年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程项目可行性研究报告.doc

年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程项目

可行性研究报告

年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程项目可行性研究报告

目 录
1 综合说明 1
1.1 总论 1
1.2 项目背景 2
1.3 项目概况 3
1.4研究结论 5
2 水文、气象 6
2.1 流域概况 6
2.2 气象 6
2.3 基本资料 7
2.4 防洪水文分析计算 7
2.5 治涝水文分析计算 8
3 工程地质 10
3.1 概述 10
3.2 地质概论 11
3.3结论及建议 14
4 工程任务与方案 15
4.1 工程现状及存在的问题 15
4.2 工程建设的必要性 16
4.3工程任务及整体方案 17
5 工程布置及建筑物 19
5.1 设计依据 19
5.2 工程总布置 20
5.3 河道疏挖 23
5.4 河岸加固 25
5.5 橡胶坝 35
5.6桥涵 36
5.7 防汛通道 37
5.8 船闸 37
6 工程管理 39
6.1 管理机构 39
6.2 工程管理设施 40
6.3 管理经费 43
7 施工组织设计 44
7.1 施工条件 44
7.2 施工导流 45
7.3 料场的开采 47
7.4 主体工程施工 47
7.5 施工交通运输 51
7.6 施工设施 51
7.7 施工总布置 52
7.8 施工进度 53
8 节能 55
8.1 节能措施 55
8.2节水措施 56
9 环境影响评价 57
9.1 环境影响评价依据 57
9.2 环境影响及对策措施 58
9.3 环保投资估算 61
10 招投标方案 63
10.1招投标方案 63
10.2招标范围 63
10.3招标组织形式 63
10.4招标方式 63
11 土地收储投资 65
11.1待储备地块概况 65
11.2政策及取费标准 67
11.3投资分析 69
12 总投资估算 71
12.1 编制依据 71
12.2基础数据 71
12.3总投资估算 72
12.4资金来源 73
13 经济评价 79
13.1概述 79
13.2工程效益 79
13.3工程费用 81
13.4国民经济评价 83
13.5财务分析 84
13.6综合评价 89
14风险评价 90
14.1风险识别 90
14.2风险估计 90
14.3降低风险的主要措施 91
15结论与建议 93
15.1结论 93
15.2建议 93

年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程项目可行性研究报告
1. 总论
1.1. 项目名称
项目名称：
年处理50万吨难选矿 直接还原-选别工程
建设单位：

