钒钛综合提取项目可行性研究报告.docx
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1、总论
1.1项目名称及建设单位
1.1.1项目名称
钒钛综合提取项目
1.1.2建设单位
******有限公司
1.2企业概况
****有限公司*坐落于**省**市**县**镇纪*村，和黑山铁矿相邻，
距**市区35公里，与**钢铁集团铁路货物专用线相连，是一家以生产
含钒耐磨铸铁、钒渣及炼钢提钒专用冷却剂的股份制企业。
****主导
产品为含钒耐磨铸铁，该产品可以替代昂贵的合金50钒铁，广泛应用
于耐磨沙泵、耐磨机床、耐磨铸球、机械轧辊、农业机械、建筑机械、
内燃机配件及其他耐磨铸件，能够使零件的使用寿命延长两倍以上。
****产品远销北京、天津、河北、河南、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙
江、山东、山西、陕西、湖南、湖北、江苏、福建、四川、贵州、广
西等省市，与全国200多家用户建立了长期稳定的供需关系。
****钒业有限公司原为**钢铁集团有限公司分公司，于2004年
底承钢公司主辅分离改制为股份制企业，现有职工350人，其中改制
职工249人，两座128立方米高炉，年产含钒耐磨铸造生铁20万吨。
2010年9月为响应国家淘汰落后产能要求，**公司两座高炉停产并
拆除，为了解决职工就业，所以决定调整产业结构，建设符合国家产
业政策的70万吨钒钛矿钒钛综合提取项目。
企业秉承“资源有限、综合利用、持续发展”的方针，发扬“创业、创新、创一流、守合同、重信用”的企业精神，发挥资源管理技术三大优势，向钒钛资源综合开发利用地深度和广度拓展。
1.3设计依据
（1）****与神雾新建转底炉熔分炉生产线交流纪要。
（2）2008年国家发展改革委办公厅《关于组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》
（3）国务院2007年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录（2007年修订）》；
（4）2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录（2005年本）》；
（5）科学技术部编制《2006年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》；
（6）2005年国家发改委第35号令《钢铁产业发展政策》。
1.4项目建设的必要性
钒是一种重要钢铁合金元素，可显著提高钢的硬度、强度、耐磨性、延展性、改善钢的切削性能，在钢中添加万分之几就对钢的强度有明显的提高，因此在国民经济中得到广泛应用。
钒常用于低碳钢或高碳钢、HSLA钢、高合金钢、工具钢和铸铁生产中，这些合金被用于喷气机和火箭等的超耐热材料，溅射靶，真空管蒸镀，V3Ga合金系超导材料，原子能工业的快中子反应堆的包套材料，空压机,起落架，汽车等。
钒的氧化物也是化学工业中不可缺少的催化剂，用于生产硫酸及石油产品的裂化过程的催化剂。
在硫酸生产过程中，钒可防止二氧化硫的排放，去除天然气中的硫化物和石油燃烧所生成的氮氧化物。
钛作为一种重要钢铁合金元素，也在国民经济中得到广泛应用。
钛及其合金具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等许多优特性，钛及其合金不仅在航空、宇宙航行工业中有着十分重要的应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等许多工业部门中广泛应用。
澳大利亚、新西兰、印尼等国家存在的大量海砂，主要成分为钒钛铁矿，是一种含铁、钛、钒为主并伴生有少量其他可综合利用组分的矿物。
但由于钒钛铁矿的特有性质，钒钛铁矿的应用此前还存在一些问题。
世界上对钒钛磁铁矿类矿物进行开发利用研究的主要国家是南非、俄罗斯、新西兰和中国。
