铁合金厂硅钙合金扩能技改工程可行性研究.docx
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铁合金厂硅钙合金扩能技改工程可行性研究
铁合金厂2×12500kVA硅钙合金扩能
技改工程可行性研究
1总论
1.1概述
1.1.1项目名称:
铁合金厂2×12500kVA硅钙合金扩能技改工程可行性研究。
1.1.2承办单位概况
单位名称：
石台县奥玛铁合金厂（以下简称：
奥玛铁合金厂）。
单位地址：
SC省石台县XX村。
法定代表人：
**
承办单位简介:
石台县奥玛铁合金厂成立于2008年8月，自成立以来，每年产值约500万元，并解决当地下岗职工40人左右。
根据国家发改委有关高耗能产业的政策要求，并结合石台县当地实际情况，奥玛铁合金厂决心扎根石台县，将原厂整体搬迁至石台县XX村进行扩能技改，新建2×12500kVA硅钙合金矿热炉。
该工程将采用国内先进工艺分层加料法生产硅钙合金，并严格按照石台县县委、县政府以及主管部门的指示，坚持环保“三同时”，将工厂建成花园式工厂。
1.2编制依据
（1）奥玛铁合金厂与SC省冶金设计研究院签定的可行性研究合同。
（2）奥玛铁合金厂提交SC省冶金设计研究院的有关设计基础资料。
1.3项目概况
年产1.30万吨硅钙合金，设计方案为2×12500kVA矿热炉及相关辅助生产设施。
1.4工程建设的必要性和可能性
（1）实施西部大开发战略，加快中西部地区发展，是我国现代化战略的重要组成部分，是党中央高瞻远瞩，统揽全局，审时度势作出的重大决策，具有重大经济意义和政治意义，是逐步缩小地区差距，达到共同富裕的必然要求。
（2）国家提出实施西部大开发战略，将加大对西部地区在投入、开发、建设和招商引资等方面政策的倾斜，这就要求西部各地应根据自身的资源特点和产业优势，依靠科技进步，发展符合国家产业政策，具有良好市场前景和竞争力的优势产业。
（3）硅钙合金是国内外钢铁工业不可缺少的特种合金。
随着高端科技的不断发展，人们对钢材的要求越来越高，对铁合金的质量要求也越来越高，硅钙合金是冶炼优质钢和特种合金较为理想的脱氧剂和脱硫剂。
硅钙合金是一种强复合脱氧剂、脱硫剂,在炼钢生产时加入一定数量的硅钙合金,能使钢中的氧和硫的含量达到最低值并改变夹杂物在钢中的存在形态,促进夹杂物的上浮易于去除,从而提高钢的纯洁度,在连铸时可消除浇钢水口结瘤和避免堵塞。
目前已形成用硅铝合金、硅钙合金及其它合金的脱氧制度，市场较大，前景较好。
（4）据不完全统计，2008年底，我国硅钙合金生产企业共有80多家，总装机容量：
283000kVA，还有部分中频炉，单台最大容量30000kVA。
2008～2009年，我国硅钙合金每年产量基本保持在约20万吨。
（5）该项目的实施，符合石台县工业发展规划的总体要求，有助于石台县确立电冶联营产业模式，形成优势资源开发和综合利用，建立资源节约型，环境友好型的循环经济产业发展之路。
（6）石台县境内及周边区域内硅矿、石灰石等储量丰富，品位较好。
（7）该项目的实施，有助于增加地方财政收入，促进县域经济发展。
（8）铁合金生产受电力保障、资源供给、劳务价格等诸多因素的影响和制约，产地在逐渐发生变化，国外由发达国家转向发展中国家，国内由东南沿海、东北地区向西部地区转移。
石台县电力资源丰富，且劳动力资源充裕，人工成本较低，项目的实施符合国家及地方产业政策，并得到当地政府和人民的鼎力支持。
（9）生产线采用国内外业已成熟的工艺流程和技术装备，工程用地经实地考察和设计比选符合工程建设要求，水、电等基础设施条件满足生产需要。
（10）“三废”处理符合环保要求。