建设地点：

1.2. 编制依据
(1) 2007年9月21日下发的《国家发展改革委办公厅关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》(发改办高技(2007)2289号)；
(2)国务院2000年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录(2000年修订)》；
(3)2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录(2005年本)》；
(4)科学技术部编制《2007年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》。
1.3. 相关产业政策
2005年，国家出台了《钢铁产业发展政策》，首先明确了产业发展的目标，就是在“使我国成为世界钢铁生产的大国和具有竞争力的强国”这个总目标的统筹下， 实现产品结构调整、组织结构调整、产业布局调整和发展循环经济。产业政策把可持续发展和循环经济的理念纳入到钢铁产业发展的目标之中。
以下是近年来部分国家发改委和科技部关于鼓励非焦炼铁政策条文的摘抄：
1)国务院2007年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录(2000年修订)》：
十四、钢铁； 8、直接还原。
2)2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录(2005年本)》：
第一类：鼓励类
七、钢铁；6、15万吨/年及以上直接还原法炼铁。
3)科学技术部编制《2005年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》中列出重点支持项目：
三：新材料；
(四)、材料的先进制备、成型、加工技术及高性能产品；
1、冶金新材料的制造加工技术；
(4)环境友好、节约能源的短流程生产工艺。
4)2006年《指南》沿用2005年《指南》:
各领域内的支持重点及相关要求与2005年度《指南》中的规定基本保持一致。同时，根据国家中长期科学与技术发展规划纲要提出的增强自主创新能力，建设创新型国家的奋斗目标，以及节约资源、建设环境友好型社会的总体战略部署，更加强调以企业为主体的产学研创新组织的发展，更加关注循环经济和资源综合化利用。
5)2005年国家发改委第35号令《钢铁产业发展政策》
第四章 产业技术政策，第14条指出：“支持企业跟踪、研究、开发和采用……熔融还原等钢铁生产流程前沿技术.”。
1.4. 项目建设必要性
近年来我国钢铁工业迅猛发展，据国家发改委统计，2006年全国生铁产量40417万吨，同比增长19.78%；钢产量41878万吨，同比增长18.48%；钢材产量46685万吨，同比增长24.45%。粗钢产量占世界总产量的34%，已连续多年位居世界第一位。随着钢产量规模的迅速扩大，矿石、煤炭、电力、运输等资源紧张状况日益突出，资源价格也在不断上涨。进口铁矿石价格2005年至2008年分别在前一年的基础上上涨了71.5%、19.5%和9.5%、65%。
钢铁工业的快速发展，在推动国家和地方社会经济前进的同时，也随之带来一系列相关的负面问题。我国很多钢铁企业存在生产组织和管理粗放，环境污染严重以及资源消耗和浪费较大等问题。这一点突出表现没有实现资源的有效回收和综合利用。在资源回收与综合利用、循环经济方面，仍有很多工作需要进一步推进和完善。
根据可持续发展以及循环经济的理念，合理开发和综合有效利用现有的资源，对于降低企业生产成本和环境保护起到相当重要的作用，具有明显的社会意义和良好的经济效益，已引起社会各界和广大钢铁企业的高度重视。
我国是一个铁矿资源丰富的国家，但主要问题是可用于传统高炉冶炼工艺的富矿资源贫乏。目前我国已探明储量的600亿吨铁矿资源中，贫矿的储量占总储量的80%以上，且多为不能直接采用传统的烧结-高炉流程生产的难选矿，因此我国钢铁工业严重依赖国外进口铁矿石。
超细粒难选铁矿存在的主要问题是，嵌布粒度极细且经常与其它矿物共生或相互包裹，是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型。过去曾对该类型铁矿石进行了大量的选矿试验研究工作，其中还原焙烧—弱磁选工艺的选别指标相对较好，但由于其技术难点是需要超细磨，而目前常规的选矿设备及药剂难以有效地回收-10μm的微细粒铁矿物，且有害杂质如磷无法进行有效的选别，因此该类型铁矿石资源基本没有得到利用。
