年冶炼20万吨含铁矿及生产10万吨熔融还原铁项目工艺技术实现方案.docx
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年冶炼20万吨含铁矿及生产10万吨熔融还原铁项目工艺技术实现方案
年冶炼20万吨含铁矿生产10万吨熔融还原铁项目工艺技术方案
一、编纂依据：
本项目依据：
国务院国发[2005]40号《产业结构调整指导目录（2005年本）》中华人民共和国国家发展和改革委员会令第40号 和国家发展改革委公开征求对《产业结构调整指导目录（2007年本）》（征求意见稿）的意见
二、公司简介
沈阳博联特熔融还原科技有限公司是东北大学的冶金技术研究所有限公司与烟台市亿泰熔融还原科技有限公司整合后,新成立的煤基熔融还原铁专业研究的科技公司。
本公司以研发前沿、实用的冶金新技术为己任,更加以东北大学雄厚的学术力量为技术后盾;坐拥国家一流冶金实验室;以及双方之前各自拓展的广阔市场空间。
强强联合使整合后博联特科技公司如虎添翼。
将把我们开发出的最新、最实用的“非焦”炼铁技术（等离子熔融还原炼铁工艺）推向世界。
可以冶炼高品位矿，特别对贫、低、呆铁矿无磁性或弱磁性等矿以及含铁尾渣，有很好的回收和利用技术。
对鲕状赤铁矿、羚羊石矿等难以分选的矿种还原加工成砾铁或熔融铁都有较高处理水平和冶炼出高品质的炼钢炉料。
对高硫、高磷、高砷铁矿有着较好的脱硫、脱磷和脱砷技术。
三、工艺简介
熔融还原炼铁技术是当代冶金工业中最引人注目的前沿开发技术之一、是国家发改委明文支持的炼铁项目。
它的开发是对传统的焦炉—烧结（球团）—高炉炼铁工艺的根本性变革。
我公司经数年研究，成功开发出微波等离子熔融还原炼铁工艺。
3.1、发展概况:
我公司对国外诸多熔融还原炉的原理、结构，进行了认真剖析、研究和试验。
采用微波等离子技术，对这一技术进行集成创新。
对埋入式抢、富氧浓度、还原层深度等进行了大量的研究和试验。
在还原催化、等离子喷枪、粉尘抑制、余热利用等方面取得了详实的数据，形成完整、成熟的煤基熔融还原工艺。
并在辽宁建设了炉容为28㎡的示范炉工厂，设备第一期生产时间很短，2009年3月---6月期间进行多次工业试验，主要对喷枪、供煤系统和其它辅助设备进行了大量改进，还按计划给还原炉更换了不同性质的耐火材料。
第二期生产于2009年6月中旬开始，设备超过了设计产量和运行标准，至6月底，设备达到了连续、稳定的生产状态。
本工艺生产的大量余热可以用于余热发电，完全满足整个工厂生产和生活用电，降低生产成本。
本工艺技术与国际一流的还原铁技术:
韩国浦项COREX技术、澳大利亚hismeiltr技术、日本的dios技术,一起成为中国独立知识产权的“非焦”炼铁领域最成熟、最先进的工艺、和较完备的装备，各项指标均优于COREX技术、hismeiltr技术和dios技术。
3.2 原料
炼铁成本的主要构成有铁矿、能源、设备投资、消耗品和劳动力成本。
煤基熔融还原项目提供了使用廉价铁矿和煤的机会，以形成简单、低成本的熔融还原 铁水生产技术。
由于对铁矿质量要求不高，熔融还原 技术可处理海滩铁矿砂、精矿、金属尾矿、钢铁工业废料、硫酸渣等低价含铁原料，也可使用常规铁矿；可直接接受2 -20mm范围内的粉矿和块矿，通过加湿造球或使用喷枪也可利用小于2mm的粉矿；矿石的矿物结构要求不严，赤铁矿、含铁矿以及其它含铁的化工尾渣也可使用本技术。
由于使用了液渣熔池，原料是否爆裂和强度大小等物理特性并不重要，因此，无需价格昂贵的焦炭。
烟煤、无烟煤、可燃废料均可使用。
熔融还原工艺可使用气煤作燃料和还原剂，或者结合使用天然气，最好是用煤碳作还原剂。
虽然煤的固定碳含量越高，煤的消耗越低，而煤的挥发份越高，煤的消耗也越高，但该工艺对煤质的适用范围广。
对煤中含水量不苛刻，但水分多会增加能耗，将煤干燥至含水6%左右为好。
由于无需使用焦炭（价格高、环保费用大），避免了过大的投资费用以及与焦炉有关的环保问题。
根据我们的实验成本分析结果，产能为15万/年熔融还原铁生产设备，熔融铁水的成本低达1700元/吨。
国外使用进口铁矿和煤的同样设备，成本为1988元/吨。
而采用传统高炉生产的铁水，成本为2450元/吨。
根据上述分析，我们有理由宣称：
