150万吨直接还原铁项目可研报告

1 目 录 第一章 申报单位 . 1 目名称 . 1 目承担单位及法人 . 1 目申报单位概况 . 1 第二章 项目概况 . 2 目建设背景 . 2 目建设的必要性 . 2 场需求 . 3 目产品应用领域 . 3 格 现状与预测 . 6 场竞争力分析 . 6 设地点 . 9 要建设内容和规模 . 9 品及工艺 . 9 品 . 9 艺 . 9 要设备选型 . 19 程方案 . 21 况 . 21 地排水 . 21 区绿化和消防设施 . 22 图运输主要技术经济指标表 . 22 要原材料及动力 . 23 要原材料供应 . 23 要原材料消耗 . 23 厂组织和劳动定员 . 23 厂体制和组织结构 . 23 产班制及定员 . 24 员来源与培训 . 24 目实施计划 . 25 资规模和资金筹措方案 . 25 第三章 发展规划及产业政策分析 . 26 展规划分析 . 26 体规划 . 26 2 域规划 . 26 划目标 . 27 目分析 . 28 业政策分析 . 28 第四章 资源综合利用分析 . 31 源利用方案 . 31 项目与传统工艺比较分析 . 31 源节约措施 . 33 第五章 节能方案分析 . 35 能标准和节能规范 . 35 关法律法规和规划 . 35 业政策和准入条件 . 35 北省有关法规 . 35 耗状况和能耗指标分析 . 36 源供应状况 . 36 源消耗种类和数量 . 36 耗指标计算 . 36 能措施和节能效 果分析 . 37 焦工序 . 37 序 . 37 第六章 环境和生态影响分析 . 39 境和生态现状 . 39 态环境影响分析 . 39 态环境保护措施 . 40 质灾害影响分析 . 41 程地质及抗震裂度 . 41 文地质及防洪 . 41 第七章 经济影响分析 . 42 济费用效益或费用效果分析 . 42 业影响分析 . 42 域经济影响分析 . 42 观经济影响分析 . 43 第八章 社会影响分析 . 44 会影响效果分析 . 44 会适应性分析 . 44 1 第一章 申报单位 项目名称： 150 万吨直接还原铁项目； 项目承担单位： 青龙满族自治县安胜矿业有限责任公司 项目承担单位法人： 安胜矿业有限责任公司位于 青龙满族自治县大巫岚镇青山口村，是一家集铁矿采选于一体的大型民营 企业，隶属于河北毕氏集团，公司建于 2003年 7 月，几年来，不断加大投入，扩大生产，发展迅速。至 2008 年底企业已拥有总面积 方公里的大型露天铁矿一座（储量 吨），铁选厂四座（设计年生产能力 400 万吨铁精粉），固定资产 元，员工 1700名。为秦皇岛市“ 07 年度市民营企业二十强”、“ 07 年度市工业利税十强企业”、“ 08 年度全市亿元纳税企业”；青龙县“ 07度金星企业”、 “ 07年度全县环境保护工作先进单位”、“ 08 年度污染减排先进单位”。 06 11年历年“安全生产先进单位”等等。 2011 年生产铁精粉 吨，元。 2 第二章 项目概况 青龙满族自治县属国家扶贫开发重点县，该县铁矿资源丰富，全县已探明储量 15 亿吨，现年产精矿 806 万吨。 依托本县丰富的铁矿资源 ， 按产业政策要求，增高减低、上大压小、扶优汰劣， 建设 河北青龙经济开发区 ，促进 实现青龙县域经济的提速发展、追赶发展，促进全县经济总量、综合实力和人民生活跃上一个新台阶，落实“ 产 业强县”的战略决策，通过实施园区化发展模式，优化县域经济发展空间，实施工业入园、园区带动的发展战略，落实工业生产项 目，促进企业合作、规模化生产，实现优势互补、良性互动。 钢铁工业是最重要的原材料工业之一，在冶金行业处于举足轻重的地位。自新中国成立以来，我国粗钢产量年年增加。 