硫酸渣转底炉直接还原项目介绍

2010-02-07   作者:佚名   网友评论 0

一、概况
化工工业的快速发展,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。国内很多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,与国外发达国家的企业相比有很大差距。
目前,党中央和国务院提出了构建和谐社会的奋斗目标, 提出了可持续发展以及循环经济的理念,把资源的合理开发和综合有效利用摆到了相当重要的位置。因此,如何解决企业资源回收利用以及环境保护等相关问题,已引起社会各界和广大企业的高度重视。
我国是生产硫酸和消耗硫酸大国,每生产1吨硫酸排出0.8~0.9吨的硫酸渣,年产硫酸渣近3000万吨,由于硫酸渣铁品位波动大、硅含量高,还含铜、铅、锌、硫、金、银、钴等元素,用于炼铁有很大限制,但所含的有色金属具有很高的经济价值。硫酸渣除少部分含高品位铁直接用于烧结、球团生产或作为水泥添加剂外,大部分作为废弃物堆放,浪费含铁资源,造成环境污染,影响工农业生产,危害人类健康,已成为区域公害。四川省尤其是德阳周边拥有众多大型、中小型硫酸生产企业,年产硫酸渣50万吨,解决硫酸渣污染势在必行。实现废弃物的减量化、资源化,实现硫酸渣的高效利用,对发展地区循环经济具有重大的经济效益和环保价值。
高炉冶炼的最基本过程是铁矿石的还原,它也是造成高炉冶炼费时长、能耗多及焦比难以继续下降的原因。用转底炉直接还原生产的低成本海绵铁压块,可用于电炉原料、转炉冷配料,作为一种非高炉炼铁工艺,与其他技术比较,转底炉工艺有以下技术优点:(1)工艺简单,对各种含铁原料适应性强;(2)对硫酸厂产生的硫酸渣锌、铅回收率达到90%以上,环境保护效果明显,达到资源循环再利用的目的;(3)燃料利用率高,无碳氢化合物排放问题;(4)采用内配碳自还原,只需外部升温和传热,反应温度比传统工艺高300-600℃,反应速度快,球团在炉膛内停留时间短;(5)整个生产过程采用自动控制,自动化程度高;(6)采用先进的余能回收技术,最大限度的利用能源。
钢铁生产工艺流程也在不断向紧凑化、高效化及循环经济型、环境友好型的方向发展。为了解决焦煤短缺以及传统高炉炼铁工艺所存在的能耗高,环境污染严重等问题,世界上出现了多种新型非高炉炼铁法,其中最重要的方法之一便是转底炉直接还原炼铁法。
二、建设依据
(1)2008年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》;
(2)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(2007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《2006年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》;
(5)2005年国家发改委第35号令《钢铁产业发展政策》。
三、项目建设地点、规模
本项目计划建设产能规模为年处理硫酸渣10万吨,年产含金属铁>91%的炼钢用海绵铁压块5万吨,高品位氧化锌1800吨、氧化铅1200吨。
四、项目主要内容
转底炉直接还原部分:主要原料含铁硫酸渣和无烟煤粉,采用煤制气为补充燃料,生产海绵铁压块。
有色金属回收部分:主要是通过重力、旋风、低压脉冲除尘器回收转底炉生产过程中产生的有色金属烟尘。
本项目主要内容包括:
—     项目所需设备的选型;
— 项目总图设施;
— 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、给排水等生产辅助设施;
— 厂房和建(构)筑物;
— 环保及安全卫生措施;
五、项目建设的指导思想及原则
(1)采用创新、先进的工艺方法及流程,平焰式转底炉技术,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。在保证先进性的同时,还要注意从节省建设资金,努力实现资源和能源的最佳的配置,把转底炉装置建设成为国内具有代表性的现代化工厂。
(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,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,拟采用一次规划到位、合理配置,分步加以实施的策略。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)主体设备由德阳思远重工有限公司设计、制造,以有效节约宝贵的建设资金。对于转底炉的关键设备、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。
六、项目投资及效益
项目总投资6500万元,其中工程项目直接投资5000万元,铺底生产流动资金1500万元,建设周期为12个月。
通过经济分析(详见可行性报告、项目申请报告),该项目装备水平高、投资省、环境和经济效益较好。项目建成投产后经济收益来自二个方面,一是生产销售全套转底炉直接还原设备,二是销售每年处理10吨硫酸渣的5万吨海绵铁压块、3000吨高品位氧化锌、氧化铅。每年仅5万吨海绵铁压块、3000吨高品位氧化锌、氧化铅销售收入为21000万元,税后利润6700万元,静态投资返本期12个月(不含建设期)。经济分析结果表明,项目经济可行。
七、直接还原铁生产技术在我国的发展状况
