煤基短流程生产线总平面布置

王阿猛

（中冶南方工程技术有限公司， 湖北 武汉430223）

钒钛磁铁矿是一种宝贵的稀缺资源，实现对资源的综合利用具有重大的意义。

陕西洋县境内矿山现已探明钒钛磁铁矿资源储量3.6亿t，拟对此矿山进行采选，在矿山建设年产80万t钒钛磁铁精矿粉生产线。并在洋县工业园区内采用“煤基竖炉（直接还原铁）→电炉→精炼→连铸→轧钢”短流程工艺对钒钛磁铁精矿进行资源综合利用，得到高品位钒渣、优质碳素钢、工业纯铁、雾化铁粉等高附加值产品。所需的磁铁精矿粉由钒钛磁铁精矿粉生产线提供，通过管道输送至厂区，煤粉及其他原燃料均由附近地区提供。

1 产品方案及生产规模

1.1 产品方案

该方案最终产品为钒渣、Φ16～Φ70 mm圆钢、工业纯铁和雾化铁粉，其中主要钢种为优质碳素结构钢（45）、合金结构钢（40Cr）。产品方案见表 1。

表1 产品方案

1.2 生产规模及物料平衡

设计规模为生产60万t直接还原铁，最终产品为37.57万t圆钢和7万t雾化铁粉，采用“煤基竖炉→电炉→精炼→连铸→轧钢”的短流程生产工艺，并配套建设相应的公辅设施。主体系统生产规模见

表2。物料平衡图见图1。

表2 主体系统生产规模

图1 物料平衡图

2 主体工艺系统

2.1 炼铁系统

炼铁考虑采用煤基竖炉1套，单套生产能力60万t/年。

该技术主要设备是以煤制气为燃料，以经过筛分的钒钛磁铁精矿粉原料，压制成块，与无烟煤等混合成炉料，由炉顶布料系统连续加入炉内煤基立式反应器，燃料通过专用燃烧器在炉内燃烧加热，高温烟气回收用于原燃料的干燥、预热，炉料在封闭的立式反应器中进行“预热→还原”，还原后的产品DRI热装入电炉炼钢，海绵铁温度按出料800℃、热装海绵铁压块600℃送至电炉。

2.2 炼钢系统

炼钢系统需满足年生产47.52万t钢水要求，电炉炼钢得到11.84万t/年钒渣，钒渣按要求收集后加工得到钒制品，钢水根据钢种（45、40Cr、工业纯铁）要求进行精炼，精炼后39.52万t钢水进入连铸工序，另外7万t钢水单独送至“雾化铁粉”工序制铁粉，其中雾化铁粉工序单独设置车间。

工业纯铁按用途主要分为：原料纯铁、电工纯铁、军用纯铁。

1）工业纯铁的生产工艺：电炉熔炼—LF精炼—连铸—热连轧。

2）雾化铁粉的产品有：纯铁粉、合金钢粉合金、扩散型合金钢粉、无偏析合金粉、易切削钢粉，其中除了纯铁粉不添加合金元素外，其它均需添加合金。

3）雾化铁粉的生产工艺：电炉熔炼—LF精炼—雾化装置。

4）炼钢系统设备配置：新建1座70 t电弧炉、1座70 tLF精炼炉，电弧炉和LF精炼炉并辅以吹氩站组合的配置方案。

2.3 连铸系统

新建1套三机三流方坯连铸机，满足年产钢坯38.33万t要求。方坯规格：断面180 mm×180 mm，定尺6～9 m。坯料外形及表面质量：执行YB/T 2011—2004标准或企业标准。

2.4 轧钢系统

轧机系统生产规格Φ16 mm～Φ70 mm圆钢，钢种为优质碳素结构钢（45）、合金结构钢（40Cr）、工业纯铁等3种，共计37.57万t/年。

3 总平面布置

3.1 用地情况

该项目用地面积38.61万m2,场地平坦，无拆迁，地质条件良好，满足工程建设用地要求。

3.2 主要车间组成

1）主要生产设施。炼铁车间（原料库、压球烘干、还原炉等）、煤制气（原煤库、发生炉、脱硫系统等）、70t电炉炼钢、连铸车间、棒材车间及配套的公辅设施等。

2）全厂公辅设施。制氧站、110 kV变电站、液化石油气站、空压站、综合机修设施、废钢堆存区、钢渣二次处理设施、办公楼、食堂、浴室。

3.3 总图布置原则

要求具有紧凑合理、占地省、投资低、物流简洁顺畅、环保除尘效果好、自动化程度高、工人劳动强度低、劳动定员少等特点。

3.4 总平面布置

主体生产设施依次从厂区西侧至东侧布置，煤制气→还原炉→电炉炼钢连铸车间→棒材车间。

1）炼铁系统。从西至东，从南至北依次布置原料库→烘干压球厂房→还原炉本体厂房。辅助设施（除尘、水处理）靠近厂房就近布置。

2）炼钢连铸系统。布置在还原炉厂房的东侧，与其相接，辅助设施（除尘、水处理、废钢间）布置在厂房南侧。

3）轧钢系统。布置在炼钢连铸厂房的东侧，与其相接，钢坯实现热送，辅助设施（水处理、检验室）布置在厂房南侧。

4）全厂公辅系统。全厂公辅设施布置在厂区南侧，从西向东依次布置钢渣二次处理设施、铁合金、耐火材料仓库、110 kV变电站、制氧站、厂前区。具体布置，总平面布置见图2。

图2 煤基竖炉、电炉、连铸、轧钢短流程项目总平面布置图

3.5 运输

本工程外部运输为管道运输及道路运输两种方式，钒钛磁铁精矿粉通过管道输送至厂区，石灰石、无烟煤、废钢、铁合金等原燃料及成品均采用道路运输。

本厂区共设置3个出入口。1号出入口：设在厂区南侧，靠近炼铁车间，主要为原、燃料等货物的出入口。2号出入口：设在厂前区南侧，靠近厂前区，作为人流主出入口。3号出入口：设在厂区东侧，主要为成品货物的出入口。

4 结语

对采用“煤基竖炉（直接还原铁）→电炉→精炼→连铸→轧钢”短流程工艺生产线的总平面布置，既要考虑到用地合理集约、物料流向顺畅，还要考虑到平面布局合理，生产流程顺畅，能源介质管网短捷，节约投资等因素。