什麼是“大比例球團”?一文說清
2026年是“十五五”開局之年,正是將宏觀“規劃圖”細化爲可行“施工圖”的關鍵階段。在這個過程中,我們會頻繁遇到一系列聽起來專業又前沿的“科技名詞”,比如“綠色供應鏈”“清潔低碳氫”等。這些術語並非空洞的概念,它們背後折射的是未來幾年科技突破、產業轉型與生活演進的真實方向。
那麼,這些詞究竟意味着什麼?它們將如何具體地改變我們的日常?今天,就讓我們走進“大比例球團”這個名詞。
什麼是大比例球團?
大比例球團(high pellet ratio)是一種高爐鍊鐵原料結構優化技術,其核心在於提高高爐爐料中球團礦的比例(一般在35%及以上)。球團礦是鋼鐵冶金產業鏈中關鍵的人造塊礦原料,由鐵精礦(如磁鐵礦、赤鐵礦等)細磨成粉,加入水和少量粘結劑(如膨潤土),通過造球機滾動成生球,再經過高溫焙燒固結、冷卻後製成的人造塊狀鐵礦原料,直徑通常在10~15毫米左右,具有鐵品位高(鐵元素含量通常在60%以上)、粒度均勻、粉末少、還原性可通過配礦與鹼度/焙燒製度調控,質量穩定時可獲得良好冶金性能等特點。
大比例球團是鋼鐵企業應對環保壓力、優化爐料結構、實現低碳高效冶煉的重要方向。中國已制定《T/CISA 118-2021高爐大比例球團冶煉技術規範》等文件,規範並推動大比例球團的應用。
大比例球團的分類信息
大比例球團的優勢
高爐鍊鐵過程中,高爐使用的細粒鐵礦粉通常通過燒結或球團實現塊礦化;其中球團多以細粒精礦爲原料,燒結多以燒結礦粉爲主料配加返礦、熔劑等燒結成塊。過去很長時間,高爐原料中以燒結礦爲主,球團礦佔比較少。
燒結礦多爲塊狀,形狀各異,而球團礦被製備成直徑在10~15毫米範圍內的規則球體。比起燒結礦,球團礦具有更均勻的粒度、豐富的微氣孔、良好的還原性以及機械強度(抗壓、耐磨),因此,其在貯存、運輸和裝卸過程中產生的粉末更少,更易於操作。
圖1 左爲燒結礦,右爲球團礦
在“雙碳”戰略背景下,大比例球團替代燒結礦可大幅減少高碳排放的燒結工序,顯著降低鐵前工序碳排放強度;同時,通過降低燃料比,間接減少焦煤消耗,緩解焦煤資源壓力。此外,該技術能提升低品位礦、尾礦等難選礦石利用率,以替代高品位鐵礦,推動資源可持續供應,助力鋼鐵工業綠色轉型。
大比例球團的利用遵循高效冶煉與低碳減排雙重原則,推動鋼鐵產業循環經濟發展。目前,“高球團-低燒結”的爐料結構優化技術已在唐山鋼鐵集團有限責任公司、包頭鋼鐵(集團)有限責任公司、首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司等企業實現規模化應用。
大比例球團的應用領域及發展前景
大比例球團的應用貫穿鐵前原料預處理、高爐冶煉及綠色製造全流程。
在鐵前原料預處理環節,通過細磨提純工藝提升低品位礦、細粒礦利用率,爲球團製備提供原料支撐。
在高爐冶煉環節,通過使用大比例球團礦規模化替代燒結礦,優化爐料結構,提升冶煉效率、降低渣鐵比和提高高爐利用係數。
在綠色製造環節,大比例球團技術應用快速推廣,憑藉生產工序低能耗、低排放的特性,顯著降低二氧化碳、二氧化硫等污染物排放。
大比例球團聚焦於低碳冶煉技術、高端功能材料等高附加值方向,深度拓展其應用邊界。在低碳冶金技術領域,可通過與氫基豎爐直接還原、碳捕集利用與封存技術耦合,開發零碳鍊鐵工藝;在高值化材料開發領域,可利用球團礦高純度、高孔隙率特性,製備催化劑載體、電磁屏蔽材料等功能性產品,爲鋼鐵產業鏈延伸開闢新路徑。
大比例球團的綠色應用難點
目前,大比例球團在推廣應用中仍面臨多重挑戰與亟待解決的問題。
第一,成本和價格方面:球團礦價格普遍高於燒結礦和塊礦,且穩定的球團粉資源供應是其規模化應用的基礎,部分企業因缺乏自有礦山,難以獲取低成本球團粉,導致冶煉成本居高不下。
第二,性能與工藝方面:作爲大比例球團冶煉核心成分的球團礦,普遍存在還原膨脹率高、抗壓強度不足、軟熔性能差等問題,中溫區還原膨脹會使強度大幅下降,破壞高爐料柱透氣性,引發煤氣流分佈不均、爐牆結厚等問題;而且適配大比例球團的高爐操作制度尚未完全成型,缺乏成熟的高比例球團冶煉操作規範。
第三,環保方面:大比例球團的應用需要提升球團礦的產量,而球團礦生產能耗高,且會排放SO₂、NOx及粉塵,現有環保設備對其適配性不足。
此外,部分高端大型化、低能耗成套裝備與關鍵部件仍存在依賴進口/核心競爭不足的情況,但國產化水平已顯著提升。還有技術成本高且自主性不足,限制了國內鋼鐵行業的技術升級與競爭力提升。
參考文獻
[1]楊雪婷,張笛,李宗旭,等.包鋼1#高爐大比例球團礦冶煉節能降碳分析[J].包鋼科技,2025,51(01):33-35.
[2]馬明鑫,葛玉春.高比例球團礦高爐冶煉實踐[J].河北冶金,2024,(05):66-70.
[3]高向洲,黃雅彬,於恆亮,等.包鋼5#高爐大比例球團礦生產實踐[J].包鋼科技,2023,49(05):22-25+29.
[4]劉徵建,黃建強,張建良,等.高爐高比例球團冶煉技術發展和實踐[J].遼寧科技大學學報,2021,44(02):85-91.
策劃製作
作者丨董文鈞 北京科技大學材料科學與工程學院教授
審覈丨吳宏輝 北京科技大學碳中和研究院教授
責編丨王夢如
審校丨徐來 張林林