1949 年全国粗钢产量仅为 45 万吨，到 1996 年粗钢产量首次突破 1 亿吨大关，成为世界第一钢铁生产大国。 2006 年中国钢铁产量超过了 4 亿吨。预计今后 50 100 年内，只要还有焦炭供应，高炉仍将是主要的炼铁设备。但是，高炉必须使用资源较少的焦煤（用于炼制焦炭）、能耗高，且经选矿得到的铁矿粉也需先进行造块才能使用。因此，传统冶金面临 能源、资源、环境、社会多重压力。 此外，传统钢铁流程副产焦炉煤气。焦炉煤气是富含 优质化工原料。在传统钢铁流程中，焦炉煤气主要用作燃料，造成资源的极大浪费。如何为传统钢铁流程富产的焦炉煤气寻找到更合理、更经济的出路， 3 也是传统钢铁企业十分关注的问题。 采用直接还原工艺生产的产品，是在熔点以下还原得到的固态金属铁(英文缩写 由于直接还原未经过熔炼，在脱氧过程中形成微孔结构，形状似海绵，又称海绵铁。海绵铁是电炉炼钢的精料，具有有害杂质含量低，性能稳定等优点。 于电炉炼钢，生产优质钢坯。 竖炉 法生产还原铁，在我国还是空白，以焦炉气为原料的竖炉法生产工艺生产直接还原铁项目的建成，将为我国优质铁的生产开创一条新路，具有良好的社会效益和经济效益。并且，本项目为钢铁企业和独立焦化厂副产焦炉煤气的充分合理利用寻找到一条有效途径。 场需求 目产品应用领域 直接还原铁的市场需求情况和市场前景主要取决于它的应用领域。 直接还原铁作为有害杂质少的钢铁原料主要用于氧气转炉炼钢、电炉炼钢和高炉炼铁。 1、 电炉炼钢中的应用 电炉炼钢技术的迅速发展为优质钢生产提供了有效手段，然而日益增加的合金钢生 产和应用，使得多次重复回收的废钢中杂质元素得以富集，严重影响了废钢的质量。例如，美国在 25 年内，碳素钢废钢的 量增加了 20， 量增加了 ， 量增加了 2 倍。用洁净的直接还原铁代替被污染的废钢，可稀释钢中有害元素、改善冶金钢水的化学成分，生产优质钢和纯净钢。因此，直接还原铁是改善钢材质量、增加钢材品种、发展钢铁冶金紧凑流程不可缺少的原料。 根据天津钢管公司 150 t 电炉的实践， 使用直接还原铁的冶炼效果 ：适当使用可在不增加能耗和电极消耗的情况下，明显改善 电炉炼钢的 4 质量。 2、 转炉炼钢 中 的应用 氧气转炉虽以高炉铁水为主要金属料，但仍约需 10的废钢作为冷却剂。美国钢铁公司通过大量试验发现，转炉炼钢适当使用直接还原铁可带来如下好处： 1）由于 的磷、硫、氮、铜含量较低，使得钢水中磷、硫、氮、铜含量较低。在林茨第三炼钢厂 130t 转炉上用 3000t 行了148 炉试验。试验中用 代废钢的比例从 10增加到 100。结果发现： 用废钢冷却时，钢中硫含量为 用 却时，钢中硫含量为 降低了 27； 铁水中铜含量为 用 却 时钢中铜含量保持不变，但用废钢冷却时，钢中铜含量为 增加了 3 倍； 用废钢冷却，钢中氮含量为 用 却时，钢中氮含量为 降低了 17； 用 却时钢中磷含量比只用废钢冷却时低 由于铁矿石含有少量的铬、镍、锡、砷，因此由铁矿石生产的 德国的 100t 工业转炉上的 3 炉次试验中，铬含量为 镍含量为 锡含量为 2）铸坯及成品的机械性能、表面质量和内部性能等均满足要求，且 炼反应，使得氧气单耗下降。鞍钢第二炼钢厂转炉生产在未使用 ，吨铁耗氧量为 用 使用前下降了 t； 3）当 粒状时，可以连续加料，从而使转炉熔池温度和成分连续变化，有利于连续测温和自动化炼钢。 3、 在高炉炼铁中的应用 日本的八幡制铁所、富士制铁所、川崎钢铁公司和墨西哥高炉公司对 5 高炉使用直接还原铁后的效果进行了详细调查。结果表明，铁水的金属化率提高 10，增加铁水 8左右，降低焦比 7左右。从热能利用效果来看，从高炉炉顶装入 块比风口喷吹还原铁粉效果更好。 4、 直接还原铁在铸造中的应用 铸造用钢铁分为铸钢和铸铁两大类。