王阿猛
(中冶南方工程技術(shù)有限公司, 湖北 武漢430223)
釩鈦磁鐵礦是一種寶貴的稀缺資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的綜合利用具有重大的意義。
陜西洋縣境內(nèi)礦山現(xiàn)已探明釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量3.6億t,擬對(duì)此礦山進(jìn)行采選,在礦山建設(shè)年產(chǎn)80萬t釩鈦磁鐵精礦粉生產(chǎn)線。并在洋縣工業(yè)園區(qū)內(nèi)采用“煤基豎爐(直接還原鐵)→電爐→精煉→連鑄→軋鋼”短流程工藝對(duì)釩鈦磁鐵精礦進(jìn)行資源綜合利用,得到高品位釩渣、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、工業(yè)純鐵、霧化鐵粉等高附加值產(chǎn)品。所需的磁鐵精礦粉由釩鈦磁鐵精礦粉生產(chǎn)線提供,通過管道輸送至廠區(qū),煤粉及其他原燃料均由附近地區(qū)提供。
該方案最終產(chǎn)品為釩渣、Φ16~Φ70 mm圓鋼、工業(yè)純鐵和霧化鐵粉,其中主要鋼種為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(45)、合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr)。產(chǎn)品方案見表 1。
表1 產(chǎn)品方案
設(shè)計(jì)規(guī)模為生產(chǎn)60萬t直接還原鐵,最終產(chǎn)品為37.57萬t圓鋼和7萬t霧化鐵粉,采用“煤基豎爐→電爐→精煉→連鑄→軋鋼”的短流程生產(chǎn)工藝,并配套建設(shè)相應(yīng)的公輔設(shè)施。主體系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模見
表2。物料平衡圖見圖1。
表2 主體系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模
圖1 物料平衡圖
煉鐵考慮采用煤基豎爐1套,單套生產(chǎn)能力60萬t/年。
該技術(shù)主要設(shè)備是以煤制氣為燃料,以經(jīng)過篩分的釩鈦磁鐵精礦粉原料,壓制成塊,與無煙煤等混合成爐料,由爐頂布料系統(tǒng)連續(xù)加入爐內(nèi)煤基立式反應(yīng)器,燃料通過專用燃燒器在爐內(nèi)燃燒加熱,高溫?zé)煔饣厥沼糜谠剂系母稍?、預(yù)熱,爐料在封閉的立式反應(yīng)器中進(jìn)行“預(yù)熱→還原”,還原后的產(chǎn)品DRI熱裝入電爐煉鋼,海綿鐵溫度按出料800℃、熱裝海綿鐵壓塊600℃送至電爐。
煉鋼系統(tǒng)需滿足年生產(chǎn)47.52萬t鋼水要求,電爐煉鋼得到11.84萬t/年釩渣,釩渣按要求收集后加工得到釩制品,鋼水根據(jù)鋼種(45、40Cr、工業(yè)純鐵)要求進(jìn)行精煉,精煉后39.52萬t鋼水進(jìn)入連鑄工序,另外7萬t鋼水單獨(dú)送至“霧化鐵粉”工序制鐵粉,其中霧化鐵粉工序單獨(dú)設(shè)置車間。
工業(yè)純鐵按用途主要分為:原料純鐵、電工純鐵、軍用純鐵。
1)工業(yè)純鐵的生產(chǎn)工藝:電爐熔煉—LF精煉—連鑄—熱連軋。
2)霧化鐵粉的產(chǎn)品有:純鐵粉、合金鋼粉合金、擴(kuò)散型合金鋼粉、無偏析合金粉、易切削鋼粉,其中除了純鐵粉不添加合金元素外,其它均需添加合金。
3)霧化鐵粉的生產(chǎn)工藝:電爐熔煉—LF精煉—霧化裝置。
