冷固球团生产可行性报告.docx

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冷固球团生产可行性报告

冶金材料项目

投资项目可行性研究报告

编　　号：

项目名称：

综合利用钢铁二次资源生产冷固球团矿

编制单位

编制时间：

2010年6月

单位负责人：

项目负责：

联系电话:

综合利用钢铁二次资源生产冷固球团

可行性分析报告

第一章　总论

1　项目名称：

冷固球团生产线

2　项目投资概况

2.1　拟建地点

德胜集团钢铁公司厂区内，原市铁厂区域工业性用地80余亩，本建设项目用地25亩。

2.2　建设规模

冷固球团10万吨/年，综合利用含铁二次资源8万吨/年以上。

2.3　投资预算

项目总投资800万元。

其中：

基本建设资金700万元，流动资金100万元。

3　项目背景

德胜集团钢铁有限公司（川钢）现有炼铁、炼钢每年产生的含铁二次资源达5万吨左右，随着技改完成，钢铁产能增加，该类二次资源将达到10万吨，其含铁品位各不相同，高的达到60~70%，低的只有30~40%。

由于品位波动大，又是熟料，返回原料场配入烧结对烧结矿的产量和质量将产生一定的影响，倒入渣场堆放，不仅影响环境，同时也造成资源的浪费。

为了合理利用好这些二次资源，提出生产冷固球团。

第二章　冷固球团生产技术现状及发展趋势

1　冷固球团在国内外的使用情况

冶金工业生产过程中会产生大量的烟尘、污泥、氧化铁皮及其他粉状回收物的处置,国内外进行了大量的试验研究,最早用于烧结混合料中进行烧结造块,但弊病较多，比如加入转炉尘、瓦斯灰等会使烧结矿产量和质量降低。

而利用冷固结球团工艺处理这些粉状物料,具有工艺简单、投资少、见效快、节省能源、成本低等优点。

其产品既可用于炼钢的冷却和造渣,也可用于高炉冶炼替代部分块矿。

1.1　国外冷固球团的开发使用

国外钢铁厂开展含铁粉尘冷固结球团的生产和使用已有多年的历史。

如日本新日铁的名古屋钢铁厂于1978年、君津钢铁厂于1989年先后采用了冷固结球团技术对粉尘进行回收利用。

生产实践已经证实:

向高炉中配加冷固结球团最高允许量达20%,配加2%～5%对高炉操作通常没有影响。

NRS公司在高炉内使用冷固结球团的最高比例是12%。

瑞典SSAB厂使用冷固结球团配比在80kg/t没有引起高炉炉尘量增加，ILVA钢铁厂把每年约27万t金属碎屑、粉尘和渣等固体废料经过预处理、压块后在高炉和BOF转炉内使用,效果不错。

加拿大的伊利湖钢铁公司1994年3月以来,把钢铁厂中低锌含量的氧化物回收料压制成块,作为高炉炉料使用量为1.2万t/月,占高炉炉料的7.1%,高炉使用压块球团后,天然气、煤和油等其他燃料消耗量下降，现已增加压块球团的使用量,对生产和铁水质量无影响。

冷固结球团技术在国外得到广泛的开发和应用。

1.2　国内冷固球团的开发使用

由于冷固结球团具有工艺简单、成本低等优点,国内许多钢铁公司也开发和使用了冷固球团矿，主要有包钢、莱钢、宣钢、酒钢等公司开发使用了冷固球团。

在酒钢原料条件下,研究了冷固结球团工艺适用的粘结剂、原料配比等参数，用该项工艺生产的球团矿抗压强度可达到900～4500N/球,可满足转炉炼钢和高炉冶炼的要求。

宣钢在冷固球团中加入煤改善球团矿的还原性，在冷固结球团矿配比为20%条件下,高炉炉况顺行,高炉配用冷固球团后,焦炭负荷从3.03增加到3.5,焦比明显降低，获得增产3.7%,生铁含硫量由0.044%下降至0.031%,铁水合格率由78%上升到98%。

莱钢矿建公司冷固结球团生产线于1998年8月建成,充分利用莱钢烧结厂、炼铁厂、炼钢厂排出的大量粉尘,变废为宝。

包钢将含铁尘泥生产冷固结球团，减轻了烧结机的生产负荷，烧结机利用系数提高了0.023t/（m2.h），烧结矿转鼓指数提高了0.40个百分点,烧结产量提高了139t；高炉利用系数提高了0.036t/（m3.d）；高炉入炉焦比降低了1.6Kg/tFe。

