在我國“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略背景下，推動高碳排放的鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展至關(guān)重要。球團(tuán)礦具有良好的冶金性能和低排放等優(yōu)勢，是我國鋼鐵工業(yè)的重要爐料，膨潤土作為球團(tuán)礦生產(chǎn)所使用的粘合劑，其性能關(guān)系到球團(tuán)礦質(zhì)量，球團(tuán)中膨潤土用量過高會影響球團(tuán)礦鐵品位，造成高爐焦比升高、碳排放增多、噸鐵成本升高等不良影響。
河南建杰是該領(lǐng)域技術(shù)落地企業(yè)之一。該企業(yè)通過對傳統(tǒng)膨潤土進(jìn)行改性，減少球團(tuán)生產(chǎn)中膨潤土添加量，緩解膨潤土雜質(zhì)帶來的球團(tuán)鐵品位下降問題，為鋼鐵企業(yè)綠色技改提供了落地方案。

一、政策引導(dǎo)及膨潤土應(yīng)用瓶頸

國家發(fā)展改革委等部門在《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專項行動計劃》中提出推廣低雜質(zhì)、低能耗、大比例球團(tuán)冶煉技術(shù)，各地相繼出臺配套節(jié)能審查要求，冶金輔料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)一步明確：新建、改擴(kuò)建球團(tuán)項目膨潤土粘合劑添加量不宜高于1.8%，鼓勵推廣低硅、高活性改性粘結(jié)材料，推動高爐高球比冶煉落地。（來源：國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于印發(fā)《鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳專項行動計劃》的通知）

當(dāng)前國內(nèi)長流程鋼鐵鐵前系統(tǒng)碳排放占全流程70%以上，球團(tuán)工序能耗、污染物排放顯著低于燒結(jié)，提高球團(tuán)入爐比例已是行業(yè)共識和政策導(dǎo)向。
膨潤土憑借成本低、成球穩(wěn)定的優(yōu)勢，是目前國內(nèi)球團(tuán)主流粘合劑，但其行業(yè)應(yīng)用短板也較為突出：

1.國內(nèi)膨潤土以鈣基為主，蒙脫石活性偏低，常規(guī)生產(chǎn)添加量達(dá)2.0%~3.0%，遠(yuǎn)高于海外優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土1.0%以下的配加水平；

2.膨潤土富含SiO?、Al?O?等雜質(zhì)，每增加1%添加比例，球團(tuán)鐵品位下降0.6%~0.7%；雜質(zhì)持續(xù)累積會增加高爐渣量，提升石灰石熔劑消耗，推高焦比、增加噸鐵碳排放；過量膨潤土?xí)档颓驁F(tuán)高溫冶金性能，還原膨脹率上升，高爐料柱透氣性下降，影響順行與生產(chǎn)效率。

  （膨潤土圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

二、膨潤土改性技術(shù)原理與應(yīng)用工藝

我國膨潤土作為粘合劑應(yīng)用在球團(tuán)時，往往需要先將鈣基膨潤土鈉化改性，鈉基膨潤土比鈣基膨潤土擁有更好的分散性、吸水性和粘結(jié)性等，用于球團(tuán)中添加量更少，且能獲得更高質(zhì)量的球團(tuán)。使用鈉化改性的膨潤土作為球團(tuán)粘合劑，可以有效降低膨潤土在球團(tuán)中的用量，但要將其添加量降至1%或1%以下，仍較困難。

所以，在鈉化改性的基礎(chǔ)上，復(fù)合粘合劑就成為了近年來膨潤土球團(tuán)粘合劑的研究重點，復(fù)合粘合劑主要是膨潤土與有機粘合劑經(jīng)復(fù)合改性而成，可以同時兼?zhèn)錈o機粘合劑和有機粘合劑的各自優(yōu)勢，可以在降低膨潤土用量的同時也保證球團(tuán)的質(zhì)量，并已在實際的工業(yè)生產(chǎn)取得了成效，是目前降低球團(tuán)中膨潤土添加量，提升球團(tuán)礦鐵品位的一種有效途徑。

該復(fù)合改性工藝對現(xiàn)有球團(tuán)產(chǎn)線兼容性強，適用于鏈篦機—回轉(zhuǎn)窯、帶式焙燒機、豎爐等各類球團(tuán)工藝，無需新增工藝設(shè)備，不需要對生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模改造即可完成產(chǎn)業(yè)升級。

