1铬矿球团的由来

　　1.1 铬矿资源

　　铬矿是生产铬铁的主要原料，按照美国地质调查局的报告，地球上折合Cr2O3含量为45%的铬矿储量为120亿吨以上，95%以上分布在南非和哈萨克斯坦。其中，南非铬矿储量占世界的75%以上。世界上其他拥有铬矿资源的国家有津巴布韦、印度、伊朗、芬兰、土耳其、菲律宾、阿尔巴尼亚等。南非矿的特点是：Cr2O3含量普遍低于45%，Cr/Fe小于1.6，呈现易碎的物理性能。

　　我国是一个铬矿资源贫乏的国家，只有西藏和新疆等地有少量铬矿储藏。我国共有铬矿产地54处，保有储量251.9万吨（矿石），其中富矿（Cr2O3＞32%）仅占全国总储量的49%，而且主要分布在西藏、内蒙古、新疆和甘肃四省区。我国铬矿矿床规模小，开发利用条件差，交通不便。因此，我国的高碳铬铁生产主要依靠进口矿。我国目前使用的进口铬矿主要来自南非、土耳其、印度、巴基斯坦、伊朗、阿尔巴尼亚等国家。

　　铬矿资源的一个重要特点就是块矿和富矿资源越来越少，自然界Cr2O3含量大于42%的铬矿储量已经不多。目前市场上大多数是精矿和易碎矿，粉矿的比例约占70%以上。

　　1.2主要铬矿的结构和物理特性

 　　表1 主要铬矿的结构和物理特性
 

　　1.3各地铬矿还原和熔化特性

 　　表2 铬矿还原和熔化特性
 

　　1.4铬矿球团

　　铬矿球团生产相比铁矿球团生产起步较晚，2011年，第一台8㎡的圆形简易竖炉球团建成投产，由于存在产量低、强度差、粉率大、结块严重等问题，艰难运行一年后停产。

　　球团生产工艺之所以进入高碳铬铁生产领域较晚，一是因为高碳铬铁领域与黑色冶金领域交流少，好多生产技术处于各自为战状态，铬铁生产企业一直认为铬矿不能生产球团，烧结也是勉勉强强；二是炉型和原料结构的改变。高碳铬铁生产在2008年之前，90%以上的高碳铬铁生产用矿热炉为开放式小功率电炉（6300KVA-16500KVA）。此种炉型入炉铬原料为铬粉矿和铬块矿，粉矿使用比例有的高达80%以上，所以，入炉铬原料无需进行造块。2009年以后，随着炉型的加大，加之铬矿块矿资源的日益短缺，目前自然界Cr2O3含量大于42%的铬矿储量已不多。因此，利用粉矿和精矿制造人造块的工艺越来越受到重视。

　　任何事情的发展都需要付出艰辛的努力，特别是要得到行内的认可。铬矿造块最早使用的是小型步进式烧结机，产品质量差，后来又发展为带式烧结机，在产量提高点同时，烧结机的机型也越来越大，目前国内最大的带式烧结机为120㎡，2017年在宁夏天元锰业成功使用。国内第一条铬矿氧化球团生产为新钢联冶金有限公司的8㎡圆形竖炉球团，随之是日照三木链篦机-回转窑球团，近五年内分别是太钢万邦公司从芬兰Outokumpu公司引进的奥图泰球团生产法（带式球团）及包头明拓公司仿奥图泰带式球团生产线。无论铬矿烧结还是球团，最初使用的设备和技术均来源于铁矿球团，并根据铬矿特点逐步进行完善和改进。

　　1铬矿氧化球团生产

　　2.1目前铬矿球团的主要生产工艺

　　纵观世界范围内，目前铬矿球团生产工艺主要有：竖炉法（圆形竖炉、环形竖炉或偏心竖炉、矩形竖炉）、带式球团法、链篦机-回转窑法（氧化球团、固态还原球团），圆形竖炉法因投资少、建设周期短等原因，目前仍受到铬铁生产企业的青睐，但由于环保、产量低等因素影响，此种工艺的生存期已接近陌路。相反，链篦机-回转窑法目前发展势头猛进，是将来的主流工艺。

　　2.2 铬矿球团生产与传统铁球团生产的差异之处

　　2.2.1 造球差异

　　目前主流铬矿粉的成份（南非UG2）及成球性能分析

　　此种矿为铂族金属矿的主要矿源，在提取铂族金属后，可用于铬铁生产，作为烧结球团的主要原料。UG2矿精粉颗粒细小，但亲水性差，再加上是富铬尖晶石矿，因此需要再磨矿。一是增加细度；二是破坏表面尖晶石结构，获取新的物料断面，提高成球形。

　　铬矿粉造球的特点是：成球水分偏大，成球性能弱，成球盘速高于铁球团盘速。

　　2.2.2 筛分差异

　　由于铬矿粉的特殊性，布料筛分系统基本上不粘料，大大优于铁矿球团。

　　2.2.3 预热制度差异

　　试验及实践证明，铬矿生球的爆裂温度高于铬矿球团150左右。因此，为提高产量，干燥段温度可适当提高，只需抽风干燥即可，无需鼓风干燥。（由于生球爆裂温度高，链篦机的长度可适当减短）