采用新的蓄热式转底炉直接还原-选别工艺技术处理这些矿产资源，将这些难以用目前常规的选矿技术，磁、浮、重选等选矿方法实施分离富集的 “呆滞”“无法使用”的矿产资源开发利用，将对我国的钢铁工业的发展，减轻、摆脱我国钢铁工业发展对国外资源的依赖，降低钢铁生产的成本起到重要的作用。
转底炉直接还原的工艺特点是在高温下(1300～1350℃)，敞焰加热含碳物料的薄料层(～40mm)，实现快速还原(<20min)。即高温、快速、含碳是其技术关键。工艺中先将难选矿石用高温快速火法冶金方法，将原矿中不能与脉石分离的铁的氧化物转化为易于分离的金属铁或磁铁矿，并使其产生有限度的“聚合”，还原产品用急冷、水淬的方式冷却。依靠金属铁颗粒与脉石相的热性能差异，造成铁颗粒与脉石分离。通过“适度”的破碎或粉碎，使金属铁与脉石相实现单体分离。最终通过磁选的方式实现铁与脉石的分离，获得的最终产品是以金属铁为主，高品位，高金属化“还原铁粉”。
在资源市场竞争日趋激烈及资源日益贫乏的情况下，传统的高投入、高消耗、高排放、低效率增长方式已难以为继。通过技术进步，改变增长方式，发展循环经济，合理开发利用资源，降低企业生产成本，已经成为企业增强核心竞争力，实现可持续发展的唯一手段。
本项目采用蓄热式转底炉-选别作为生产工艺，以褐煤作为还原剂。以粉矿直接作为原料，符合环境友好、工艺紧凑、经济效益良好的钢铁生产目标。
1.5. 项目概况
1.5.1 建设规模
本项目建设产能规模为年处理难选铁矿石50万吨(TFe=28.8%)，最终产品为年产冷压铁块(含铁 > 90%)12.8万吨。
本可行性研究报告按照一次规划实施设计，工程包含原料场、铁矿石破碎筛分系统1套、辅料破碎筛分系统2套、蓄热式转底炉1套、洁净煤气制备系统1套、转底炉烟气余热发电设施1套、直接还原铁选别-冷压系统1套、配套的公用辅助设施等。
1.5.2 项目主要建设内容
原料处理部分：主要原料是铁矿石、还原用煤、添加剂A，通过破碎、筛分工艺，得到适合蓄热式转底炉生产用的原料。
蓄热式转底炉直接还原部分：主要原料是上道工序生产的矿粉、还原煤和添加剂，采用洁净煤气为燃料，生产直接还原铁。
直接还原铁选别、冷压部分：主要原料是蓄热式转底炉生产的直接还原铁，通过研磨-磁选、冷压工艺，生产冷压铁块。
本项目主要内容包括：
— 生产规模、产品方案、生产工艺流程的选择配置；
— 主要生产设备的选型、车间布置；
— 车间及设备的供配电、传动和电控三电一体化；
— 热力、燃气、通风除尘、给排水等生产辅助设施；
— 厂房和建(构)筑物；
— 项目总图设施；
— 环保及安全卫生措施；
— 项目投资估算及效益分析；
1.5.3 项目主要工艺路线
主要工艺路线见下图：
图1-1 项目工艺流程示意图
1.6. 设计指导思想及原则
(1)采用创新、先进的工艺方法及流程，包括：蓄热式转底炉直接还原技术，直接还原铁选别技术，直接还原铁冷压块技术，烟气余热发电技术等。制定可靠的生产工艺流程；采用实用、成熟可靠、行之有效、便于管理和操作的工艺装备。最终体现 “投资省、见效快、质量高、效益好”的特点。
(2)确保工艺布置合理、 厂区布置紧凑，尽量节约用地和确保物流通畅，项目建设要具有时代感和先进性。在保证先进性的同时，注意从节省建设资金，努力实现资源和能源的最佳配置，力争把蓄热式转底炉直接还原-选别工艺技术装置建设成为国内具有代表性的、有较强竞争能力的现代化工厂。
(3)严格贯彻执行国家对冶金行业的产业政策及当地政府的有关法律与规定，全力推动新技术的应用。
(4)最大限度地推行清洁化工厂的相关技术，对再生资源的综合利用进行技术开发和探索，综合防止环境污染，充分体现出文明生产的气息。
(5)强化环境保护和资源综合利用，强化三废综合治理措施，做到能回收的不浪费，不能回收的经过处理后达标排放，真正建设成为现代化的循环经济型工厂。
(6)在项目建设规模上，出于对资源、资金以及各设施工艺布置及能力配置等的综合考虑，根据实际情况，按照合理的建设程序，合理地安排各个子项目开工、完工及竣工时间，以便于把握项目建设的总体进度、合理分配建设资金。
(6)主体设备(转底炉、选别设备)立足于国内设计、制造，以有效节约宝贵的建设资金。对于转底炉、选别设备的关键设备、主体设备将认真借鉴、消化、吸收国外先进技术。
(7)合理配置劳动力资源，提高劳动生产率。
1.7. 主要技术经济指标
项目建设产能规模为年处理难选铁矿石50万吨(TFe=28.8%)，最终产品为年产冷压铁块(含铁 > 90%)12.8万吨。技术经济指标如下表：
表 11 蓄热式转底炉-选别工艺主要技术指标表
序号
分类
指 标 名 称
单 位
指标值
备 注
1
产品
冷压铁块
万吨/年
12.815

