钢铁行业环境影响评价.docx
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钢铁行业环境影响评价
钢铁行业生产工艺
我国钢铁行业作为基础工业经过结构调整、装备更新为主的快速发展,已形成了包括由矿山、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢以及相应的铁合金、耐火材料、炭素制品等多生产部门构成的庞大工业体系。
钢铁工业的特点是产业规模大、生产工艺流程长,从矿石开采到产品的最终加工,需要经过很多生产工序,其中的一些主体工序资源、能源消耗量都很大,污染物排放量也比较大。
钢铁行业体系分以铁精矿为基本原料生产钢材的长流程,如图1所示;以废钢铁为基本原料生产钢材的短流程,如图2所示。
图1钢铁行业体系之一——炼钢长流程
图2钢铁行业体系之二——炼钢短流程
1.烧结厂
烧结工艺是利用铁矿粉、返矿、配入适量的燃料和熔剂,按一定比例在高温下经过烧结或球团工艺制成烧结矿或球团矿。
铁矿粉造块方法主要有:
烧结法和球团法,两种方法所获块矿分别为烧结矿和球团矿。
烧结工艺将各种粉状含铁原料,配入适量的燃料和熔剂,加入适量的水混合后,在烧结设备上加热将矿粉颗粒黏结成块的过程。
球团工艺是把铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,加水润湿,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。
2.原料进厂
铁矿粉和熔剂剂通过火车或汽车运进厂,卸至堆场或仓棚;
焦炭(或焦粉)、无烟煤通过火车或汽车运进厂,卸至堆场或仓棚;
其余辅料袋装通过汽车运进厂,卸至辅料仓库;
废钢铁通过汽车运进厂,卸至堆场;
液体燃料(重油或柴油)通过槽车进厂,卸至油罐;
堆场和仓棚内用翻车机或人工卸料,用装载机聚堆。
铁矿粉通过传送带上料至精矿槽,焦炭和熔剂通过传送带上料至受料矿槽。
3.烧结工艺
烧结工艺流程包括原辅料(含铁原料、燃料、熔剂)的输入、破碎筛分(棍式、锤式破碎机、冷筛),配料(移动皮带,矿槽,园盘给料机,电子秤),拌合(配料桶),混合料通过混合料矿槽(摆动皮带)、泥辊(宽皮带)、九辊布料器铺到烧结机台车上。
带式烧结机是由头尾星轮带动的装有混合料的台车并配有点火、抽风装置的机械设备。
台车在头部加料并点火,至尾部卸料。
通过抽风机抽风烧结,在有效烧结长度内,将混合料由上至下烧透,生成烧结矿。
烧结过程中还有一重要的风路系统,它的核心设备是主抽烟机。
烧结生产设备图
4.球团工艺
球团生产设备图
球团工艺分三步:
①将细磨精矿粉、熔剂、燃料和黏结剂(如皂土等约0.5%)等原料进行配料与混合;②在造球机配合料适当加水,滚成10~15mm的生球;③生球送入高温焙烧机(设备有竖炉、带式焙烧机、链箅机—回转窑三类)进行高温焙烧,焙烧成球团矿成品。
球团链篦机—回转窑流程、设备图
5.冷却工艺
烧结机焙烧出的烧结块再通过破碎、过筛分、除尘等环节,得到一定大小的烧结矿成品,同时分出矿粉。
高温焙烧机焙烧出的球团再经冷却、筛分得到成品球团矿。
烧结工艺的冷却有带式和环式两种,鼓风式带冷机是与各式烧结机(环烧、带烧、平烧)配套的高效通用烧结矿冷却设备。
鼓风环式冷却机是冶金企业大中型烧结机的主要配套设备。
经冷却的成品矿进入矿槽贮存待运,或直接经传送带送往高炉装料设备带配料。
带式冷却机和环式冷却机
6.炼铁车间
高炉炼铁工艺包括供料系统、上料系统、炉顶系统、粗煤气系统、炉体系统、出铁场系统、渣处理系统、热风炉系统和煤粉喷吹系统。
辅助系统包括铸铁机和修罐库。
7.供料上料
入炉的块矿(烧结矿、球团、块矿)焦炭分别有传输系统送入各自的矿槽,通过给料机、筛分后称量卸到供料皮带运至炉顶装料入炉。
筛后的焦粉由汽车运回烧结厂。
高炉上料设备图
8.高炉熔炼
装入料罐的铁矿石、焦炭和熔剂通过料钟向下运动,从高炉下部风口鼓入预热空气(1000~1300℃),喷入燃料(油、煤或天然气等)。
原燃料向下降落,原料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列熔炼、被还原成金属铁(铁水)。
