钢铁流程及排污.doc

图1-1 钢铁生产基本流程1.钢铁生产基本流程1.1生产流程概述钢铁生产是一项系统工程，生产的基本流程如图1-1所示，首先在矿山要对铁矿石和煤炭进行采选，将精选炼焦煤和品位达到要求的铁矿石，运送到钢铁企业的原料场进行配煤或配矿、混匀，再将炼焦煤送到在焦化厂炼焦，生产符合高炉炼铁质量要求的焦炭，铁矿石送到烧结厂烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的烧结矿。球团厂可直接建在矿山，也可建在钢铁厂，它的任务是将细粒精矿粉造球、干燥、经高温焙烧后得到直径916mm球团矿。高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石（包括烧结矿、球团矿和块矿）、焦炭和少量熔剂（石灰石），产品为铁水、高炉煤气和高炉渣。铁水送至炼钢厂炼钢，高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用，高炉渣经水淬后送水泥厂生产水泥。炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢流程和电弧炉炼钢流程，通常将“高炉-铁水预处理-转炉-精炼-连铸”称为长流程，而将“废钢-电弧炉-精炼-连铸”称为短流程，短流程无需庞杂的铁前系统和高炉炼铁，因而，工艺简单、投资低、建设周期短。但短流程生产规模相对较小，生产品种范围相对较窄，生产成本相对较高。同时受废钢和直接还原铁供应的限制，目前，大多数短流程钢铁生产企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电弧炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，可降低电耗，缩短冶炼周期，提高钢水品质。炼钢厂的最终产品是连铸坯，按照形状，连铸坯分为方坯、板坯和圆坯，在轧钢厂，方坯分别被棒材、线材和型材轧机轧制成棒材、线材和型材；板坯被轧制成中厚板和薄板，圆坯被穿孔、轧制成无缝钢管。钢铁联合企业的正常运转，除了上述主体工序外，还需要其他辅助行业为它服务，这些辅助行业包括耐火材料和石灰生产，机修、动力、制氧、供水供电等。1.2生产系统概述钢铁生产主要包括铁前系统、高炉炼铁、炼钢厂和轧钢厂。（1）铁前系统对钢铁联合企业来说，铁前系统主要包括烧结厂和焦化厂。烧结厂烧结厂的主要任务是将粉状铁矿石（包括富粉矿、精矿粉等）和钢铁厂二次含铁粉尘，通过烧结机的烧结过程，加工成粒度符合高炉要求的人造富块矿烧结矿。在烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰石、白云石等）和燃料（焦粉、无烟煤粉）的数量，通过烧结可以控制烧结矿的化学成分（如碱度、MgO、FeO等）和冶金性能，通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。目前，大中型钢铁企业烧结厂使用的烧结机主要为带式抽风烧结机，烧结机的大小一般用烧结台车的有效烧结面积（m2）表示。焦化厂焦炭是高炉炼铁不可缺少的燃料和还原剂。生产焦炉的设备是焦炉。用于炼焦的煤主要有气煤、肥煤、瘦煤等，焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工序。炼焦工程是将配好的煤料装入焦炭的炭化室，在隔绝空气的条件下，由两侧燃烧室供热，随温度升高经干燥、预热、热分解、软化、半焦、结焦成具有一定强度的焦炭。炼焦的副产品是高热值的焦炉煤气及作为化工原料的焦油、粗笨等。焦炉的大小用炭化室孔数和炭化室高度表示，如武钢焦化厂10号焦炉为55孔6m大容积焦炉，年产焦炭55万t。（2）高炉炼铁高炉的主要任务是用铁矿石和焦炭冶炼出合格的铁水供转炉炼钢，同时产生大量高炉煤气供炼铁厂热风炉、烧结厂、炼钢厂、轧钢厂使用。