2
原材料消耗
铁矿石
万吨/年
50

还原用煤
万吨/年
7.5

洁净煤气用煤
万吨/年
5.76

添加剂A
万吨/年
7.5

添加剂B
吨/年
500

添加剂C
吨/年
1282

回收：尾矿粉
万吨/年
48.35

3
能源介质
电力消耗
106kWh/a
79.07

压缩空气
m3/min
1

循环水补充水
t/h
495

生活用水
t/h
0.975

回收：余热发电量
106kWh/a
48

4
能耗
kg标准煤/吨铁
777.57

5
职工定员
人
120

6
吨成品消耗及回收指标
铁矿石
t/t
3.902

还原用煤
t/t
0.585

洁净煤气用煤
t/t
0.449

添加剂A
t/t
0.585

添加剂B
t/t
0.004

添加剂C
t/t
0.010

电力消耗
kWh/t
617.03

压缩空气
m3/t
4

循环水补充水
t/t
30.9

生活用水
t/t
0.06

回收：尾矿粉
t/t
3.77

回收：余热发电量
kWh/t
374.5

表1-2 工程总图占地技术经济指标表
序号
名 称
单位
数 量
备 注
1
建设用地面积
hm2
13.11

2
建筑覆盖率
%
56.50

3
绿地率
%
19.26

118
2. 项目技术基础
2.1. 神雾公司直接还原转底炉技术
北京神雾公司组织多名国内燃烧、冶金、工业炉、机械设计、自动控制、热工材料等领域的技术专家，跟踪国际国内直接还原技术发展前沿，对铁矿石直接还原反应的原理和化学动力学机理、直接还原转底炉蓄热式烧嘴设计、转底炉设计、转底炉无氧化加热计算及气流流体动力学计算等诸多领域开展理论及实验研究，取得了一系列突破性进展。并已取得了成功业绩，率先实现了“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉”技术路线的突破。
2006年，北京神雾公司蓄热式转底炉示范工程在四川攀枝花市投产，年产金属化球团10万吨。
2007年，北京神雾公司为天津荣程钢铁集团公司设计的年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，目前设备已进入安装阶段，预计2009年3月建成投产。
2008年，北京神雾公司为江苏沙钢集团公司设计的年产30万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。
2008年，北京神雾公司为攀枝花钢铁集团公司设计的年产10万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。
2.2. 知识产权情况
北京神雾公司拥有蓄热式高温空气燃烧技术的自主知识产权，蓄热式烧嘴、换向装置、电子点火器等关键技术上拥有17项国家实用新型专利；北京神雾公司转底炉直接还原技术已获国家发明专利。
北京神雾公司蓄热式燃烧方面的专利有：
① 组合式双预热蓄热式燃烧器： 专利证书号 第698977号
② 分隔式双预热蓄热式燃烧器： 专利证书号 第698802号
③ 单预热空气蓄热式燃烧器： 专利证书号 第698455号
④ 单预热空气扁平焰蓄热式燃烧器： 专利证书号 第698631号
⑤ 高效长寿蓄热式燃烧器电子点火枪：专利证书号 第697614号
⑥ 大型四腔四通换向阀： 专利证书号 第620424号
⑦ 小型四通旋塞阀： 专利证书号 第619807号
⑧ 小型旋瓣式三通换向阀： 专利证书号 第619807号
⑨ 蓄热式燃气辐射管燃烧器： 专利证书号 第697406号
⑩ 耐热耐脏煤气快速切断阀： 专利证书号 第620010号
北京神雾公司直接还原国家发明专利有：
①煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法
②煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及系统
北京神雾公司已申报并正在审批的煤基直接还原方向应用工艺路线的国家发明专利有：
① 转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法：
申请号 200810222976.8
② 矿石煤、直接还原-选别-造块后熔融炼铁方法：
申请号 200810222975.3
