球团工序的能耗和污染物排放是烧结工序的55%左右，在节能减排新形势下，发展球团，提高球团矿在高炉炼铁中的使用比例是钢铁企业绿色化发展方向。 为了推动钢铁工业绿色化发展，首钢京唐二期工程未建烧结系统，建设了2条400万吨球团矿生产线，与一期工程融合后，3座5500m3高炉的球团矿比例将从28%提高至55%。而开发出低硅碱性球团矿是高炉实现高比例球团冶炼和获得良好技术经济指标的先决条件。 为了开发出高铁低硅碱性球团矿，本项目研究了生产低硅碱性球团矿的适宜熔剂及熔剂制备技术和质量需求，低硅碱性球团矿的焙烧固结机理及还原膨胀率控制措施等关键技术，提出了用消石灰替代传统石灰石粉生产高铁低硅碱性球团矿的工艺路线，攻克了球团膨润土配比高影响硅含量，低硅球团矿还原膨胀率严重，碱性球团矿焙烧温度范围窄等诸多难题，最终在京唐504m2大型带式焙烧机上成功生产出了铁品位66.2%以上，SiO2含量2.2%以下，碱度1.1~1.2，抗压强度3000N/P以上，还原膨胀率18%以下，还原度86%以上的优质高铁低硅碱性球团矿，球团矿综合指标超过了巴西Vale公司的优质碱性球团矿。使用低硅碱性球团矿后，京唐公司3座5500m3高炉实现了55%以上球团矿稳定冶炼，高炉渣量降低至215kg/t，燃料比到483kg/t。 项目的创新点主要有： （1）提出了以消石灰替代传统石灰石粉生产高铁低硅碱性球团矿的工艺路线，生产出了铁品位66.2%，SiO2含量2.2%，碱度1.1~1.2的高铁低硅碱性球团矿，为高炉降低渣比至215kg/t提供了主要条件，并制定了球团生产用消石灰质量指标； （2）克服了碱性球团矿生产过程中熔剂配料不稳定，生球易爆裂，碱金属析出多等难题，通过改进配料装置、电除尘和布风板，打通了影响碱性球生产的主要环节，单台设备日产量达到12900吨，超过了设计值； （3）研究了低硅碱性球团矿的还原膨胀机理，通过合理调整碱度，焙烧制度及形成有利物相等措施，攻克了低硅碱性球团矿还原膨胀率高的难题，使球团矿SiO2含量降低至2.2%的同时，还原膨胀率降到了17.5%，满足了大型高炉使用要求。 本项目的实施对高炉高比例球团冶炼，降低渣量和燃料消耗，实现节能减排，绿色化发展起到了重要的示范作用。

课题目标及任务： 课题通过对直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术的研究，目标建成节能减排和资源化利用 CO2、增收转炉煤气的 200 万吨级转炉炼钢示范工程并稳定运行。能够减排、利用 CO2 约 15kg/t 钢；增收转炉煤气按 CO 计算约 1 万吨/年；减少冶金石灰生产约 8 万吨/年；减少炼钢铁水铸铁块约 25 万吨/年；减少炼钢渣和除尘灰产出合计约 3 万吨/年。 课题进展： 1.实验室基础研究 （1）通过计算CO2与铁水中的[C]、[Si]、[Mn]、Fe(l)等元素反应的ΔG以判断石灰石分解产生的CO2能否与铁水中组元反应。（2）用综合热分析仪，探寻渣中组分对CaCO3分解行为的影响，并研究其他廉价CaCO3资源应用的可能性。（3）用马弗炉在不同温度下煅烧石灰石，研究温度对石灰石速度的影响以及高温急速煅烧条件下石灰石的分解行为。（4）对铁水中硅挥发的研究采用热力学进行理论分析，并结合实际情况探讨SiO生成的条件是否满足，并找出影响其生成的条件。 2. 直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术开发 （1）技术方案 首先计算工艺改变对转炉热平衡的影响，以设计工业试验入炉金属料的比例。试验过程尽可能多的收集试验数据，以对试验效果进行较为全面的总结分析。 （2）工业试验结果分析 通过相关技术研究与应用，达到了以下指标：（1）转炉炼钢石灰石代替石灰的比例已达70%以上，在设备/铁水条件都合适的时候已达100%；（2）根据试验炉次数据回归计算，石灰石分解放出的CO2有37%能够参与铁水反应，相对原来用石灰造渣炼钢时，利用CO2已接近15kg/t钢；（3）已经在石灰石全部替代石灰炼钢的条件下，实现了转炉金属料中铁块比例为零；（4）转炉煤气增收按CO计算约有3000吨/年；（5）在石灰石全部替代石灰炼钢的炉次能够减少炼钢渣约15 kg/t钢。 直接用石灰石炼钢的方法已经应用于石钢的正常生产，200万吨级的转炉直接利用石灰石炼钢生产的示范基地正在完善中。2011年8月到2012年12月，在运营成本上，渣料结构变化降低成本746万，减少渣料降低成本38万，减少铸铁费用164万，提高转炉煤气热效效热效132万，总体经济效益为1080万元；CO2减排共计量为21962吨，节能减碳效果显著。

本技术适用于转炉炼钢过程，使用石灰石造渣。 特定条件限制：由于单位石灰石分解吸热量约为废钢的2倍，因此该工艺需适量减少废钢、生铁块、烧结矿等冷料的加入量，多加入铁水，以保持转炉内的热平衡。