河南丰华集团钛渣项目2.doc

河南丰华特钢钛渣项目可 行 性 研 究 报 告河南丰华特钢第一章总 论1. 项目背景钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业。一. 钛，钛合金l l军事工业：钛在军事工业方面用途广发。核动力潜艇、水翼艇、迫击炮身管、反坦克导弹、导弹发射器、坦克防护板等大量用钛。据有关资料介绍一艘台风级核潜艇，用钛量高达9000吨。l l航天航空：钛广泛用于航空工业，民用飞机用钛量约占构架重量的2025%；此外战略火箭发动机、宇宙飞船（如神舟五号、神舟六号）、人造卫星天线等也大量用钛。l l海洋产业：在海水中，钛具有其他金属材料无法比拟的耐蚀性能，可耐受海水的冲刷腐蚀。沿海电站、海上采油设备、海水淡化、海洋化工生产、海水养殖业等都广泛采用钛制设备和装置。l l化学工业：目前钛设备的应用已从最初的“纯碱与烧碱工业”扩展到整个化工行业，设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。据估计化工行业的年用钛量将超过1500吨。l l汽车工业：钛的轻质、高强度等性能早已被汽车制造商所关注，钛在赛车上的应用已有许多年的历史，目前赛车几乎都使用了钛材，日本汽车用钛已超过600吨，随着全球汽车工业的发展，汽车用钛还在快速增加。l l医学：随着医疗技术的提高，在人体内植入金属是十分常见的外科手术，由于钛金属具有与人体组织排异反应弱，目前被广泛于人工骨骼、人工关节、人造牙等人体植入物方面得到广泛的应用。此外，钛在制药机械、医疗器械方面的应用也得到进一步的认识，未来需求不可低估。l l体育和日用品：钛在全球高尔夫球具制造领域的消耗数量巨大，每年用于钛高尔夫球具制造的钛材量高达6,000多吨。此外，网球拍、羽毛球拍、滑雪杖、雪铲、登山冰杖、登山钉、雪撬、击剑防护面罩、钓鱼杆、自行车、眼镜架、手表、工艺品以及其它生活用品都广泛使用钛材。二. 二氧化钛二氧化钛主要用途是制作钛白粉，钛白粉是颜料和油漆的良好原料。l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积彻底染白，它比常用的白颜料一锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。钛白粉的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的，并且钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高的实验器皿等。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。三. 其他钛化合物1. 四氯化钛: 四氯化钛在军事上作为人造烟雾剂，犹其是用在海洋战争中。在农业上，人们用四氯化钛形成的浓雾地面，减少夜间地面热量的散失，保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。2. 钛酸钡: 钛酸钡晶体有显著的“压电性能”，把钛酸钡放在超声波中，它受压便会产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱；相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。由于其以上特性，几乎所有的超声波仪器和水底探测器都要用到偏钛酸钡。3. 碳化钛: 碳化钛是新型硬质合金材料外，其观几乎和黄金的镀层一模一样，而比黄金以及其他硬质合金更耐磨因此，在装饰镀层方面应用广泛。