（11）工程建设和今后生产所需要的技术人员、管理人员和生产工人均具备相应的专业技术水平、管理能力和生产技能。
1.5厂址及建设条件
1.5.1拟建地点
拟建厂址位于SC省石台县XX村。
1.5.2建设条件
1.5.2.1原料供应
硅钙合金生产所需要的主要原料有：
硅石、石灰、烟煤、焦炭、木炭及电极糊。
（1）硅石：
入炉合格料耗量为26000t/a，SiO2≥98%，Al2O3+Fe2O3≤1.0%,表面不能含有泥土或其它杂质，吸水率小于5%；入炉粒度为30～60mm，其中大于60mm，小于30mm的部分要小于5%。
当地及就近采购。
（2）石灰：
入炉合格料耗量为17500t/a，CaO≥85%，Al2O3≤0.5%,Fe2O3≤0.3%，不混有生烧和过烧的，入炉粒度为10～15mm。
当地采购。
（3）焦炭：
入炉合格料耗量为12500t/a，固定碳≥82%，灰分≤15%，入炉粒度为3～5mm，焦粉≤10%。
攀枝花、西昌等地采购。
（4）木炭：
入炉合格料耗量为1845t/a，固定碳≥75%，灰分≤2%，挥发份≤20%，水分≤10%，不得混有生烧木柴头、粉末和其它杂质，入炉块度为20～80mm。
陕西、山西等地采购。
（5）烟煤：
入炉合格料耗量为5200t/a，灰分≤8%，水分≤10%，不得混有其它杂质，入炉粒度为0～13mm。
攀枝花、西昌等地采购。
（6）电极糊：
电极糊合格料耗量为5200t/a，理化指标符合YB/T5215-1996标准中的规定，就近采购。
1.5.2.2供电条件
引石台县电力公司110KV变电站供电线路，架设35KV专线至奥玛铁合金厂公司拟建35KV配电室使用。
根据负荷及外部电源情况，通过厂区内拟建35KV开关站，采用35/10kV电缆线路向电炉变压器、高压电动机及动力变压器放射式配电。
1.5.2.3供水条件
石台县拉木阿觉乡集中提供的项目生产用水、生活用水及消防用水。
1.5.2.4交通运输条件
项目选址于SC省石台县XX村。
石台县位于SC省西南部、凉山彝族自治州东北部。
地理坐标为东经102°53′～103°21′，北纬28°02′～28°54′之间。
县境东邻雷波县，西接越西县，南连昭觉县，北毗峨边彝族自治县，西北与甘洛县连界，东北同马边彝族自治县接壤。
距西昌市170公里。
交通运输较方便。
1.5.2.5气象条件及地震烈度
气象条件：
年平均气温11.4℃
极端最高气温32.3℃
年平均降水量814.6mm
年均相对湿度83%
年日照数1790.7小时
年均风速1.9m/s
主导风向SSE/S
石台境内属低纬度高原性气候，立体气候明显，四季分明，常年日照充足，雨量充沛，但降水量北部多南部少，分布不均。
冬季长达135天，年均霜期125天。
地震基本烈度为VII度。
1.6主要设计原则
根据国家有关经济建设的方针政策，结合工程的实际情况，确定以下设计原则：
（1）设计符合国家现行的产业政策和技术政策的要求；
（2）设计符合石台县工业发展规划及工业集中区发展的总体要求；
（3）各专业设计符合国家有关设计规范的要求；
（4）采用成熟、可靠、先进的工艺技术；
（5）工程设计力求在满足工艺要求的前提下，尽量节省投资；
（6）环保贯彻“三同时”的原则，各种污染须经治理达标后排放。
1.7主要设计内容
1.7.1设计内容
根据拟建工程的产品方案及规模，并结合工程建设地址的特点和条件，确定本工程的设计内容为2×12500kVA矿热炉及其相关设施，其主要内容如下：
（1）主要生产设施：
原料的配料及料场、矿热炉设备系统、通风除尘、供配电、给排水系统、成品加工系统等。
（2）辅助生产设施：
成品仓库、机修车间、化验室、称量、道路、围墙、排水设施。
1.7.2主要工艺技术的选择