南非、新西兰采用的是回转窑一电炉流程，主要回收铁和钒。
俄罗斯、中国攀钢和承钢采用高炉一转炉流程。
高炉一转炉流程，使用的焦炭原料日趋紧张，需要烧结、焦化等工序，投资大，回收铁90%、钒80%、钛为0。
回收1吨铁，高炉渣中有25%二氧化钛（占钒钛磁铁矿原矿中钛的56%）没有利用，使原矿中一半多的钛资源流失。
在用选铁尾矿回收的钛精矿生产钛白粉时，钛精矿中含量30%的铁没有回收，生产一吨钛白粉，钛精矿中70%的铁也在流失。
铁精矿中的钛在流失，钛精矿中的铁在流失，就经济价值而言，钒钛资源开发潜在价值损失率高达80%以上，资源存在大量的浪费。
由于传统的钒钛冶炼工艺存在的上述问题，随着钒钛工业的快速发展，在推动国家和地方社会经济前进的同时，也随之带来一系列相关的负面问题。
我国很多钒钛钢铁企业存在生产组织和管理粗放，环境污染严重以及资源消耗和浪费较大等问题。
这一点突出表现没有实现资源的有效回收和综合利用。
在资源回收与综合利用、循环经济方面，仍有很多工作需要进一步推进和完善。
根据可持续发展以及循环经济的理念，如何合理开发和综合有效利用现有的资源，对于降低企业生产成本和环境保护起到相当重要的作用，具有明显的社会意义和良好的经济效益，已引起社会各界和广大企业的高度重视。
转底炉的工艺特点是在高温下（1300~1350），敞焰加热含碳球团的薄料层（~40mm），实现快速还原（<20min），即高温、快速、采用含碳球团是其技术关键。
转底炉生产率高，投资低，约为回转窑的一半。
但转底炉的加工制作较难，技术要求较高。
转底炉法的炉料在炉底上静止，随炉底一起运行，对炉料的强度要求不高。
转底炉对煤炭资源的适应性强。
转底炉还原工艺可适宜50万吨以上规模，与其它煤基直接还原方法相比，在生产率、规模化、投资费用、能耗、单位成本等方面都占有明显的优势。
热态直接还原铁采用熔分炉进行熔分，钛在渣中富集，而钒可通过铁水提取，钒钛的收率可分别达到80%、100%。
在资源市场竞争日趋激烈及资源日益贫乏的情况下，传统的高投入、高消耗、高排放、低效率增长方式已难以为继。
因此，河北**采用新的转底炉-熔分炉工艺，通过技术进步，改变增长方式，发展循环经济，合理开发利用资源，降低企业生产成本，可以增强企业核心竞争力，实现可持续发展。
作为钒钛提取必要的前期工序，本项目拟以钒钛精粉、钛精矿和非焦煤为主要原料，采用转底炉直接还原-熔分炉-提钒工艺技术生产含TiO2约75%的钛渣、含V2O5约15%钒渣。
1.5项目概况
1.5.1项目建设地点
****钒业有限公司预留建设用地。
1.5.2建设规模
本项目年处理35万吨钒钛铁精粉、35万吨钛精粉，年产含TiO2
约75%的钛渣25万吨，1600吨V2O5（用本项目所产的15%钒渣来料加工），28万吨铸件.
本可行性研究报告按照一次规划实施设计，分两期建设，一期为设计规模的一半，即处理35万吨钒钛矿，年产含TiO2约75%的钛渣12.5万吨，800吨V2O5（用本项目所产的15%钒渣来料加工），14万吨铸件。
工程包含原料场、蓄热式转底炉2套（含原料制备）、洁净煤气制备系统1套、转底炉烟气余热利用设施2套、余热发电装置1套，制氧装置1套，熔分炉2套、脱硫设备1套，精炼炉1套，提钒装置1套，铸件系统2套，配套的公用辅助设施等。
1.5.3项目主要建设内容
蓄热式转底炉直接还原部分：
本项目生产原料是钒钛精粉、钛精粉，粘结剂和低灰份的煤粉，采用洁净煤气为燃料，使铁的氧化物直接还原。
熔分炉熔融分离部分：
主要原料是蓄热式转底炉生产的热态直接还原，采用电弧为热能，熔分使钛富集得到含钛75%的钛渣、含钒0.5%
以上的铁水提钒后全部铸成铸件。
本项目主要内容,包括：
—生产规模、产品方案、生产工艺流程的选择配置；
—主要生产设备的选型、车间布置；
—车间及设备的供配电、传动和电控三电一体化；
—热力、燃气、通风除尘、给排水等生产辅助设施；
—厂房和建（构）筑物；
—项目总图设施；
—环保及安全卫生措施；
—项目投资估算及效益分析；
1.5.4项目主要工艺路线
主要工艺路线见下图：