③ 蓄热式转底炉-湿法选别-埋弧电炉冶炼镍矿方法：
申请号 200810223516.7
2.3. 工艺技术特点及优势
2.3.1. 工艺技术特点
“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉+选别”技术路线处理难选矿的主要特点：采用煤基还原工艺，还原炉采用转底炉，燃料采用低热值煤气，这条工艺路线切合我国国情，而且有重大创新。采用蓄热式烧嘴燃烧技术，使得烧低热值煤气也能达到1400℃以上高炉温的还原工艺要求，并能控制好炉内的还原气氛，打破了目前国外直接还原转底炉必须使用天然气等高热值燃料的常规。采用此项技术，可使转底炉直接还原工艺的在国内条件下工业化生产带来积极推动作用。采用该工艺的主要特点是：
① 工艺中先将难选矿石用高温快速火法冶金方法，将原矿中不能与脉石分离的铁的氧化物转化为易于分离的金属铁或磁铁矿，并使其产生有限度的“聚合”，还原产品用急冷、水淬的方式冷却。依靠金属铁颗粒与脉石相的热性能差异，造成铁颗粒与脉石分离。通过“适度”的破碎或粉碎，使金属铁与脉石相实现单体分离。最终通过磁选的方式实现铁与脉石的分离，获得的最终产品是以金属铁为主，高品位，高金属化“还原铁粉”。
② 还原焙烧的物料是含碳难选矿，矿粉和煤粉之间紧密接触，给快速还原提供了良好条件；
③ 还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速还原。炉料在炉内还原时间短；
④ 矿粉在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之间无相对运动，因此对矿粉的强度要求不高，不会产生料团附壁“结圈”现象；
⑤ 采用冷压块技术生产冷压铁块，方便产品的保存和运输。
⑥ 采用转底炉余热发电技术，实现了能源的极限回收，将整个系统的节能减排水平提高到一个新水平。
2.3.2. 技术优势
1）蓄热式技术优势
直接还原法生产，有气基还原法和煤基还原法两种方法。气基还原法的还原剂采用天然气，缺少天然气资源的地区难于推广。煤基还原法采用煤或焦炭作为还原剂，还原剂取材方便。我国天然气资源不多，而煤炭资源丰富，因此煤基还原法适合在我国推广应用。
还原炉内炉料加热升温和还原反应要吸收大量热量，直接还原生产能源消耗较高。 蓄热式烧嘴燃烧技术，利用从炉子排出的废气预热助燃空气，在炉温1350℃的条件下，空气预热温度可高达1100℃，从蓄热式烧嘴排出的废气温度可降到200℃以下，实现了废气余热的极限回收，因此采用蓄热式烧嘴燃烧技术是最有效的节能措施。
此外，蓄热式烧嘴燃烧技术还解决了高温炉使用低热值燃料的技术可行性问题。冷洁煤气用冷空气助燃，理论燃烧温度只有1700℃左右，实际炉温只能达到1190℃，远达不到直接还原工艺炉温1350℃的要求。即使采用金属换热器将空气预热到500℃，理论燃烧温度达到1850℃，实际炉温也只有1295℃，仍然达不到1350℃的要求。金属换热器由于受材料工作温度的限制，空气预热温度难比500℃再高。而采用蓄热式燃烧技术，热交换器是陶瓷材料，其允许的工作温度比金属材料高得多，因此可将助燃空气预热到1000℃以上，冷洁煤气的理论燃烧温度可达2050℃以上，实际炉温可达1435℃以上，则满足工艺需要有余。因此采用蓄热式烧嘴燃烧技术可使烧低热值煤气如何达到工艺要求炉温的问题迎刃而解。
在直接还原转底炉中采用蓄热式烧嘴燃烧技术，既可以减少煤气消耗，又能解决低热值煤气的燃烧温度问题，具有双重意义，是最佳可选方案。
直接还原转底炉中补充燃料采用低热值煤气，突破了国外同类炉子采用高热值煤气(天然气)的常规。蓄热式燃烧技术为使用低热值煤气开辟的前景意义十分重大，完全符合我国的资源战略，经济效益也非常显著。
2）新工艺路线的技术优势
新工艺路线将传统工艺采—选—冶改变为采—冶—选，使传统工艺难以有效利用的超细粒赤铁矿、鲕状赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等氧化物通过转化为易于分离的金属铁或磁铁矿，依靠金属铁颗粒与脉石相的热性能差异，造成铁颗粒与脉石分离。通过“适度”的破碎或粉碎，使金属铁与脉石相实现单体分离。最终通过磁选的方式实现铁与脉石的分离，获得的最终产品是以金属铁为主，高品位，高金属化“还原铁粉”。
同时已焙烧细磨的铁矿石尾矿可作为水泥行业的辅料，实现了资源的综合利用。