第二章 建设条件及工艺描述1、总述1.1项目总体要求a.项目名称：河南丰华特钢钛渣项目。b. 项目设计产能：年处理钛精矿24万吨。c.产品定位：氯化渣TiO290%。d.工艺要求：电炉实现薄料层开弧熔炼；连续加料，连续送电，连续熔炼，定时出炉；留铁留渣操作，渣铁分出。烟气实现余热利用，用于加热球团等。f.设备要求：电炉实现全密闭，采用组合把持器自焙电极。1.2建设条件1.2.1 自然条件工程建设场地位于河南省安阳市，属温带季风气候。近30年(1982-2011年)：平均气温 6.9相对湿度 62降水量 500mm年均风速 2.4m/s最大冻土深度 126cm多年平均无霜期 140d多年平均日照时数 2857.9h年有效积温 23003400地震烈度 7度主要气象灾害有：冰雹 、霜雪1.2.2 电力条件钛渣炉变压器用电源： 35kV AC/50Hz/3相低压电源电压： 3相4线制，AC380V，50Hz交流电压波动范围： 1015交流电源频率波动范围： 50 -1+0.5 Hz1.2.3 能源介质条件1.2.3.1水钛渣炉用水1.2.3.2气体介质1) 氧气（拟建液氧站）纯度99.6压力1.8MPa2) 压缩空气普通压缩空气管网压力0.40.6 MPa净化压缩空气 管网压力0.40.6 MPa1.2.4 原材料条件1.2.4.1钛精矿的成份成分TiO2FeOFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnOV2O5SP合计46.7040.107.452.160.820.500.701.390.080.050.05100.00水分9，粒度小于0.074mm（200目)部分不超过70 %。1.3钛渣物化性能比重：2.1 g/cm3安息角：45熔点：氯化渣（TiO2含量8590%） 16801700；冶炼温度：氯化渣（TiO2含量8590%）17501820钛渣是无毒、无爆炸性、非易燃品，不会自燃。1.4炉气炉气量：二次燃烧室出口最大炉气量80000 Nm3/h台二次燃烧室出口温度：3001400。2.项目建设的外部条件。2.1 高钛渣生产技术现状及项目技术来源富钛料作为钛产业发展的前提和必要条件，必须率先启动，目前形成工业化规模的富钛料工艺有酸浸法、还原锈蚀法生产的人造金红石和电炉冶炼钛渣三种方法。酸浸法、还原锈蚀法，首先是将钛精矿中的铁氧化物通过回转窑还原为金属铁或二价铁；再进行锈蚀或酸浸处理，原料需要采用TiO2为5560%氧化砂矿，矿中铁元素未得到综合利用。酸浸法还存在废酸回收、产品粒度细影响下一工序应用、流程长等缺点；还原锈蚀法流程长、占地面积大、需要高品位钛精矿原料，对原料要求极严，澳大利亚的锈蚀法所用原料TiO260%的氧化砂矿。因此受工艺技术对原料等条件的限制，酸浸法和还原锈蚀法仅在世界上部分地区应用，规模约130 万吨/年；电炉冶炼法由于技术成熟可靠、生产流程短、占地面积小、成本较低，能够更好利用矿中有价铁元素，不产生固体及液体废料，适应原料范围广等特点在世界上得到广泛应用，目前世界上著名的钛渣生产厂商有加拿大魁北克钛铁公司（简称QIT）、南非理查兹湾矿业公司（简称RBM，为QIT 全资子公司）、南非南马克瓦矿砂公司（简称Namaka）、挪威Tinfos 钛铁公司（简称TTI）等，年生产能力分别达125 万吨、105 万吨、23.5 万吨和20 万吨，总规模已在300 万吨/年。发展富钛料目前比较符合实际的应采取电炉法生产钛渣工艺。目前国际上先进的钛渣生产厂采用的是连续加料连续冶炼密闭电炉生产钛渣工艺，就电炉密闭和煤气回收而言，采用该技术是成熟可靠的，我国已有多座大型电炉成功应用。