铸钢有普通碳素铸钢、低合金铸钢和高合金特殊性能铸钢；铸铁有灰铸铁、球墨铸铁和特殊性能的合金铸铁。不仅铸钢熔炼需大量废钢，高级灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁的熔炼也需 30 50的废钢。由于合金铸钢和球墨铸铁用量日益增加，对熔炼原材料的纯度也提出了较严格的要求。商品废钢中经常含有 s、 元素，对球墨铸铁的石磨球化具有不利影响。质地纯净的直接还原铁显示了特有的优越性， 20 世纪 80 年代开始广泛用 于铸造生产。通过加入直接还原铁，铁液或钢液中有害元素的含量可被降低到能接受的水平，从而使质地较差的商品废钢也能得到应用。多年来的实践证明直接还原铁是一种非常理想的熔炼原材料。 鉴于直接还原铁的特点及其对钢铁工业发展的作用和意义，直接还原工艺现已成为世界有资源条件地区发展钢铁工业的首选项目，我国也将直接还原工艺列为钢铁工业重点发展的方向之一。 基于上述分析，全球直接还原铁的需求和产量逐年增加，市场前景良好。本项目通过充分利用钢铁厂自产焦炉煤气和转炉煤气制备还原气，取代天然气用于直接还原炼铁，既弥补了我国天然气 资源的不足、又填补了我国气基竖炉直接还原冶金的空白。因此，本项目所提供解决方案迎合了国内资源现状和特点，是一条具有中国特色的直接还原发展道路，代表了国内直接还原冶金的发展方向和总的趋势。项目实施成功后，经济效益和社会效益明显，推广应用前景广阔。 6 格现状与预测 主要由于以下四方面的原因，全球直接还原铁的价格将持续上扬： 1、 由于以废钢为主要原料的电炉钢产量逐年增长，世界炼钢年需废钢约 3 亿多吨，导致废钢需求量逐年增加，废钢供不应求，废钢的替代品 2、 冷铁料的需求，尤其 是残余金属（铜、锡、镍和钼等）含量低的冷铁料的需求增长强劲； 3、 直接还原铁的应用范围由电炉炼钢拓展到高炉炼铁、氧气转炉炼钢和特种钢铁铸造； 4、 粉末冶金对直接还原铁的依赖程度也越来越高。 因此，发展具有我国特色的 业是必由之路。 场竞争力分析 气基直接还原法使用的气体还原剂称为冶金还原气，在还原过程中既作为还原剂参与还原反应，也作为热载体向反应区输送还原反应所需的热量。 天然气体燃料，如天然气、石油气以及炼焦产生的焦炉煤气虽然具有一定的还原能力，燃烧时也可产生大量的热量，但它们都含有大 量的碳氢化合物，当还原到金属铁大量出现后，碳氢化合物将大量分解，形成烟炭沉积，干扰还原反应的进一步发展。因此，不能直接使用高碳氢化合物的天然气、石油气和焦炉煤气，必须将它们进行重整转化或部分氧化转化，使碳氢化合物最大限度地转化为 体要求主要包括两方面： 1、 化学成分 含量在满足还原反应和发热量需求的前提下， 量不应太高，因为 量高会导致还原过程中易发 7 生析碳反应，对还原反应不利。 以加快还原反 应的进程，另外还可以降低炉料的黏结倾向，所以要求还原气中具有一定的 值。另一方面， 氧化铁的还原反应是放热过程，不能太高。一般竖炉条件下，冶金还原气的最佳 值为 30左右，最佳 32左右，最低（ 大于 86； 氧化度 （ 2o） /（ 2o） 低，小于 6； 为在还原过程中， 而阻碍气流的通过，并妨碍还原反应的进行； 量要 低，因为 腐蚀管件，并使催化剂中毒，所以一般要求还原气中 于 量低于 6， 量低于 2、 温度 提高还原反应温度， 快了气体的扩散，能提高反应速度。但还原反应温度不能高于铁矿石的软化温度（ 900 1100），否则矿石表面融熔并互相黏结，阻碍还原气的向内渗透和扩散，从而影响还原反应的进行和产品质量。所以，还原气的温度一般控制在 900左右。 符合上述要求的还原气在自然界是没有的，因此需要对一些天然能源进行转化才能得到。 