2　含铁粉尘的常见处理方法

为了有效地利用钢铁企业含铁粉尘资源、消除环境污染、实现钢铁生产的零排放的环保要求,各国的钢铁企业均在努力探索,寻求新的粉尘处理方法。

这些新的粉尘处理方法包括直接还原法、熔融还原法、冷固结球团（压块）法等。

直接还原法是将粉尘中的铁氧化物通过还原转变成金属铁,并回收粉尘中的其他有用元素如锌的处理过程,直接生产的还原铁产品供电炉炼钢使用。

然而,目前用这种直接还原的方法处理粉尘还存在着投资大、生产成本高等问题。

各国在开发熔融还原工艺过程中,都将可直接处理粉尘作为目标之一。

然而工艺开发的技术难度和运行的高成本及其他附加条件使得商业化生产应用尚需很长时间。

相比之下,含铁粉尘冷固结球团法由于其工艺简便、灵活、成熟、低投资以及低成本、粉尘处理产品消耗量大等特点,现已被国外许多企业所采用,是一种较好的处理粉尘的专用方法。

3　冷固球团的冶炼原理

冷固球团中除了氧化铁外，还有一定的金属铁含量，冷固球团根据需要可以配碳，也可以不配碳，含碳冷固球团的还原性较好，冷固球团不经过高温焙烧,加入球内的煤可全部带入高炉内。

因球内碳与铁矿氧化物接触均匀,在炉内高温下可迅速发生还原反应并且金属化，球内反应产生气体,促进了气体扩散,使得含碳球团矿的气孔率增加,又进一步促使还原气体的渗入,从而可加速球团矿的还原，另外煤中的碳氢物质也有助于还原。

由于含碳球团矿内的Fe3O4在高炉900～1200℃温度区域可迅速还原并大量金属化,必然给冶炼带来极大的节能效果。

第三章　德胜集团钢铁公司含铁二次资源现状

经过初步调查统计，德胜集团钢铁有限公司现有含铁二次资源数量较大，除氧化铁等优质物料用于生产提钒冷却剂外，大部分返回原料场混入烧结配料。

含铁二次资源基本情况见表1：

表1德胜钢铁公司二次资源情况%

名称

TFe

MFe

P

S

SiO2

CaO

As

Zn

月产生量/t

原料仓污泥

20.27

8.36

0.338

0.23

27.3

10.85

120

烧结除尘灰

36.16

17.7

0.07

0.45

8.02

15.84

0.03

0.26

500~800

轧钢氧化铁皮

72.59

55.32

500

炼钢脱硫渣

26.61

24.51

0.06

2.19

13.93

29.26

2000

炼钢污泥

56.82

16

0.1

0.17

2.42

10.6

2000

炼钢除尘灰

68.22

58.58

0.21

0.1

2.65

8.21

0.02

0.02

500

炼钢布袋灰

46.75

27.64

0.09

0.74

2.97

15.89

0.03

0.39

200~300

渣场铁渣

21.6

17.59

0.14

0.53

25.46

19.65

1000

渣场钢渣

34.84

18

0.73

0.2

11.26

27.79

2000

炼铁除尘灰1

32.4

14.57

0.07

0.32

8.15

4.66

0.02

0.84

200

炼铁除尘灰2

24.02

8.57

0.05

0.66

6.56

3.85

0.03

8.39

200

由表1可见，含铁二次资源种类较多，TFe品位差别很大，炼钢脱硫渣、渣场铁渣、钢渣等二次资源含铁品位很低，不能进行直接利用，需要对这些品位低的含铁物料进行一定的球磨、磁选，使其TFe品位提高到55%以上，才能作为冷固球团的原料；烧结炼铁除尘灰虽然全铁品位较低，但其含有一定量的单质碳可充分利用；炼钢除尘灰、炼钢污泥含铁品位较高，可直接进行混料使用。

