镍业有限公司年产 30万吨镍铁合金项目工程可行性研究报告.doc

镍业有限公司镍业有限公司 3030 万吨万吨 年镍铁合金工程年镍铁合金工程 可行性可行性研研究究 县镍业有限公司县镍业有限公司 目目 录录 1 总 论 1 2 市场分析 12 3 冶炼工艺 18 4 原料系统 28 5 通风除尘 32 6 给排水设施 34 7 电 气 42 8 机修 检化验 47 9 燃 气 51 10 总图运输 52 11 能源篇 55 12 土建 57 14 职业安全与卫生 66 15 消防 69 16 投 资 估 算 72 17 技术经济分析与评价 75 18 综合评价 80 1 1 1 总总 论论 1 1 1 1 概述概述 1 1 1 项目概况 项目名称 县县镍业有限公司年产 30 万吨镍铁合金项目工程 内容 建设年产 30 万 t 镍铁合金冶炼生产线及相关辅助生产 生活设施 拟建规模 工程项目年产 30 万 t 镍铁合金 建设地点 山东市市县 1 1 2 承办单位概况 单位名称 县县集团有限公司 承办单位概况 县县集团有限公司 法定代表人 县县集团的成员企业包括县县集团公司 县县热电有限公司 控股 山 东市沾化兆康电力工程有限公司 全资 县钰祥电气设备有限公司 全资 县县镍业有限公司 全资 县县置业有限公司 控股 北京腾龙县养殖科技 有限公司 控股 和滨州魏桥盐业科技开发公司 参股 其中母公司县县集 团有限公司注册资本金人民币 1 亿元 热电生产和供应 海水综合开发和利用 电力工程 工业民用建筑工程 机电安装工程 市政工程 电气材料销售 旅 游服务 港口服务 物流服务 物业服务 建筑材料的生产和销售 批准范围 内的进出口业务 截止 2007 年底 在册职工 410 人 固定资产 49784 万元 2006 年度 集团公司实现销售收入 2 27 亿元 上缴税金 1642 万元 实现净利 润 1200 万元 2 1 1 3 建设地点概况 工程拟建设在县 县位于山东市市 地处鲁北平原 东临渤海 县目前是 一个以农业为主的地区 工业基础较薄弱 主要工业为化工 冶炼 电力 机 械 轻纺 造纸等 市区位位置优越 交通发达 已成为鲁北交通枢纽 经滨州万吨港由疏港 公路 25km 南接市道东张路 向东 10km 接市道东滨路 沿东滨路向南 60km 至 滨州 沿市道东张路 20km 与市道大济路连接 距津汕高速出入口仅 5km 沿大 济路南下 20km 至国道 205 线 沿大济路新线向南与国道 220 线相接 至市城 济南仅需 1 5h 沿津山高速向西 2Okm 工与滨德高速 威乌高带相接 4h 时可至 青岛 威海 2h 到德州 黄大铁路南接陇海线 北接黄驿朔黄铁路 为陕西神 木煤炭沿铁路线向胶东半岛运输之捷径 1 1 2 2 编制依据编制依据 1 县县镍业有限公司提交市冶金设计研究院的有关设计基础资料 2 县县镍业有限公司与市冶金设计研究院签定的可行性设计合同 1 1 3 3 项目简介项目简介 本项目工程建设内容为 新建 4 0 65m 干燥及预还原回转窑六条 30000kVA 矿热电炉四台 42000KVA 矿热电炉五台 相应配套的总图 原料系统 供配电系统 供排水系统 环保设施及消防 安全设施等 项目建成后 年产镍铁合金 30 万吨 平均含镍 10 1 1 4 4 工程建设的必要性和可能性工程建设的必要性和可能性 1 县境内拥有市统调发电厂一 3 处 现装机容量 2 135 2 l5OMW 目前已经启动了 2 660MW 扩建工程 计划 2010 年左右投产 另拥有地方公用热电厂一处即县集团公司控股的县热电厂 装机容量为 2 l2MW 3 75t 年供热能力为 300 吉焦 目前已经启动了 l l2MW 2 130t 背压机组扩建工程 计划 2007 年 3 月份投产 同步实施 1 25MW 3 220t 续建工程 最终达到年发电量 12 亿千瓦时 年供热能力为 1200 万吉焦 位于开发区东侧的 220 千伏车王输变电工程已经投产 变电容量 为 2 18OMVA 同步实施 l 18OMVA 扩建工程 计划 2007 年 12 份全部投产 目前位于开发区北侧的 220 千伏沾化 输变电工程前期勘察工作己经完成 按 照 3 24OMVA 规划设计 不日即将动工 计划 2008 年 6 月投产 1 24OMVA 2008 年底全部投产 届时应充分考虑从 220 千伏沾化 变出线 以满足项目的用电需要 本工程为高耗能项目 县丰富的电力资源和可靠的供 电保障 为本项目今后的发展创造了良好的条件 2 镍铁是生产不锈钢的重要原料 在过去的 30 年间 全球不锈钢产量 一直以平均超过 5 的增长率增长 最近几年 世界不同地区的不锈钢产量有 所差异 而亚洲地区不锈钢产量有惊人的增加 虽然不锈钢的开发不到 100 年 但不锈钢己经显示出是一种产量增长最快的金属原料 而最近几年其产量增长 率甚至超过了塑料产量的增长率 不锈钢产量有如此高的增长率的驱动力在于 它所具有的 点特点 耐腐蚀性和耐氧化性 具有较高的强度重量比 优良的 轧制成形性 可焊接性能 低温韧性等 因此 木工程的实施符合市场的需求 3 县县镍业有限公司与深圳市德汇镍业有限公司现有矿热炉多座 长 期从事铁合金及镍铁生产 其产品遍及国内大型钢铁企业 集团公司在企业的 发展中不断汲取国内外先进的企业管理 4 经验 