1、太钢峨口铁矿球团项目可行性研究报告太钢峨口铁矿球团项目可行性研究报告1 总论1.1 概述 近年来，随着我国钢铁工业的迅速发展，对高炉炉料的需求量日益增加、质量要求不断提高。从实现高炉合理炉料结构和我国富矿资源缺乏的实际情况出发，高炉使用烧结矿和球团矿等人造富矿，是我国高炉炉料结构的发展方向。因此，促使了我国球团矿生产的迅速发展。1990年我国球团矿的生产厂家只有15个，年产球团矿545万吨，而目前我国球团厂发展为40多家，球团矿的产量已达3000万吨以上。 尽管球团矿产量逐年增加，但是仍然满足不了炼铁生产对球团矿在数量上的要求。目前，一些钢铁企业已建有自己的球团生产线，但还有很多钢铁企业依靠外
2、购或进口球团矿。由于外购或进口球团矿存在着价格高等问题，造成生铁及后续产品成本高。因此，利用自身资源解决钢铁企业生产的原料问题是我国发展钢铁工业的一个优先选择。 太钢峨口铁矿现有2台8m2竖炉，1988年投产，年产球团75万吨。由于工艺的先天不足、装备水平落后，产品的产、质量均难以适应集团公司不锈钢发展的要求。拟将峨口铁矿现有竖炉球团系统改造为年产200万吨的链篦机回转窑球团系统，增加集团公司酸性炉料的供给、合理炉料配比、减少熟料外购、节约外购资金、降低铁前成本。 本次改造废止了为竖炉提供燃料的煤气发生炉，使用较为清洁的喷煤燃烧技术，煤粉完全燃烧，并辅以先进的除尘工艺，从根本上杜绝了煤气附产品
3、如煤焦油、废渣等有机污染物对该地区的危害，同时也避免了处理煤气三废的高额费用。从环保和节能方面大有改观。 太钢在冶金厂区内建设球团生产线，由于场地原因难以实施。因此，将球团厂建在矿山是一条可行的途径，且中外不乏先例。经综合比较认为，在太钢峨口铁矿建设球团厂具有以下优势： （1）有优质的原料：太钢峨口铁精矿是生产球团矿的优质原料。试验室试验结果表明，采用太钢峨口铁精矿可生产出优质球团矿。 (2) 有稳定可靠的资源优势：太钢峨口铁矿现有可采矿量1.3亿吨，平均地质品位30%。现年产磁铁精矿130万吨左右，精矿品位可达66%以上，同时该地区还有年产200万吨铁精矿的地方企业。因此有稳定、可靠的原料资
4、源。 （3）有建厂的场地优势：太钢峨口铁矿球团厂拟建在竖炉厂地上，该场地紧邻铁路，靠近选矿厂。并有供水管线和变电所，能够满足球团厂供水、供电需求。 （4）有稳定的内部市场需求优势：就目前生铁规模，按合理炉料结构要求，球团矿尚有缺口，如果生铁产量扩大，球团矿需求量将更大。因此，在太钢峨口铁矿建设球团厂，可以解决太钢高炉酸性炉料的供应问题。 （5）其它优势 1) 地域优势 国外球团厂大多建在矿山，可充分利用资源优势，提高矿山企业的经济效益。太钢峨口铁矿可利用当地丰富的铁矿资源，增加产品的附加值，提高社会效益，因此是建球团厂的理想地域； 2) 拟建厂址靠近选矿厂，利用原竖炉生产厂场地，可充分利用现有
5、基础设施、生产、生活辅助设施，减少该项目投资。 基于上述原因，太钢公司决定将峨口铁矿球团厂由原竖炉球团改造为链篦机回转窑球团厂，以弥补炼铁酸性炉料的不足。同时，也为提高炼铁生产的经济效益提供保证。因此，我院根据太钢集团公司的委托任务书，编制了这份太钢集团峨口铁矿链篦机回转窑球团厂可行性研究报告。1.2 位置与交通1.2.1 交通位置峨口200万t球团厂位于峨口铁矿现竖炉球团官地生产厂区，属峨口铁矿管辖。厂区地理坐标为：东经113o15 北纬 39 o05 厂区交通方便，京原线在厂区西侧通过，大同至运城高速公路经过原平。矿区官地车站经专用线与京原线接轨，矿山道路与外部公路相通，见交通位置图。1.