在整个钢铁联合企业中，可以说炼铁厂是最核心的环节。高炉的大小用有效容积表示，高炉炼铁系统是个庞大的系统集成，围绕高炉本体，有原料供料系统、炉顶装料系统、鼓风送风系统、煤气除尘系统、喷煤系统和渣铁处理系统同时协同工作。生产出的铁水通过铁路运输送往炼钢厂炼钢。（3）炼钢厂炼钢厂的主要任务是将铁水脱硫、脱磷、脱碳和脱氧合金化，然后将钢水浇注成钢坯。整个炼钢生产通常包括铁水预处理、转炉吹炼（脱磷和脱碳）、精炼（脱硫、脱氧和合金化）和连铸几个工序。铁水预处理主要是脱硫；转炉吹炼主要是脱磷脱碳；精炼的任务是进一步脱硫、脱氧和去除杂质；连铸的任务是将钢水浇铸成一定断面的连铸坯。（4）轧钢厂轧钢厂是钢铁联合企业生产最终产品钢材的加工厂，轧钢是利用旋转的轧辊与钢坯之间的接触摩擦将金属咬入轧辊缝隙间，同时在轧辊的压力作用下使金属发生塑性变形的过程。产品一般有棒线材、型材、板材、钢管等。钢铁联合企业全流程演示如下：2.铁矿粉造块（烧结及球团）2.1烧结厂工艺流程及排污分析2.1.1烧结厂工艺流程为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。本专题将详细介绍烧结生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。（1）烧结矿生产使用的原料烧结生产使用的原材料包括含铁物料、熔剂和燃料。烧结生产使用的含铁物料包括：精矿粉匀矿、粉矿和破碎粉匀矿、钢铁厂二次含铁原料（高炉除尘灰、轧钢皮、转炉渣等）。烧结生产的熔剂有消石灰、石灰石粉、白云石粉等，主要用来调节烧结矿碱度的MgO含量。烧结生产使用的燃料是焦粉和无烟煤粉，其作用是通过焦粉或煤粉的燃烧，在烧结料层中产生一定量的液相，将粉状烧结混合料粘结成块。（2）烧结机结构烧结矿生产有鼓风烧结和抽风烧结两种方法，但目前采用的是带式抽风烧结法，烧结机的大小（或生产能力）可用烧结机的有效烧结面积表示，如90m2、130m2、450m2等。烧结机结构示意图见上图，下图为带式抽风烧结机。带式抽风烧结机由铺底料机、布料器、点火器、行走台车、传动装置、风箱、破碎机、振动筛、降尘管、除尘器、抽风机等组成。（3）烧结厂的工艺流程烧结生产的工艺流程如图下所示。主要包括配料与混料、布料、点火和烧结、整粒等工序。配料与混料将铁矿粉匀矿，以及颗粒尺寸符合要求的其他含铁原料、熔剂、燃料等输送到各自的配料槽，通过皮带电子秤将各种原料按预定比例配料，并送入配料主皮带，混料作业由圆筒混料机完成。布料布料器安装在烧结机头部，在布料器前面是铺底料机，烧结混合料布入台车之前，先用铺底料机在台车箅条上铺一层烧结矿返矿，底料铺好后，通过布料器将烧结混合料均匀布入烧结台车内。点火与烧结点火器内煤气燃烧产生的高温将上部料层中的燃料点燃，并产生热量，在台车下风箱抽风产生的负压作用下，热量向下传递，使下部料层逐渐升温、燃烧。整粒从烧结机上卸下的热烧结矿经环式冷却机冷却后需要进行破碎及筛分分级，这一工序称为整粒，通过整粒，将烧结矿按粒度送高炉矿槽。2.1.2烧结厂排污简析2.1.2.1废水（1）废水来源及特征、源强统计烧结厂废水一般来自湿式除尘设备排水、洗地坪排水、设备冷却排水、胶带机冲洗水、煤气水封阀排水。湿式除尘设备排水含有大量悬浮物，需经过处理后方可循环使用或排放。水中SS含量高达5000mg/l，废水量为0.644m3/t。冲洗地坪排水为间断性排水，排水中悬浮物含量高，经净化处理后可以循环使用。间接设备冷却排水水质并未受到污染，仅水温有所升高，因此一般都回收重复利用。大型企业排污量为0.0388 m3/t。胶带机冲洗水是在输送和配料过程中产生的废水，冲洗水量为0.0582m3/t烧结矿，悬浮物浓度5000mg/l，循环水水质要求为小于或等于600mg/l。可见：设备冷却水由于水质上变化不大，仅是温度升高，可供烧结厂内其他用户串级使用。