刘文权 苏步新
新中国成立70年来，中国球团业筚路蓝缕，从无到有、从小到大、从少到多、从简单到复杂，取得了举世瞩目的成就。如包钢500万吨/年、首钢京唐400万吨/年等带式焙烧机，武钢鄂钢500万吨/年、湛江龙腾500万吨/年等链箅机—回转窑生产线等球团装备的技术已达到了世界先进水平。
中国球团技术装备四大发展历程
中国球团技术装备经历了艰苦探索期（1949年~1982年）、积淀转折期（1982年~2000年）、高速发展期（2000年~2015年）和转型升级期（2015年至今）。
艰苦探索期（1949年~1982年）。由于我国自产铁矿富块矿很少, 新中国成立初期在前苏联钢铁生产技术的影响下，高炉炼铁几乎都采用自熔性烧结矿为入炉原料。1947年，世界上第一座用于工业生产的球团竖炉在美国伊利矿业公司建成投产。1958年，鞍钢开始球团试验，1959年5月份开始用隧道窑焙烧装置生产球团矿，并从1966年开始建设球团竖炉。1968年，济南钢铁厂第一座8平方米球团竖炉投入生产，后将其开发的“烘干床—导风墙”技术出口到了美国LTV（林—特姆科—沃特）矿山公司。1977年，只有济钢、杭钢、莱钢、萍钢等4家单位的4座竖炉在生产；1978年后，安钢水冶铁厂、承钢、凌钢、涞源钢厂等4家单位的4座竖炉相继投入生产。
包钢162平方米带式焙烧机是20世纪60年代后期从日本引进的二手球团设备（日立造船采用西德鲁奇技术制造），是国内第一条带式焙烧机球团生产线，于1973年建成投产，设计能力为年产球团矿110万吨。
积淀转折期（1982年~2000年）。承钢链箅机—回转窑氧化球团生产车间始建于1978年，1982年竣工，1983年6月份进行试生产。
本钢16平方米竖炉于1987年9月7日建成投产，是当时中国第一座大型竖炉。
鞍钢购买了澳大利亚罗布河的二手设备（采用西德鲁奇技术）来建设321.6平方米带式焙烧机球团生产线，该产线于1989年1月建成投产。这是我国当时自主设计的规模最大的带式球团生产线，曾获得国家优秀设计金奖，代表了中国在20世纪80年代球团领域的技术水平。
2000年，首钢迁安铁矿成功实施回转窑截窑改造工程。由首钢国际工程公司于2000年率先开发成功并完成建设的国内第一条120万吨/年链箅机—回转窑生产线，填补了中国大型球团技术的空白，2004年获得冶金科技进步奖一等奖，为我国发展链箅机—回转窑生产酸性球团矿打下了坚实的基础。
高速发展期（2000年~2015年）。2000年后，武钢矿业公司程潮铁矿年产120万吨、柳钢年产120万吨、昆钢2条年产120万吨、鞍钢弓长岭矿二期年产200万吨、太钢峨口铁矿年产200万吨、攀枝花钢城企业公司年产120万吨、武钢鄂钢年产500万吨、湛江龙腾年产500万吨等链箅机—回转窑球团生产线等相继建成投产。
2008年，首钢京唐公司新建年产400万吨的带式焙烧机球团生产线，主体设备为504平方米带式焙烧机，主体设备及控制系统引进德国技术，于2010年投入运行，首次填补了我国自主建设带式焙烧机的空白。其球团单机生产能力达到世界领先水平。
转型升级期（2015年至今）。2015年底，包钢500万吨带式焙烧机建成投产，主体设备为624平方米带式焙烧机，成为国内乃至亚洲最大的带式焙烧机球团生产线。
2017年，中钢设备有限公司带式焙烧机球团工艺的核心设备与技术实现了突破，形成了带式焙烧机球团自主核心技术体系，并成功实现工业化应用。该技术具有很大的市场应用价值。
与此同时，我国球团行业环境治理力度持续加大。“2+26”城市大气污染治理取得阶段性成果，逐步拉开了全国超低排放的序幕。2019年4月28日，生态环境部等国家5部委联合发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35号），明确了钢铁企业超低排放指标限值和完成超低排放改造的时间表。
近年来，我国球团业相继开发了一批具有代表性的新技术：润磨预处理技术、高压辊磨、强力混合机、带式球团焙烧技术、新型复合黏结剂、熔剂性球团矿、含镁球团矿、超低排放除尘、活性炭烟气协同治理、SCR（选择性催化还原技术）脱硝烟气治理等，新技术推广应用对球团业转型发展具有重要的促进和推动作用。
中国球团业面临的机遇和挑战
近年来，中国球团业取得很大的进步，面临的机遇和挑战主要表现在以下方面：
中国高炉炉料结构中球团比例远低于欧美国家。中国及日本、韩国等亚洲国家的高炉炉料结构以烧结矿为主，球团比例较低（2018年中国球团比12%左右）。而北美、欧洲高炉以高比例球团为主，个别达到100%（因其矿源多铁燧岩等细精矿）。欧洲瑞钢3号、4号高炉，加拿大多法斯科钢铁公司采用100%全球团冶炼、阿尔戈马（Algoma）7号高炉熔剂球团矿比例达99%，墨西哥AHMSA公司Monclova厂（高炉公司蒙克洛瓦钢铁厂）5号高炉熔剂球团矿比例为93%，美国AK厂Amanda高炉球团比超过90%、美钢联14号高炉球团比为80%，荷兰伊登7号高炉球团比为52%、霍戈文厂球团比为46%，德国不来梅厂球团比为49%，一批高炉均使用高比例球团矿冶炼。