6、2.2 自然地理位置厂区属中高山地貌，海拔标高最高1980m，最低1500m，山势险峻，地形坡度3540o。1.2.3 官地工业场区基本情况 链篦机回转窑生产线位于官地工业场区，拟拆除原竖炉球团部分设施，保留原有过滤车间、油料库、锅炉房、铁路、公路等基础设施。 官地工业场地，位于峨河的河滩上，正常水位标高为1129.00m左右，地形平坦，其地质构造自上往下植物层0.50.8米，碎石、砾石一般粒径2050mm，大者达100mm，空隙填充砂，卵石层由结晶碎块组成，空隙充填砂厚度60415m。 在绝对标高为1122m以下为河床冲积卵砾石层，11221155为冲积砾石。各种土壤岩石承载力为：1、亚粘土
7、 2kg/cm22、碎块破石 34kg/cm23、强风化的绿泥岩 1.5kg/cm24、中等风化的石英角闪片岩 67kg/cm25、中等风化的绿泥去母片岩 46kg/cm26、中等风化的其他岩石 67kg/cm2官地工业场区气象资料1、雪荷重 50kg/m22、风荷重 60kg/m23、年平均风速 10m/s4、主导风向 西北5、最大降雨量 51.3mm/d6、冬季采暖室外计算温度 -247、夏季通风计算温度 288、冬季室外相对湿度 36%9、夏季室外相对湿度 74%10、冬季土壤冻结深度 -1.5m11、地区地震烈度 71.3 设计依据 （1）太钢集团有限公司矿业分公司2003年6月5日给
8、我院的可研设计委托任务书；（2）我院主要设计人员2003年6月11日至6月21日在现场踏勘、结合收集的有关资料；（3）甲方提供的由中南大学完成的实验报告；（4）甲方提供的1：500厂区地形图；（5）甲方2003年4月22日提出的“太钢峨口铁矿球团设计邀标函”；（6）甲方2003年5月16日提交的“官地工业厂区基本情况（包括简单地质与气象资料。1.4 设计原则 （1）采用成熟稳定、实用可靠的工艺流程和设备，技术装备水平达到国内先进水平（具体问题双方协商确定）；（2）控制水平要求先进、经济、实用、稳定可靠，以保证生产过程顺利进行，确保产品质量达到要求；（3）贯彻执行国家有关环保、职业健康、安全消防
9、、节约能源等规范与规定，注意环境保护，强化“三废”治理；（4）总图布置尽量做到顺畅、紧凑、合理；（5）厂址选在原竖炉球团厂位置。在满足工艺生产、环保的前提下，尽量利用现有球团系统的建筑物、设施及设备，节约投资，减少占地；所有建设项目要符合以下国家及行业规范标准：烧结厂设计技术规定YB9056-93冶金机械设备安装工程施工及验收规范YBJ213-88烧结球团安全规程冶金部（88）冶安环366号文钢铁企业设计节能技术规定YB9051-98采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87（2001版）工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85冶金企业安全卫生设计规定冶生（1996）204号文大气污染物综合排
10、放标准GB16297-1996建筑设计防火规范GBJ16-87（97版，含2001年局部修订条文）1.5 设计规模和产品方案1.5.1 设计规模 球团厂采用链篦机回转窑工艺，工厂规模为年产200万吨酸性氧化球团矿。主机工作330天，作业率90.4%，采用三班连续工作制。球团厂主要设备见表1-1。 表1-1 球团厂主要设备表 序 号名 称规格备 注1链篦机4.5X40m2回转窑5.9X40 m3环冷机18.5m1.5.2 产品方案 产品为酸性氧化球团矿，粒度916m m ，球团矿TFe64.5%、FeO2500N/个球。1.6 原料，燃料条件含铁原料为太钢峨口铁矿自产140万吨和收购65万吨小矿
