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：