高比例球团工艺是实现钢铁工业源头减排的必然趋势。据2018年中国钢铁工业协会统计，球团和烧结生产工序能耗分别为26.59千克标准煤/吨和49.28千克标准煤/吨，先进企业球团工序能耗仅为烧结工序能耗的1/3~1/2。在各种污染物排放量在钢铁流程总排放量的占比中，球团工序粉尘、二氧化硫和氮氧化物排放的占比分别是烧结工序排放占比的1/7、1/3和1/5左右。故球团工序相对于烧结工序能耗更低，环保更优，更有发展前景。
近年来，我国大力开展节能减排及环保治理，并考虑可能征收碳排放税。而高炉炼铁是能耗大户。因此，钢铁企业对高炉流程进行炉料结构优化、采用高比例球团冶炼，可以实现源头减排。根据测算，若现有烧结、球团工艺都按达标排放计算，将75%的烧结矿替换成60%的球团矿，每年将减排二氧化硫20万吨、氮氧化物35万吨、烟气粉尘4万吨、二氧化碳约5亿吨。
球团装备产能和高炉中球团占比呈上升趋势。2018年，中国球团矿总产能为2.6亿吨左右，主要有链箅机—回转窑、带式焙烧机和竖炉工艺，产能占比分别为55%、7%和38%。2000年以后，我国球团装备逐渐由竖炉工艺向链箅机—回转窑工艺转变。近年来，带式焙烧机工艺在国内得到快速发展，随着首钢400万吨/年及包钢500万吨/年带式焙烧机投产，未来带式焙烧机球团比例有望达到20%左右。
2018年，我国重点统计单位球团矿产量达到1.62亿吨，入炉比例由2001年的6.95%上升到2010年的最高占比19.74%。但近年来，受烧结粉与铁精粉的价差和成本理念的影响，球团矿产量和球团占比有所下降，2018年球团比例降至11.93%左右。目前，受铁矿石价格回调和超低排放、重污染天气应急预案等的影响，球团矿产量预计会增长。
中国球团业的未来展望
发展趋势。2016年12月份，河钢集团组织推进“高炉全球团冶炼技术研究”重点项目；2017年12月底，包钢高镁低硅含氟熔剂性球团矿技术开发实现突破，熔剂性球团生产和冶炼试验取得圆满成功；2018年，首钢伊钢已实现长期100%球团矿冶炼，成为国内第一家完全使用球团进行高炉炼铁的生产企业；首钢京唐5500立方米大型高炉已经实现了55%高球比长期冶炼，高比例球团冶炼已经开始应用。
高比例球团矿冶炼可能会对高炉操作者带来一种未知的压力，主要体现在装料制度、送风制度、透气性指数和高炉操作等方面。高比例球团矿冶炼将对高炉煤气流分布、高炉压差、热负荷及燃料比等带来一系列变化，可通过深入的理论研究与实践，从原燃料质量管控、调整送风制度、稳定炉温操作、优化入炉结构、调整装料制度等方面制订应对措施。如采用大矿批和保持较高的鼓风动能打透中心、活跃炉缸，产生强劲的中心气流和较强且较窄的边缘气流，实现煤气流分布合理，有利于提高煤气利用率、降低焦比、提高产量，并获取最佳高炉技术经济指标。
发展方向。随着全球原料条件的变化，优质球团原料越来越少。而带式焙烧机具有原料适应性强、燃料消耗低、设备可靠性强、环保指标好的优势。随着钢铁行业的竞争日趋激烈、产品升级、设备工艺向大型化发展，球团生产企业越来越多地倾向于使用带式焙烧工艺，如已投产的包钢年产500万吨球团、首钢京唐3条年产400万吨带式焙烧机球团生产线，河钢乐亭钢铁2条年产480万吨带式焙烧机球团在建，柳钢防城港钢铁基地拟建年产400万吨的带式焙烧机生产线，山西建邦钢铁、山钢日照二期、福建三钢、新疆哈密等也在规划筹建中。“十四五”时期，预计将有更多钢铁企业选择带式焙烧机工艺生产球团矿。
产业布局。从全球范围来看，钢铁产业的空间布局主要是3种基本形式：一是靠近资源产地的资源依托型；二是临近运输港口尤其是大型海港的临海港口型；三是接近产品消费市场的市场邻近型。国外球团厂基本布局在矿山或港口。未来，球团产业布局将更加趋向于临海港口型，同沿海钢铁基地配套接合。
中国的球团厂面临环保政策趋严和大宗物料产品清洁运输的形势、要求，为此，我国趋向于在铁精矿资源占优势的大型矿山（如鞍钢弓长岭、大孤山，承德信通首承矿业等）或具有物流优势的港口建设具有一定经济规模的商品化大型球团厂。
超低排放。目前，钢铁企业环保成本压力持续增加，为实现超低排放，须不断开发低成本、效果好、无后续污染的新技术，降低企业负担及环保压力；同时，应重视球团工序的源头减量、过程控制和终端治理等全流程超低排放。
智能制造。钢铁企业应提高球团智能制造水平，重视人工智能在球团工序过程中的决策与管理、过程控制、质量检测、智慧物流等方面的开发及应用，如在线球团品位智能测量系统、球团智能控制技术（智能上料系统、智能配料系统和智能造球系统）、球团智能优化和决策控制系统（热工制度控制模型，氧化亚铁、抗压、高温冶金性能等质量预测模型）、成本预测模型和球团粒度及粒级智能检测等。