根据国内的生产实践，结合业主的实际，设计选用成熟可靠的矮烟罩半封闭式矿热电炉，以利于设备保护及环保除尘，电极升降、压放均采用液压操作。
采用专有短网技术，出铁采用包浇，软母线采用水冷电缆。
全钢结构主厂房，可缩短建设周期，减少建设投资和设备费用。
1.8技术经济分析与评价
本项目总投资4107万元，其中：
建设投资3812万元，铺底流动资金296万元；财务内部收益率（税后）14.20%，全部投资回收期（税后）7.51年，经济效益指标较好，可解决160人的就业，并带动当地矿产及物流等相关行业的发展，也具有较好的社会效益和环境效益。
综上所述，本项目的建设合理可行。
主要技术经济指标见汇总见表1-1。
主要技术经济指标表1-1
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
产品和产量
硅钙合金
t/a
13000
2
原辅材料
硅石
t/a
26000
石灰
t/a
17500
焦炭
t/a
12500
木炭
t/a
1845
烟煤
t/a
5200
电极糊
t/a
5200
3
动力
电
kwh/a
146900000
新水
m3/a
143000
4
总图运输
厂区占地面积
m2
32958
建筑系数
%
42.70
绿化系数
%
20.0
运输量
万t/a
10.0495
其中：
运入量
万t/a
6.8245
运出量
万t/a
3.225
5
劳动定员
人
160
6
主要经济指标
6.1
项目总投资
万元
4107
其中：
建设投资
万元
3812
建设期利息
万元
铺底流动资金
万元
296
6.2
项目总资金
万元
4798
其中：
流动资金
万元
986
6.3
销售收入
万元/a
12779
6.4
总成本
万元/a
12057
6.5
经营成本
万元/a
11816
6.6
增值税
万元/a
329
6.7
销售税金及附加
万元/a
26
6.8
利润总额
万元/a
696
6.9
息税前利润（EBIT）
万元/a
696
6.10
所得税
万元/a
174
6.11
净利润
万元/a
522
6.12
全部投资财务内部收益率
%
14.20
税后
6.13
全部投资回收期
a
7.51
税后
6.14
总投资收益率（ROI）
%
14.50
6.15
项目资本金投资净利润率（ROE）
%
10.88
6.16
产能盈亏平衡点
%
59.30
2市场分析
2.1硅钙合金简介
随着高端科技的不断发展，人们对钢材的要求越来越高，对铁合金的质量要求也越来越高，硅钙合金是冶炼优质钢和特种合金较为理想的脱氧剂和脱硫剂。
在炼钢生产时加入一定数量的硅钙合金,能使钢中的氧和硫的含量达到最低值并改变夹杂物在钢中的存在形态,促进夹杂物的上浮易于去除,从而提高钢的纯洁度,在连铸时可消除浇钢水口结瘤和避免堵塞。
硅钙合金也适合作转炉炼钢车间用的增温剂，还可用作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。
2.2生产消费状况
据不完全统计，2008年底，我国硅钙合金生产企业共有80多家，总装机容量：
283000kVA，还有部分中频炉，单台最大容量30000kVA，单台最小容量1000kVA。
2008～2009年，我国硅钙合金每年产量基本保持在约20万吨。
近几年我国钢产量、铁合金产量见表2-1
表2-1我国钢产量、铁合金产量
序号
年度
项目
2003
2004
2005
2006
2007
2008
1
世界粗钢产量/亿t
9.60
10.68
11.30
12.44
13.454
13.297
2
全国粗钢产量/万t
22033