微波等离子熔融还原技术是目前成本最低的工业性熔融还原铁生产设备，具有强大的生命力和发展前途。
3.3、说明
编写本方案的目的是：
为了对年产贵公司10万吨煤基熔融还原铁生产线总体进行技术、生产方案设计，提出建设的总体方案，为今后的工程施工奠定基础，同时提出项目投资估算。
3.4、项目背景介绍
采用本公司先进的微波等离子熔融还原铁工艺。
设计、建设一条熔融还原铁生产线，满足用户日处理Fe≥50%的含铁矿670吨，生产熔融还原铁的要求方案。
提出投资估算。
设计依据 ：
用户提供的原料指标说明及双方交流内容。
任务承担者 ：
沈阳博联特熔融还原科技有限公司
3.5、设计范围
根据用户提供的原料参数，目标产品要求，设计一套微波等离子熔融还原工艺的熔融铁生产线，通过这条线实现日处理（50%）含铁矿670吨或生产330吨熔融还原铁的目的，本项目的设计、施工范围包括：
1、原料予整理、配料、上料、等离子熔融还原炉、送风系统、冷却系统、氧气（富氧）制备系统、自动控制系统等设备成套；
2、配电系统变压器低压端以后部分；
3、炉内温度自动控制、软件部分；
4、系统的施工、系统软件编程、调试投入运行。
5、余热发电部分。
四、方案设计
1．工艺概况
本项目生产线主要工艺路线为：
采用煤粉、铁粉和助剂按工艺要求入炉，利用微波等离子喷枪等核心设备，使矿粉快速还原并熔融成铁水。
真正实现了煤基熔融炼铁。
生产运行成本非常低。
使投资业主获得很好的经济和社会效益。
煤基熔融还原铁生产的工艺过程如下：
生产原料分别放置在石灰石库、铁矿粉库、粉煤灰库，三种原料按照一定配比调节皮带称或核子秤下料量，混合成原料粉，输送系统将原料粉传送进步给料机入炉。
生料由传送皮带和入熔融炉提升机送入熔融炉料仓。
生料经入熔融炉料斗进入等微波离子熔融炉。
在等离子熔融炉内经过煤基还原、熔融成熔融还原铁并造渣。
熔融还原铁经过撇渣后，即送入铸铁机铸成成品---熔融还原铁。
2.工艺流程
煤基熔融还原铁工艺流程总图
3.主要设备
在本方案设计系统主要完成以下要求：
1、 原料整理系统
石灰石库、铁矿粉库、粉煤灰库配比调节：
在连续生产中三种原料必须按总量的配比混料。
下料装置可能采用皮带称或核子称。
操作人员通过在控制室的操作站（HMI）输入配比，自动控制系统通过调节皮带称或核子称的下料速度达到调节下料量的目的；
2、原料输送系统
生料输送入熔融炉顺序控制：
混合好的原料经输送装置送入熔融炉料仓，经过步进给料机加入熔融炉。
所有设备按顺序启动停止，按实际设备运行情况确定顺序启停的延时时间。
入熔融炉料仓通过上限传感器来控制入熔融炉提升机和上游设备的启停，一旦料位达到上限，停止入熔融炉提升机。
3、等离子熔融炉熔炼
等离子熔融炉熔炼能力为333T/D（铁水），控制参数采集为电脑自动控制：
熔融还原铁的生产主要控制工艺就是等离子熔融炉的燃烧熔融控制。
等离子熔融炉上共有9点检测信号，由于等离子熔融炉为固定设备且熔融炉壁环境温度高，检测信号需通过通讯方式传入控制系统。
4、等离子融炉自动控制系统
等离子熔融炉温度控制：
生产高品质的熔融还原铁的主要因素就是控制等离子熔融炉的煅烧温度。
熔融炉内温度主要控制燃料燃烧，与熔融炉头喂煤量、熔融炉风量、熔融炉等离子抢、等离子束的强度，及生料下料量均有相应关系
5、出铁、除渣系统
等离子熔融炉上出铁机要求有23T/小时能力。
除渣机要求有10T/H的能力。
6．系统配置
系统配置及投资估算
1．序号
名称
型号及规格
数量
厂家
给料系统
1
料斗（带称）
3.5×4
1台
标准
2
皮带输送机
500×12000
1台
通用标准
3
盘式出料机
6ES7 B0
3台
通用标准
4
混料机
5HF00-a
1台
通用标准
5
斗式提升机
32×10
2台
通用标准
6
步进式给料机
Bj320
1台
通用标准
7
前联接器
320
3台
通用标准
8
高温止逆阀
320
3台
通用标准
9
导轨，530mm
35m
通用标准
10
温度变送器
8
11
总控台
1套
12
控制柜
800×600×2100
3个
软件
1
Intouch组版
500点 V9.5
1套
Wonderware
熔融还原炉
1
333吨/天
微波等离子
1套
制氧系统
ET1200P/h
1
1200m?
