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年产30万吨球团厂工程项目
可行性研究报告

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1．总论
随着钢铁工业的发展，对高炉炉料的结构提出了越来越高的要求。球团矿作为一种高质量人造富矿，对提高高炉的利用系数、降低焦比，提高钢铁企业的综合效益，起到了越来越重要的作用，已成为高炉生产不可缺少的重要含铁原料。
生产酸性球团矿的主要方法有：竖炉法、链篦机—回转窑法和带式焙烧机法。其中竖炉法具有工艺成熟易达产、投资省、建设周期短、占地面积小、设备简单容易操作和维修、运行成本低等优势，存在的缺陷是单机产能小，故竖炉适合建在中小钢铁企业，另外，成品球团矿的质量存在一定偏析，但使用在2000 m3以下高炉上，不存在任何问题。
根据印度球团厂原料的实际情况及业主要求，本可行性研究报告决定新建一座8m2竖炉，设计年产酸性球团矿30万吨。
积多年的设计和现场生产经验，本设计采用先进的生产工艺和技术，各项经济技术指标均达到同类型球团厂的先进水平。
1.1 设计原则
采用先进的工艺和技术，并结合印度球团厂的具体条件，使本8m2竖炉的各项经济技术指标达到同类球团厂的先进水平。
1.2 设计范围
设计从原料进配料仓开始，至成品球团矿送入球团成品堆场结束，中间包括球团厂全部工艺设施及辅助生产设施的设计和非标准设备设计。
1.3 设计规模、工艺形式和产品方案
1.3.1 设计规模
球团厂生产规模为年产30万吨酸性氧化球团矿。
1.3.2 工艺形式及产品方案
新建8m2竖炉球团厂采用竖炉工艺，生产酸性氧化球团矿，产品主要技术指标见表1-1。

球团矿主要技术指标表 表1-1
序号
项目
单位
指标
1
TFe
%
≥63
2
FeO
%
≤1
3
粒度
mm
6-18
4
抗压强度
N/个球
≥2200
5
ISO转鼓强度（+6.3mm）
%
≥93
6
耐磨指数（-0.5mm）
%
≤5
7
R2

自然、酸性
1.4 主要技术经济指标
球团厂主要技术经济指标，见表1-2。
球团厂主要技术经济指标表 表1-2
序号
项 目
单 位
指 标
1
球团厂生产规模
万吨/年
30
2
主要
设备
规格
干燥窑1台
m
Φ2.8×18
造球机1台
m
Φ5.5×0.6
竖炉 1座
m2
8
3
主机作业率
%
94
4
利用系数
竖炉
t/m2·h
4.749
5
球
团
矿
质
量
TFe
%
≥63
FeO
%
≤1
R2

自然、酸性
抗压强度
N/个球
≥2200
粒度
mm
6-18
6
原
料
耗
量
铁精矿
单耗
kg/tp
1080
年耗量
1×104t
32.4
膨润土
单耗
kg/tp
3.0
年耗量
1×104t
0.09
7
年动力 消耗
电
单耗
kWh/tp
36.4
年耗量
1×106kWh
10.92
水
单耗
m3/tp
0.8
年耗量
1×104m3
24
煤气
单耗
m3/tp
200
年耗量
1×104m3
6000
8
球团工序能耗
Kg标煤/t
40.94
9
全厂设备总重量
t

