矿对钢铁企业减排的重要意义

5.9 我国球团矿生产发展面临的问题和对策

5.9.1 必须十分重视球团矿的质量

5.9.2 球团矿生产的经济问题

5.10 酸性球团在武钢高炉上的应用

5.10.1 球团矿在 5 号高炉的使用

5.10.2 球团矿在武钢其他高炉上的应用

5.10.3 高炉合理炉料结构的探讨

5.10.4 结语

【参考文献】

6 MgO 球团技术

6.1 MgO 对球团高温特性影响及在高炉内的行为

6.1.1 添加 MgO 自熔性球团的矿物组成

6.1.2 MgO 对高温特性的影响

6.1.3 MgO 在高炉内的行为

6.1.4 总结

6.2 氧化镁对酸性球团冶金性能的影响

6.2.1 低温还原粉化率

6.2.2 还原率及气孔率

6.2.3 球团矿的还原膨胀

6.2.4 高温还原性能

6.2.5 荷重软化还原性能

6.2.6 Mg0 对酸性球团矿的高温性能作用的初步分析

6.3 低碱度镁质氧化球团的试验研究

6.3.1 原料物化性能与试验方法

6.3.2 试验结果与分析

6.3.3 试验结论

6.4 碱度和 MgO 对球团矿冶金性能的影响研究

6.4.1 研究方法

6.4.2 Fact Sage 模拟结果

6.4.3 试验结果与分析

6.4.4 研究结论

6.5 配加镁橄榄石对球团性能影响研究

6.5.1 试验原料及方法

6.5.2 试验结果与分析

6.6 未煅烧与煅烧后橄榄石对球团矿质量的影响试验

6.6.1 试验研究方法

6.6.2 试验结果及分析

6.6.3 结论

6.7 河北津西钢铁镁质球团的生产实践

6.7.1 理论研究

6.7.2 实验方案及结果分析

6.8 扬州泰富镁质球团矿生产实践

6.8.1 原料条件

6.6.2 镁质球团生产工艺流程及配矿方案

6.6.3 生产过程和操作制度

6.8.4 成品球性能分析

6.8.5 试验结论

6.9 首钢京唐高镁球团工业试验

6.9.1 原料条件及工艺设备

6.9.2 试验安排及操作制度

6.9.3 试验结果及分析

6.9.4 高炉配加氧化镁球团的效果

6.10 镁质球团在梅钢 4070ｍ

3 3 高炉应用实践

6.10.1 镁质球团性能

6.10.2 高炉应用实践

6.10.3 经济指标分析

7 熔剂性球团技术

7.1 熔剂性球团生产的可行性及质量分析

7.1.1 熔剂性球团矿合理碱度的选择与生产特征

7.1.2 熔剂性球团矿的固结机理及质量分析

7.2 熔剂性球团矿生产的理论

7.2.1 碱性熔剂对球团强度的影响

7.2.2 碱度与含镁熔剂对球团冶金性能的影响

7.2.3 熔剂性球团矿的制备技术

7.2.4 结语

7.3 酸性球团和熔剂性含 MgO 球团的特性

7.3.1 酸性球团矿特性

7.3.2 熔剂性含 MgO 球团矿特性

7.3.3 熔剂性含 MgO 球团矿的生产试验

7.4 预热制度对球团强度的影响规律及机理研究

7.4.1 试验原料特性及研究方法

7.4.2 试验结果与分析

7.4.3 总 结

7.5 宝钢湛江熔剂性球团稳定生产实践

7.5.1 宝钢湛江钢铁球团工艺概况

7.5.2 原料处理和造球控制

7.5.3 链箅机-回转窑工艺参数调整与优化

7.5.4 熔剂性球团稳定生产实绩

7.6 湛江球团配矿结构分析

7.6.1 典型熔剂性球团矿生产工艺及其配矿特点

7.6.2 湛江球团生产线工艺特点

7.6.3 湛江熔剂性球团矿配矿探索

7.6.4 结论

7.7 宣化正朴铁业熔剂性复合球团矿生产工艺特点

7.7.1 熔剂性球团矿的研发

7.7.2 熔剂性复合球团矿生产工艺特点

7.7.3 熔剂性球团矿在高炉中冶炼的效果

【 参考文献】