年产 20 万吨铁合金球团项目的工艺流程及主要设备清单、原材料
年产 20 万吨铁合金球团项目的工艺流程及主要设备清单、原材料
根据《中华人民共和国环境影响评价法》及国务院第 682 号令《国务院关于修改<建设项 目环境保护管条例>的决定》，该建设项目必须进行环境影响评价。根据《建设项目环境影响评价分类管理名录》（部令第 1 号，自 2018 年 4 月 28 日起施行）的类别划分，该项目属于“二 十、黑色金属冶炼和压延加工业”中“炼铁、球团、烧结”，需编制“环境影响报告书”。
一、主要设备清单
①采矿系统和选矿系统主要生产设施：
②置生产线设备及相关设备共计 41 台套：
二、主要原辅材料
三、工艺流程
1）矿石开采工艺
①竖井开拓
由于工程矿区矿体埋藏较深，上部有 300 多米的覆盖岩层，分布较集中，不适合露天开采。 结合矿体赋存条件，确定为竖井分区开拓方案。
采区分别布置一条主井、副井和一条回风井。主井布置在井田东部侧翼，负责矿区矿石提 升任务；副井为鼠笼提升竖井，负责承担坑口废石、人员、材料和设备提升任务；矿体下盘东 西两翼各布置一条风井，作为矿区井下通风出、入风口，1 号风井和 2 号风井均为Ф4m 圆形井。
②采矿生产工艺
在矿体厚大的主体部分选择无底柱崩落法；对于比较薄的矿体及赋存条件不规则的边界矿 体和分枝矿体，则采用工艺简单、损失贫化小的浅孔留矿法进行回采。
A.矿块布置：由于矿体属极矿体，沿倾向划分盘区。矿块呈垂直走向布置倾向，每 60m 划分一个盘区，走向每 50m（5 条进路）布置一个矿块。
B.采准切割：阶段运输平巷、天井、溜井、斜坡道布在矿体侧翼下盘脉外及矿脉内，每个 矿块设有一个溜井，溜井间距为 50m，二个矿块共用一个废石溜井。为形成切割槽，在回采进 路的顶端，需开拓切割平巷和切割天井，切割平巷规格为 3.5×4.5m，回采进路间距为 15m， 当矿房沿走向布置时，在矿房中间取切割槽，切割天井也在矿房中央。
C.回采：矿段回采顺序遵循由上至下，由两端向中央，由上盘到下盘的原则。对于单个矿 房，回采顺序是沿矿房长度，从矿房中央向两侧后退式回采。在一个矿块内，一个分段进行采 准，一个分段进行凿岩，一个分段进行崩矿，上分段超前下分段距离为 20m。
D.凿岩：采用 CYTJ10.2A 型凿岩台车，凿上向垂直扇形炮孔，孔径为 100mm，扇性炮孔 最小抵抗线为 1.5m，崩矿步距为 2.5m，每次爆两排炮孔。
E.爆破：采用铵油炸药，ZYC1000 型装药车，火雷管、导爆管一次起爆。
F.出矿：采用 JDCY-4 型铲运机出矿，年效率 20-25 万吨/台。
G.采空区处理：无底柱分段崩落法尾岩覆盖下放矿，视顶板围岩的稳定情况，采用自然崩 落法。处理采空区有两种办法：a.采用中深孔，深孔、药室爆破，崩落上盘围岩来填充采空区： b.利用坑内掘进废石，直接充填采空区。
2）选矿生产工艺
原矿石采用三段一闭路流程破碎。原矿最大块度 750mm，破碎最终产品料度小于 15mm。 粗碎、中细碎均布置在选矿厂内。选矿采用阶段性磨矿磁浮联选流程，第一段磨矿碎度（-200 目含量）占 65%，第二段磨矿细度，（-200 目含量）占 95%。经球磨机出来的矿浆进入阶段 磁选机磁选。铁精矿 Fe 品位为 65%，Fe 回收率为 79%，磁选尾矿为最终尾矿。