27279
35578
42285
48924
50048
3
全国铁合金产量/万t
637
900
1072
1438
1746
1825
2.3硅钙合金价格
2009年9月，市场大体上处于平稳状态。
内蒙古地区30#硅钙报价在10400元/吨，28#硅钙报价在10200元/吨；甘肃地区30#硅钙报价在10000元/吨，28#硅钙报价在9800元/吨。
2009年12月，内蒙古地区30#硅钙报价在10100～10600元/吨，28#硅钙报价在9900～10300元/吨；陕西府谷地区30#硅钙报价在10200～10600元/吨，28#硅钙报价在10000～10400元/吨；山西地区30#硅钙报价在10400～10800元/吨，28#硅钙报价在10200～10600元/吨。
随着电价的上调，各厂家按比例将产品价格上调，如陕西洋县30#硅钙报价在13000元/吨，28#硅钙报价在12500元/吨；SC地区高品质硅钙价格也比较高，但厂家均表示销售较好。
2010年3月下旬，内蒙古地区30#硅钙报价在10600～10800元/吨，28#硅钙报价在10400～10600元/吨；陕西府谷地区30#硅钙报价在10700～10900元/吨，28#硅钙报价在10400～10600元/吨；山西地区30#硅钙报价在10900～11000元/吨，28#硅钙报价在10400～10600元/吨。
2010年6月下旬，内蒙古地区30#硅钙报价在11700～11800元/吨，28#硅钙报价在11400～11600元/吨；陕西府谷地区30#硅钙报价在12200～12400元/吨，28#硅钙报价在10600～12000元/吨；山西地区30#硅钙报价在11800～12000元/吨，28#硅钙报价在11500～11800元/吨。
2.4结论
随着国家一系列拉动内需的政策和投资支撑，以及钢铁产业调整振兴规划方案的通过，预计2010年铁合金市场将会出现诸多有利因素：
第一，宏观经济政策有利于铁合金行业的发展。
国家出台了4万亿经济刺激计划，用以扩大内需，保经济增长。
各省市也配合出台了加大固定资产投资力度，增加基础设施建设的措施。
同时，央行连续下调人民币存贷款基准利率，发挥货币政策在支持经济增长中的积极作用，钢铁行业无疑是最大的受益者，这些都对拉动钢铁需求会产生积极影响。
第二，产量逐步减少，供求关系逐渐趋于平衡。
有利于铁合金市场企稳和恢复。
第三，原料价格下降，铁合金生产成本相对降低。
因此，可以预计2010年的铁合金市场将以平稳和低位运行为主，高利润，高风险的局面或将有所改善。
3冶炼工艺
3.1设计方案
矿热炉电炉车间内设12500KVA矿热炉2座，主要承担硅钙合金冶炼、浇注及精整工作。
3.2产品方案及生产规模
设计主要产品为1.30万t/a硅钙合金，产品的化学成分和牌号见表3-1。
硅钙合金牌号及化学成分表3-1
牌号
化学成分（质量分数）/％
Ca
Si
C
Al
P
S
不小于
不大于
Ca31Si60
31
50～65
1.2
2.4
0.04
0.06
Ca28Si60
28
50～65
1.2
2.4
0.04
0.06
Ca24Si60
24
55～65
1.0
2.5
0.04
0.04
Ca20Si55
20
50～60
1.0
2.5
0.04
0.04
Ca16Si55
16
50～60
1.0
2.5
0.04
0.04
3.3产品包装、储运、标志和质量证明书
硅钙合金的包装、储运、标志和质量证明书执行国家标准《铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书的一般规定》GB/T3650－2008。