熔炼产生大量高温高炉煤气向上运动,铁水从高炉底部的出铁口流出,铁渣从炉体下部出渣口排出。
熔炼好的铁水间断从出铁口流入铁水罐,出铁口会产生强烈的喷射烟气,铁水用铁水罐车送至铸铁机浇铸成铁锭或送至转炉炼钢。
从出渣口定期排出炉渣,炉渣经渣沟送入粒化槽,渣沟的粒化箱喷射冷却水使炉渣冷却成粒化,,过滤后的水渣经皮带运输机转运至渣场。
高炉炼铁设备示意图
9.热风、煤粉喷吹
热风炉以混合煤气为燃料,在烟气炉燃烧,送入高炉的空气经过热风炉加热至1000℃以上。
无烟煤经传送带送入磨机磨成煤粉,再送入高炉喷吹系统喷入炉内。
热风炉、煤粉喷吹设备示意图
10.炼钢厂
长流程钢铁生产炼钢采用转炉炼钢,短流程钢铁生产炼钢采用电炉炼钢。
11.转炉炼钢
铁水由铁水罐运输倒至混铁炉内,经脱硫、挡渣后,加入石灰,另兑10﹪以下废钢,倒入转炉。
倒入转炉的铁水,吹入纯氧进行熔炼,使铁水中过量碳氧化,碳含量低于预定值时,停止吹炼出钢。
装料和出钢时炉身可以倾斜。
出钢时钢水注入钢水包,送连铸工序。
转炉内氧化过程释放大量热能使炉内达到足够高的温度。
转炉炼钢设备图
12.电炉炼钢
先将零散的废钢铁进行配料、挤压、剪切,进料前炉底应先铺占料重1.5%左右的石灰,再将处理后的废钢铁倒入料筐,用天车吊至炉内按要求布料。
炉料装完通电加热使炉料熔化,从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期,熔化其主要是熔化炉料,造好炉渣。
第二阶段氧化期,炉内除吹氧助熔外,还吹入天然气或轻油或煤粉,增加融化的热量。
炉内吹氧脱碳和加矿脱碳。
氧化结束将熔融的炉渣通过炉门使用耙子扒除钢渣。
第三阶段还原期从扒渣完毕到出钢,主要任务是脱氧、脱硫、控制化学成分。
出钢后立即检查炉衬,需填补炉底时,应先将炉底残渣全部扒出,然后进行填补。
电炉炼钢设备图
13.铸钢工艺
铸钢的方法主要分为锭模铸造和连续铸造两种类型。
连续铸钢工艺:
由炼钢炉倒出的钢水经炉外精炼处理后,用钢水包运送到浇铸位置注入中间包(钢包回转台),通过中间包钢水连续浇铸在结晶器中,待形成坯壳后,从结晶器以稳定的速度拉出,再经喷水冷却、凝固,铸坯通过拉坯机、矫直机后,脱去引锭杆,完全凝固的直铸坯由切割设备切成指定长度的连铸坯后,经运输辊道或汽车进入轧钢车间。
模铸工艺:
是将冶炼合格的钢水浇铸到钢锭模内,待钢锭冷却后取出。
再送到加工车间加热、开坯、轧成钢材。
目前除了一些小钢厂外基本很少使用。
连铸设备图
连铸流程示意图
14.轧钢车间
15.热轧工艺
板坯由连铸机出坯辊道或汽车送到热轧车间板坯库,热钢坯直接送加热炉加热,冷钢坯由吊车吊至上料台架,再经加热炉加热。
加热的钢坯进入加热炉的装炉辊道,再由出钢机托出,通过出炉辊道、输送辊道输送,经高压水除鳞装置除鳞后,进入可逆粗轧机轧制,粗轧后再用高压水除鳞装置二次清除氧化铁皮,然后进入精轧机组。
精轧过程采用水直接冷却系统经过多次轧制成规定的板材或线材,通过机械打卷或打捆入热轧成品库。
16.冷轧工艺
钢铁厂的冷轧产品主要有普通冷轧板、镀锡板、镀锌板和彩涂板。
冷轧的主要生产工序:
酸洗、冷轧、退火、平整、剪切,电镀板在酸洗后还要脱脂,退火前也需脱脂(碱洗)。
坯料在冷轧制前须经过连续酸洗机组清除氧化铁皮,以保证带钢表面光洁。
酸洗后进行连续冷轧,轧到一定厚度还须进退火炉退火,使钢软化。
在退火之前还需进行脱脂,脱脂后的带钢,在保护气体中进行退火。
退火后的带钢在进行平整,剪切。
工艺润滑剂的种类:
有轧制油和乳化液两大类(水作载体)。
常用的是乳化液。
17.钢铁企业的主要是生产设备
钢铁行业的原辅料
一、烧结工艺的原辅料
1.原料
烧结工艺是利用铁矿粉、返矿、配入适量的燃料和熔剂,按一定比例在高温下经过烧结或球团工艺制成烧结矿或球团矿。
球团生产的原料为焦炭粉(或煤粉)和熔剂(石灰石灰或白云石)。
球团使用的原料主要为含铁原料,达70%。
【铁精矿粉】:
是由铁矿石(含有铁元素或铁化合物的矿石)经过选矿、破碎、分选、磨碎等加工处理而成的矿粉。
铁矿粉的种类主要分为磁铁矿粉(主要成分Fe₃O₄);赤铁矿粉(主要成分Fe₂O₃);褐铁矿粉(主要成分Fe₂O₃);菱铁矿铁(主要成分FeCO₃)的硅酸盐矿粉;以及硫化铁矿(主要成分FeS₂)。