采用新工艺路线的金属回收率的优势是传统工艺无法比拟的。
采用新工艺路线，当原矿品位28.82%时，最终成品品位达90.18%，金属回收率80.18%，尾矿品位5.7%。当原矿品位54%时，成品品位达91%，金属回收率90%，尾矿品位7.9%。
根据2008年8月公布数据，采用传统工艺路线的全国重点选矿厂红矿原矿品位平均29.5%（酒钢35.07），精矿品位平均63.03（酒钢54.73），尾矿品位13.19（酒钢19.83%），金属回收率72.57%（酒钢70.99%）。
由此可见，新工艺路线与传统工艺相比，成品品位提高，尾矿品位降低，矿石的金属回收率大大提高，资源有效利用优势明显。

3. 建设规模与产品方案
3.1. 建设规模
本项目建设产能规模为年处理难选铁矿50万吨(TFe=28.8%)，最终产品为年产冷压铁块(TFe > 90%)12.8万吨，副产品为年产尾矿粉(TFe < 7.43%)48.35万吨。
本可行性研究报告按照一次规划实施设计，工程包含原料场、铁矿破碎筛分系统1套、辅料破碎筛分系统2套、蓄热式转底炉1套、洁净煤气制备系统1套、转底炉烟气余热发电设施1套、直接还原铁选别-冷压系统1套、配套的公用辅助设施等。
3.2. 原料条件
本项目的原料为难选铁矿，年需要量50万吨，成份如下：
表31 难选铁矿成分
成分
TFe
P
S
C
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
含量/%
28.82
0.35
0.028
0.96
48.64
6.08
3.64
0.84
难选铁矿入厂块度为0~500mm。
3.3. 产品方案
本项目最终产品为冷压铁块，年产量12.815万吨，成份如下：
表 32 冷压铁块预计成分
成分
TFe
C
P
S
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
含量/%
90.18
0.45
0.12
0.036
2.5
2.27
2
2.55
冷压铁块形状为桃核形，三维最大尺寸为：40×24×18mm。
4. 原料处理工艺
4.1. 概述
本工程原料处理系统的划分和功能如下：
(1) 原辅料堆储系统——铁矿石、制气煤、还原煤、添加剂A的进料、堆储、供料；
(2) 原辅料加工系统：
a) 铁矿石加工
b) 还原煤、添加剂A加工
原辅料加工后粒度要求粒度为-3mm。其中铁矿石加工为单独系统，还原煤、添加剂A共用一套运输系统，分别加工、交错运行。
4.2. 原辅料堆储系统
4.2.1. 工艺流程
原辅料运输采用自卸卡车，卸入各自堆场后，通过推土机进行堆料，整堆，堆料高度约2米。
原辅料取料采用装载机，装载机装取原辅料运入相应的加料区，卸入相对应的地下料仓内。
4.2.2. 设计规模
原辅料堆储系统设计规模如表4-1所示。
表 41 原辅料堆储系统设计数据
项目
单位
铁矿石
原料煤
还原煤
添加剂A
合计
进料
t/a
500000
57600
75000
75000
707600
堆储
t/a
500000
57600
75000
75000
707600
供料
t/a
500000
57600
75000
75000
707600
日用量
t/d
1370
158
205
205
1939
安全存货周期
d
15
20
20
15

堆场能力
t
20500
3200
4100
3100
30900
堆场设计面积
m2
11520
3600
5760
3600
24480
4.2.3. 运输机械能力计算
(1) 自卸卡车
表 42 自卸卡车能力计算
项目
单位
铁矿石
煤
添加剂A
合计
备注
作业量
t/d
1370
363
205
1939

作业班次
班/d
3
3
3

作业时间
h/班
5
5
5

平均小时运量
t/h
91
24
14
129

卡车作业周期
min
20
20
20

卡车吨位
t
20
15
20

卡车运输车次
车次/d
69
25
11
105

需要卡车数量
辆
1.53
0.56
0.24
2.3
实际运行选取4辆
说明 1 卡车作业周期可根据实际情况调整
说明 2 卡车吨位选21t自卸SDG9283XX蓬翔侧翻半挂车
(2) 装载机
表 43 装载机能力计算
项目
单位
铁矿石
煤
添加剂A
合计
备注
作业量
t/d
1370
363
205
1939

作业班次
班/d
3
3
3

作业时间
h/班
5
5
5

平均小时运量
m3/h
57
35
9
101

装载机作业周期
min
3
3
3

装载机斗子容积
m3
2
2
2

卡车运输车次
车次/d
685
182
103
970

需要装载机数量
辆
2.28
0.61
0.34
3.2
实际运行选取5辆
说明 3 选用ZL30G轮式装载机
(3) 推土机
选用DT140B履带式推土机1台。
4.3. 铁矿石加工
4.3.1. 矿石的机械、物理性质
矿石真比重：3.58t/m3
矿石松散系数：1.6
矿石硬度： f=12~16
铁矿石最大块度 ≤ 500mm。
4.3.2. 供矿条件及工作制度
矿石用矿车运到铁矿石仓，破碎矿量为50万t/a。
破碎工作制度为年工作300天，每天2班，每班6小时。
4.3.3. 设计流程及指标
破碎系统工艺流程为三段两闭路流程，粗碎设备选用一台C100颚式破碎机，粗破产品经胶带机输送给入圆振动筛，筛上经胶带机给入细碎，细碎设备选用一台HP4圆锥破碎机, 细碎产品经皮带运输机给入振动筛,形成闭路。筛分设备选用一台双层振动筛，筛子规格为2YA2460圆振动筛，振动筛筛下产品经皮带机给入直线振动筛，筛上+3 mm经胶带机给入高压辊磨机进一步破碎，辊磨机排矿经胶带机转运给入胶带机和直线筛形成闭路。直线筛筛下产品为合格产品，经胶带机给入配料槽待用。详见破碎工艺流程图。