磁选得到的尾矿以固液比 4~6 用管道输送至尾矿库。尾矿水在尾矿库内经稀释、沉降分离等净化后流入尾矿水回收系统，返回选矿工艺循环使用。选矿工艺流程见图。
3）球团生产工艺流程
竖炉球团的主要生产工序包括原料贮运、配料、混料烘干、造球、生球筛分、竖炉焙烧以及冷却卸料等。工艺流程图见图。
（1）原料准备
本项 目的原料是来自葫芦岛八家矿业股份有限公司铅锌尾矿浮选后产出的富锰矿粉，辅料 为石灰石、白云石和膨润土。原料经由装载机运输进厂后，直接送至球团生产车间内卸料，再 由自卸翻斗车运送至封闭料仓内，配料区设置钢结构配料仓。辅料由运输车直接卸至对应料仓 内。系统配料时，原辅料与二次资源（除尘灰等）从卸料口卸料，料仓下设电子皮带秤完成辅 料的称量和配料。料仓上方设置集气罩（集气效率为 90%），上料及放料粉尘经集气罩收集后， 引至布袋除尘器处理，后经 15m 高排气筒排放。称量后的原辅料通过变频调速的圆盘给料机 和输送皮带送入烘干室。
（2）混料烘干
原辅料由圆盘给料机和输送皮带送入φ1800×16000 的圆筒烘干机进行混匀、烘干，项目采 用逆向烘干，用自产发生炉煤气作为燃料。烘干机的工作原理是借助圆筒旋转，在扬料板的作 用下使物料抛落混合，同时来自烘干炉燃烧煤气产生的热烟气与物料进行气固逆向热交换来烘 干混合料。依据水分仪对烘干后混合料水分的检测结果，来判断和控制烘干效果，从而完成对 混合料的混匀、烘干和提高料温的任务。
烘干工序产生的烟气主要为烟尘、SO2、NO2，经收集后与竖炉烟气一起进入布袋除尘器+ 双碱法脱硫设施处理，后经 25m 高排气筒排放。
（3）造球
烘干后的原料经皮带送入造球机室的混合料仓内，通过圆盘造球机造球。运行时，由给料 机皮带均匀向造球机布料，同时进行喷雾降尘，倾斜布置的圆盘造球机由机械传动旋转，混合 的原料加喷淋水后在圆盘内滚动成球，通过粒度刮刀控制造球的粒度。
（4）生球筛分
造好的生球落入输送皮带上，送入大球滚筛进行筛分，筛分在密封廊道内完成。筛下粉料 直接返回到造球系统重新利用，合格的生球通过皮带送入竖炉布料。
（5）竖炉焙烧
本工程建设 2 座 16m2竖炉，一用一备。土建结构分四层。第四层为布料平台，设竖炉布 料机一台，皮带机上料。第三层为燃烧室平台，煤气、助燃空气管道布置于三层、四层平台之间。第二层为卸料机平台，第一层和第二层之间设有电机振动给料机。
生球在竖炉内依次经过布料、烘干、预热、焙烧、均热和冷却后出料，布料采用直线往复 式布料。生球自烘干床向下蠕动过程中，烘干床与上升热气流进行热交换，生球水分逐渐被烘 干，烘干后下降进入预热焙烧带。煤气通过直流喷嘴进入竖炉两边燃烧室，与助燃风机混合充 分燃烧，焙烧温度控制在 1150~1250℃。在竖炉下部，冷却风由冷风口鼓入炉内参与冷却，焙 烧成的球团矿自上而下通过冷却带后温度降至约 500℃，经齿辊出料机后到达炉底出料口。竖 炉产生的焙烧烟气经过 2 级布袋除尘器处理后，再进入脱硫塔去除 SO2。经处理后的废气通过 25m 高的排气筒排放，排气筒内径为 1.8m。