成功地与经济发展实际和传统文化融合 建立了一套高效 灵活 严谨 的管理机制和企业文化 集团全面通过了 ISO9001 2000 质量体系认证 公司 在长期生产经营活动中 既培养了一大批精诚团结 极富创建精神的经营管理 队伍 又与国内外很多大中型企业结成了诚信合作 共谋发展的深厚关系 拥 有巨大的社会资源 目前 公司已通过 ISO9000 体系认证工作 在长期的铁合 金生产和管理工作中 该公司培养了一批生产和管理的技术人材 可以为本工 程的顺利实施提供可靠的保证 1 1 5 5 厂址及建设条件厂址及建设条件 1 5 1 厂址位置 县位于山东市市 地处鲁北平原 东临渤海 拟建厂址地势平坦 地面海拔高程 5 2 5 5 左右 所在区域属于基本稳定区 本厂区地基主要为第四系冲积层 场地土类型为中硬土 场地类别为 类 土 层自上而下为粘土 粉土 粉质粘土 粉砂 粉土共 5 层 其承载力标准值在 100 25OKpa 之间 上部地基强度较低 主要建 构筑物拟采用人工地基 该 厂区区域范围内地壳稳定性良好 未发现有明显活动的断裂构造 厂区内不良 工程地质现象存在 该区域内属相对稳定的地质体 因此 综合判定 该拟建 场区是稳定性和建筑场地 无软弱土层 适宜建筑 从勘察资料分析 本场区内的地基土分布均匀 层位稳定 粉质粘土为主 场地稳定性好 该建筑场地类别为中软场地土 根据 中国地震烈度区划图 2000 县地震基本烈度为六度 设计基本地震加速度为 0 50g 设计地震分 组为第二组 厂区水文地质简单 地下水类型为第四系孔隙潜水 地下水水位 埋深一般 3 5 4 5m 年变幅 2 0 3 0m 最高地下水水位埋深 1 5m 大气降水 为其补给水源 地面蒸发为其主要排泄 5 方式 厂区地下水对混凝土具弱 中等腐蚀性 本工程厂址位于县城的东北万向约 3 5KM 处 地处县城东工业园内 符合当 地工业发展规划的要求 厂区周围无名胜古迹和风景区 地下无矿藏和文物 1 5 2 建设条件 1 5 2 1 原料供应 1 红土矿 含 Ni1 4 年需要量 240 万 t 主要由东南亚国家菲律 宾 印尼 新喀里多尼亚等进口 2 石灰 年需要量为 3O 万 t 当地购买 3 还原剂 焦炭 年需要量为 30 万 t 主要从市内或山西等地购买 4 电极糊 年需要量 12000t 主要从甘肃 河北等地购买 5 煤 年需要量 194241 6t 主要从山西等地购买 1 5 2 2 供电条件 本工程项目建设用电可由 110 千伏富国变电站出线的 10 千伏齐圈线供电 项目投产用电需要建设 110 千伏变电站 电源来自 220 千伏车王变电站双回 110 千伏线路以及县热电 110 千伏母线出线 1 5 2 3 供水条件 本工程生产 生活及消防用水来自恒业水库 可以完全满足项目建设以及 项目投产用水需要 本项目给排水依托县县集团有限公司现有设施 工业园区 的用水来自恒业水库 容量为 1700 万立方米 1 5 2 4 交通运输条件 市区位位置优越 交通发达 已成为鲁北交通枢纽 经滨州万吨港由疏港 6 公路 25km 南接市道东张路 向东 1Okm 接市道东滨路 沿东滨路向南 6Okm 至 滨州 沿市道东张路 2Okm 与市道大济路连接 距津汕高速出入口仅 5km 沿大 济路南下 2Okm 至国道 205 线 沿大济路新线向南于国道 220 线相接 至市城 济南仅需 1 5h 沿津山高速向西 20km 与滨德高速 威乌高带相接 4h 时可至 青岛 威海 2h 到德州 黄大铁路南接陇海线 北接黄驿朔黄铁路 为陕西神 木煤炭沿铁路线向胶东半岛运输之捷径 全部设备可通过 220 市道或济青高速转滨博高速到达市 再经不超过 5Okm 的县级以上公路运进项目区内 1 5 2 5 气象条件及地震烈度 当地的气象条件 按沾化气象站有关气象资料 并将观测资料从 1960 年 建站起系列延长到 1998 年 合计 39 年的观测资料 县地处鲁北 北临渤海 属于温暖半干旱季风气候区 大陆性气候特征明显 春季干燥多风 夏季受海 洋暖气团控制 温和湿润 降雨集中 6 9 月降水量占全年的 80 秋季天高 气爽 冬季寒冷干燥 雨雪较少 故形成旱涝灾害 年际降水变化大 季节分 配不均 气象特征值 未注明者为 1959 1980 年以前资料 气温 年平均气温 12 0 极端最高温度 41 9 1959 8 1 1959 1998 极端最低气温 21 3 1972 1 27 1959 1998 最冷月 1 月 平均气温 3 8 1959 1998 最冷月 7 月 平均气温 26 4 气压 7 年平均气压 1016 2hPa 降雨 历年一次最大降雨量 199 5mm 1996 7 30 31 1959 1998 历年最多降雨量 1006 8mm 1971 历年最少降雨量 433 9mm 1968 历年平均降水日数 10 天 其降水量为 1151 lmm 1978 8 31 9 9 风 年主导风向 ENE 其频率为 8 冬季主导风向 NW 风 频率为 9 夏季主导风向 ESE SE 风 其频率为 9 9 年平均风速 3 8m s 最大风速 28m s 风向为 ENE 1964 4 5 降雪 历年最大冻土深度 540mm 1968 2 11 13 1959 1998 当地五十年一遇洪水位为 4 82m 县地震基本烈度为六度 