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劉文權 蘇步新
新中國成立70年來，中國球團業篳路藍縷，從無到有、從小到大、從少到多、從簡單到復雜，取得了舉世矚目的成就。如包鋼500萬噸/年、首鋼京唐400萬噸/年等帶式焙燒機，武鋼鄂鋼500萬噸/年、湛江龍騰500萬噸/年等鏈箅機—回轉窯生產線等球團裝備的技術已達到了世界先進水平。
中國球團技術裝備四大發展歷程
中國球團技術裝備經歷了艱苦探索期（1949年~1982年）、積淀轉折期（1982年~2000年）、高速發展期（2000年~2015年）和轉型升級期（2015年至今）。
艱苦探索期（1949年~1982年）。由于我國自產鐵礦富塊礦很少, 新中國成立初期在前蘇聯鋼鐵生產技術的影響下，高爐煉鐵幾乎都采用自熔性燒結礦為入爐原料。1947年，世界上第一座用于工業生產的球團豎爐在美國伊利礦業公司建成投產。1958年，鞍鋼開始球團試驗，1959年5月份開始用隧道窯焙燒裝置生產球團礦，并從1966年開始建設球團豎爐。1968年，濟南鋼鐵廠第一座8平方米球團豎爐投入生產，后將其開發的“烘干床—導風墻”技術出口到了美國LTV（林—特姆科—沃特）礦山公司。1977年，只有濟鋼、杭鋼、萊鋼、萍鋼等4家單位的4座豎爐在生產；1978年后，安鋼水冶鐵廠、承鋼、凌鋼、淶源鋼廠等4家單位的4座豎爐相繼投入生產。
包鋼162平方米帶式焙燒機是20世紀60年代后期從日本引進的二手球團設備（日立造船采用西德魯奇技術制造），是國內第一條帶式焙燒機球團生產線，于1973年建成投產，設計能力為年產球團礦110萬噸。
積淀轉折期（1982年~2000年）。承鋼鏈箅機—回轉窯氧化球團生產車間始建于1978年，1982年竣工，1983年6月份進行試生產。
本鋼16平方米豎爐于1987年9月7日建成投產，是當時中國第一座大型豎爐。
鞍鋼購買了澳大利亞羅布河的二手設備（采用西德魯奇技術）來建設321.6平方米帶式焙燒機球團生產線，該產線于1989年1月建成投產。這是我國當時自主設計的規模最大的帶式球團生產線，曾獲得國家優秀設計金獎，代表了中國在20世紀80年代球團領域的技術水平。
2000年，首鋼遷安鐵礦成功實施回轉窯截窯改造工程。由首鋼國際工程公司于2000年率先開發成功并完成建設的國內第一條120萬噸/年鏈箅機—回轉窯生產線，填補了中國大型球團技術的空白，2004年獲得冶金科技進步獎一等獎，為我國發展鏈箅機—回轉窯生產酸性球團礦打下了堅實的基礎。
高速發展期（2000年~2015年）。2000年后，武鋼礦業公司程潮鐵礦年產120萬噸、柳鋼年產120萬噸、昆鋼2條年產120萬噸、鞍鋼弓長嶺礦二期年產200萬噸、太鋼峨口鐵礦年產200萬噸、攀枝花鋼城企業公司年產120萬噸、武鋼鄂鋼年產500萬噸、湛江龍騰年產500萬噸等鏈箅機—回轉窯球團生產線等相繼建成投產。
2008年，首鋼京唐公司新建年產400萬噸的帶式焙燒機球團生產線，主體設備為504平方米帶式焙燒機，主體設備及控制系統引進德國技術，于2010年投入運行，首次填補了我國自主建設帶式焙燒機的空白。其球團單機生產能力達到世界領先水平。
轉型升級期（2015年至今）。2015年底，包鋼500萬噸帶式焙燒機建成投產，主體設備為624平方米帶式焙燒機，成為國內乃至亞洲最大的帶式焙燒機球團生產線。