钛渣工程采用密闭电炉、对煤气实行回收利用、粉矿直接入炉、分批加料、周期性间断冶炼的自焙电极钛渣冶炼技术；为今后探索连续加料冶炼创造条件。3. 主要设计决定3.1 钛渣炉采用自焙电极密闭电炉；3.2 对电炉生产产生的煤气全部回收；3.3 建设规模：建设2 座25MW 密闭钛渣电炉，钛渣厂最终形成年产高钛渣12万吨/年的能力；3.4 钛矿按全部采用细粒钛精矿，对细粒钛精矿进行制粒处理。4.1、项目选址项目拟选址于河南省安阳市文明大道西段，占地面积 33300 m2，构筑物占地面积为13080 m2。4.2 生产规模及产品方案4.2.1 生产规模新建2台25MW电炉，可生产高钛渣12万吨/年，副产铁水4.5万吨。5.设计依据及设计遵循的主要设计原则,5.1设计依据1）河南丰华特钢钛渣项目。2）目前国内外大型钛渣电炉生产线的成熟工艺。3）有色金属工业中长期科技发展规划(2006-2020年)4）工业环境保护设计规定(YB9066-95)5）地方环保局要求5.2设计的主要原则1）贯彻执行国家的产业政策及有关节能降耗、环境保护等法令法规；2）贯彻执行釆用国家和地方的标准、规定、规范。符合国家产业政策,主要技术经济指标达到国内先进水平；3）按照少投入多产出的指导思想，釆取一次(整体)规划，分步实施，滚动发展的原则；4）贯彻执行三废治理“三同时”原则，做到安全生产、文明生产；5）总图布置作到流程顺畅，运输方便，布置紧凑，区域划分及场地标高确定合理；工艺布置充分考虑工程的整体布置，保证工程投资的合理性、施工的方便性以及今后改扩建工程和上下部工序间的良好衔接。5.3工艺说明5.3.1技术方案及工艺流程5.3.1.1技术方案钛渣生产过程主要分为三个阶段，第一阶段为原料准备、上料及向炉内加料，第二阶段为电炉冶炼，第三阶段为出渣出铁及渣和铁的后续处理。第一阶段为原料准备、上料及向炉内加料：钛精矿粉烘干后添加粘合剂制球，于链式烘干机和回转窑中进行加热、氧化，出窑后保持氧化球团温度在700800，采用耐高温输送链连续热送的方式送达电炉炉顶料仓（考虑建原料储料仓），然后采用边加料边进行配料的方式通过加料溜管加入炉内进行还原冶炼处理使渣铁分离。料仓、输送链及下料管等均必须具备耐热、抗磨、保温功能。电炉烟气经保温隔热管道输送到球团加热回转窑用于球团加热。第二阶段电炉冶炼：三台单相变压器，通过短网母线及自焙电极将电力送至炉内，炉内装有根据预设配比后的一定量的混合物料。变压器的功率可以采用手动和自动调节模式。电炉生产时，炉内压力控制在15Pa。生产初期，通过各加料点将按预设配比混合后的物料定量的加入炉内，随着功率的不断消耗，物料逐渐熔化并形成熔池。第三阶段出铁和出渣（初步考虑先出渣后出铁）（1）出渣当完成一个冶炼周期后，准备出渣。出渣前，将渣盘依次放置在渣车上，并将第一个渣盘对准出渣口。通过专用开眼机打开出渣口，钛渣通过溜槽流入渣盘，当渣面高度不足10%时，用专用的堵口工具将出渣口封堵，此时完成出渣工作，装满钛渣的渣车通过卷扬牵引至渣处理车间。（2）出铁出渣工作结束后，准备出铁。出铁前，烘干后的铁水包放置在铁水车上，对准出铁口溜槽。通过专用开眼机打开出铁口，铁水通过溜槽流入铁水包内，当铁水的重量达到预设的出铁重量后，用专用堵眼设备封堵出铁口。此时完成出铁工作，装满铁水的小车通过卷扬机牵引和吊运至浇铸车间。（3）铁水处理铁水经增炭、添加耐磨合金后，经铸造成耐磨铸件。（4）渣处理钛渣经冷却破碎后，磁选除去残铁，破碎筛分后进入包装车间成品仓。5.3.1.2 生产工艺流程成品销售铸 件供 电铁屑 筛 上 物包 装成品钛渣筛 分细破（锤破）磁 选初破（鄂破）磁 选冷 却生 铁钛 渣回收炉尘灰烟气排空净化收尘电炉烟气电 炉配 料造球（烘干）钛 精 矿无烟煤6. 