1 1 6 6 主要设计原则主要设计原则 根据国家有关经济建设的方针政策 结合工程的实际情况 确定了下列建 设原则 1 设计符合国家现行的技术政策和产业政策的要求 产业结构调整指导目录 国家发改委令 第 40 号 铁合金行业准入条件 国家发展和改革委等七部委 关 8 于推进铁合金行业加快结构调整的通知 发改产业 2006 567 号 山东市人民政府办公厅转发市发展改革委关于加快钢铁工业结构调整的 指导意见的通知 鲁政办发 2006 118 号 山东市人民政府办公厅关于进一步严格控制高耗能行业固定资产投资 项目建设的通知 鲁政办发 2007 59 号 2 各专业设计符合国家有关设计规范的要求 3 采用成熟 可靠 先进的工艺技术 4 工程设计精打细算 力求在满足工艺要求的前提下 尽量节市投资 5 环保贯彻 三同时 的原则 各种污染须经治理达标后排放 1 1 7 7 主要设计内容及建设方案主要设计内容及建设方案 1 7 1 设计内容 本可行性研究对产品方案 镍铁市场 工艺技术 设备选型和总图布置都 进行了研究 对项目的建设内容进行了详细的分析研究 并结合建设地区的特点和条件 综合论证后 确定项目的建设内容为 300000t a 镍铁合金生产线 产品达到国 家标准 1 7 2 建设方案 1 新建 4 0 65m 干燥及预还原回转窑六条 30000kVA 矿热电炉四台 42000KVA 矿热电炉五台 2 相应配套的总图规划 原料系统 供配电系统 供排水系统 环保设 施及消防安全设施等 1 7 3 主要工艺技术的选择 9 根据国内的生产实践 结合业主的实际 生产工艺选择矿石干燥 预还原 电炉冶炼的生产工艺 矿热炉设计选用成熟 可靠的封闭式矿热电炉 可减少 烟气处理量 改善工人操作环境 达到环保要求 电炉主厂房采用混凝土框架 结构 主要生产技术见各专业有关章节 1 1 8 8 技术经济评价技术经济评价 项目总投资为 47000 万元 其中建设投资 32852 万元 铺底流动资金 4244 万元 销售收入 513000 万元 a 利润总额 8431 万元 a 税后财务内部收益率 25 05 全部投资回收期 4 133 年 经济效益指标较好 可解决 1140 人的就 业 并带动当地矿产及运输等相关行业的发展 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 1 1 10 表 1 1 主要技术经济指标汇总表 序 号指 标 名 称单 位数 量备 注 1 产品和产量 镍铁合金 含镍 10 t a300000 2 主要原辅料消耗 湿红土矿 t a2400000 石灰 t a300000 焦炭 t a300000 煤 t a194040 电极糊 t a12000 钢材料 t a3600 耐火材料 t a9900 3 动力 动力电耗 Kwh a90000000 冶炼电耗 Kwh a2250000000 新水 m3 a2628000 4 劳动定员人 1140 5 主要经济指标 5 1 项目总投资 47000 其中 建设合资万元 32852 含建设期利息万元 铺底流动资金万元 4244 5 2 项目总资金万元 47000 其中 流动资金万元 4244 5 3 销售收入万元 a 513000 5 4 总成本万元 a 502782 11 序号指标名称单位数量备注 5 5 经营成本万元 a 500701 5 6 增值税万元 a 22332 5 7 销售税金及附加万元 a 1787 5 8 利润总额万元 a 8431 5 9 息税前利润 EBIT 万元 a 8431 5 10 所得税万元 a 2108 5 11 净利润万元 a 6323 5 12 全部投资财务内部收益 率 29 42 税后 5 13 全部投资回收期 a4 133 税后 5 14 总投资收益率 ROI 25 05 5 15 项目资本金投资净利润 率 ROE 17 51 5 16 产能盈亏平衡点 68 50 达年产 12 2 2 市场分析市场分析 2 2 1 1 镍简介镍简介 镍 Ni 是重要的合金化元素 它使合金的强度和耐蚀性大为提高 1804 年最初从矿石炼出金属镍以后 受当时技术条件及资源缺少等因素的限制 使镍有 100 年左右没有显著的发展 直到第一次世界大战前夕 世界镍产量才 只有几千吨 经过第一次 特别是第二次世界大战以后 镍产量急剧增长 镍是一种用途广泛的金属 而大量的镍是用在各种类型不锈钢 软磁合金 和合金结构钢的生产中 这些合金和钢种在石油工业 化学工业以及机械制造 工业等万面广泛地被应用 1 镍在炼钢中的应用 镍可完全溶解于 Fe 铁中 在 Fe 铁中的溶解度为 10 含镍量达 5 可提高低碳结构钢的抗拉强度和硬度 在碳素钢中含有 3 镍 可改善其抗拉 强度 冲击韧性 屈服点和变形能力 含镍 1 4 的 NiCrMo 结构钢 由于这 种钢的抗拉强度同质量的比值合适 所以很适于在汽车 机车和机器制造业中 最重要的含镍钢种和最大的用户是不锈钢和耐热特殊钢 例如 lCrl8Ni9Ti Crl7NNillMo2 等一系列耐热不锈钢 热加工性能良好 在机械 医疗 国防 轻工中得到广泛的应用 2 在铸铁中的应用 镍在铸铁中有轻微的石墨化作用 可稳定珠光体和减少铁素体 含量 因此铸铁中的镍有助于取得均匀而一体的结构和良好的性能 添加少量 13 的镍 