第四章　项目地区建设条件

1　区位条件

项目建设地址选有德胜集团钢铁有限公司辅助材料生产区域内，交通方便，运输距离短，对周边环境无不良影响。

2　基础设施

项目建设区域内，有良好的供水、供电系统，适当扩能可满足建设生产需要。

生活设施可利用德胜集团现有条件。

第五章　生产技术方案设计

1　总平面布置原则

充分利用地形，合理选择竖向布置形式，减少土石方及建筑工程量，为自流输送创造条件，尽量缩短物料运程。

节约用地和工程投资，布置力求紧凑合理。

充分考虑生产安全，防洪、防火等。

2　产品生产组织形式

四班三倒连续作业，生产作业率计划80%。

3　生产工艺方案

本项目主要利用德胜集团的含铁二次资源（包括、渣铁、渣钢、除尘灰、氧化铁皮等），对含铁品位低的资源经适当的球磨磁选工艺，以提高其二次资源的含铁品位，然后与其他资源优化配料后并加入一定的粘结剂，将混合料经对辊压球机压制成球，脱模后自然固结反应1～2周，以提高强度，达到高炉冶炼的要求，其工艺流程如图1。

含铁物料

配料混合压制成球固结炼铁

粘结剂

图1工艺流程图

4　产品技术方案

根据日本对冷固球团的研究,冷固结球团的抗压强度只要在炉身下部还原后仍能保持完整球形就能满足冶炼要求。

从国内生产实践看,100m3～500m3的高炉使用的冷固结球团矿抗压强度一般为1230～1800N球,均取得了高炉顺行、增铁、节焦的效果。

根据德胜集团的高炉容积大小和资源特点，确定出冷固球团矿的主要指标为：

抗压强度：

≥1500N/个　　　转鼓强度：

≥60%

中温还原率：

RI≥70%

球团粒度：

外形椭圆

粒度范围：

10～35mm，其中≥35mm的粒度应<10%，≤10mm的粒度应<5%。

产品的综合品位可达到53左右%。

化学成分要求见表2：

　　　　　　表2　高炉用冷固球团化学成分

成　分

TFe

Zn

As

S

指　标

≥50%

≤0.1%

≤0.1%

≤0.15%

5　主要生产设备

HDXM-750强力压球机　两台

单机产量

电机功率

减速器

压力形式

压辊材质

结构形式

5万吨

45KW

ZQ750

液压

9Cr2Mn

四轴双压

JS1000双卧轴强制式搅拌机　四台

生产率

搅拌电机

卷扬电机

水泵电机

搅拌转速

6t/h

18.5KW

18.5KW

5.5KW

27

3T双梁双钩吊车　一台

皮带运输机（长度按工艺布置具体确定）六架

30型装载机　两台

第六章　环境保护与节约能源

1　环境保护

1.1　设计依据

严格执行国家的环境保护政策、法规，设计出系统的污染防止设施与措施，彻底避免项目对环境造成污染。

搞好厂区的绿化、美化工程，设计营造出为工业生产与大自然的和谐蓝图，致力实现项目的洁净生产。

采用的环境保护主要标准：

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

《大气环境质量标准》（GB3095-1996）

《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ87-89）

1.2　主要污染源、污染物及防治措施

1.2.1　项目建设期环境保护

建设期间施工机械产生的施工扬尘及噪声对周边的空气环境、声环境将会产生不利的影响，但项目建设选址远离居民生活区，选择可行的污染防治工艺与技术，规范设计，规范施工，规范管理，实施清洁生产，自觉接受环境保护监督管理，并取得周边群众的理解和支持，可将建设和营运对环境影响降至最低限度，确保项目建设造成的环境破坏控制在区域环境可承受的限度内，确保区域可持续发展不受影响。