主要原材料的供应6.1 钛精矿投产后共需钛矿约24万t/a。6.2 还原剂本工程年共需还原剂约17800t。6.3 电极糊本工程年共需电极糊约2400t，可直接外购。6.4 原料车间原料运入方式采用汽车运输，粗粒级钛精矿运入厂区后送至料仓内；细粒钛精矿经吊车吊装卸入造球工段原料仓，设细粒级钛精矿制粒、烘干设施，设成品储配料仓3 个，贮存造球成品，储存量按3 天考虑。还原剂运入厂区后直接进入料仓储存，按7 天考虑。电极糊采取成品采购，堆放在综合仓库，使用时运至电极平台供生产使用。6.5 电炉车间钛精矿、还原剂通过运输设备运至电炉车间，进入每台电炉上方的6 个环形料仓，料仓下设置有配套自动计算和控制精确的布料系统，并通过多根加料管根据炉内任何位置的需要而精确和及时地布料。物料在炉内进行高温反应，熔炼的渣和铁水分别定期从炉内放出，并注入渣车及进行炉前在线铸铁。渣车送至浇注间后，经水喷淋及空气冷却后，运送到成品处理间；再经过破碎、除铁、粉磨加工成成品渣，送入储仓等待外运。铁水在线铸块外销。冶炼间为多层厂房（共五层），一层为出铁区，第二层为操作平台，第三层为水冷烟罩安装检修及变压器平台，第四层为电极升降平台，第五层为加料及电极更换平台，冶炼间布置2 台25MW 全密闭钛渣冶炼电炉占160m45m。浇注间为单层厂房，占地160m36m。钛渣冷却区160m45m。冷却区钛渣进入原料处理系统采用机械运输方式。6.6 总图布置设细粒钛精矿处理系统、液氮贮存气化站、成品库房、变电所、空压站、主厂房、渣处理等；设循环水系统，构筑物占地面积为13080m2。6.7 电力供应总装机容量约为102000kVA+12000kW ， 年总耗电量为37108kWh。厂区内设置2 台25MVA 110/35kV 动力变压器，分别为本工程2 座电炉供电；设置2 台25MVA 110/10kV 动力变压器，作为全厂10kV 全部用电负荷及预留铁水加工系统的用电负荷。6.8 给排水本工程的供水分为净环水、浊环水和生活水系统，新水耗量为402.1m3/h。净环水耗量6478m3/h，浊环水耗量100m3/h，生活用水12m3/h。外部水源从厂区环状管网引接。6.9热力压缩空气用量140Nm3/min，选用4 台铭牌产量为40m3/min、压力为0.80MPa 的空压机，以满足原料风送、电炉、破碎及清扫的用气。电炉烟气采用汽化冷却烟道降温，回收烟气部分热量，产生低压饱和蒸汽供厂内和附近用户使用。6.10 自动化仪表设计对各系统的设施根据需要进行了必要的检测和控制，控制方式按集中控制和现场控制两种方式考虑。6.11 电极壳制作间建电极壳制作间，配普通车床、牛头刨床、万能升降台铣床、摇臂钻床、交流手工弧焊机等，以满足电极壳增加量的制作要求及日常维护生产急需的较简单的备品备件。其余的备品备件，复杂设备等均由外协解决。6.12 土建工程建、构筑物按地震烈度7 度设防。根据场地地质条件，主要生产车间厂房按钢筋砼排架结构设计（主厂房基础按今后可改造为连续加料厂房设计），公辅设施及车间库房、配电室按框架结构设计，生活福利设施按砖混结构设计。6.13 能源评价本工程主要设备采用引进较先进的电炉软件及冶炼技术，同时采取了多种有效的节能措施。本项目的能耗指标在国内同行业中处于领先水平。6.14 环保、安全及消防本工程主要污染源及污染物有：设备运转过程中电机产生的噪声。设计采取了相应的技术措施，达到国家标准，降噪达到昼间65dB（A），夜间55dB（A）的标准要求。主要不安全因素有：火灾、设备损坏、违章伤人，裸露传动设备伤害事故，高空、坑、沟、池等造成人