4)煉鋼系統(tǒng)設(shè)備配置:新建1座70 t電弧爐、1座70 tLF精煉爐,電弧爐和LF精煉爐并輔以吹氬站組合的配置方案。
新建1套三機(jī)三流方坯連鑄機(jī),滿足年產(chǎn)鋼坯38.33萬t要求。方坯規(guī)格:斷面180 mm×180 mm,定尺6~9 m。坯料外形及表面質(zhì)量:執(zhí)行YB/T 2011—2004標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
軋機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)格Φ16 mm~Φ70 mm圓鋼,鋼種為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(45)、合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr)、工業(yè)純鐵等3種,共計(jì)37.57萬t/年。
該項(xiàng)目用地面積38.61萬m2,場(chǎng)地平坦,無拆遷,地質(zhì)條件良好,滿足工程建設(shè)用地要求。
1)主要生產(chǎn)設(shè)施。煉鐵車間(原料庫、壓球烘干、還原爐等)、煤制氣(原煤庫、發(fā)生爐、脫硫系統(tǒng)等)、70t電爐煉鋼、連鑄車間、棒材車間及配套的公輔設(shè)施等。
2)全廠公輔設(shè)施。制氧站、110 kV變電站、液化石油氣站、空壓站、綜合機(jī)修設(shè)施、廢鋼堆存區(qū)、鋼渣二次處理設(shè)施、辦公樓、食堂、浴室。
要求具有緊湊合理、占地省、投資低、物流簡(jiǎn)潔順暢、環(huán)保除塵效果好、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)定員少等特點(diǎn)。
主體生產(chǎn)設(shè)施依次從廠區(qū)西側(cè)至東側(cè)布置,煤制氣→還原爐→電爐煉鋼連鑄車間→棒材車間。
1)煉鐵系統(tǒng)。從西至東,從南至北依次布置原料庫→烘干壓球廠房→還原爐本體廠房。輔助設(shè)施(除塵、水處理)靠近廠房就近布置。
2)煉鋼連鑄系統(tǒng)。布置在還原爐廠房的東側(cè),與其相接,輔助設(shè)施(除塵、水處理、廢鋼間)布置在廠房南側(cè)。
3)軋鋼系統(tǒng)。布置在煉鋼連鑄廠房的東側(cè),與其相接,鋼坯實(shí)現(xiàn)熱送,輔助設(shè)施(水處理、檢驗(yàn)室)布置在廠房南側(cè)。
4)全廠公輔系統(tǒng)。全廠公輔設(shè)施布置在廠區(qū)南側(cè),從西向東依次布置鋼渣二次處理設(shè)施、鐵合金、耐火材料倉庫、110 kV變電站、制氧站、廠前區(qū)。具體布置,總平面布置見圖2。
圖2 煤基豎爐、電爐、連鑄、軋鋼短流程項(xiàng)目總平面布置圖
本工程外部運(yùn)輸為管道運(yùn)輸及道路運(yùn)輸兩種方式,釩鈦磁鐵精礦粉通過管道輸送至廠區(qū),石灰石、無煙煤、廢鋼、鐵合金等原燃料及成品均采用道路運(yùn)輸。
本廠區(qū)共設(shè)置3個(gè)出入口。1號(hào)出入口:設(shè)在廠區(qū)南側(cè),靠近煉鐵車間,主要為原、燃料等貨物的出入口。2號(hào)出入口:設(shè)在廠前區(qū)南側(cè),靠近廠前區(qū),作為人流主出入口。3號(hào)出入口:設(shè)在廠區(qū)東側(cè),主要為成品貨物的出入口。
對(duì)采用“煤基豎爐(直接還原鐵)→電爐→精煉→連鑄→軋鋼”短流程工藝生產(chǎn)線的總平面布置,既要考慮到用地合理集約、物料流向順暢,還要考慮到平面布局合理,生產(chǎn)流程順暢,能源介質(zhì)管網(wǎng)短捷,節(jié)約投資等因素。