烧结厂废水需要处理的主要为冲洗地坪排水和湿式除尘设备排水（如果有）。（2）废水治理措施你说的是不是机头除尘和几位除尘呀？烧结机有台车、头部星轮和尾部星轮。记住，不管是什么机器，只要是电机在的那个传动就是机头，反之是机尾。烧结机的所有风箱的的烟气都到机头除尘器。而烧结机的机尾密封罩处的粉尘经除尘管道排入机尾除尘器。2.2球团厂工艺流程及排污分析2.2.1球团厂工艺流程（1）球团矿生产方法高炉炼铁使用的球团矿是TFe60%、粒度均匀（915mm）、抗压强度高（150200N）、还原性好的氧化球团。氧化球团的生产方法主要有竖炉工艺、链篦机-回转窑工艺和带式焙烧工艺。目前，我国主要采用竖炉和链篦机-回转窑生产氧化球团矿。下图分别为链篦机回转窑和竖炉球团厂外观。回转窑 竖炉（2）竖炉球团生产工艺配料与混料竖炉球团生产工艺流程如图所示，使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做黏结剂。精矿粉与黏结剂的混匀在圆筒混料机内完成，由于精矿粉水份含量高于造球需要的最佳水份含量，需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过湿精矿粉进行适度脱水。造球造球作业用圆筒造球机完成。混合料送入造球盘后通过滚动形成生球，再输送到辊轴筛，筛除直径偏小的不合格生球。焙烧固结球团焙烧在竖炉中完成，球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如8、10、16m2等。生球用布料器从炉口布料、经烘床干燥，进入氧化带、高温焙烧固结带和冷却带完成球团矿的焙烧固结过程。（3）链箅机-回转窑球团矿生产工艺链箅机回转窑最初用于焙烧水泥熟料，与竖炉相比，链箅机回转窑法可根据球团在升温焙烧过程中强度变化的特点，把热工工艺制度分别置于三个设备上来进行，在链箅机上实现生球的干燥和预热，在回转窑中进行高温焙烧，在冷却机中进行冷却。 2.2.2球团厂排污简析3.炼焦3.1炼焦生产工艺流程高炉生产前的准备除了准备铁矿石（烧结矿和球团矿）外，还需要准备好必需的燃料-焦炭。焦炭是高炉冶炼的主要燃料，焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。（1）炼焦生产原材料炼焦生产的原料为各种类型的洗精煤。（2）焦炉炉型及结构焦炉体积庞大，机构复杂，外形如图所示，现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室、蓄热室、炉顶和基础部分组成。我国焦炉种类繁多，绝大多数是鞍山焦化耐火材料设计研究院设计的JN型焦炉，JN型焦炉种类繁多，有两分式、下喷式、侧入式及捣固式等不同类型，具有代表性的有JN43型焦炉、JN55型和JN60型。（3）炼焦工艺流程炼焦是将精煤经混合、破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦炭和粗焦炉煤气的过程，产品焦炭可作高炉冶炼的燃料，在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、硫磺、粗苯等产品，并获得净焦炉煤气。备煤车间备煤车间是将外来的炼焦煤进行贮存、加工配合成符合焦炉生产要求的装炉煤。主要是将各种洗精煤按适当的比例配合，生产出优质的冶金焦。炼焦车间 由备煤车间送来的配合煤送入焦炉，煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制。煤在焦炉内发生一系列的物理和化学变化，最终生成煤气（气体）、焦油（液体）和焦炭（固体）等产品。熄焦筛焦焦炭由焦炉出焦后，熄焦方式有湿法熄焦和干法熄焦。a.