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  据了解，国内高炉炉料结构中烧结矿占比为60%~85%，而烧结生产中有10%~30%的外返矿在循环重复烧结。目前，国内大部分厂家是将返矿返回烧结配料重新生产，浪费人力、能源和资源。返矿量过多还会影响烧结过程控制，使烧结矿质量下降，黏结相不足，强度变差。同时，烧结返矿倒运会增加物流成本，造成烧结工序能耗增加，并带来烟气及污染物排放量的增加，最终导致炼铁成本上升。

  烧结返矿冷压球团创新技术可避免烧结返矿“大循环”，使烧结返矿得到有效利用，降低人力、能源和资源消耗。

  烧结返矿冷压球团工艺

  烧结返矿拉至受料坑后，由皮带上至混料机，与铁精粉、粘结剂混合搅拌后进入压球机压球，成球进入烘干机，烘干后进行一次筛分（10毫米左右的铁棍筛），粉末返回搅拌机重新搅拌成球（烘干流程的粉末率约10%~15%），成球由皮带运至车间的储球处储存，然后集中通过汽车运输至高炉上料皮带受料槽后入炉。

  从上料到入炉压球外观变化来看，上料过程中压球四边棱角有一定磨损，在槽下筛分后基本呈不规则圆形，其粉末主要是四边棱角磨损所致，且其入炉前高炉槽下基本无碎裂，返矿压球抗摔效果较好。

  烧结返矿冷压球团理论基础

  理论上采用mogador方法和三传一反（动量传递、热量传递、质量传递、化学反应）对高炉上部软熔带以上料层行为进行计算，发现软熔带可以承受的还原度区间在70%~100%，即含铁原料在70%以上还原度，均可以到达软熔带，剩下30%在炉缸液体渣铁内部完成还原。

  芬兰奥卢大学timo教授指导博士和博士后进行“冷压球团在模拟高炉内容测行为”后发现，冷压球团在还原度大于70%时，才有粉化性。这时冷压球团基本上在软熔带，因其含量少，不会对软熔带产生大的影响。瑞典lulea科技大学在实验室研究基础上，在mefos（瑞典国家冶金研究院）试验高炉测试冷压球团对软熔带透气性的影响。他们发现冷压球团含量小于35%以下，对软熔带影响不大；高于50%时，软熔带压差增加20千帕/米~25千帕/米。国外研究和应用表明：只要入炉量控制在30%以下，冷压球团对高炉影响就很小。

  因此，用粘结剂把烧结粉矿粘结在一起，冷压球团具有一定强度，颗粒之间通过范德华力、表面张力、外场力粘结在一起，完全满足高炉生产要求。

  烧结返矿冷压球团生产实践

  自2020年以来，国内持续研究配加烧结返矿冷压球期间高炉冶炼行程的变化，不断改善烧结返矿冷压球的冶金性能，烧结返矿冷压球的冷强度、高温冶金性能均得到提高；结合理论分析和国外应用经验，已经完全具备大高炉配加的条件。

  2018年1月份，西安建筑科技大学对球团进行检测，发现软熔性能够满足高炉冶炼的要求；当球团爆裂温度大于500℃，爆裂指数为3.75%，平均强度达到2300牛，完全能满足高炉冶炼的要求，高炉可以适当配加进行冶炼。

  汉钢炼铁厂450立方米高炉从2017年11月份起一直在使用烧结返矿冷压球团。从使用情况看，配加比例为8%~15%，对炼铁过程未见异常影响，烧结返矿冷压球目前在高炉正常使用。

  2020年11月份和2021年1月份，榆钢2800立方米高炉两次配加烧结返矿冷压球团，用量配比为1%，各配加约1个星期，共使用烧结返矿冷压球约2000吨。从2021年3月29日起，该公司高炉开始长期配加，并逐步提高配比至3%，2022年5月初烧结返矿冷压球团配比加至4%。

  在增加烧结返矿冷压球配比期间，该公司高炉同时强化冶炼。从高炉操作参数及技术经济指标看，该公司高炉稳定顺行，各项指标持续进步，配加烧结返矿冷压球没有影响高炉强化冶炼的进程。

  烧结返矿冷压球团使用效果和碳减排分析

  目前，烧结返矿冷压球团分别在汉钢450立方米高炉和榆钢2800立方米高炉使用，烧结返矿冷压球团使用效果如下：

  一是可以降低燃料消耗。烧结返矿冷压球团直接入炉生产，可以避免返矿在烧结系统的循环复烧，降低能源消耗，使烧结能力得到释放，缓解烧结生产压力。

  二是可以降低能耗，减少碳排放。烧结返矿冷压球吨球耗电14千瓦时~20千瓦时，折合为1.721千克标准煤~2.458千克标准煤，吨球高炉煤气用量为80立方米（或焦炉煤气用量为12立方米），折合为8.568千克标准煤（或6.857千克标准煤），共计9.315千克标准煤~10.289千克标准煤（如果用高炉热风废气或烧结、轧钢余热废气等，则能耗仅为1.72千克标准煤~2.50千克标准煤左右）。与2021年重点统计单位烧结生产能耗为48.37千克标准煤相比，能耗大幅降低，可减少碳排放。

烧结返矿冷压球团吨碳排放0.076吨左右，与烧结矿吨碳排放0.16吨左右相比，烧结返矿冷压球团可降低碳排放50%以上，从源头和炉料结构上实现高炉炼铁减碳和绿色发展。

  三是可以改善高炉透气性。烧结返矿冷压球团可以替代部分球团矿和烧结矿，提高高炉熟料比，有利于高炉生产的稳定顺行。由于冷压球团粒度均匀、水分低、粉末少，有利于改善料柱的透气性。

  四是有利于炉料结构优化。通过调整原料的配比，可以对烧结返矿冷压球团的碱度进行调整，有利于高炉的配料调整和炉料结构优化。

  目前，已投产的烧结返矿冷压球团生产线有：榆钢年产20万吨、汉钢年产15万吨、印尼德信钢铁15万吨、略钢25万吨高炉等。同时，首钢迁钢、首钢京唐、南京钢铁、四川德胜钢铁、广西北港新材料公司、唐山唐银、文丰钢铁、山西建邦钢铁、山西高义钢铁和建龙集团等有意向建设烧结返矿冷压球团生产线，预计“十四五”期间，总产能可达300万吨以上。

  预计“十四五”时期，新增100台套（按50万吨/套）烧结返矿冷压球团项目，可降低能耗约190万吨左右（折合标准煤），减少碳排放695万吨左右。（中国冶金报社）

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