硅钙合金采用塑料编织袋或复合塑料编织袋包装每袋净重50kg。
3.4主要原辅材料用量和技术条件
3.4.1硅石
入炉合格料耗量为26000t/a，要求SiO2≥98%，Al2O3+Fe2O3≤1.0%,表面不能含有泥土或其它杂质，吸水率小于5%；入炉粒度为30～60mm，其中大于60mm，小于30mm的部分要小于5%。
当地及就近采购。
3.4.2石灰
入炉合格料耗量为17500t/a，要求CaO≥85%，Al2O3≤0.5%,Fe2O3≤0.3%，不混有生烧和过烧的，入炉粒度为10～15mm。
当地采购。
3.4.3焦炭
入炉合格料耗量为12500t/a，要求固定碳≥82%，灰分≤15%，入炉粒度为3～5mm，焦粉≤10%。
攀枝花、西昌等地采购。
3.4.4木炭
入炉合格料耗量为1845t/a，要求固定碳≥75%，灰分≤2%，挥发份≤20%，水分≤10%，不得混有生烧木柴头、粉末和其它杂质，入炉块度为20～80mm。
陕西、山西等地采购。
3.4.5烟煤
入炉合格料耗量为5200t/a，要求灰分≤8%，水分≤10%，不得混有其它杂质，入炉粒度为0～13mm。
攀枝花、西昌等地采购。
3.4.6电极糊
电极糊合格料耗量为5200t/a，就近采购。
由于设计采用矮烟罩半封闭电炉，因此要求采购封闭炉使用的密闭糊，不能使用敞口炉使用的标准糊。
理化指标符合YB/T5215-1996标准中的规定，见下表3-2。
电极糊理化指标表3-2
名称
密闭糊
1号
2号
灰分，%（mm）不大于
4.0
6.0
挥发分，%（mm）
12.0-15.5
12.0-15.5
抗压强度，Mpa不大于
18.0
17.0
电阻率，μΩm不大于
65
75
体积密度，g/m3不大于
1.38
1.38
3.5技术与设备方案
3.5.1矿热炉技术方案选择
3.5.1.1矿热炉电炉结构型式
按照国家发改委颁布的《铁合金行业准入条件》（2008年修订），以及拟定的产品方案及建设规模，本工程电炉结构型式选用矮烟罩半封闭全液压固定式电炉，并采用反冲布袋式除尘系统技术，达到环保和清洁生产的要求。
3.5.1.2电极系统
（1）电极把持器
采用组合式把持器。
其主要技术特点：
结构简单，简化了把持器和压放机构；接触装置和滑放装置可适用于不同直径的自焙电极；电极壳再不会变形；电极再不会在滑放时失去控制；可使电极焙烧位置升高；减少电极断损事故。
（2）电极升降装置
电极升降采用液压升降，有利于功率调节，为实现微机控制打下基础。
液压缸安装形式彩吊缸式。
（3）电极压放装置
压放装置采用液压机械抱闸。
对电极的抱紧力靠蝶形弹簧的弹力。
松开电极时是用液压力克服弹簧的弹力。
压放电极使用程序压放和手动两种形式。
3.5.1.3烟罩和排烟系统
烟罩做成六边形，设置大门和小门。
大门供捣炉用，小门供加料和拨料用。
烟罩侧壁内侧捣制高铝耐火烧注料。
骨架和顶盖均为水冷，其上也捣制高铝耐火烧注料。
烟罩设置两根烟气导出管，烟气通过空冷管后进布袋除尘器净化。
3.5.1.4电炉加料系统
每座电炉设加料系统，炉顶设料仓，用斜桥卷扬机上料。
3.5.1.5电炉短网
电炉短网为管式，软连接部分为水冷电缆，与板式短网相比电流密度提高几倍，相应的短网重量减轻很多。
同时，短网、电极上的导电铜管以及铜瓦可组成一个冷却水回路，管式短网的温度比板式短网低得多。
电损失相应减少，短网铜管外均包有绝缘层，防止了短网短路事故发生。
3.5.1.6水冷系统
电炉采用软化水冷却，使冷却部件不结垢，延长冷却部件的使用寿命，减少热停炉。
3.5.1.7电炉计算机系统
设计电炉计算机系统实行全过程操作控制，实现操作过程最佳化，提高电炉设备作业率与电炉负荷，降低单位产品电耗。