11、山的磁铁精矿，年用量为205万吨。膨润土作为粘结剂，年用量约为3万吨。燃料为高热值烟煤，年用量4万吨。1.7 技术装备水平1. 采用自动重量配料，提高配料精度；2. 重视生球质量，严格控制布料；3. 采用先进的工艺气体循环流程，热利用充分，节能降耗；4. 生产设备的连锁控制和生产的过程控制采用计算机控制；5. 自动化仪表均采用国内先进可靠，价格合理的设备；6. 除尘采用高效电除尘器或布袋除尘器；7. 选用先进、适用的工艺设备，关键设备可以考虑引进，以提高球团厂的设备装备水平。1.8 主要公用设施 1.8.1 供电球团厂供电系统主要参数见表1-2。 表1-2 球团厂供电系统主要参数表 序 号名
12、称数值备 注1设备总安装容量12500 kW2年耗电量59.6 MWh3单位耗电量29.8 kWh/t1.8.2 仪表自动化为保证生产环节的稳定，设置必要的控制系统，仪表主要采用DDZ-III型电动单元组合仪表。1.8.3 给排水球团厂设有生活消防给水系统，浊环水系统，净环水系统。提高水循环率，基本做到生产废水不外排。1.8.4 通风、除尘对生产过程中产生余热，余湿及有害气体的建筑物，如焙烧室，混合室，泵房等均设有自然通风和机械排风系统。以消除余热，余湿及有害气体。环境采用高效电除尘器及布袋除尘器进行除尘净化。1.9 环境保护、工业安全卫生、防火及消防在设计中严格控制粉尘、废水的排放，以保护该
13、地区的生态环境。在除尘方面根据不同的粉尘性质及工艺流程特点，分别采用高效电除尘器、布袋除尘器和冲激式除尘机组，使粉尘的排放浓度达到国家规定标准。关于劳动安全与卫生设施，设计除按国家有关规定对建筑物设置防雷、防火安全设施外，对有关孔、洞、梯子设置必要的扶手、栏杆。设备驱动部分，根据需要设置保护罩。防火和消防方面，首先在总图布置上考虑道路畅通，便于防火和疏散。厂房耐火等级为二级。主厂房设有室内消防系统，厂区布置消防管网系统。消火栓间隔为100120mm。1.10 能源利用与节能本设计贯彻合理利用能源和节约能源的宗旨。采用自动重量配料，提高精度；严格控制布料，以降低球层阻力，改善气流分布，提高热交换
14、效率；采用合理的气体循环流程，余热被充分利用；采用节能型电器设备；尽量提高水的循环使用率，以降低水耗，节约水力资源。1.11 投资估算 本工程总投资19850万元，其中固定资产投资19456万元，建设期利息394万元。 固定资产投资中，建筑工程费4113万元，安装工程费2122万元，设备费11525万元，其它费用1731万元。1.12 主要技术经济指标球团厂主要技术经济指标，见表1-3。 表1-3 球团厂综合技术指标表 序号项目单位指标1球团厂生产规模万吨/年2002主要设备规格链篦机规格m4.5X40回转窑规格m5.9X40环冷机规格m18.53主机作业率%90.44球团矿质量TFe%64.
15、5FeO%25005原、燃料年耗量铁精矿1X104t205膨润土1X104t3煤1X104t4.06年动力消耗电1X106kWh59.6水1X104m362.07球团工序能耗Kg标煤/t31.8748全厂设备总重量t63009设备安装总容量kW1250010厂区占地面积m23645011职工人数人19012项目建成价万元1985013球团矿单位生产成本元/t306.114球团矿单位成本费用元/t322.5815借款偿还期(含建设期)年4.0816投资回收期(含建设期)年5.8217内部收益率%22.918内含报酬率%21.62 球团工艺2.1工艺方案的选择目前，世界上生产球团矿工艺方法主要有三
16、种，链篦机回转窑球团、带式焙烧机球团及竖炉球团，其球团矿生产能力所占比例分别为43.29%、49.35%及7.36%。根据试验，用峨口磁铁精矿生产酸性氧化球团矿，无论采用那一种工艺都是可行的。但每种工艺各有特点，可以从以下几个方面比较，见表2-1。 表 2-1 生产球团矿的三种工艺比较 比 较 项 目竖 炉链篦机 回转窑带 式 焙 烧 机规 模 万t/a200200200主 机 规 格竖炉16m2x4座链篦机4.5x40mx1回转窑5.9x40mx1环冷机18 .5mx1带式焙烧机320 m2 x1作 业 率略低中略高原 料磁铁精矿为主各种铁精矿或天然细磨粉矿各种铁精矿或天然细磨粉矿燃 料可采