图 41 铁矿石加工工艺流程
破碎最终产品粒度为-3mm。
4.4. 还原煤和添加剂A加工
4.4.1. 生产工艺流程
(1) 还原煤或添加剂A卸入地下受矿槽；
(2) 通过手动给矿阀将外还原煤或添加剂A送到振动筛分机预筛分，筛下物去配料矿槽；
(3) 筛上物去锤式破碎机破碎，破碎后返回振动筛分机；
(4) 生产中注意两个地下受矿槽，两套破碎筛分，两个配料矿槽不要错料。
工艺流程图如下：

图 42 还原煤和添加剂A加工生产工艺流程

4.4.2. 生产能力与工作制度
破碎生产能力： 50万t/a
工作制度：年作业300天，2班/天，6小时/班
4.5. 主要设备选择
4.5.1. 主要设备选择的原则
1)、主要工艺设备的选型遵循“技术先进，运行可靠，易操作，维护简单，性能指标稳定，低能耗，立足选择国内、外标准节能设备，降低选厂生产成本”的原则。适当考虑设备大型化和关键作业采用自动控制，装备水平达到国内先进水平。
2)、安全环保遵循“三同时”原则。
4.5.2. 主要破碎设备选择
表 44 原料加工主要设备
设备名称
型号或能力
单位
数量
系统
备注
颚式破碎机
C100
台
1
铁矿石加工

圆锥破碎机
HP4
台
1
铁矿石加工

圆振动筛
2YA2460
台
1
铁矿石加工

直线振动筛
USL3.6×6.0
台
2
铁矿石加工

高压辊磨机
GM100-63
台
2
铁矿石加工

振动筛分机
100t/h
台
2
还原煤、添加剂A加工
还原煤、添加剂A各用1台
锤式破碎机
50t/h
台
2
4.5.3. 受料仓参数
表 45 铁矿石、还原煤和添加剂A加工矿槽参数
名称
储位数
量/个
有效容
积/m3
堆密度
/t·m-3
储料能力/t
用量
t·h-1
储料时
间/h
单
总
铁矿石地下受料仓
1
48
2.24
108
108
62.5
1.7
还原剂地下受料仓
1
30
0.6
18
18
9.38
1.9
添加剂A地下受料仓
1
30
1.6
48
48
9.38
5.1
4.6. 厂房布置
厂房由受料矿槽、破碎车间、筛分车间、转运站、磨矿车间组成。整个系统平地而建，各建筑物相对集中，车间内部设备配置力求合理、紧凑。详见工程总平面布置图。

5. 转底炉直接还原工艺
5.1. 生产规模
年产直接还原铁12.815万吨，预计成分见表3-1。
表 51 直接还原铁预计成分
成分
TFe
C
P
S
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
含量/%
90.18
0.45
0.12
0.036
2.5
2.27
2
2.55
5.2. 铁矿石成分
表 52 铁矿石成分
成分
TFe
P
S
C
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
含量/%
28.82
0.35
0.028
0.96
48.64
6.08
3.64
0.84
5.3. 原料消耗
表 53 转底炉直接还原原料消耗
名称
消耗
年
小时
铁矿石
500000
62.5
还原用褐煤
75000
9.375
煤制气原料烟煤
50000
6.25
添加剂A
75000
9.375
添加剂B
500
0.0625
合计
700500
87.5625
5.4. 生产工艺流程
工艺流程概述为：还原煤和添加剂A加工，配料混合，润磨，转底炉还原，还原产品冷却。
5.5. 配料混合
5.5.1. 生产工艺流程
添加剂B单独外购成品，人工加入添加剂B漏斗。
来自铁矿石加工系统的矿粉，来自还原煤与添加剂A加工系统的还原煤与添加剂A，以及添加剂B，按照生产要求，按比例配料后，进入混合机完成混匀作业。
混匀后的混合料进入转底炉还原。