　　由于铬矿粉的烧结温度高于铁矿粉100℃-150℃，所以预热段的温度也相应提高，以保证入窑预热球团的强度，所以对链篦机的材质要求要高于铁矿球团。

　　2.2.4 焙烧制度差异

　　焙烧制度的差异除了上述提到的焙烧温度高于铁矿粉100℃-150℃外，由于铬矿球团的软熔点高于铁矿球团近300℃，因此在熟练操作下，铬矿氧化球团生产窑况十分稳定（几乎无结圈物），基本无需停窑处理结圈。

　　2.2.5 使用方式的差异

　　铁矿氧化球团是在冷却后配入高炉炉料，而大型铬铁生产企业在使用铬矿球团时，有的是红球与冷料混合后直接入炉，无需冷却；有的是冷却后进入炉顶料仓，然后利用矿热炉自身煤气燃烧后生成热风，将混合料加热至300℃-350℃后再入炉，在节约电耗的同时，利于炉况的稳定运行。

　　2.2.6 两个成功案例介绍

　　2.2.6.1 矩形竖炉氧化球团

　　2018年1月，国内第一台12㎡的矩形竖炉顺利投产达产，日产量1000t-1200t。本人是此次竖炉结构及工艺参数的主要制定者。国内竖炉铁球团的生产技术十分成熟，而且在诸多球团人的努力下，竖炉结构亦越来越合理。但用于铬矿球团生产，尚无先例，谁也不愿做第一个吃螃蟹的人。当有厂家找到我时，第一感觉是可行，随之进行几次技术探讨和论证，借鉴铁球团竖炉生产经验，结合铬矿球团特点，以铁球团竖炉为模型，对内部结构重新进行了设计优化，时间证明效果良好。截至目前，已建成三台12㎡矩形竖炉，运行稳定。

　　思考：下一步还需业内专家、学者进一步探讨更大炉型生产的可行性！

　　2.2.6.2 铬矿球团固态还原

　　铬矿固态还原可以在回转窑、转底炉、竖炉、隧道窑等多种冶金炉内实现。目前该工艺的主流工艺采用链篦机-回转窑球团法，其他工艺仍处于开发试验阶段。由日本昭和电工株式会社在20世纪60年代开发的铬矿球团固态还原工艺（SRC工艺），据说在日本生产还是比较稳定（由于技术保密，不允许外人参观，工艺参数和生产情况只是报导），由于日本产业结构的调整，此生产线早已停产拆除。此工艺在南非也建成了几条生产线，但稳定性较差。国内最早有此种想法的企业是位于黄骅港的河北泰恒特钢有限公司，并高薪聘请了南非的保罗先生作为技术专家，但项目进展较慢，在2017年才开始调试生产，目前该企业已全面停产，处于二次融资状态。

　　丰镇市新太新材料科技有限公司坚持走自主创新道路，于2012年开始探讨链篦机-回转窑铬矿球团预还原-热送热装铬铁冶炼工艺。本人有幸被该企业负责人挖掘到。本人结合铁矿球团直接还原工艺技术，制定了基本工艺路线和初步技术参数。首钢国际工程技术有限公司依据我们的思路进行了设计。项目于2014年10月15日投产，经过三个月的调试，不断完善，生产趋于稳定，并成功取得国家发明专利（专利号：ZL 2014  2  0181294.8和ZL 2017   2  0234492.X ）。

　　目前此生产线的生产运行良好，在近五年的生产过程中，对链篦机风系统、磨矿系统及燃料燃烧系统不断进行着优化，效果良好。近五年来，我们不是进行单一还原球团生产，有时根据铬铁行情及矿热炉炉料情况，亦会进行铬矿氧化球团的生产。我们集团公司更大规模的预还原生产线（两条φ5m×72m，产能25万吨/年）正在紧张建设中。新生产线与现有生产线相比，设计和工艺更加合理。（第一条线由于控制投入问题，把我原先的一些工艺布置删除，通过生产来看，调节手段受到了限制，新生产线已经补充）。

　　采用链篦机-回转窑预还原-热送热装工艺生产高碳铬铁，电耗降低25%，焦耗降低近50%，产量提高超过30%，能促进企业绿色、环保、健康的可持续发展。

　　3结语

　　从目前来看，铬矿氧化球团生产技术已趋于成熟，将来大规模的氧化球团生产是个趋势；铬矿还原球团技术已越来越受到诸多企业的青睐，但由于技术保密原因，大规模的发展还需假以时日。

　　路漫漫其修远兮！作为球团人，和在座的诸位领导、专家、学者一样，我深感在探索道路上的艰辛，但其中的成绩又能使自己感到欣慰！摆在面前诸多未知领域，包括探索更先进的还原生产工艺、还原程度与最佳效益点的研究等，都在等着我们球团人去开拓创新！