/h
1台
通用标准
2
空压机
螺旋式
1台
通用标准
出铁及炉前设备
1
744-1 铸铁机
25t/h
1套
通用标准
2
废渣处理
板式捞渣机
1套
通用标准
五．投资估算
A. 生产线总价：
5645.5万元
B．配电系统：
80万
C、材料预处理系统：
450万
D．设计费：
30万
E．技术转让费：
500万
F．熔融炉：
2530万
D．自动控制系统硬件：
20万
E. 等离子枪：
6×190=354万
F．温度控制模型：
10万
G．编程调试费：
（A+B）×30%=15.5万×30%＝6.5万
H．富氧站：
800万元
J.设备运杂费：
100万
K．铸铁机、除渣机、炉前设备：
65万
L．不可预见费：
100万元
m. 0.5兆瓦余热发电系统:
600万
合计：
工程总费用：
5645.5万元
六、环保指标
6.1环境质量标准
6.1.1环境空气质量执行《环境空气质量标准》GB3095-1996二级标准
单位：
mg/Nm3
6.1.2地表水环境质量执行《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅲ类，环评要求不外排。
单位：
除PH外，mg/L
6.1.3声环境执行《城市区域环境噪声标准》GB3096-1993中2类标准
单位:
dB （A）
6.2.污染物排放标准
6.2.1新建隧道窑和煤气炉烟尘排放浓度和烟气黑度执行《工业炉窑大气污染物排放标准》1997年1月1日起新改扩建炉窑
6.2.2工人工作声环境暂时执行《工业企业噪声卫生标准》（试行草案）
6.2.3窑炉有害污染物SO2最高允许排放浓度执行《工业炉窑大气污染物排放标准》
mg/Nm3
6.2.4《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1990）中Ⅱ类标准
单位:
等效声级dB （A）
七、效益分析（当地炼钢生铁价格按2300.00元/吨计算）
含铁矿粉：
2.0吨（TFe=50%）×260.00 =520.00元/吨
还原剂：
0.7吨×560.00元/吨 =392.00元/吨
熔剂:
=10.00元/吨
电:
（按0.88元/度） =85.80元/吨
水:
=10.00元/吨
工人工资（平均按1800元/人·月） =35.32元/吨
备件损耗 =50.00元/吨
折旧 = 56.00元/吨
管理费用:
=20.00元/吨
其它费用:
=30.00元/吨
小计:
1209.12元/吨
税金:
（2300.00 -1209.12）×17% =185.45元/吨
合计 =1394.57元/吨
单位利润：
2300.00-1394.57 =905.43元/吨
年总效益：
905.43元/吨×100000吨= 9054.3万元
2、项目土建及其它设施投资概算
1、主车间（轻钢结构）：
110m×12 m =1320㎡×500元/㎡=66.0万元。
2、原料制备车间库房：
（储备量3000吨）建议6000㎡×300元/㎡=180万元
八、结论
本工艺比传统的高炉生铁和还原海绵铁法的成本低得多,是多种工艺的集成创新。
是一个既科学又经济,环保,节能,成熟工艺的组合。
选择本工艺是非常合理的。
对处理低、贫矿寻求出最佳的工艺路线，为企业和社会的循环经济求得典范，也为企业获得较大的经济效益。
真正实现了“非焦”炼铁的国际大课题。
项目是非常可行的。
附件1：
产业结构调整指导目录（2005年本）
附件2：
发改委征求对《产业结构调整指导目录》（2007年本）
一、 概述
1、木塑的定义；
木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻草、麦桔、谷糠、花生壳、甘蔗渣、椰子壳、亚大麻等为主原料，以不同的形态并经过预处理使之与树脂复合而成的一种新型环保材料。
木塑英文名称：
Wood-plasticComposites,缩写WPC
2、木塑的特点；
2.1原料资源化
其生物质材料极大部分可以被充分利用,来源广泛,价值低廉;塑料组分要求不高,旧料
或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用。
2.2产品可塑化
木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而产生