10
设备安装总容量
kW
～3000
11
职工人数
人

12
厂区占地面积
1×104m2

13
建筑物占地面积
1×104m2

14
建筑系数
%
29.5
15
绿化面积
1×104m2

16
绿化率
%
20
1.7 主要设计特点
本设计充分吸收了中国国内球团厂的先进经验和技术，在工艺，设备和控制等方面都做到了有理有据并有所创新，在装备水平，生产指标和能耗等方面达到同类型厂先进水平。
1.球团厂总图布置应充分考虑了厂区布置合理，物流顺畅，同时也考虑到了生产、检修方便；
2.全厂工艺流程完善，各项技术指标先进；
3.采用精矿干燥工艺和严格控制水分措施；
4.设置了完善的检测项目及控制系统，力求生产过程在最佳状态下进行，并可提高劳动生产率；
5.结合中国国内生产经验，将竖炉的结构做相应改进，保证生球的烘干和炉料的顺行；
6.高度重视环境保护，在除尘方面根据不同的粉尘性质及工艺流程特点，分别采用高效电除尘器和布袋除尘器，使粉尘的排放浓度达到规定标准，对含粉尘的废气采用高效除尘器予以净化，粉尘予以加湿，尽量减少二次扬尘；
7.设置较大的成品堆场，保证工厂生产顺利进行；
8.采用以PLC为核心的EIC系统控制，构成仪电合一的计算机系统，完成全厂生产的顺序控制与过程控制；
9. 电气及仪表设备采用性能可靠、质量优良的设备；
10.对生产过程中产生余热、余湿及有害气体的建筑物设有自然通风和机械排风系统，以消除余热、余湿及有害气体，满足工业安全卫生要求。
11.提高水循环率，做到冷却水不外排。
2 球团工艺
2.1 工厂规模及工作制度
新建球团厂规模为一座8 m2竖炉年生产氧化球团30万吨。
年集中中修15天，主机工作350天，即8400小时，期间作业率94%，年实际作业时间7896小时，采用三班连续工作制。
球团厂主机规格为：
干燥窑：一台Φ2.8×18m ，有效容积：110.8m3 ；
造球机：一台Φ5.5×0.6m ；
竖炉：一座8m2竖炉，有效焙烧面积：8m2。
2.2 原料、产品及物料平衡
2.2.1 含铁原料
含铁原料为外购磁铁矿、外购赤铁矿（用量≤30%）、本厂电除尘和布袋除尘灰。外购磁铁矿、外购赤铁矿的粒度（-200目含量）在60%以上，水分≤10.5%。
2.2.2 燃料
干燥窑和竖炉的燃料均为发生炉煤气，煤气热值5000KJ/ m3左右，干燥窑的煤气压力在4KPa，竖炉的煤气压力在20～24KPa。
2.2.3 膨润土
为改善生球性能，提高生球强度，采用人工钠化膨润土作为粘结剂，膨润土在近地外购。膨润土配比在3%左右，膨润土主要理化指标见表2-1：

膨润土主要理化指标 表2-1
2 h
吸水率
胶质价
ml/15g
膨胀容
ml/g
水 分
%
粒 度
%（-0.044mm）
≥500
≥600
≥55
<7
≥90

2.2.4 原、燃料及膨润土消耗量
球团厂铁精矿、膨润土消耗量见表2-2，高炉煤气消耗量见表2-3。
铁精矿、膨润土消耗量（干量） 表2-2
物料名称
年耗量（万t/a）
日耗量（t/d）
30万t/a
30万t/a
铁精矿
32.4
925.71
膨润土
0.9
25.71
注：以每年生产350天计
发生炉煤气消耗量 表2-3
物料名称
小时耗量（m3）
小时耗量（m3）
30万t/a
60万t/a
100万t/a
120万t/a
发生炉煤气
7600
最大：34233
注：以每年生产350天，期间作业率94%，年实际作业时间7896小时计，按年产30万吨计时，小时产量为38吨，高炉煤气热值按5000KJ/m3计，高炉煤气小时消耗：干燥窑1266 m3，竖炉6334m3，合计7600 m3。
2.2.5 成品
产品为酸性氧化球团矿，粒度6～18mm。其主要性能指标见表2-4。