用来 制备冶金还原气的燃料种类很多，有气体燃料（如天然气、石油气、焦炉煤气等）、液态燃料（如重油、轻油、煤焦油）和固体燃料（煤）。目前，在所有直接还原工艺中，以天然气为能源的竖炉法生产的 世界总 量的 80%以上。然而，天然气仅分布在少数地区，受地域的制约十分突出。我国因受限于天然气资源，至今没有一个竖炉法直接还原铁生产工厂。由于当前和今后一段时间内，天然气价格仍会居高不下，甚至还会上涨，加之储量有限，在我国依靠天然气发展直接还原炼铁项目竞争力 8 不大、可行性不强。 焦炉煤气含有 55 60%）， 23 27%）， 5 8%）， ， 3 7%）， 4040 2525 10的通知 (冀发投资 2007152 号 36 耗状况和能耗指标分析 源供应状况 本项目 炼焦用煤 主要 为 山西省、河北省 所 产，通过公路、铁路运输供应 ，气化用动力煤就近采购。动力煤用恩德气化炉空气气化，用以加热焦炉和氧化球团厂的气体燃料。 焦炉 煤气全部用来制取还原气，供还原竖炉生产 源消耗种类和数量 表 5序号 一次能源 二次能源 名称 数量 转化装置 名称 数量 用途或来源 1 炼焦煤 （干） 315 万t/a 炼焦炉 冶金 焦（干） 240 万 t/a 省内销售 粗焦油 11 万 t/a 粗苯 t/a 初净化煤气 1008106m3/a 供直接还原 2 动力煤 t/a 气化炉 燃料气 2025106m3/a 供加热焦炉，按 3 级标准 3 电 476106a 焦 229106 铁 229106气 23106 耗指标计算 设定焦炉煤气热值 4000 燃料气热值 1000 根据 上表可以计算出： 产率指标 成焦率 焦油产率 粗苯产率 煤气产率 320m3/ 37 炼焦耗热量：用热值为 1000 焦耗热量（ 7水分）为 2500kj/ 项目能耗指标居全国同行业平均水平以上， 符合能耗准入标准的要求 。 能措施和节能效果分析 焦工序 炼焦工序 节能 降耗主要措施是选用焦耐院设计的 固焦炉。捣固焦炉较之传统顶装焦炉可以扩大炼焦煤源，有助减缓焦 煤供应紧张局面。之 固焦炉由于炉容增加，热效率提高。焦耐院的 固焦炉炉体是重新计算的，全部结构作了必要的调整和改进。如： 焦炉蓄热室封墙、炉门衬砖、上升管衬砖 均 采用特殊的保温隔热材料，减少散热损失，提高热工效率 ； 水封式上升管盖和桥管阀体， 可 减少荒煤气逸散；新型炉门，密封效果好，结构简单，维修方便，减少炉门逸散 。 焦炉加热燃料采用恩德气化炉生产的空气气化燃料气，以取代焦炉煤气加热，可以增加约占焦炉煤气总产量 45的焦炉煤气给直接还原车间生产 而使 200万吨焦炭的副产焦炉煤气能够 满足生产 150万吨 则，最多只能生产 80万吨 本项目设计吨 国外气基竖炉能耗平均水平。 炉顶气出竖炉温度在 400左右，国外同类生产装置是用浊环水直接冷却除尘，不利用热量，本项目考虑予以回收。保守估算，炉顶气温度按 350， 38 出余热锅炉按 150，两座直接还原炉总产能 150万吨 /年，小时产量 时炉顶气量为 337500h，可回收热量 24 106 产蒸汽48t/h。可抵减能耗 焦炉煤气制还原气在精脱硫后，需经加热炉预热到 600左右再进转化炉进行纯氧部分催化氧化。此加热炉将应用神雾蓄热式燃烧技术，降低排烟温度，减少能耗。估计上述措施实施后，吨 39 第 六 章 环境和生态影响分析 新建厂址位于河北省青龙县 经济开发区 内，水资源丰富。工业园地处中纬欧亚大陆东岸，属北温带大陆季风性气侯，受太阳辐射、大气环流和地理、地形等因素的影响和制约，四季分明，日照充足。 工业 园全年盛行风向为西南风，累年年平均风速为 /秒，十分钟最大风速 /秒， 10 分钟最大平均风速 /秒。冬季寒冷干燥，降雪稀少，最大冻土深度 般年份 平均气温 ，年最高气温 39 ，最低气温 52 170 天。