图1-1工艺流程图
1.6主要技术经济指标
项目的主要技术经济指标见下表
序号
分
类
指标名称
单位
指标值
备注
1
产品
钛渣
104t/a
25
V2O5（钒渣）
104t/a
0.16
铸件
104t/a
28
2
原材料消耗
钒钛精矿粉
104t/a
35.00
还原无烟煤
104t/a
14.55
钛精矿
104t/a
35.00
洁净煤气用煤
104t/a
13.68
AD脱硫剂
104t/a
0.83
有机粘结剂
104t/a
4.47
3
能源介质
装机容量
kVA
86000.00
电力消耗
106kWh/a
329.10
补充新水量
t/h
250.00
压缩空气
Nm3/min
11.6
氮气
Nm3/h
1675
发电
106kWh/a
47.52
4
土地利用
占地面积
hm2
40
建筑面积
hm2
20
运入量
104t/a
100.13
运出量
104t/a
60.5
绿化率
%
50
5
职工定员
人
530
6
吨铁消耗及回收指标
钒钛精矿粉
t/t
0.658
钛精矿
t/t
0.658
还原无烟煤
t/t
0.45
洁净煤气用煤
t/t
0.37
有机粘结剂
t/t
0.1
电力消耗
kW/t
1000
补充新水
Nm3/t
3.7
AD脱硫剂
t/t
0.016
压缩空气
Nm3/t
10.3
氮气
Nm3/t
25
余热发电
kW/t
89.4
氧气
Nm3/t
27.3
2、项目技术基础
本工程的技术核心在于采用蓄热式转底炉-熔分炉双联工艺生产初级产品钛渣和含钒铁水，钛渣可以销售给国内钛白粉生产厂，含钒铁水经提钒得到钒渣，销售给承钢作为加工五氧化二钒和80钒铁的原料。
提钒后铁水可以热装铸成各种铸件。
本章重点对蓄热式转底炉-熔分炉直接还原工艺进行描述。
2.1神雾公司转底炉关键技术
北京神雾公司组织多名国内燃烧、冶金、工业炉、机械设计、自动控制、热工材料等领域的技术专家，跟踪国际国内直接还原技术发展前沿，对铁矿石直接还原反应的原理和化学动力学机理、直接还原转底炉蓄热式烧嘴设计、转底炉设计、转底炉无氧化加热计算及气流流体动力学计算、直接还原铁电弧熔分等诸多领域开展理论及实验研究，取得了一系列突破性进展。
并已取得了成功业绩，率先实现了“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉-熔分炉”技术路线，解决了国外转底炉燃料必须采用天然气的限制，以及直接还原铁熔分过程中的热装上料、自动条件控制等技术难题。
2.2知识产权情况
北京神雾公司拥有针对钒钛精铁矿的转底炉直接还原技术，熔分等技术，产生了蓄热式转底炉、熔融炼铁等十几项国家专利。
北京神雾公司蓄热式燃烧方面的专利有：
1）组合式双预热蓄热式燃烧器：
专利证书号第698977号
2）分隔式双预热蓄热式燃烧器：
专利证书号第698802号
3）单预热空气蓄热式燃烧器：
专利证书号第698455号
4）单预热空气扁平焰蓄热式燃烧器：
专利证书号第698631号
5）高效长寿蓄热式燃烧器电子点火枪：
专利证书号第697614号
6）大型四腔四通换向阀：
专利证书号第620424号
7）小型四通旋塞阀：
专利证书号第619807号
8）小型旋瓣式三通换向阀：
专利证书号第619807号
9）蓄热式燃气辐射管燃烧器：
专利证书号第697406号
10）耐热耐脏煤气快速切断阀：
专利证书号第620010
北京神雾公司直接还原国家发明专利有：
1）煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法
2）矿石与煤直接还原并经选别和造块后熔融炼铁方法
2.3工艺技术特点及优势
2.3.1工艺技术特点
“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉+熔分
炉”技术路线处理含钒钛精矿的主要特点：
采用煤基还
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