球团矿综合指标 表2-4
抗压强度
( N )
转鼓强度
(>6.3mm)
耐磨指数
（-0.5mm）
化学成分 %
TFe
FeO
≥2200
≥93%
≤5%
≥63
≤1.0
2.3 工艺流程
竖炉球团厂工艺流程见工艺流程图。
2.3.1 精矿接受与贮存
球团厂原料采用汽车进料方式：汽车运料到受料槽，将精矿粉通过胶带机运送到精矿配料仓。
2.3.2 膨润土接受与贮存
膨润土罐车运输进厂，罐车自带风送将膨润土卸至膨润土矿仓内。配料室膨润土矿槽贮存时间为2天左右（因膨润土吸湿性很强，不宜在矿槽内贮存时间太长）。
2.3.3 配料系统
配料室配料矿槽采用单列配置，设5个精矿配料仓。配料仓下部设有圆盘给料机将精矿配到配料皮带上；膨润土仓内膨润土经星型给料机和螺旋打到配料皮带上，配好的料经胶带机运至精矿干燥室进行干燥。膨润土仓顶设压力式仓顶布袋除尘器。膨润土仓均设有料位显示，高低料位报警。所有矿仓设有振动装置，以保证矿仓下料顺畅。
2.3.4 原料干燥系统
精矿进厂水分为10%左右，不能满足造球对精矿水分要求，因此设计中采用了干燥工艺，将精矿中水分部分脱除，以保证铁精矿水份满足造球工序的要求。需干燥的湿精矿经配料胶带机运至干燥机室，物料干燥后进入造球系统。干燥选用一台规格为Φ2.8×18m干燥机，采用顺流式，脱去2～3%的水分，混合料水分控制在7.5～8.0%左右，达到后面工序的需要。精矿干燥热风炉以发生炉煤气为燃料，配置助燃风机，窑进口烟气温度700～900℃，出口废气温度120℃，从干燥机排出的废气经烟囱排放。
按30万吨计算，干燥窑需发生炉煤气1266 m3/h，压力4KPa，助燃风量1800 m3/h，压力6KPa。
2.3.5 造球系统
造球是球团生产工艺中一个十分重要的环节，生球质量好坏直接影响球团焙烧工艺的正常进行和成品球质量，设计中充分考虑了影响造球的诸多因素，如造球机的参数、加水方式、自动控制水平等，并对造球设备进行优化设计。
造球室设置1台Ф5.5m×600mm 圆盘造球机供竖炉生球。经干燥后的混合料用胶带机运至造球室上部缓冲料仓，再通过短皮带进入造球盘，造球机转速可调，倾角可调。
在造球过程中添加约0.5～1.0%的水，以使混合料水分控制在造球最佳值。实践证明造球过程中加适量的水利于成球。在机械力和毛细水的作用下，造球盘内形成清晰的母球区、生球长大区和成球区。
造球机对应一台辊式生球筛分机，筛出-6 mm不合格部分。筛下物汇合造球盘内人工清出的大块、不合格而全返的生球、竖炉紧急休风时的造球返料，通过返料皮带机，一起返回到配料胶带上重新进行干燥和造球。合格生球通过带电子称的生球皮带机送往竖炉。
设有料斗1个、开炉皮带一条，必要时将开炉熟球通过生球皮带机送到需要的竖炉上。
2.3.6 竖炉工程
建设8m2竖炉一座，厂房面积约2400m3。主体采用钢筋混凝土框架结构，屋顶采用彩钢板轻型屋面。
一层设置两台电振给料机（GZ6型）和链板机；
二层设置辊式卸料器和液压泵站；
三层为检修平台，用于更换齿辊和处理结炉；
四层为燃烧室平台，设置圆筒卧式燃烧室2个，每室配2只PW-II型混合煤气烧嘴；
五层为炉顶布料平台，布料采用往复式布料小车，布料小车的皮带宽度B=650mm、L=12m。
六层竖炉顶层。
生球从炉顶开始，经历干燥、预热、焙烧、均热和冷却共五个阶段，最后，成品球从炉底排出。
8m2竖炉的烘干床水梁、导风墙水梁、大水梁、齿辊、水套等部位采用循环水强化冷却，循环水来自新建的泵房。另外，风机等的冷却水也直接来自该泵房。
2.３.7 焙球冷却
竖炉下部设置二次冷却系统。通过鼓风冷却，将球团的温度降到１00℃以下，便于胶带机运输，热废气经除尘后排空。