干熄焦系统干法熄焦是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再有循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的中压蒸汽用于发电。b.湿熄焦系统湿法熄焦是直接向红焦洒水将其熄灭至常温状态。整个操作分为结焦、熄焦、晾焦三个过程。熄焦生产工艺流程见图5-8。煤气净化煤气净化工艺包括冷鼓、电捕工序，脱硫及硫回收，硫铵和洗脱苯工序。干熄焦含尘气体900980一次除尘器余热锅炉粉焦贮槽二次除尘器热管换热器除盐水除盐水除氧器锅炉给水排料装置熄焦车焦 台筛焦楼熄焦塔喷水熄焦除尘装置熄焦水气清水池粉焦沉淀池粉焦脱水台粉焦外运循环水熄焦水去贮焦槽焦炭焦炭湿熄焦系统干熄焦系统烟尘含尘水蒸气图5-8 熄焦筛焦工序工艺流程及排污节点示意图3.2炼焦生产排污简析表518 本工程污染物简况一览表类型序号工序污染物排放特征去向废气G1解冻库烟尘、SO2连续大气G2卸煤设备煤尘连续大气G3贮煤场煤尘面源大气G4配煤室煤尘连续大气G5煤粉碎室煤尘连续脉冲袋式除尘器G6焦炉烟尘、BaP、BSO连续大气G7推焦系统烟尘间歇推焦除尘地面站G8焦炉烟囱烟尘、SO2连续大气G9拦焦系统烟尘间歇除尘地面站G10装煤系统煤尘间歇装煤除尘地面站G11熄焦塔焦尘间歇袋式除尘器G12筛焦系统焦尘连续泡沫收尘器G13机械化澄清槽NH3、H2S、HCN及CmHn等连续吸入煤气管道G14硫铵干燥颗粒物连续旋风除尘器G15蒸氨塔BaP、BSO、NH3间歇吸入煤气管道G16再生塔H2S、HCN、NH3连续吸入煤气管道G17管式炉废气烟尘、SO2连续大气G18制冷站烟尘、SO2连续大气G19粗苯蒸馏各油槽尾气H2S连续吸入煤气管道G20冷凝鼓风工段各槽类设备H2S、NH3连续吸入煤气管道G21污水处理系统H2S、NH3、HCN连续大气废水W1煤气上升管水封水苯类、酚、氰、氨间歇酚氰污水处理站W2剩余氨水苯类、酚、氰、氨连续W3粗苯蒸馏苯类、酚、氰、氨连续W4生活污水COD、SS连续W5除盐水排水PH、盐分、SS间歇中和W6冷却系统排污水COD、SS间歇部分熄焦、部分冲渣固废S1炼焦系统收尘焦粉间歇出售S2备煤系统收尘煤粉间歇掺入炼焦煤S3冷凝鼓风工段焦油渣间歇掺入炼焦煤S4蒸氨塔沥青渣间歇掺入炼焦煤S5粗苯蒸馏再生器残渣间歇送焦油槽回收S6脱硫装置脱硫废液间歇掺入炼焦煤噪声N1运煤车辆、设备噪声连续外环境N2运煤机、配煤机噪声连续外环境N3煤粉碎机、运煤机噪声连续车间N4运焦机、筛焦机噪声连续外环境N5鼓风机噪声连续车间N6管式炉噪声连续外环境N7污水处理系统噪声连续外环境4.高炉炼铁4.1高炉生产工艺流程（1）概述高炉炼铁在现代钢铁联合企业中占据极为重要的地位，首先，高炉冶炼的产品生铁是炼钢的原料；其次，高炉冶炼产生的煤气是钢铁联合企业中的二次能源，高炉是铁矿石、焦炭和能源的巨大消耗者。现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除高炉本体外，还有供料系统、炉顶装料系统、送风系统、喷吹系统、煤气净化系统、渣铁处理系统。（2）高炉炼铁的原料和产品下图为高炉炼铁原料和产品的流向图，高炉使用的原料包括铁矿石（烧结矿、球团矿和块矿）、焦炭、煤粉、鼓风和少量熔剂；产品包括铁水、高炉煤气（冶炼每吨生铁产生高炉煤气18002000m3左右。）和高炉渣（冶炼1t生铁产生250400kg炉渣）。（3）高炉及其配套结构炼铁生产主要包括高炉本体、炉顶装料设备、热风炉、喷煤设备、除尘设备、渣铁处理。高炉内型及本体高炉内型是用耐火材料砌筑而成的，供高炉冶炼的内部空间的轮廓。现代高炉都是五段式炉型，从下至上分别为：炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。高炉有效容积代表高炉的大小或生产能力。