（6）成品系统
冷却后的成品球团由竖炉下部卸料口连续排出，进入竖炉下部的地坑。卸料口上方设置集 气罩（集气效率为 90%），出料粉尘经集气罩收集后，引至布袋除尘器处理，后经 15m 高排 气筒排放。由于鼓入竖炉内的冷却风量受炉内风量平衡的限制，球团矿在炉内不能达到完全冷 却的程度，排出的球团矿温度均较高，因此，需先在成品槽内自然冷却约冷却 4h 后由装载机 运至成品区存放，最终由槽车运出厂外。
4）煤气生产工艺流程
本项 目拟建 1 座两段式煤气发生炉，直径φ3.2m，由料仓、加煤机构、干馏段、气化段、 出渣结构、汽包等六大部分组成。
双段式煤气发生炉以烟煤为燃料，经封闭式皮带输送给加煤机，由加煤机加入炉内，由空 气和水蒸气的混合剂作为汽化剂从底部进入炉内煤层，发生化学反应生成上段煤气和下段煤 气。加煤机构在加煤过程中会产生一定量的煤粉尘，但输送皮带就投料口均设置彩钢板进行封 闭，且煤尘粒径较大，短时间内即可沉降。
煤气发生炉内上、下段煤气经过除尘、除焦等工艺处理后混合，通过煤气管道输送至竖炉。
本 项目采用热煤气直燃烧，不经过水洗冷却，因此无含酚废水产生。
两段式煤气炉产出的煤气具有高热值、输出稳定等特点。具体工作原理如下：
①顶煤气的制气原理
入炉的烟煤被气化段产生的热煤气加热，首先失去内外水分（90~150℃），继而逐渐被干 馏（150~550℃）脱出挥发分，挥发分成份为焦油、烷烃类气体、酚及 H2、CO2、CO、H2O 混 合物，其中焦油、轻焦油随顶煤气进入后续净化被脱除，而烷烃类及 H2、CO2、CO 类作为干 馏煤气和气化段产生的部分发生炉煤气混合成为顶煤气。因为干馏气具有较高热值，因而属于 混合气的顶煤气热值一般可达到 7110~7350 kJ/m3。
②底煤气的制气原理
原料煤在干馏段被底部煤气干馏后，形成半焦进入气化段。半焦的挥发分一般为 3~5%。 半焦因脱去煤中的活性组份，气化活性比烟煤有所降低，其气化强度一般可达 270~320kg/m3·h， 两段式气化炉气化火层的温度一般为 1000~1300℃之间。半焦与蒸汽、空气混合气发生以下反应：
C+O2=CO2+408840 千焦/千摩尔
C+1/2O2=CO+123217 千焦/千摩尔
CO2+C=2CO-162405 千焦/千摩尔
C+H2O=CO+H2-118821 千焦/千摩尔
底部煤气为完全气化煤气，几乎不含焦油，但含少量灰尘。
③煤气除尘除焦油
上段煤气热值铰高，温度较低，并含有少量的焦油，这种焦油为低温干馏产物，其流动性 较好，可采用电捕焦油器去除焦油。按电场理论，正离子吸附于带负电的电晕极，负离子吸附 于带正电的沉淀极；所有被电离的正负离子均充满电晕极与沉淀极之间的整个空间。当含焦油 雾滴等杂质的煤气通过该电场时，吸附了负离子和电子的杂质在电场库伦力的作用下，移动到 沉淀极后释放出所带电荷，并吸附于沉淀极上，从而达到捕捉焦油净化气体的目的。其工作温 度为 90~150℃之间，煤气中的焦油雾滴及烟粉尘被极化，汇集到极管管壁，自流至焦油罐。 下段煤气经过落灰斗，除去大颗粒的灰尘后，进入旋风除尘器离心除尘。上、下段煤气混合经 过加压后通过煤气输送管道送入球团竖炉。