Ni0 1 1 0 会导致形成微细的珠光体 当含镍量较高时 会形成马 氏体和奥氏体 微细而稳定的珠光体可使铸铁具有良好的加工性能和硬度 因 此 加镍铸铁件可用来制造汽车制造业中的铸件 镍是重要的合金化元素 它 使合金的强度和耐蚀性大为提高 3 在低铁镍合金生产中的应用 含铬 钴和钼的低镍铁合金 用高温合金时 一般称哈斯特耐蚀镍基合金 在 923 时的抗拉强度高达 233 24MPa 含 Ni30 90 的铁镍合金磁导率高 因 而适用电气和电子工业 例如含 Ni30 Fe70 的克菜马克斯合金 含 Ni80 Crl4 Fe6 的合金是一种特殊耐蚀的弹簧材料 用于牙科治疗 上 镍也用来作硬币和用在蓄电池工业中 2 2 2 2 生产消费状况生产消费状况 随着第二次世界大战后技术的进步 对镍的需求大量增加 但在 20 世纪 70 年代中期和 80 年代中期之间 由于受到经济衰退和石油危机的严重打击 镍需求增长停滞 随着技术的进一步发展 先进材料和合金对镍的需求日益增 加 预计未来需求还将继续强劲增长 镍可提高材料性能 故有多种多样的应 用 表 2 1 列出了西方世界和中国镍在各种最终用途中的消费比例 主要用途 是不锈钢和合金钢 占 67 其它重要用途是镀镍和有色金属合金 各占 10 以及合金铸 件 占 4 表 2 1 2005 年西方世界和中国镍在各种最终用途中的消费比例 最终用途 不锈钢和合 金钢 有色金属镀镍合金铸件其它 14 消费比例 67 10 10 4 9 过去 40 年 镍需求的年均增长率接近 4 但在此期间 若逐年比较 镍 需求增长率相差很大 这些周期都受到经济周期和工业发展水平的影响 在任 何一个周期 镍需求增长水平的主要推动力都是不锈钢产量的增长 表 2 2 在不锈钢增长率最高的时期 镍需求增长率也最高 表 2 3 西方世界镍需求周 期性年均增长率 表 2 4 主要工业发达国家镍消费量 表 2 2 镍需求年均增长率 周期和年份 1974 1979 1979 1991 1991 1995 1995 2000 2000 2005 年增长率 0 1 0 9 8 7 3 5 4 2 镍需求的波动受到以下因素的影响 1 不锈钢生产者补进和减少库存导致镍需求的显著上升或下降 这与 镍价直接相关 表 2 3 镍需求年均增长率 年份 1974 19791979 19911991 19951995 20002000 2005 镍需求年均增 长率 0 1 0 9 8 7 3 5 4 2 不锈钢产量年 均增长率 2 4 3 0 8 4 4 5 5 4 2 不锈钢废料的供应 从历史上看 不锈钢废料可获量受镍价的直接 影响 废料仍将继续是影响镍市场的一个因素 虽然 20 世纪 90 年代初独联体 出口废料的浪潮不能重演 但是一方面 废料将继续与原镍竞争 另一方面 废不锈钢的持续回收也支持了镍作为可清洁回收材料的形象 表 2 4 近几年工业发达国家镍消费量 单位 万 t 国家国家 199819981999199920002000200120012002200220032003 平均增长率平均增长率 15 世界合计 99 2105 7117 9117 9120 7123 94 55 日本 16 116 419 219 917 018 22 48 美国 14 914 014 715 010 78 9 10 56 中国 4 23 95 88 58 413 325 93 德国 9 09 712 610 311 89 51 09 意大利 5 35 55 36 37 27 05 72 韩国 7 29 09 05 99 611 39 43 中国台湾 8 010 410 69 210 410 35 18 芬兰 3 74 64 94 86 89 019 46 瑞典 2 73 03 24 85 04 812 20 在长期内 镍消费将继续受到不锈钢需求增长的推动 过去 50 年 不锈 钢产量的年均增长率为 5 4 最近 10 年也没有下降 2005 年 世界不锈钢产 量为 2450 万 t 镍需求量为 148 万 t 展望未来 中国不锈钢需求和产量的增 长对镍市场越来越重要 虽然目前在中国镍消费结构中 不锈钢占的比重刚刚 超过一半 达到 51 3 但是与世界平均水平 69 相比 显然有较大的发展空 间 到 2006 年中国约有 150 万 t 的不锈钢生产能力投产 以满足需求的增长 随着中国约 13 亿人口生活水平的提高 不锈钢产品需要会日益提高 过去 10 年非不锈钢应用的镍也强劲增长 年均增长率超过 4 预计 未来这类镍需求增长仍接近这一数值 在非不锈钢应用部门 特殊产品的应用前景看好 如新蓄电池系统 燃料 电池 电磁干扰屏蔽 多层电容器等 总之 镍的需求将因其特殊性能而增加 有许多新应用 并在可预见的将来增长强劲 根据海关的统计资料 2005 年全年各类镍产品进口总量达到 72 万 t 同 比增加了 243 进口总额达到 27 7 亿美元 同比增加 72 1 其中进口镍矿 16 及精矿的进口量剧增达到 48 4 万 t 进口未锻轧非合金镍接近 9 万 t 同比增 加了 37 随着国内不锈钢产量的增加和钢铁企业对镍铁的认识不断提高 国 内不锈钢厂使用镍铁的数量会激增 在市场上镍销售疲软时 往往是镍铁俏销 而金属镍滞销 2005 年我国进口了镍铁 6 1 万 t 同比增加了 