不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%。
2.3使用环保化
木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不
会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害。
2.4塑料经济化
木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势。
2.5回收再生化
木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用,且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。
3、木塑的优点
3.1具有优良的物理化学特性，有类似木质外观，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲、无木材节疤、斜纹，可加入着色剂、覆膜或复合表层制成各种制品，硬度比塑料高，使用寿命长；
3.2具有类似木材的二次加工性，可锯、可刨、可粘接、可用钉子或螺丝固定，容易维修；
3.3具有塑料的加工成型性，易加工，制品成本低于同类塑料制品；
3.4防蛀、防鼠咬、耐酸碱、耐腐蚀、吸水性小；
3.5制品能回收再利用，也可生特降解，环境友好。
由于木塑复合材料兼备了木材和塑料的双重性，因此具有非常广泛的用途。
二、 国内木材资源现状及国家的塑木产业化政策;
1、中国木材资源现状
中国是一个木材资源异常短缺的国家,其森林覆盖率及人均木材占有率如表1、表2 所示
表1. 森林资料覆盖率情况
国家
森林覆盖率
国家
森林覆盖率
中国
14%
巴西
58.0%
美国
31.3%
加拿大
39%
法国
27.0%
芬兰
66%
日本
66.7%
瑞典
57.0%
表2. 人均森林资源占有率情况
国家
人均森林面积
（公顷）
人均木材储备
（m3）
中国
1.8
65
加拿大
>230
>800
芬兰
>60
>300
瑞典
45
>276
美国
20
>90
2、中国木塑产业发展概况
据不完全统计，到2006年，全国直接从木塑材料研发、生产的企事业单位有150家，
木塑制品年产量接近10万吨。
据专家预计，2010年前后，中国若每年能回收150万吨废旧塑料用于生产木塑制品，年产量可达近千万吨，由此形成的工业增加值可达到800亿元。
行业内主要技术代表企业的试验样品已达到或超过国际先过水平。
中国木塑产业的分布状况及木塑制品应用领域如图1、图2所示；
图1. 中国木塑产业分布概况
图2. 中国木塑制品应用领域分布概况
3、中国木塑产业化政策
国家发改委已将“木基复合材料的技术开发”列入《产业结构调整指导目录（2005年）》的鼓励类项目。
国务院办公厅也在2005年年底向国家改委等十二个部委下发了《关于加快推进木材节约和代用工作的意见》，要求“加强政策引导，加大技术支持力度”把木材节约和代用作为完善综合利用优惠政策的重要内容，由国家发改委牵头，会同有关部门研究提出《木材节约和代用技术政策大纲》，综合运用财政、税收、价格等经济杠杆，鼓励发展木材节约和代用，限制不合理生产、使用木材和浪费木材的行为。
对中国来说，木塑产业将是一个双赢产业。
一方面，中国优质木材匮乏，全国每年产生大量的农作特秸秆，综合利用率却不足10%，木塑材料的出现不仅可使大量农作物秸秆得到利用，也可有效缓解森林资源紧缺的矛盾；别一方面，废弃塑料回收处理在中国也是一个老大难问题，一直为业界所关注，而木塑材料无疑让废料找到了最佳的出路。
三、 国外木塑制品技术发展概况
1、木塑材料在国外经历了三个阶段的发展。
1.1 第一阶段；包括托盘和汽车内饰制品为主。
1.2 第二阶段；户外园林用品和室内制品为主。
1.3 第三阶段；成套木屋及结构件
2、国外木塑制品技术发展情况
2.1在加拿大
加拿大多伦多的Onyx公司在多伦多建成一座门窗型材生产厂，占地3700平方米，预计年销售额将达2000万美元（1.533亿元人民币）。
生产50多种PVC和木塑复合型材。
该公司正将在华的挤出工厂从上海迁至辽宁省大连市。
该厂配备了63条复合材料挤出生产线。
成为目前中国最大的木塑复合产品生产商。
他说，该厂耗资1亿元人民币，预计年产能将达到12万吨。
2.2在北美