多年平均降雨量为 雨多集中在 6 9 月份。多年平均蒸发量小于 平均最大蒸发量为 米，最小为 米。累年平均气压为 年最高气压 帕，历年最低气压 帕。累年年平均相对湿度为 60%，年相对平均湿度最大为 63%，最小为 56%。 厂区 周围地势平坦 开阔 ，有利于大气污染物的扩散 ， 建厂条件良好 。 经济开发区 园 周 边以农业为主，工业规模较小。 因此，拟建厂址的环境现状良好，有一定的环境容量。 本项目的“三废”主要有： 废气：加热炉排放的烟道气。 废水：在循环气洗涤及脱碳后气体净化过程中会产生含铁矿石粉末和少量 污水。 废渣：本装置定期有部分废催化剂卸出。 40 污泥：本装置污水沉降后会产生一定量的含铁矿石粉末污泥。 噪声：本 装置噪声主要来自于气体压缩机等大型运转设备。 重视环境保护和生态平衡，项目的建设以不对周围环境造成污染为前提，严格做好工业污染的处理工作。不仅要从工艺路线、装备水平、废弃物综合加工利用和环保治理技术等方面实现清洁化生产，保证满足达标排放和污染物总量控制要求，而且要在环境绿化等方面有所创新，将 本项目建设成为生态环境优美，具有现代企业特色的工厂，为职工创造良好的生产和生活环境。 坚持高起点、高效益、低消耗的设计原则，采用当今国内外先进的技术及装备，将 项目 建设成为，国内外先进的环保型企业。 通过大型化产生规模效益，降低 单位生产 成本，可以保证本项目装备水平高、产品质量好、能源消耗低、劳动生产率高、环境保护好。 “三废”治理的原则是：采用环保型工艺，使废物在系统内消化，实现零排放。如需排放，必须做到“三同时”。 本 装置 的 “ 三废 ” 排放很少， 并采取 完善 的 处理措施 ： 废气：加热炉排放的烟道气。由于采用燃料为焦炉气，燃烧后含有少量的二氧化硫（约 3kg/h），符合国家排放标准。 废水：在循环气洗涤及脱碳后气体净化过程中会产生含铁矿石粉末和少量 污水，循环气洗涤水经沉淀后循环使用；净化器后排 放的含铁矿石粉末和少量 污水经沉淀后也送回 槽循环使用。因此，本装置正常生产过程中无废水排放。 废渣：本装置定期有部分废催化剂卸出，将送回催化剂厂集中回收。 污泥：本装置污水沉降后产生一定量的含铁矿粉末污泥，将定期送 41 至铁矿石球团生产装置作为球团生产原料，不会对土壤和大气造成污染。 噪声：对压缩机厂房进行隔音处理，其他机泵加隔音罩，使环境噪声低于 80 分贝。 程地质及抗震裂度 园区内的地质情况：园区以古老的变质岩系为基底，其上发育了从中下远古界至 新生界的盖层和各期侵入的岩浆岩类，从新到老依次是新生界第四系、中生界侏罗系、古生界和太古界。该区地震烈度为 6 度。 文地质 及防洪 工业园位于中低山区。区内有 星干河、青龙 河两大河流，水源供应丰富。 防洪等级按 20 年一遇设防。规划修整堤坝，加强管理，使洪水能顺利通过。 42 第 七 章 经济影响分析 本项目 实施后，将铁矿资源丰富的青龙县从出卖铁矿石，转而销售高技术含量的直接还原铁产品。如果铁精矿价为 1100元 /吨，则氧化球团为 1150元，直接还原铁就达 2700元 /吨。以 150万吨 计对其它产业的带动效应。如只出卖铁精矿，国民生产总值只有 工成氧化球团，国民生产总值达到 长 如再将氧化球团就地生产 民生产总值就是 长 45，比卖铁矿石增长 如加上对相关产业的带动效应，国民生产总值将成倍增加。 项目投资略高于高炉炼铁，但是现在新建高炉已经基本没有可能。成分稳定的 此，价位也较高。根据对 50万吨 销售收入 ， 预 计 投资回收期 目前国内还没有一套工业生产装置，这套装置如能尽快开 工，将是 国首套示范型工业生产装置，具有很好的借鉴推广作用。国外的气基竖炉直接还原几乎