78 2 2 3 3 镍价格镍价格 据悉 国内外市场上的镍 铬等合金材料价格持续受不锈钢产能扩大的拉 动 不锈钢产业对镍 铬的需求这是趋增大 镍 铬主要用于冶炼不锈钢 通 常的镍基不锈钢 须添加 8 11 的镍 18 20 的铬 最近一个时期镍的价 格长势汹涌 主要源于不锈钢制造商对镍需求量的大幅度增加 这其中特别是 来自中国的强大市场需求 这些年 我国不锈钢产能在不断增长 随着新项目相继建成投产 2005 年我国的不锈钢的生产能力达到 220 万 t 到 2010 年可望达到 390 万 t 届时 我国将成为世界最大的不锈钢生产国 也将成为世界最大的镍 铬消耗国家 在近两年内镍的价格增长了三倍多 在 2001 年 10 月份镍的价格为 4000 美元 t 2003 年初镍的价格为 8000 美元 t 左右 2004 年初镍的价格已经上涨 到 16000 美元 t 进入 2005 年 镍市场价格依然稳中趋升 并触及 15 年来 2 万美元 t 高位 目前已达人民币 22 万元 t 镍铁价格则可按含镍量折合得到 含镍 13 的精炼镍铁价格即为镍价格的 13 约为 28600 元 t 镍铁左右 镍 铬复合材料目前的市场价格 8900 元 t 2 2 4 4 市场预测市场预测 有许多因素和风险造成了镍需求预测的困难 引起未来需求的变化 预计 长期需为 2006 年 150 166n 万 17 t 2010 年 185 l90 万 t 2015 年 200 21O 万 t 新项目的开发将与需求 的增长保持同步 表 2 5 镍的市场需求预测 表 2 5 世界镍的市场预测 万 t 年代 200620102015 镍需求 万 t 150 160185 190200 210 镍价有许多不稳定因素 如产量过于集中 消费主要依赖不锈钢行业 在 MB Marketing Board 日前召开的镍和不锈钢原料研讨会上 澳大利亚金 属贸易 AME 公司的 Barkas 告诉与会代表 镍的需求比较具有弹性 但是回 到上世纪 90 年代初期的水平不太可能 集中是导致镍价起伏较大的因素之一 世界前十位镍生产厂家的产量占全球镍产量的 76 Barkas 预计 镍价仍将持 续高位 世界每年都需要额外供应 6 万 t 镍金属 镍铁 原镍和镍废钢都可作为不锈钢原料 但镍铁具有铁元素稳定的优势 选择何种镍产品作为生产原料属于后勤学范畴 在美国 由于废钢资源充足 钢厂通常选择使用废钢作为不锈钢生产原料 而中国不锈钢厂则选择原镍产品 欧洲和日本属于镍铁主要消费国 据英国分析家 Roskill 称 中国将很快超过日本成为世界第 大不锈钢 生产国 中国镍铁消费量可能会大幅增加 巴黎镍铁生产商 Eramet 称 自两 年前开始向中国出口镍铁产品以来 该公司镍铁供应一直不足 而由于可以更 加直接地作为不锈钢生产原料 中国消费商有增加原镍产品用量的倾向 澳大利亚麦格理银行预测 2010 年镍铁产量占世界镍总产量比例将继续保 持在 20 左右 届时世界镍总产量将达到 33 万 t 世界不锈钢需求量年增长速 度预计在 5 到 6 左右 镍铁产量增加速度与之类似 镍铁在不锈钢原料消费 总量中所占比例将会有所增加 至少会保持不变 18 3 3 冶炼工艺冶炼工艺 3 3 1 1 设计方案设计方案 3 1 1 概述 根据拟定建设规模 本工程设计二个个冶炼车间 一个车间内设四座 30000kVA 矿热炉 另一个车间内设五座 4200OkVA 矿热炉 主要承担镍铁合金 的冶炼 浇注和精整等工作 二个原料处理车间 内设 4 0 65m 干燥及预 还原回转窑共六条 主要承担红土矿干燥及预还原工作 原料堆场及干燥车间 3 1 2 镍铁合金工艺选择 处理红土矿 氧化镍矿 的工艺流程有很多 但主要分火法冶炼工艺和 湿法冶炼工艺两类 大多数火法工艺 镍铁或镍琉熔炼 使用的传统流程为干 燥一焙烧 还原一电炉熔炼 而目前两个较成熟的湿法工艺是 Caron 卡隆 工 艺和 HPAL 高压酸浸 工艺 国际上对红土矿的冶炼工艺选择以火法为主 主要由于火法对于处理含镍 量高于 1 5 的红土矿是特别适合的 因此本工程选择火法工艺生产镍铁合金 即干燥一焙烧 还原一电炉熔炼的工艺流程 3 3 2 2 产品品种产品品种 设计主要产品为镍铁合金 平均镍含量在 10 的镍铁 商品镍铁品种规格如下 镍铁牌号及化学成分 19 化学成分 牌号 NiSiCPS NiFc88 101 21 2 0 035 0 04 NiFe1010 121 21 2 0 035 0 04 NiFe1212 151 21 2 0 035 0 04 3 3 3 3 生产规模生产规模 生产规模为建设 30000kVA 4 42000 kVA 5 矿热电炉 年产镍铁合金 30 万 t a 车间年工作日为 350d 3 3 4 4 主要原辅材料和技术条件主要原辅材料和技术条件 3 4 1 镍铁合金生产需要的主要原辅材料和技术条件 3 4 1 1 红土矿 红土矿 氧化镍矿石 是生产镍铁合金的主要原料 主要是由铁 镍 硅 等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石 由于铁的氧化 矿石呈红土状 红土矿 一般含有 20 40 的水分 需要在干燥 还原焙烧阶段将水分去除 这个过程 是在干燥窑和回转窑中进行的 