17、用低热值高炉煤气重油、天然气、高热值煤气、煤重油、天然气、高热值煤气设 备 总 重低高中装 机 容 量低中高自动化程度需人工参与控制高高厂区占地面积大中小球团矿质量一般质量均匀，冶金性能好，膨胀率低球团矿质量高，冶金性能好球团矿单位加工费高略低略高生 产 调 节差好调节好调节劳动生产率低高高环 保差好好投资%80100113从以上比较可以看出，竖炉球团矿产品质量比另两种工艺稍差，用于大高炉生产影响高炉指标，并且单机生产能力低，最大产量仅为50万吨/年，因此建设一座规模为200万吨/年球团厂不宜采用该工艺；带式焙烧机工艺燃料用重油、天燃气或高热值煤气，而峨口铁矿既无高热值煤气、天燃气，采用重油成
18、本又过高，因此也不宜采用带式焙烧机工艺；而以煤为燃料的链篦机回转窑工艺，是峨口铁矿球团生产的最佳工艺。因此，本次设计选取了链篦机回转窑工艺。 国外，采用链篦机回转窑球团工艺，生产氧化球团矿总量近1.3亿吨，单机生产能力已达400万吨，见表2-2。 表2-2 链篦机回转窑球团厂一览表 国家 投 产 时 间 年设计能 力万t/a矿石种类设备规格x台数链篦机m回转窑m美 国1961200镜赤混合3.73x38.1x23.05x36.6x2美 国1967200磁铁精矿4.58x36.7x16.1x42.1x1美 国1969200磁铁精矿4.58x36.75x16.1x42.1x1瑞典LKAB公司196
19、9180磁铁精矿4.6x38x16.0x43x1利 比 里 亚1971200磁铁精矿4.57x36.58x16.1x42.67x1美 国1972600磁铁精矿4.6x43.95x26.1x42.67x2加 拿 大1973600磁赤混合5.66x55x26.85x45.7x2美 国1975300混合矿4.6x60.5x16.85x45.7x1美 国1978600磁铁精矿4.6x43.95x26.1x42x2智 利1976350磁铁精矿4.7x55.5x16.4x50x1美 国1974400磁铁精矿5.66x64.21x17.62x48.77利 比 里 亚1977250赤铁矿粉4.6x46.0x1
20、6.7x50x1美 国1979400混合矿5.66x64.21x17.62x48.77美 国1980280赤铁矿粉4.6x41.55x16.1x39.62瑞典LKAB公司1982350磁铁精矿2.2 链篦机-回转窑工艺概述太钢峨口铁矿球团厂采用链篦机-回转窑工艺，拟在现有竖炉球团厂的场地建设一座生产能力为200万吨/年酸性氧化球团生产线，生产酸性氧化球团矿供高炉使用。 中南大学对用太钢峨口铁矿磁铁精矿生产球团矿进行了有关试验室试验，试验结论作为本次设计工艺参数确定的依据，现摘要如下：1）峨口铁精矿粒度细且均匀，形态光滑，具中等成球性能；2）推荐使用黑山钙质膨润土，用量1.5%；3）链篦机-回转
21、窑模拟试验获得的工艺参数见表2-3。 表2-3区段鼓干抽干预热一段预热二段焙烧温度200-250300-350600-890890-9501270时间min2548304）成品球团矿的物化冶金性能，完全可以满足高炉球团矿要求；5）润磨对改善物料的成球性能及降低膨润土用量作用不大；6）生球水分8%左右为好，最好不要大于8.5%。2.3 工厂规模及工作制度生产规模为：年产200万吨酸性氧化球团矿。主机工作330天，即7920小时，作业率90.4%，采用三班连续工作制。球团厂主要工艺设备参数见表2-4。 表2-4 球团厂工艺设备参数表 序 号设备名称参数名称数值1链篦机规格4.5X40m有效面积18
22、0m2鼓风干燥段面积18m2抽风干燥段面积45m2预热一段面积45m2预热二段面积72m2利用系数33.67(t/ m2d）2回转窑规格5.9X40 m利用系数6.67(t/ m3d）3环冷机规格18.5m有效面积120m22.4 原料及产品2.4.1 含铁原料所用含铁原料为太钢峨口铁矿磁铁精矿，年用量为205万吨。2.4.2 膨润土膨润土作为球团粘结剂，根据试验室报告，配比按1.5%考虑，年用量约为3万吨。膨润土为黑山钙膨润土。2.4.3 燃料燃料为高热值烟煤。因回转窑焙烧温度及窑尾气体含O2量等因素限制，对煤质有一定要求。因具体煤源未定，兹根据热工计算及链篦机回转窑球团厂的生产实际对煤质提