木塑复合材料方面的研究已进行了20年左右，北美也是目前世界上木塑复合材料发展最快的用量最大的地区,主要用于风格粗犷的户外建筑，虽然由于使用习惯它的木塑制品及其制造技术尚不精致。
2.3在美国
从1990年至2000年市场的木塑材料增长率都保持在15-20%以上，尤其最近5年的增长特别快。
现在美国大约有50家左右的木塑企业，其特点是规模较大，产量一般都在万吨以上，其中几家最大的木塑复合材料公司，如TREX公司等都在纽约证券交易所上市，TREX的产量30万吨，年营业额以超过5亿美国。
美国从事之方面研究的机构也超过50家，形成了一个从产品研发、原料收集、设备制造、模具开发、制成品生产到市场营销的完整产业。
具有关资料2005年统计的数字美国木塑制品的应用量达到25亿美元。
2.4在欧洲
目前的木塑企业不是很多，除个别企业外，木塑产量和技术水平总体上大概与国内企业处于同一位置。
欧洲木塑行业的总体发展及规模均不如北美，但在窗套、门板、板条、家具等制品生产中，木塑复合材料的应用量一直在增长，发展趋势有加快倾向。
但欧洲国家普遍具有强大的装备制造能力，发展潜力不可小视。
据有报告称，2005年德国木塑材料产量预计将从2004年的5000万吨提升至1万吨。
德国NovaInstitut公司称，整个欧洲木塑复合材料市场规模已从2002年到2003年翻了一番，达到3万吨。
据公司预计，未来几年德国木塑复合材料产量将达到10万吨/年。
一般来说，欧洲人对木塑材料的要求比较细腻一些，品种花色的需求也高于北美，室内装修装饰和户外建筑齐头并进，但应用技术和商品市场还不十分成熟，应该说还有高速增长的发展空间。
2.5在日本
由于地理原因和环保意识，木塑材料的应用比较普遍，产品质量亦较优良。
特别是以EIN WOOD株式会社为代表的木塑复合材料研究机构，经过十多年的努力开发出具有高品质的木塑复合材料。
其产品具有自然的木材色泽和质感，已经在房屋建设和装饰方面得到广泛使用。
该公司生产的木塑制品是目前国际上最高品质的产品之一，代表了木塑复合材料替代天然木材的发展方向和质量水平。
四、 主要原材料及产品技术性能
2006年我国塑制品年产量超过2801万吨。
居世界第二位，每年产生的废弃塑料1384万吨左右。
国内农业植物纤维的产量几千万吨，木质材料100万吨位上，其它天然纤维也有500-1000万吨，为我国木塑复合材料的发展提供了丰富的原料基础。
但目前回收利用率极低。
科学地、合理地物尽其用地发挥这业物质的作用，减轻和避免环境灾难是当务之急。
1、主要生产原料
木塑复合材料的主要成分；树脂40-80%、木质粉体20-60%、添加剂10%。
1.1塑料原料PVC
制备高性价比的木塑复合材料，须选择好基材树脂。
通常选用能在200℃以下熔融加工的热塑性塑料为基体，以尽量避免在成型加工过程中植物纤维的热降解，日前基材主要为PE，PVC，PP，PS等。
采用新的原料其成本过高，一般采用废弃塑料，做为木塑基材。
1.2木质粉体材料的种类及性能
木塑材料除树脂外的另一主要基材是木质粉体材料。
之所以不叫做木纤维而是叫做木质粉体是因为最终存在于木塑材料的“木”，仍然是呈颗粒状，即使是将稻草，麦草，
棉花秸杆等经揉搓工艺制成纤维特，仍为颗粒物。
因此木质粉体材料的本质特性和它们被加工的形态对木塑复合材料性能和影响极大。
表1. 不同的粉体材料制成的木塑材料性能
样号
木质纤维类型
比重
拉伸性能
弯曲性能
简支梁缺
口冲击强度
热变形温度
拉伸强度
断裂伸长率
弯曲强度
弯曲模量
18℃
-18℃
g/cm
3
MPa
%
MPa
MPa
KJ/m2
℃
WPVC-33
0
木粉
1.045
27.80
1.74
52.07
3744.88
3.264
3.362
77.10
WPVC-33
1
稻糠
1.410
20.29
1.54
45.50
3148.53
3.509
3.553
76.35
WPVC-33
2
竹粉
1.395
19.17
1.92
46.95
4293.39
3.529
3.683
76.50
WPVC-33
3
稻草纤维
1.451
16.19
2.27
44.23
3645.97
3.577
3.523
74.30
WPVC-33
4
麦秸纤维
1.404
22.23
2.33
52.72
4044.84
3.683
4.190
74.85
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