矿石在料场破碎后加入干燥窑 然后破碎并加 入炭素还原剂加入到回转窑 矿石被焙烧脱水和预还原后送矿热电炉车间 红 土矿原矿 约含 Nil 4 年需要量 240 万 t 主要由东南亚国家菲律宾 印 尼 新喀里多尼亚等进口 红土矿技术条件见表 3 1 表 3 1 红土矿技术条件 CaO 化学成分 物料 名称 NiCr2O3 FeSiO2MgOAl2O3 粒度 mm 红土矿 1 41 7617 7627 6721 261 68 60 3 4 1 2 炭质还原剂 20 选用焦炭还原剂入炉 年需要量为 30 万 t 主要从市内或山西等地购买 炭质还原剂入炉技术条件见表 3 2 表 3 2 炭质还原剂技术条件 化学成分 物料 名称固定炭灰分挥发分 PSH2O 粒度 mm 焦炭 81 2515 323 320 020 756 5 30 3 4 1 3 石灰 主要从当地购进 汽车来料 年用量 30 万 t 入炉 其主要技术指标见表 3 3 表 3 3 石灰技术条件 CaOSiO2PS 粒度 mm 石灰 90 30 720 0080 015 5 30 3 4 1 4 电极糊 矿热电炉采用电极糊生产 需要量 1200Ot a 采用密闭糊 电极糊理化性 能按 YB T5215 96 标准执行 电极糊入炉尺寸 50 15Omm 具体要求见表 3 4 表 3 4 电极糊理化性能指标 灰分 挥发分 抗压强度 MPa 电阻率 m 体积密度 g cm3 14 0 12 0 15 5 18 65 1 38 26 0 12 0 15 5 17 75 1 38 3 5 生产工艺简述 镍铁合金以红土矿为主要原料 焦炭作还原剂 石灰作熔剂 在镁砖内衬 炉内进行冶炼生产 成分 品 名 项 目 序 号 21 镍铁合金矿热电炉需要的干燥红土矿在在保温的状态下通过电动车被送到 镍铁合金矿热电炉车间由车间内吊车吊至镍铁合金矿热电炉炉顶平台炉顶料仓 内 镍铁合金矿热电炉所需焦炭 石灰由皮带机送至配料仓 然后经称量系统 按批次配料 冉由皮带机送至炉顶料仓内 需要时炉料经料管靠自重下降 镍铁合金矿热电炉设两个出铁口 每 2h 出一次铁 熔渣和铁水同时从铁 口流入铁包车上的铁水包内 熔渣再流入渣盘内 铁包车牵引至浇注跨 经 32 lOt 起重机将铁水浇注成锭 经冷却 精整 破碎加工 包装 然后送成品 库称量 存放 由于当地缺水 熔渣采用干渣处理 外销综合利用 铁水浇注采用铸铁机方式 设计选用链轮中心斜长为 32m 单链带滚轮移 动式 3 台 用于镍铁合金的产品成型生产 铸铁机最大生产能力 102t d 工艺流程图见图 3 1 3 6 车间组成 3 6 1 主厂房 主厂房由炉子跨 浇铸跨 成品跨 变压器跨及公用辅助设施组成 主厂 房参数见表 3 5 表 3 5 矿热电炉主厂房参数 主厂房参数 m 序号跨间名称 跨度长度轨面标高 起重机配置 t 台 1 炉子跨 189030 5 2 浇铸跨 24901232 10 9 3 变压器跨 7 090 4 成品跨 1 2490810 7 3 6 2 公用辅助设施 23 为满足铁合金生产要求 还设有原料系统 车间变电所 净循环税系统 除尘 系统等公用辅助设施 详见有关章节说明 24 图 3 1 镍铁合金生产工艺流程图 3 7 生产能力及主要设备选择 镍矿石布袋除尘器 60mm 尘回收 5 30mm 焦炭 皮带 皮带 混料 皮带 提升机 尘回收回混料工序 汽车运 废渣回收单位运走 入库 粉尘粉尘 料仓料仓 尘回收回混料工序 废气排放 回转窑烧结布袋除尘器 矿热炉 浇铸 布袋除尘器 石灰石 配料 5 30mm 精整 包装称重 25 3 7 1 生产能力计算 Q 式中 Q 电炉日产量 t a 24 电路每天工作小时 24h P 电路变压器额定容量 取 30000kVA 和 42000KVA K 电路变压器功率利用系数 取 0 98 COS 电路功率因数 取 0 89 补偿后 W 单位产品的冶炼电耗 取 7500kWh t 99 5 产品合格率 30000kVA 矿热炉日产量 83 3t d 车间 4 座矿热炉年产量 83 3 4 350 116620t 设计取 10 万 t a 42000kVA 矿热炉日产量 116 6t d 车间 5 座矿热炉年产量 116 6 5 350 204050t 设计取 20 万 t a 车间矿热炉年产量共计 30 万 t a 3 7 2 设备选择 a 炉型 24 P K COS 99 5 W 24 30000 0 98 0 89 0 995 7500 24 42000 0 98 0 89 0 995 7500 26 进行工艺设计时 考虑了两种目前国内较先进炉型 并进行比较 见表 3 6 表 3 6炉型方案比较 炉型半封闭矿热炉封闭矿热炉 结构 特点 烟罩为矮烟罩 设炉门 半封闭式烟罩与炉体全封闭 不设炉门 优点 可采用除尘措施 消除污染 自动化程度较 好 维修容易 操作已掌握 投资较市 经 济指标比较好 炉气易回收 节市能源 自动化 程度高 操作条件好 经济指标 好 缺点 不易回收煤气 烟气净化处理量较大 能耗 较高 炉子结构复杂 投资大 对原料 要求严格 运行和维护费用高 从方案比较看 认为全封闭矿热炉在国外内运行已是成熟 可靠的生产工 艺设备 且投资市更适应本工程实际情况 因此 本设计选用全封闭固定式炉 型 b 电极升降 压放 把持系统 