1.2.2项目生产期环境保护

1.2.2.1建设项目对环境可能造成影响的概述

本项目可能对环境的影响主要为：

废气、生产及生活废水、噪声等。

废气污染源为原料、产成品等物料运输、装卸、贮存等过程中产生的粉尘。

废水分生产废水和生活污水。

生产废水主要包括原料场防尘洒水、通道冲洗地坪废水。

噪声源为搅拌机、压球机、空气压缩机、各类除尘设备等。

1.2.2.2预防或者减轻不良环境影响的对策和措施要点

本项目原料堆场采用轻钢结构大棚，除进出原料场一侧外，其余三面均建围墙或挡风墙形成半密闭区域。

对原料场混匀料场、球团成品库、汽车受料槽的各个除尘点合设1套除尘系统。

除尘系统采用脉冲式布袋除尘。

各产尘点的含尘气体经除尘效率＞99.5%脉冲布袋除尘器净化排放，废气排放浓度小于30mg/Nm3。

冲洗地面水及散排水收集循环使用系统：

平时可能产生的不平衡富余水量，也进入系统内设置的“零排放”收集池，经管道用泵抽送到污水处理站，废水经处理后送到回用水高位水池，无散排废水产生。

本项目首先从声源上控制噪声，设计尽量选用低噪声的设备。

其次对不同的高噪声设备分别采取相应的减振基础，对空气动力性噪声源设消声器，并采取基础减振，设在室内。

房屋隔声效果达15dB（A）以上，可较好控制噪声对车间外环境的影响。

由于对噪声源采取了有效的防治措施，加上噪声衰减较快，本项目对厂界噪声影响将得到控制，可满足《工业企业厂界噪声排放标准》（GB12348-2008）3类区标准的要求。

1.2.3绿化设计

厂区环境绿化是改善生产作业环境，防止环境污染，保障人体健康的最有效的管理措施。

乐山地区气候湿润，植树种草是较好的调温，调湿、吸尘净化和降噪声等功效。

生态绿化树草种选择及栽植、抚育措施：

①选择适应当地条件、抗性强、浅根性、抗病虫害等特点的乡土树种；②在优先选择乡土树种的前提下，可根据立地条件引进一些在全国较为普及的园林绿化树种，实现树种的多样化；③选择树形美观、卫生的树种，同时注意层次上协调搭配。

以乔木为主，辅以灌木、草本植物，形成复层绿化；着眼于慢生树，积极采用速生树合理配置，既取得绿化效果，也能得到稳定的绿化作用；④选择具有一定经济价值的树种。

2　节约能源

采用经济有效的手段进行钢铁二次资源的综合利用，在环境保护的同时，尽量节约能源是综合利用项目设计的根本原则。

冷固球团生产的主要能耗为电能，主要电动机选用节能系列三相异步电机。

工艺布置做到流程顺畅，尽量减少物料的转运环节，从而减少提升运输设备，降低电耗。

实施“零排放”用水方案，节约用水，保护水质。

第七章　职业安全与卫生及消防设施方案

加强劳动防护工作，作业人员必须配戴防尘口罩。

防尘口罩的阻尘率应达到I级标准要求（即对粒径不大于5微米的粉尘，阻尘率大于99%）。

定期对作业人员进行职业健康体检，确保工作人员的身体健康。

若发现矽肺病患者，应及时脱离粉尘工作岗位。

本项目电气设备较多，主要动力是电能，火灾危险主要因素在电气设备。

生产车间的火灾危险类别为丁类，建筑物的安全等级为二级，耐火等级为二级。

车间配电室等火灾危险类别为丙类，耐火等级为二级。

建筑物耐火等级按二级设计。

主要建筑物安全防火间距要符合有关防火要求，最小间距为10m。

厂区道路环绕主要生产车间，主要道路路面宽6m，转弯半径9m，利用厂区道路作为消防通道可以保证消防车通达各建筑物。

生产车间及其它辅助建筑的安全出口与安全通道均按有关规定进行设置。

第八章　企业组织机构和劳动定员

根据实际生产规模需要，参照同类先进生产管理组织及劳动定员确定生产人数。

根据球团生产工艺的特点，生产工段实行四班三运转，其他工段为常白班，以提高生产效率，并按国家规定轮流休假。

为了了解和掌握设备工艺性能、强化工人操作技术，提高职工素质和经营管理水平，采用现场培训与外出培训相结合的方式对员工进行培训。

一方面，由设备供应厂家技术人员对员工进行现场培训；另一方面，对主要设备的操作、管理人员选派到同类厂家进行培训，以达到熟练操作,减少操作失误、提高劳动生产率的目的。