2017年，中鋼設備有限公司帶式焙燒機球團工藝的核心設備與技術實現了突破，形成了帶式焙燒機球團自主核心技術體系，并成功實現工業化應用。該技術具有很大的市場應用價值。
與此同時，我國球團行業環境治理力度持續加大。“2+26”城市大氣污染治理取得階段性成果，逐步拉開了全國超低排放的序幕。2019年4月28日，生態環境部等國家5部委聯合發布了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣[2019]35號），明確了鋼鐵企業超低排放指標限值和完成超低排放改造的時間表。
近年來，我國球團業相繼開發了一批具有代表性的新技術：潤磨預處理技術、高壓輥磨、強力混合機、帶式球團焙燒技術、新型復合黏結劑、熔劑性球團礦、含鎂球團礦、超低排放除塵、活性炭煙氣協同治理、SCR（選擇性催化還原技術）脫硝煙氣治理等，新技術推廣應用對球團業轉型發展具有重要的促進和推動作用。
中國球團業面臨的機遇和挑戰
近年來，中國球團業取得很大的進步，面臨的機遇和挑戰主要表現在以下方面：
中國高爐爐料結構中球團比例遠低于歐美國家。中國及日本、韓國等亞洲國家的高爐爐料結構以燒結礦為主，球團比例較低（2018年中國球團比12%左右）。而北美、歐洲高爐以高比例球團為主，個別達到100%（因其礦源多鐵燧巖等細精礦）。歐洲瑞鋼3號、4號高爐，加拿大多法斯科鋼鐵公司采用100%全球團冶煉、阿爾戈馬（Algoma）7號高爐熔劑球團礦比例達99%，墨西哥AHMSA公司Monclova廠（高爐公司蒙克洛瓦鋼鐵廠）5號高爐熔劑球團礦比例為93%，美國AK廠Amanda高爐球團比超過90%、美鋼聯14號高爐球團比為80%，荷蘭伊登7號高爐球團比為52%、霍戈文廠球團比為46%，德國不來梅廠球團比為49%，一批高爐均使用高比例球團礦冶煉。
高比例球團工藝是實現鋼鐵工業源頭減排的必然趨勢。據2018年中國鋼鐵工業協會統計，球團和燒結生產工序能耗分別為26.59千克標準煤/噸和49.28千克標準煤/噸，先進企業球團工序能耗僅為燒結工序能耗的1/3~1/2。在各種污染物排放量在鋼鐵流程總排放量的占比中，球團工序粉塵、二氧化硫和氮氧化物排放的占比分別是燒結工序排放占比的1/7、1/3和1/5左右。故球團工序相對于燒結工序能耗更低，環保更優，更有發展前景。
近年來，我國大力開展節能減排及環保治理，并考慮可能征收碳排放稅。而高爐煉鐵是能耗大戶。因此，鋼鐵企業對高爐流程進行爐料結構優化、采用高比例球團冶煉，可以實現源頭減排。根據測算，若現有燒結、球團工藝都按達標排放計算，將75%的燒結礦替換成60%的球團礦，每年將減排二氧化硫20萬噸、氮氧化物35萬噸、煙氣粉塵4萬噸、二氧化碳約5億噸。
球團裝備產能和高爐中球團占比呈上升趨勢。2018年，中國球團礦總產能為2.6億噸左右，主要有鏈箅機—回轉窯、帶式焙燒機和豎爐工藝，產能占比分別為55%、7%和38%。2000年以后，我國球團裝備逐漸由豎爐工藝向鏈箅機—回轉窯工藝轉變。近年來，帶式焙燒機工藝在國內得到快速發展，隨著首鋼400萬噸/年及包鋼500萬噸/年帶式焙燒機投產，未來帶式焙燒機球團比例有望達到20%左右。