电极升降采用液压缸升降方式 把持器采用液压波纹管 每个波纹管单独顶一块铜瓦 能保证每块铜瓦与 电极都接触良好 压放装置采用液压抱闸和压放缸组成 c 炉顶上方配备有电动单梁悬挂吊车 d 每台电炉采用三台单相变压器 单台容量 10000kVA 14000KVA e 电炉主要技术参数 表 3 730000VA 矿热电炉主要技术参数 序号参数名称单位主要技术参数备注 1 电炉炉型封闭矮烟罩 27 30000 单项 10000 2 额定功率 kVA 42000 单项 14000 3 变压器一次侧电压 kV35 4 二次侧电压 V 160 300 5 电极材质自焙电极 6 电极直径 mm1500 7 极心圆直径 mm 3600 3800 8 电极升降速度 m min0 5 9 电极工作行程 mm1200 3 7 2 铸铁机 设计选用链轮中心斜长为 32m 单链带滚轮移动式铸铁机 9 台 用于镍铁合 金的产品成型生产 铸铁机最大生产能力 102t d 单台铸铁机技术性能见表 3 8 表 3 8铸铁机技术性能表 序号项目技术规格单位 1 铸铁机的形式单链带滚轮移动式 2 铸铁机链轮中心斜长 32m 3 铸铁机倾角 9o33 4 链轮节园直径 400mm 5 链带速度 2 84m min 6 铁块重量 20kg 7 铁模总数 240 个 8 铁模间距 200mm 9 生产能力 102t d 10 减速机 JZQ 500 1 4Z I 332 64 11 设备总重 30t 铸铁机受铁水由前方支柱 铁水包 铸铁通廊构成 与铸铁机相配套的设 施有冷却用的循环水池及泵房以及相关的喷浆设施 28 3 8 工艺特点及装备水平 冶炼工艺采用成熟 可靠的工艺技术 炉体设备设计采纳和吸收国内许多 成熟可靠的先进技术和装备 为提高劳动生产率 上料系统采用自动化 机械化控制 配料准确可靠达 到精料入炉并减轻工人劳动强度 采用封闭矮烟罩炉型 改善工人操作环境 为烟气净化除尘和今后余热利 用创造较好条件 每台电炉采用三台单相变压器 单台容量 10000kVA 14000KVA 缩短了电 炉短网长度 提高了电炉功率因数 短网采用水冷铜管 软母线采用水冷电缆 电极升降 压放和把持装置采用液压传动 3 9 车间主要技术经济指标 镍铁合金车间主要技术经济指标见表 3 9 29 表 3 9 镍铁合金车间主要技术经济指标 序号指标名称单位指标备注 1 电炉座数座 9 2 电路容量 kVA 30000 4200 0 3 产品品种镍铁合金约含镍 10 4 产品合格率 99 5 5 车间年工作日 d350 6 车间年产量 t a300000 7 车间主厂房面积 m2 8 主要原辅材料单耗 8 1 湿红土矿kg t 合金 24000 8 2 石灰kg t 合金 3000 8 3 焦炭kg t 合金 3000 8 4 电极糊kg t 合金 120 8 5 钢材等kg t 合金 36 8 6 耐火材料kg t 合金 90 8 7 单位产品电耗kg t 合金 7500 8 8 动力电耗kg t 合金 750 30 4 4 原料系统原料系统 4 4 1 1 概述概述 原料系统由原料一次堆场 原料棚 原料干燥棚 原料的整粒系统 配料 系统及矿石干燥 预还原系统组成 原料一次料场主要堆存湿红土矿 原料棚 具有对湿红土矿的破碎 筛分的功能 原料干燥棚主要堆存红土矿 配料系统 将各种原燃料经人工配料后送至电炉车间 4 4 2 2 主要原 燃料来源主要原 燃料来源 生产镍铁合金主要原料为红土矿 焦炭 石灰等 其主要来源和化学成份 见冶炼工艺说明 4 4 3 3 原 燃料及辅助材料原 燃料及辅助材料 镍铁合金原料消耗见表 4 1 表 4 1 镍铁合金消耗表 序号原料名称单位单耗 kg t入炉粒度 mm堆比重 t m3 1 湿红土矿kg t 合金 80001 1 2 石灰kg t 合金 1000 5 30 1 0 3 焦炭kg t 合金 1000 5 300 5 0 6 4 电极糊kg t 合金 40 1 5 5 钢材等kg t 合金 12 6 耐火材料kg t 合金 33 31 4 4 4 4 原料系统工艺原料系统工艺 根据厂址地形特点经多方案比较后 决定原料系统由原料一次堆场 原料 棚 原料干燥棚 原料的整理系统及配料系统等组成 4 4 1 原料一次露天堆场 外购湿红土矿由汽车运至一次堆场堆存 贮存期为 3 个月 4 4 2 原料棚 原料棚主要是对湿红土矿进行整粒 棚内设铲斗车三台 PEF4O0 600 额 破三台 3 4 5m 振动格筛六台 红土矿经破碎筛分后由胶带机送至回转窑焙 烧 焙烧后由保温罐送入电炉冶炼车间 4 4 3 原料干燥棚 湿红土矿出回转窑焙后 其中一部份由胶带机送至干燥棚内进行贮存 贮 存时间为 5 个月 以备冬季使用 棚内设铲斗车三台 移动漏矿车 胶带机各 三条 PD l600 圆盘给料机三台 4 4 4 焦炭干燥棚 焦炭干燥棚对焦炭进行干燥 贮存期为 1 个月 棚内设有焦炭破碎筛分系统 栅内配有 5t 抓斗三台 焦炭破碎筛分系统设有 610 400 双光辊破碎机三台 YAl236 圆振动格 筛三台 L 3m 拖料秤六台 焦炭经整理粒后 焦粉作为还原剂由胶带机送至回 转窑进行配料 4 4 5 配料室 各种原燃料经整理后由胶带机送至配料室 室内配有 5t 抓斗六台 振动 给料机十二台 胶带机及大倾角胶带机各三台 