高炉本体是高炉炼铁的设备核心，高炉本体主要由钢结构（炉体支承框架、炉壳）、炉衬（耐火材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、支管、直吹管、风口）和检测仪器设备等组成。 炉顶装料设备炉顶装料设备主要任务是将铁矿石和焦炭按冶炼工艺要求用规律的从炉顶装入高炉。热风炉热风炉肩负着向高炉连续不断地输送温度高达11001300摄氏度的热风，每座高炉必须配有34座热风炉同时工作才能满足高炉生产要求。喷煤设备高炉喷吹煤粉代替部分焦炭，一方面可合理利用煤炭资源，另一方面降低了高炉生产成本。除尘设备从炉顶排出的煤气是一种高压荒煤气，粉尘浓度高，必须经除尘处理后才能再次利用。高炉煤气通过上升管和下降管，首先进入重力除尘器去除大颗粒灰尘（瓦斯灰），然后进入精除尘（包括湿法除尘和干法除尘两种流程）。渣铁处理高炉始终有一个铁口在出铁，铁口打开后，铁水和熔渣从铁口流入主沟，通过撇渣器使渣铁分离，铁水流入铁水罐内，渣子则经渣沟流入水渣处理系统。（4）高炉冶炼原理及流程高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。3.2高炉炼铁生产排污简析5.炼钢5.1炼钢生产工艺流程5.5.1炼钢生产概述钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可以进行拉压轧冲等深加工，因此钢比铁的用途广泛。现代炼钢工艺主要的流程有两种：长流程和短流程。（1）长流程工艺以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程。高炉经还原冶炼得到的铁水，经铁水预处理兑入顶底复吹氧气转炉，经吹炼去除杂质，将钢水倒入钢包中，经二次精炼（如RH、LF、VD等）使钢水纯净化，然后钢水经凝固成型连铸成为钢坯，在经轧制工序最后成为钢材。（2）短流程工艺以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程。将回收再利用的废钢经破碎、分选加工后，经预热加入到电弧炉中，电弧炉利用电能做能源熔化废钢，去除杂质（如磷、硫）后出钢，再经二次精炼获得合格钢水，然后钢水经凝固成型连铸成为钢坯，在经轧制工序最后成为钢材。5.5.2转炉炼钢工艺（1）原料转炉炼钢是以铁水和废钢为主原料，向转炉熔池吹入氧气，使杂质元素氧化。（2）生产任务转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。（3）转炉设备转炉炼钢由转炉、转炉倾动机构、熔剂供应系统、铁合金加料系统、供氧系统、OG系统、钢包及钢包台车、渣罐及台车等部分组成。（4）转炉炼钢流程上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；35min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱；35min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。5.5.3电炉炼钢工艺（1）生产原料电炉是采用电能作为热源进行炼钢，电炉炼钢原料以冷废钢为主，配加10%左右的生铁。现代电弧炉炼钢除废钢和冷生铁外，使用的原料还有直接还原铁、铁水、碳化铁等。（2）电炉设备电弧炉可分为交流和直流电弧炉，利用电流通过3根石墨电极与金属料之间产生电弧的高温来加热，熔化炉料。通常用电弧炉的额定容量、公称容量来表示电弧炉的大小。电弧炉炉体由金属构件和耐火材料砌筑成的炉衬两部分组成，金属构件包括炉壳、炉门、出钢结构、炉盖圈和电极密封圈等。5.5.4炉外精炼炉外精炼是指从初炼炉（转炉、电弧炉）出来的钢水，在另一冶金设备（如钢包、AOD）中进行精炼的技术。进一步完成去除杂质、成分和温度的调整和均匀化等任务。炉外精炼几种常用的方法：钢包吹氩精炼法（钢包内吹惰性气体搅拌工艺）、LF（现在普遍采用的）、RH（真空循