我国是全球最大的产钢国和废钢消费国,同时是废钢资源极为短缺的国家。2003年,我国产钢2.22亿吨,比上年增长22.38﹪,成为全球第一个年产钢量突破2亿吨的国家,并连续近十年保持钢产量世界第一。由此拉动的废钢消费促使废钢供应矛盾日趋突出。据统计,2003年我国钢铁企业生产回收的废钢铁1128万吨,非生产回收废钢铁374万吨,合计为1502万吨,同比增长158万吨;而全年炼钢消耗废钢4650万吨,辅助炼钢消耗废钢100万吨,共消耗废钢4750万吨。如果按照30﹪的比例配直接还原铁(海绵铁或金属化球团)的话,仅缺口部分就需要974.4万吨。2003年我国从国外进口直接还原铁250万吨,而我国直接还原铁生产能力仅为60万吨/年,2003年产量为40万吨,远远不能满足需求。
我国虽然是世界第一产钢大国,但却不是钢铁强国,钢铁产品在国际市场上竞争力不强,在钢材品种和质量方面,还不能适应国民经济的发展要求,我国每年还要从国外进口钢材4000余万吨(主要是优质钢和特种钢),而海绵铁正是生产优质钢和特种钢的必备原材料之一。随着今后国家对钢铁产业结构调整,优质钢特殊钢比例势必逐年增加,而用直接还原铁(海绵铁)补充我国废钢的不足,将是必然的结果。
从世界范围来看,气基法生产海绵铁技术比较成熟,产品质量较好。但由于我国受到天然气资源和开发的限制,不适合发展气基直接还原法。我国煤炭资源丰富,尤其是非炼焦煤储量很大,为发展煤基工艺提供了条件。
煤基转底炉直接还原在国内处于刚起步阶段,作为一种全新的非高炉炼铁工艺不仅得到国家相关政策的大力支持,也引起了国内钢铁企业、设计院、研究院、大专院校的高度重视。目前,准备实施转底炉直接还原项目的钢铁企业有攀钢、沙钢、宝钢、重钢、马钢。
我国对节能减排、循环经济、资源的合理开发和综合有效利用等重视程度日益增加,在如何实现资源回收利用以及循环经济等方面,德阳思远重工有限公司通过利用先进节能的转底炉-海绵铁压块工艺,为资源利用、节能减排及环境保护做出率先努力。
项目负责人周斌从事转底炉直接还原7年,曾设计制造三代转底炉,在国内首次将转底炉用于硫酸渣直接还原,业已完成本项目的工业化试验。
八、转底炉工艺流程简述
本项目采用了转底炉煤基直接还原法生产直接还原铁的工艺流程,按照较高的工艺装备进行配置,利用先进的自动化设备和仪表装备使整个生产工艺过程在主控室通过工业计算机的HMI显示和控制,确保本工程的生产水平和控制技术达到国内一流水平。并在工艺布置上也进行了足够的优化,既充分利用了土地面积,又适当降低了工程造价。
转底炉的工艺过程为:装料—加热升温—还原—冷却—出料—细磨—分选—烘干—压块。
冷压球团经烘干后通过装料机在转底炉炉底上铺1~2层。根据还原工艺需要,炉子圆环内分为装料区、预热还原区、加热还原区、高温还原区、冷却区和出料区。料块在炉内随炉底旋转,经历上述各区,完成还原过程,然后出炉。
料块的最终加热温度为1270~1300℃。炉温自预热还原区至控制还原区逐渐升高,控制还原区的炉温要求达到1350℃。
在各个区,分布在炉顶的平焰式烧嘴燃烧煤气,补风喷嘴吹入空气使还原反应释出的CO燃烧,为球团升温和还原反应提供热量,使球团从常温很快被加热到1350℃以上。在高温还原区和控制还原区,通过调节烧嘴的煤气量和空气量精确控制炉内气氛,以达到最佳的还原条件。高温还原区和控制还原区的炉温保持在1350℃。
在球团内部,碳粒子与铁的氧化物粒子的密切接触,为还原过程创造了良好的传热传质条件,同时球团内的过剩碳在高温下显著地发生气化反应,因此随着还原过程的不断进行,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成金属。
氧化铁的还原反应可以描述为:
3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + C = 3FeO + CO
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
FeO + C = Fe + CO
FeO + CO = Fe+CO2
CO2 + C = 2CO
物料在加热升温过程中,随着球团的温度继续升高,还原反应加剧进行。在还原性气氛下,球团中的大量碳与氧结合生成CO游离出来,一部分快速与球团中铁的氧化物等进行还原反应,另一部分参与燃烧,放出大量热量,成为炉子需要热量的主要来源。
产生的含锌、铅烟尘经冷却、除尘后可以回收氧化锌、氧化铅,达标废气通过烟囱排放。
冷却后的金属球团由球磨机磨细经多次磁选进行渣铁分离,金属铁细粉进入压滤机脱水、烘干机烘干、压块机压成海绵铁块。
九、市场前景
项目建成投产后经济效益来自年处理10万吨硫酸渣的产品—5万吨海绵铁压块、3000吨高品位氧化锌和氧化铅,给企业带来21000万元/年销售收入,净利润6700万元/年,仅德阳地区50万吨/年硫酸渣全部得到处理还需4条生产线,全国有近三百条生产线市场容量。
转底炉直接还原还可以用于低品位难选复合铁矿石生产,全国共有300多亿吨的存储量,这些资源均没能得到有效利用,一旦启动其市场可以想象。
硫酸渣转底炉直接还原不仅化工企业废弃物得到充分利用、资源再循环、环境得到保护,而且能创造很高的经济效益。示范工厂的建立起到榜样作用,将会吸引更多的资金投入到本项目来,在给投资者带来丰厚回报的同时,资源得到循环再利用、环境得到保护。
四川省:周斌
13990238005
2009年4月2日

关键词:硫酸项目

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