2018年，我國重點統計單位球團礦產量達到1.62億噸，入爐比例由2001年的6.95%上升到2010年的最高占比19.74%。但近年來，受燒結粉與鐵精粉的價差和成本理念的影響，球團礦產量和球團占比有所下降，2018年球團比例降至11.93%左右。目前，受鐵礦石價格回調和超低排放、重污染天氣應急預案等的影響，球團礦產量預計會增長。
中國球團業的未來展望
發展趨勢。2016年12月份，河鋼集團組織推進“高爐全球團冶煉技術研究”重點項目；2017年12月底，包鋼高鎂低硅含氟熔劑性球團礦技術開發實現突破，熔劑性球團生產和冶煉試驗取得圓滿成功；2018年，首鋼伊鋼已實現長期100%球團礦冶煉，成為國內第一家完全使用球團進行高爐煉鐵的生產企業；首鋼京唐5500立方米大型高爐已經實現了55%高球比長期冶煉，高比例球團冶煉已經開始應用。
高比例球團礦冶煉可能會對高爐操作者帶來一種未知的壓力，主要體現在裝料制度、送風制度、透氣性指數和高爐操作等方面。高比例球團礦冶煉將對高爐煤氣流分布、高爐壓差、熱負荷及燃料比等帶來一系列變化，可通過深入的理論研究與實踐，從原燃料質量管控、調整送風制度、穩定爐溫操作、優化入爐結構、調整裝料制度等方面制訂應對措施。如采用大礦批和保持較高的鼓風動能打透中心、活躍爐缸，產生強勁的中心氣流和較強且較窄的邊緣氣流，實現煤氣流分布合理，有利于提高煤氣利用率、降低焦比、提高產量，并獲取最佳高爐技術經濟指標。
發展方向。隨著全球原料條件的變化，優質球團原料越來越少。而帶式焙燒機具有原料適應性強、燃料消耗低、設備可靠性強、環保指標好的優勢。隨著鋼鐵行業的競爭日趨激烈、產品升級、設備工藝向大型化發展，球團生產企業越來越多地傾向于使用帶式焙燒工藝，如已投產的包鋼年產500萬噸球團、首鋼京唐3條年產400萬噸帶式焙燒機球團生產線，河鋼樂亭鋼鐵2條年產480萬噸帶式焙燒機球團在建，柳鋼防城港鋼鐵基地擬建年產400萬噸的帶式焙燒機生產線，山西建邦鋼鐵、山鋼日照二期、福建三鋼、新疆哈密等也在規劃籌建中。“十四五”時期，預計將有更多鋼鐵企業選擇帶式焙燒機工藝生產球團礦。
產業布局。從全球范圍來看，鋼鐵產業的空間布局主要是3種基本形式：一是靠近資源產地的資源依托型；二是臨近運輸港口尤其是大型海港的臨海港口型；三是接近產品消費市場的市場鄰近型。國外球團廠基本布局在礦山或港口。未來，球團產業布局將更加趨向于臨海港口型，同沿海鋼鐵基地配套接合。
中國的球團廠面臨環保政策趨嚴和大宗物料產品清潔運輸的形勢、要求，為此，我國趨向于在鐵精礦資源占優勢的大型礦山（如鞍鋼弓長嶺、大孤山，承德信通首承礦業等）或具有物流優勢的港口建設具有一定經濟規模的商品化大型球團廠。
超低排放。目前，鋼鐵企業環保成本壓力持續增加，為實現超低排放，須不斷開發低成本、效果好、無后續污染的新技術，降低企業負擔及環保壓力；同時，應重視球團工序的源頭減量、過程控制和終端治理等全流程超低排放。
智能制造。鋼鐵企業應提高球團智能制造水平，重視人工智能在球團工序過程中的決策與管理、過程控制、質量檢測、智慧物流等方面的開發及應用，如在線球團品位智能測量系統、球團智能控制技術（智能上料系統、智能配料系統和智能造球系統）、球團智能優化和決策控制系統（熱工制度控制模型，氧化亞鐵、抗壓、高溫冶金性能等質量預測模型）、成本預測模型和球團粒度及粒級智能檢測等。