【返矿】:
烧结矿返矿分为热返矿(烧结机尾两侧和表层的未烧好的烧结矿)、冷返矿(烧结矿经冷却和整粒后的筛下物)和高炉料槽下返矿(高炉料槽中的烧结矿在入炉前进行筛分时的筛下物)3种。
2.辅料(熔剂)
烧结熔剂主要有石灰石、白云石、菱镁石、生石灰和消石灰等。
【石灰石】:
主要成分是碳酸钙。
石灰石块状/粉状:
烧失量40.79%,硅4.62%,铝1.21%,铁0.52%,钙50.16%,镁1.10%。
石灰石平均含硫0.025%。
【白云石】:
白云石晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。
化学成分为CaMg(CO₃)₂。
白云石粉/块:
硅0.19%,铝0.15%,铁0.17%,钙32.1%,镁21.19%。
白云石平均含硫0.038%。
【菱镁石】:
菱镁矿石主要成份为(MgCO₃),菱镁矿的特性与方解石相似。
【生石灰】:
主要成分为氧化钙,平均含硫0.03%。
利用生石灰代替部分石灰石作为烧结熔剂,可强化烧结过程。
【消石灰】:
俗称熟石灰,是一种白色粉末状固体,主要成份是Ca(OH)₂。
可以改善烧结成球性。
3.燃料
烧结使用的燃料主要有焦粉、无烟煤、煤气等。
烧结燃料耗量为40~50㎏标煤/t产品,综合能耗为55~70kg标煤/t产品。
2013年烧结工序能耗中,固体燃耗约占80%,电力约占13%,点火燃耗约占6.5%,其它约为0.5%。
球团多以焦粉、重油、煤气为燃料,燃料耗量为18~20㎏/t矿。
综合能耗30~45㎏标煤/t矿。
【焦粉】:
焦炭的筛下物。
焦粉具有焦炭的一切物理与化学性质。
焦粉热值在6500~7500kcal/kg,灰分在3~8%,挥发分在1%~6%,平均含硫率在0.5%。
【无烟煤】:
热值在6000~7200kcal/kg,灰分在10~18%,挥发分在6%~10%,平均含硫率在0.3%。
【煤气】:
钢铁企业混合煤气热值在13.39~15.06MJ/m³。
高炉煤气热值在3.52~4.19MJ/m³,含H₂S10mg/m³;焦炉煤气热值在18.26MJ/m³,含H₂S100mg/m³。
【水】烧结和球团生产都需要补充用水,用水量按不同工艺类型,使用量也不相同,如下表所示。
二、炼铁工艺的原辅料
高炉炼铁主要原料有含铁原料(铁矿石、烧结矿或球团矿),助熔剂(石灰石、硅石等),还有还原剂(焦炭),辅助还原剂(煤粉、石油、天然气、塑料)通常,冶炼1吨生铁需1.5~2.0吨铁矿石(一般情况下1.8吨铁矿石可产1吨生铁),0.5~0.7吨燃料(高炉燃料主要是焦炭和煤粉,还有重油、煤气、煤、天然气),0.2~0.4吨熔剂,总计需要2~3吨原料。
1.原料
【铁矿石】:
【烧结矿】:
含硫0.005
【球团矿】:
含硫0.005
【焦炭】:
热值在6500~7500kcal/kg,灰分在3~8%,挥发分在1%~6%,平均含硫率在0.5%。
2.辅料
【石灰石】:
主要成分是碳酸钙。
其他如前。
石灰石平均含硫0.025%。
【硅石】:
又称石英砂、二氧化硅。
硅石中SiO₂是主成分,Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等均为杂质。
硅石含硫0.006%。
三、炼钢行业的原辅料
炼钢分为转炉炼钢和电炉炼钢,不仅炼钢设备不同,炼钢使用的原辅材料也有差异。
1.转炉炼钢的原辅料
炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。
1.1主原料:
氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢(生铁块)。
1.2辅料:
炼钢用辅原料通常指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿)、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。
1.3各种铁合金:
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