現(xiàn)場操作流程簡便：改性劑按照膨潤土質(zhì)量1%-5%的比例與膨潤土預(yù)先混勻，送入配料系統(tǒng)和鐵精粉同步參與造球，不改變原有配料順序與造球水分控制區(qū)間。
現(xiàn)場操作人員僅需調(diào)整膨潤土總配加比例，可利用常規(guī)生產(chǎn)班次完成小試，逐步放大至全產(chǎn)線應(yīng)用。同時該改性方案也適配磁鐵礦、赤鐵礦、混合精礦等多種鐵精礦原料，鐵精礦粉和改性劑比例一般為0.04%-0.1%，根據(jù)鐵精粉、膨潤土種類、粒度、比表面積等指標(biāo)不同，改性劑加量有所不同。

（建杰技術(shù)工程師在產(chǎn)線現(xiàn)場）

三、工業(yè)化應(yīng)用指標(biāo)與降本增效價值

經(jīng)濟(jì)效益來源于多維度收益疊加，包括球團(tuán)鐵品位提升帶來的有效鐵增量、焦炭節(jié)約量、熔劑減量以及高爐產(chǎn)能釋放的貢獻(xiàn)。

四、降膨潤土配比主流技術(shù)路線對比

當(dāng)前行業(yè)實現(xiàn)膨潤土減量目標(biāo)主要有三類技術(shù)路線，不同路線各有適用范圍，鋼鐵企業(yè)可結(jié)合自身產(chǎn)線條件理性選型：

1.單純鈣基土鈉化改性：工藝成熟簡單，但受限于礦物本身屬性，很難穩(wěn)定將配加比例做到 1.0% 以下；

2.純有機粘合劑：可大幅削減無機輔料用量，但部分產(chǎn)品熱穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致生球爆裂溫度偏低，焙燒工藝窗口較窄，對造球水分、焙燒溫度管控要求嚴(yán)苛；

3.膨潤土復(fù)合改性路線：在鈉化改性基礎(chǔ)上復(fù)配有機改性組分，兼顧無機膨潤土耐高溫和有機組分高粘結(jié)力的特點，對現(xiàn)有產(chǎn)線工況適應(yīng)性更強，是現(xiàn)階段多數(shù)球團(tuán)廠實施低成本技改的可行路徑。

五、企業(yè)落地實施參考建議

鋼鐵企業(yè)引入該類改性粘結(jié)技術(shù)，建議遵循穩(wěn)妥的工業(yè)試驗推進(jìn)路徑，避免因直接全量替換而引發(fā)生產(chǎn)波動風(fēng)險。優(yōu)先開展實驗室小試，結(jié)合本廠實際鐵精礦、膨潤土原料，驗證生球、干球、成品球各項關(guān)鍵指標(biāo)；隨后安排產(chǎn)線短周期工業(yè)試驗，摸索改性劑摻配比例、造球合理水分區(qū)間；待各項工藝指標(biāo)穩(wěn)定后，再逐步下調(diào)膨潤土總配比，最終實現(xiàn)全產(chǎn)線常態(tài)化穩(wěn)定應(yīng)用。

（建杰技術(shù)工程師與客戶在車間現(xiàn)場技術(shù)交流）

六、技術(shù)推廣價值與行業(yè)發(fā)展前景

國內(nèi)高品位冶金鈉基膨潤土資源有限，開采管控趨嚴(yán)，單純依靠采購高品質(zhì)膨潤土來降低配比，會顯著抬高企業(yè)原料采購成本。該膨潤土改性技術(shù)立足現(xiàn)有鈣基膨潤土資源進(jìn)行提質(zhì)增效，既緩解了高端粘結(jié)原料的供應(yīng)壓力，也契合鋼鐵行業(yè)超低排放、節(jié)能降碳的政策導(dǎo)向。

伴隨國內(nèi)高爐高球比冶煉模式逐步普及，低雜質(zhì)、低添加量粘結(jié)輔料將成為球團(tuán)工藝升級的剛需。該改性技術(shù)可同步實現(xiàn)增產(chǎn)、節(jié)焦、提升鐵品位、減少碳排放等多重效果，具備全行業(yè)規(guī)模化推廣的現(xiàn)實條件，助力鋼鐵行業(yè)落實碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)目標(biāo)。

結(jié)語：

隨著鋼廠高球比冶煉模式逐步落地，低雜質(zhì)和加量的粘結(jié)輔料將成為球團(tuán)工藝升級的剛需。以河南建杰實業(yè)有限公司為代表的技術(shù)企業(yè)持續(xù)迭代方案，該改性技術(shù)可同步實現(xiàn)增產(chǎn)、節(jié)焦、提升鐵品位、減少碳排放等多重效果，具備全行業(yè)規(guī)?；瘡?fù)制的現(xiàn)實條件。