23、出以下要求：烟煤发热值：25.08MJ/kg粒 度： 25 - 0mm挥 发 分： 1525（干基）灰 分：1400C年用量约为4万吨。上述 原料的理化性能及粒度组成见表2-5 至表 2-6。 表2-5 原料化学分析 % TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOSP烧减峨口铁精矿66.6128.595.320.370.410.280.300.0231.28膨润土 68.3013. 261.522.360.1410.56 表2-6 原料粒度组成 % +150目150200目200325目-325目其中-200目峨口铁精矿1.450.5510.187.9098.00膨润土99.50原料和燃料的用
24、量及入厂条件见表2-7。 表2-7 原、燃料用量及入厂条件表名 称粒度用量（干）水分（%）峨口铁精矿其中-200目90%205万t/a11燃 料 煤250 mm4.0万t/a90%3.0万t/a2.4.4 成品产品为酸性氧化球团矿，粒度916mm。其化学成分及性能见表2-8。表2-8 球团矿综合指标 抗压强度(N/)转鼓强度(6.3mm)化学成分（%）TFeFeOSiO2CaOSP250092%64.50.505.450.450.050.012. 5 工艺流程2.5.1 工艺流程图工艺流程图见图2-1。设备联接系统图见附图。2.5.2 原燃料准备1)新建球团厂使用的含铁原料为太钢峨口铁矿自产磁
25、铁精矿，用胶带机由选矿厂运至球团厂新建精矿仓库贮存。 2) 膨润土用火车运至球团车间，风力输送到配料槽内。 3) 燃料煤由火车运来，卸至燃料堆场贮存。燃料煤入厂粒度为250 mm，在入窑前需将其磨至-200目80%，再由喷煤系统将煤粉喷入窑内。2.5.3 配料配料采用自动重量配料。精矿设5个配料槽，槽下设2500 m m调速圆盘给料机及定量皮带给料机，组成自动配料系统。膨润土设两个矿仓，下设调速螺旋给料机与冲击秤组成的定量给料装置。另设一个除尘灰矿槽。上述物料交至集料胶带机上运至混合车间。配料室矿槽格数及贮存时间见表29。 表29 配料槽容量及贮量 名 称用量t/h矿槽有效容 积m3矿槽个数堆
26、比重t/ m3贮 量t贮存时间h备 注精 矿27620052.2220085.520020.728050.9除尘灰20011.63202.5.4 造球混合物料用胶带运输机运至造球室。造球室设置8台6.0m圆盘造球机（其中一台备用），造好的生球经过辊式筛分机，筛出-9 mm及+16mm不合格生球，经生球粉碎机粉碎后返回重新造球。2.5.5 生球布料 造好的生球经B=1400mm集料皮带机交摆动胶带机将生球均匀地运到B=4880mm宽皮带机上，调速宽皮带机紧挨B=4880mm辊式布料机，将料均匀地布到辊式布料机上。生球经辊式布料机后将-5mm部分筛出并通过筛下皮带机，经生球粉碎机粉碎后返回造球。合
27、格生球均匀地布到链篦机篦板上。链篦机受料端篦板上方设有自动测料位装置，通过自动调节链篦机运行速度来保证链篦机规定料厚。2.5.6 焙烧系统 焙烧系统由三个主要设备来完成：链篦机、回转窑、环冷机。链篦机将生球干燥和预热；回转窑进行高温焙烧，使球团固结；环冷机则对焙烧球进行再氧化和冷却。 物流走向：9-16mm合格生球经辊式布料机均匀布到链篦机尾部，规定料厚200mm，料面上设自动检测装置，该装置通过自动调节链篦机台车速度来保证料厚。生球经过链篦机干燥段将生球干燥，去除全部物理水和大部分结晶水。生球经过链篦机预热段将生球其余结晶水去除并逐步加热到近900，矿粒内的FeO大部氧化成Fe2O3。预热球经铲料板卸至回转窑，窑头喷煤枪喷入煤粉，焙烧温度达1350，预热球经焙烧固化成球团矿。同时，在高温状态下，少量碎球和煤灰结成块状，俗称“结圈”，偶尔脱落混入球团矿由窑头排出。窑头设固定筛，将200mm的块自动筛出，其余卸入环冷机。环冷机采用双侧传动，传动电机采用变频调速。环冷机受料斗料位控制，采用一种简便、