2.3.8 成品筛分和储运
冷却后的球团矿，用链板机运到振动筛，筛去≤5mm不合格部分，筛上成品球运到成品仓送炼铁，筛下物运到储仓，再用汽车送到原料厂或烧结厂。合格球团经胶带机运至成品球堆场堆放。
2.３.9 其它辅助系统
2.３.9.1 电除尘系统
电除尘器为45m2三电场，烟气来自竖炉炉顶烟罩、竖炉电振及二冷系统，电除尘器内烟气流速为1.034m/s，温度约140℃，除尘效率﹥98%。除尘器收集的干灰尘由埋刮板输送机输送到加湿卸灰机进行调湿，湿尘用汽车送原料库。
抽风机正常风量为188730 m3/h，负压3583Pa。经过电除尘器除尘，废烟气通过抽风机汇合到公用烟囱排出，烟尘排放浓度≤100mg/m3，烟囱高度45m，烟囱上口流速19.8m/s。
2.３.9.2 鼓风系统
鼓风房内设D500冷却风机1台，供竖炉冷却风；D250助燃风机1台，供竖炉助燃风；D500备用风机1台。
2.3.9.3 循环水系统
①．设备冷却系统
为鼓风机、除尘、煤气加压等设备提供冷却水。水量为30m3/h，压力为40米，由新建水泵站提供。
②．炉体冷却水循环系统
通过二台循环冷水泵，向竖炉供循环冷却水，单炉200m3/h。布料，看火和齿辊平台的回水全部汇总后自流入热水池。再通过循环热水泵将热水送入冷却塔，冷却后进冷水池。冷热水池用隔墙隔开，冬季热水池的水直接溢流到冷水池而不须冷却。
③．自来水系统
根据各岗位的用水量设计自来水系统。
2.3.9.4 煤气加压系统
由煤气发生炉送来的发生炉煤气，经过煤气加压机加后送竖炉使用，配置两台煤气加压机，压力26～30KPa。干燥窑所用煤气直接用管道送至干燥窑使用，不需加压。
2.3.9.6 供电系统
根据整个厂的用电负荷设计高、低配电室。
2.3.9.7 成品球团矿检验
球团厂设球团矿检验室，球团矿人工取样后送检验室。检验设施有：水分试验装置；成分化验验装置；原料粒度试验装置；生球落下试验装置；生球、焙球抗压强度试验装置；转鼓试验装置；还原性测定装置；堆密度测定装置及熔化温度测定装置等。利用上述装置分别对球团矿的物理性能及冶金性能进行检验。这些检测设施由印度球团厂业主统一安排。
2.4竖炉风平衡及主要工艺风机参数的确定
风机及电除尘器选型依据(年产30万吨) 表 2-7
序号
名称
小时量
吨耗
压力Pa
备注
1.1
助燃风量
11020Nm3
290Nm3
26460

1.2
煤气量
6308Nm3
166Nm3
26460
发生炉煤气热值5000kJ/m3
1.3
冷却风量
22800Nm3
600Nm3
28420

1.4
炉顶水汽量
4161Nm3

38000×1.1×8%×22.4/18
1.5
炉顶漏风量
4428.9m3

(1.1～1.4)的10%
1.6
二冷废气
50000 Nm3

1.7
电振废气
12000Nm3

2
引风机
110718Nm3

3450
140℃时工况风量为167496m3
3
电除尘器
45m2

流速1.034m/s

注：按年350天作业，期间作业率为94%，小时产量为38t计算。
根据表2-7，确定工艺风机能力如下：
助燃风机选D250，供竖炉；冷却风机选D500；加压站煤气风机选D150；抽风机选Y4-73-11№20D型离心引风机,Q=188730m3/h，P=3583Pa。
3 投资构成
本项目总投资3000万元，其中工程建设投资总额2000万元（其中建筑费650万元，设备安装费1120万元，其它费用230万元），生产流动资金1000万元。

江苏省冶金设计院有限公司
2010年5月8日