本项目管理人员和设备维护等辅助人员约10人，生产班组80人，合计共90人。

第九章　投资估算与资金筹措

1　投资估算的依据

1.1　根据建设部和各主管部委发布的《工业固定资产投资估算编制办法》进行。

1.2　投资估算系数按现行《工业企业财务制度》和国家有关规定进行。

1.3　建筑工程费用执行四川省建设厅颁布《全国统一基础定额估算表》和《四川省建筑工程费用定额》并参考本地区近期工程造价进行估算。

1.4　设备及材料价格，主要设备价格以厂方提供价格为主，参考制造厂报价确定，材料价格依据本省工程造价管理部门近期编发的材料指导价格进行。

2　项目总投资估算

　　项目总投资800万元，其中基本建设700万元，流动资金100万元。

3　资金筹措

自筹或合资。

第十章　财务效益、经济和社会效益评价

此项目的经济效益主要体现在把品位较低的含铁二次资源进行了合理的利用，既解决了环境污染的问题，又利用了相应的资源，实现了资源的循环利用。

1　产品成本分析

项　目

吨产品消耗/元

备　　　　　　注

一、原材料消耗

410.00

1.高铁物料

300.00

配入量60%（炼钢污泥/炼钢除尘灰等）TFe≥60%,计算价格500.00元/吨

2.低铁物料

36.00

配入量30%（烧结/炼铁除尘灰等）TFe≥35%,计算价格120.00元/吨

3.添加剂

60.00

配入量8%,价格750.00元/吨

4.结合剂

14.00

配入量2%,价格700.00元/吨

二、制造费用

39.62

1.电耗

4.62

总动力300KW，平均负荷50%,作业率70%，电价0.55元/度，日产量300吨计算

2.水

1.00

工业用水+生活用水

3.备品备件

7.00

轧辊/刮板/皮带等

4.辅助材料

5.00

燃油/润滑油等

5.固定资产折旧

7.00

固定资产700万元,折旧年限10年

6.工人工资福利

20.00

月产量9000吨/职工数量90人/人均工资2000元

三、管理费用

25.00

四、税金及附加

20.00

五、运输费用

20.00

往返

六、合　　　计

519.62

２经济效益分析

TFe53%普通块矿按620.00元/吨计算，吨产品效益：

620.00-519.62=100.38元/吨

每年10万吨冷固球团可创造的经济效益为：

100.38×10=1003.80万元

由于使用冷固球团后，球团矿中有50%左右为金属铁，对高炉将来一定的增铁和节焦效果。

若根据国内其他钢厂的使用效果，焦比最低可降低1.6kg/tFe来测算。

年产200万吨生铁，则每年可降低的焦炭量为：

1.6×2000000÷1000=3200吨

每吨焦炭的价格按1850元/t计算，则可创造的节焦效益为：

3200×1850=5920000元=592万元

此处测算的效益主要与同品位的块矿进行比较带来的原料成本降低效益，以及冷固球团应用后最低带来的节焦效益，由于铁矿石的价格的不断升高，使用冷固球团矿后其原料稳定，还会带来更多潜在的成本效益和增铁效益。

3社会效益分析

3.1减少粉尘排放300t/年

烧结工艺产生的废气量大，含尘浓度高，粉尘量大，对大气污染严重。

每生产1t烧结矿，大约产生10000m3和30kg粉尘。

冷固球团生产采用常温作业，密闭式湿法生产，基本做到“零排放”。

按年处理10万吨计算，冷固球团生产与烧结工艺相比，处理利用相同数量的钢铁企业二次含铁资源，所排放粉尘减少：

300t。

3.2节约标准煤912t/年

据有关资料比统计，烧结工序能耗指标国内较好水平55kg标煤。

能源统计中“电力”消费的折标煤系数统一采用当量系数0.404，即1万千瓦时电力折合4.04吨标煤（用于计算最终消费）。

冷固球团生产中能源消耗预计70KW/h，吨产品消耗电力能源折合标煤：

　　　　　70×0.404=28.28kg标煤

年生产10万吨冷固球团处理的二次含铁资源与6.8万吨烧结矿相当，即10万吨冷固球团可利用8万吨左右二次含铁资源，8万吨左右二次含铁资源进入烧结工艺进行利用，可生产出6.8万吨烧结矿。

6万吨烧结矿消耗标煤：

6.8×104×55÷103＝3740t标煤/年

10万吨冷固球团消耗标煤：

10×104×28.28÷103＝2828t标煤/年

每年可节约标煤：

3740-2828＝912t标煤/年

3.3项目投产后可安置90人就业

4结论

3.1利用德胜集团的含铁二次资源生产出冷固球团，其工艺技术成熟，生产流程简单，产品可满足高炉冶炼的要求。

3.2由于冷固球团中配加有部分金属铁及少量的碳，其还原性较好，高炉使用后具有一定的增铁、节焦效果。

3.3开发冷固球团，不仅充分合理利用了现有废弃的二次资源，还可以减少对环境的污染，缓解高炉对优质块状铁矿的大量需要，有助于解决铁矿资源和铁路运输等日益紧张的问题，具有较大的经济效益和社会效益。