3.5.2矿热炉生产能力计算
Q=
24×P×K1×K2×COSφ×99.5%
W
式中：
Q——电炉日产量，t/d
24——电炉每天工作小时，24h；
T——电炉年工作天数,取300d/a；
P——电炉变压器额定容量，取12500KVA；
K1——电炉电压波动系数，取0.97；
K2——电炉变压器功率利用系数，取0.98；
COSφ——电炉自然功率因数，取0.86；
W——单位产品的冶炼电耗，取11000kWh/t。
99.5%——产品合格率；
24×12500×0.97×0.98×0.86×0.995
矿热炉日产量=—————————————————--
11000
=22.18t/d
矿热炉年工作时间取300天，则
矿热炉产量=22.18×300=6654t/a·座
2座矿热炉产量=6654×2=13308t/a
因此，本工程设计规模定为1.3万t/a。
12500KVA矿热炉主要技术参数见表3-3。
矿热炉主要技术参数表3-3
序号
参数名称
单位
数量
备注
1
矿热炉炉型
半封闭矮烟罩
2
矿热炉变压器额定容量
kVA
12500
3
变压器一次侧电压
kV
35
4
变压器二次侧电压
V
132-168
5
功率因素
cosφ
0.90
补偿后
6
电极直径
mm
960
7
电极升降速度
m/min
0.5
8
电极工作行程
mm
1200
3.6生产工艺简述
本工程生产工艺采用分层加料法。
分层加料法是把石灰和相应数量的焦炭混合后集中加入炉内，待其化清后，硅石和剩余的还原剂混合后再加入。
用碳同时还原SiO2和CaO时，炉内不可避免地产生大量难熔的CaC2和SiC,沉积于炉底，致使炉底不断上涨，被迫停炉形成周期性生产。
因此采用CaO和SiO2去破坏SiC和CaC2，防止炉底上涨。
由于CaO和SiO2在高温条件下会产生硅酸盐，从硅酸盐中还原出硅和钙就困难多了。
生产中采用分层加料法，其目的就是减少CaO和SiO2的接触。
硅钙合金生产中可能发生的物理化学反应很多，其主要化学反应及反应温度如下：
SiO2+2C=SiC+2COt始=1255℃
CaO+3C=CaC2+COt始=1684℃
CaC2+SiO2=CaSi+2COt始=1450℃
总反应式为：
2SiO2+CaO+5C=CaSi+Si+5COt始=1661℃
工艺流程图见下图3-1。
工艺流程图3-1
生产工艺简述如下：
（1）原料车间
原料车间包括原料贮运、配料、混合等三个工序。
硅钙合金生产的主要原辅料有硅石、石灰、烟煤、焦炭、木炭、电极糊等。
硅石、石灰、烟煤、焦炭、木炭进厂经计量后分别堆放在各自堆场。
在料棚里，按矿点品种由抓斗吊车送到各自的料仓。
矿热炉内第一层用料石灰和部分焦炭（配比由工艺决定）由仓下电振机配料混合后由料车提升机送到硅钙合金冶炼厂房四层平台（标高12.00m）料仓。
第二层用料部分焦炭、硅石、木炭、烟煤，以及由回收的粉尘、炉渣压制的球团配料混合由仓下混合皮带机送到料车提升机送到硅钙合金冶炼厂房四层平台（标高12.00m）料仓。
电极糊进厂后由人工卸入电极糊库内堆存待用。
耐火材料进厂后卸在耐火材料库内堆存待用。
（2）冶炼车间
①混料由仓下闸门加到曲轨输送斗中，由输送斗转送到12m平台上的小料仓，再由仓下料管加到电炉中。
已破碎好的电极糊用人工从电极糊库中运送到硅钙电炉厂房，装入电极糊盛斗，用上料卷扬机送到加料平台。
从机修车间将电极壳运到硅钙电炉厂房，用上料卷扬机送到加料平台。
②电极焙烧、压放及硅钙合金生产
电极是电炉的心脏。
电极管理的好坏，是影响
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