图 51配料混合生产工艺流程
5.5.2. 配料槽参数
表 54 配料矿槽参数
名称名称
储位数
量/个
有效容
积/m3
堆密度
/t·m-3
储料能力/t
用量/t·h-1
储料时
间/h
单
总
铁矿石配料槽
2
250
1.6
400
800
62.5
12.8
还原剂配料槽
1
250
0.6
150
150
9.375
16.0
添加剂A配料槽
1
250
1.6
400
400
9.375
42.7
添加剂B漏斗
1
0.2
1.3
0.25
0.25
0.0625
4
5.5.3. 设备选型计算
(1) 配料设备
表 55 配料设备参数
名称
设备数量/台
款式
给料能力/t·h-1
工作制度
铁矿石配料矿槽
2
定量圆盘给料机
31-94
二开一，连续，可开动率96.5%
还原用褐煤配料矿槽
1
定量皮带给料机
5-14
连续，可开动率96.5%
添加剂A配料矿槽
1
定量皮带给料机
5-14
连续，可开动率96.5%
添加剂B配料矿槽
1
减量秤
31-94kg/h
连续，可开动率96.5%

(2) 混合机
表 56混合机参数
项目
单位
指标
备注
处理能力
t/h
120

可开动率
%
96

烘干机内径
m
2.2

烘干机长度
m
18

倾斜度
%
5

填充率
%
15.42

驱动功率
kW
110

混合时间
s
360

5.6. 转底炉还原
转底炉的工艺过程为：装料—加热升温—还原—冷却—出料。然后送到还原产品分选系统。
从原料准备系统输送来的均匀混合物料进入转底炉装料口上部的料仓，通过设在料仓卸料口的阀门及给料装置，向炉内供料，根据炉底转动速度自动控制料的流量，满足连续均匀布料的要求。料层在炉底上铺~40mm。
转底炉的炉底匀速转动，载着布在炉底上的物料依次经过各个区段。通过调节炉底转动速度，可以改变物料在炉内停留还原的时间。物料在炉内的还原时间~30min。
转底炉圆环炉膛划分为装料区、还原区、冷却区和出料区。物料随炉底旋转，经历上述各区后完成还原过程。
为了实现快速还原，还原区必须提供高温条件，设计还原温度达到1200℃。为保护出料设备，完成还原的高温物料在炉内被冷却到~900℃出炉。
由设于炉底上方的螺旋出料机将直接还原铁连续排出，经由转底炉的卸料口及与其连接的导管，送至冷却水槽进行冷却后送选别工序。
在炉内各区，安装在炉膛两侧的烧嘴燃烧煤气，另外补风喷嘴吹入空气使还原反应释出的CO燃烧，为物料升温和还原反应提供热量。在还原区通过调节烧嘴的煤气量和空气量控制炉内气氛，以达到最佳的还原条件。随着还原过程的不断进行，铁氧化物处在一个被C0还原气体包围的氛围下而逐渐被还原。
物料在加热升温过程中，随着温度继续升高，还原反应加剧进行。在还原性气氛下，煤中碳与粉矿中的氧结合生成CO游离出来，一部分快速与粉矿中铁元素进行还原反应，另一部分参与燃烧，放出大量热量。析出CO燃烧释放的热量，满足炉子大部分热量需求。
5.7. 转底炉设备
5.7.1. 转底炉生产能力
转底炉按年处理粉矿产量为50万t，年工作时间8000小时计算。设计处理混合物料能力：按平均小时产量为70t/h考虑。
5.7.2. 转底炉基本尺寸
表 57转底炉基本尺寸
项目
单位
参数
炉子中心直径
mm
45000
炉膛外径
mm
52000
炉膛内径
mm
38000
炉膛宽度
mm
7000
炉膛高度
mm
1500
5.7.3. 转底炉炉体结构
转底炉炉体由固定的内外环形炉墙、炉顶和转动炉底组成。炉墙、炉顶由炉体钢结构支承，炉底耐火材料砌在转底机械的钢结构底盘上。
炉体钢结构由立柱、侧墙钢板和炉顶横梁等部分组成。炉体钢结构承载炉墙炉顶全部耐火材料的荷重，同时承载安装在炉体上的烧嘴、管道及其他附属设备的荷重，因此钢结构要足够坚固。
炉顶采用特殊耐火浇注料整体浇注。炉墙采用复合内衬整体浇注结构。炉底工作层采用抗渣浇注料，次工作层和隔热层采用耐火砖、隔热砖等材料。
在两侧炉墙上安装烧嘴和补风喷嘴。在冷却区设