各种原燃料按工艺要求 按一 定的重量比加入炭素还原剂和熔剂混匀中合后送至矿热炉配料仓 32 4 4 6 原料系统工作制 原料系统除原料一次料场采用二班工作制外 其余均为三班工作制 4 4 5 5 回转窑干燥及焙烧回转窑干燥及焙烧 回转窑焙烧工艺是对湿红土矿干燥及预还原 4 5 1 回转窑车间组成 1 湿红土矿原料堆场 2 湿红土矿筛分运输系统 3 干燥回转窑 4 干红土矿整粒及配料系统 5 预还原回转窑 6 烟气除尘净化设施 7 控制站及操作室 8 成品储运和计量设施 9 热矿冷却 带冷机 4 5 2 回转窑设备选型及技术特点 1 根据工艺生产要求 回转窑直径 4 0m 长度 65m 单台回转窑小 时处理量 54 3t 2 回转窑从窑尾来的高温烟气 直接穿过料层 与矿石进行热交换 矿石预热温度高 可达 110O 回转窑尾排出的废气温度较低 小于 20O 热利用率高 3 回转窑采用直径较大 窑长较短 两点支撑的窑型 既减少了窑体 上下串动幅度 又节约了占地 采用变频调速电机驱动窑体 并设有辅助电机 工作稳定 易于调节 窑头窑尾设有弹簧叶片密封结构 简单可靠 33 4 自动化水平高 焙烧系统设备生产操作的调节 控制和警报采用 PLC 在主控室集中控制 并设有各控制点的画面显示及必要的连锁监控 对生产过 程中所有的操作参数进行自动记录 4 5 3 回转窑窑规格及主要技术参数 表 4 2 回转窑规格及主要技术参数 项目回转窑参数 煅烧品种红土矿 设备规格 4 0 65m 数量6 条 平均年工作日330 天 矿石粒度 50mm 4 4 6 6 仓库设施仓库设施 根据生产工艺及产品要求 本设计各车间设置了成品库房 其面成品库主 要堆存合格产品 库内设吊车两台 成品库采用二班工作制 每天二班 每班 8h 34 5 5 通风除尘通风除尘 5 5 1 1 除尘除尘 5 1 1 概述 本工程是针对镍铁合金矿热电炉在冶炼生产过程中散发大量含尘高温烟气 严重污染周围环境的治理 为了保护车间作业区的工作环境和减少烟气中所含 粉尘对大气环境的污染 因此对各种产尘工艺及矿热炉烟气增设抽风除尘净化 系统 使净化后的排放气体的含尘量达到国家 大气污染综合排放标准 GB16297 1996 工业炉窑大气污染物综合排放标准 GB9078 96 冶金 工业环境保护设计规定 YB9066 94 工业企业厂界噪声标准 GB12348 90 的规定 原料 燃料烘干及预还原均利用回转窑烟气烘干降低原料中的水 份 干燥后的尾气经除尘后由排气筒排入大气 5 1 2 除尘工艺流程 根据工艺提供的资料 年产 3O 万 t a 镍铁合金工程需新建 4 座 3000OkVA 和 5 座 42000KVA 镍铁合金矿热电炉 矿热炉按封闭式收尘罩设计 每座矿热 炉设二根烟囱 在烟囱上采用电动蝶阀进行除尘及自然排放的切换 30000kVA 矿热炉炉盖排烟罩排出的烟气温度为 320 480 排烟量为 80000Nm3 h 烟 气含尘量 125gN m3 出铁口除尘抽风量 450OONm3 h 42000kVA 矿热炉炉盖排 烟罩排出的烟气温度为 320 480 排烟量为 97391Nm3 h 烟气含尘量 125gN m3 出铁口除尘抽风量 54783Nm3 h 回转窑炉在除尘器入口处设有混风阀 当烟气温度超过除尘器允许温度时 混风伐自动开启 混入一定量周围冷空气来降低烟气温度 确保进入抽风机和 35 布袋除尘器的烟气温度低于 160 和 80 净化后烟气由引风机送入烟囱排放 5 1 3 矿热炉烟气净化系统 混风伐 40 180 本除尘系统由工艺密闭矮烟罩 布袋除尘器 主风机等设备组成 一座矿 热炉用一套除尘系统 矿热电炉采用 6 0 GMPD 6700 型布袋除尘器 经除尘后 的洁净气体 排放废气含尘浓度小于 50mg m 直接排入大气 布袋滤料采用防 静电 防潮 耐温玻纤针刺毡 除尘风机选用 Y4 73N028 5F Q 480000m3 h 工况 P 4000Pa 电机功率约 900kW 5 1 4 仓下输灰设备 布袋除尘设备下部输灰设备采用密封性能好故障率低的输送设备 除尘粉 尘每天约 120t 粉尘经袋装回收后 由汽车外运处理 5 1 5 新建燃 原料除尘系统 燃料 原料系统主要是对石灰石 焦粉 铬土矿等在转运和筛分 配料过 程中产生大量粉尘 严重污染周围环境进行治理 为了保护车间作业区和减少 对大气环境的污染 设三套布袋除尘系统 经计算 选用 6 0 GMPD 2800 型布 袋除尘器二套 除尘风机选用 G4 73N020D Q 180000m3 h P 3200Pa 电机功 率 250kW 5 1 6 回转窑 回转预还原窑炉废气温度约 20O 含尘浓度约 8g m3 由于烟气具有含湿 出料口 工艺合金矿热 炉密闭矮烟罩 布袋除尘器离心引风机 排气筒 36 量高 含尘量高的特点 烟气净法工艺采用旋风丝网脱水除尘器 布袋除尘器 离心抽风机及排气筒 除尘风机选用 Y4 73NO24D Q 250000m3 h P 450OPa 电机功率约 450kW 5 1 7 除尘系统敷设 矿热炉至除尘系统管道来用沿主厂房屋顶架空敷设 高温段管道内部涂耐 温隔热材料 外部涂耐热防锈漆 5 5 2 2 通风通风 冶炼车间有烟尘及高温 要求采用良好的炉前通风系统 电炉计算机室 控制室 电气操作室 化验室