矿渣微粉工程60万吨初步设计说明书.docx
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矿渣微粉工程60万吨初步设计说明书
矿渣微粉工程60万吨初步设计说明书
参加设计专业人员
专业
主要设计人员
项目组审
项目室审
水渣工艺
张旭
李旭善
张云鹏
燃气动力
王佩林
马明春
刘萍
设备
韦传稳
张进
杨则珍
通风与环保
李丽梅
张建胜
舒胜清
给排水、消防
朱丽刚
钟筠然
电气、自动化仪表
吴江松
王昌正
刘海峰
建筑、结构
翟丰伟、韩芳
殷勤
赵沛
工程技术分析
李瑞丽
洪卫民
设计文本总目录
卷号
设计文本名称
备注
第一卷
说明书
第二卷
图纸
1总论
1.1 项目概况
⑴ 项目名称：
60万t/a矿渣微粉生产线工程
⑵ 项目地址：
联峰钢铁（张家港）有限公司
⑶ 生产范围：
生产符合国家标准的矿渣微粉，并提供相关的技术服务
（4）产品方案:
年生产60万吨矿渣微粉
（5）生产方法:
高炉水渣采用立磨进行磨制矿渣微粉
1.2 建设规模和设计方案
1.2.1 建设规模
生产线产品为年产符合国家标准GB/T18046-2000的矿渣微粉60万吨，产品细度≥4300cm2/g生产线。
生产线产品进入成品库后经汽车或轮船散装出厂。
1.2.2设计方案
本工程设计主要生产S95等级粒化高炉矿渣粉,实际生产控制指标:
产品水分:
≤0.5－1%
比表面积:
≥4300cm2/g
7d活性指数:
≥75
28d活性指数:
≥100
流动度比:
≥100
325目筛余：
<20%。
1.3 项目背景和产品指标的确定
1.3.1 项目背景
建筑材料在国民经济中占有重要地位，但它的生产要消耗大量的自然资源，为了进一步减少自然资源的消耗，保护生态环境，最佳途经就是充分利用工业废渣。
在混凝土生产中渗入矿渣微粉已成为一种新型建材，在国外已得到广泛应用，在国内也越来越引起人们的重视，矿渣微粉在北京、上海等地已出现了供不应求的销售局面。
随着社会经济的不断发展，大型特殊工程对混凝土特性的要求越来越高，加上商品混凝土需求量的不断增加，为矿渣微粉的使用创造了条件，也为我国矿渣利用开辟了一个前景广阔的市场。
1.3.2 产品指标的确定
表1.1矿渣粉的技术要求
项目
级别
S105
S95
S75
密度（g/cm2）
比表面积（m2/kg）
不小于
不小于
2.8
350
活性指数（％）不小于
流动度比（％）
7d
28d
不小于
95
105
85
75
95
90
551）
75
95
含水量（%）
三氧化硫含量（%）
氯离子2）含量（％）
烧失量2）（％）
不大于
不大于
不大于
不大于
1.0
4.0
0.02
3.0
注：
1）可根据用户要求协商提高。
2）选择性指标。
当用户有要求时，供货方应提供矿渣粉的氯离子含量和烧失量数据。
在我国标准中，矿渣粉的技术要求满足表1.1要求。
根据市场调查结果市场对矿渣粉的质量需求以S95为主,国内同类矿渣粉厂S95级矿渣粉的比表面积大都控制在4000cｍ2/g～4500cｍ2/g之间。
国外同类矿渣粉厂的比表面与国内也较接近（见表1.2）。
经过研究矿渣粉比表面积与活性之间的相关性,确定Ｓ95级矿渣粉的比表面积控制指标为≥4300cm2/g。
表1.2各国矿渣粉比表面积对比
厂家
比表面积（cm²/g）
芜湖
4200
首钢
4200
太钢
4500
内江
4500
长治
4500-6000
Pu-Shin（台湾）
4200
韩国
4840-5000
日本
4000-4200
Batangas（菲律宾）
4200
PhucSon（2*）（越南）
3800
PortKlang（马来西亚）
4300
PasirGudang（马来西亚）
4300
Mersin（土耳其）
4000
Karabuk（土耳其）
4000
Orissa（印度）
3400
Dalmia（印度）
3400
Madras（印度）
4500
Deccan（印度）
4000
Orissa（印度）
3400
Orissa（印度）
5000
法国
3600-4500
SRTRouen（法国）
3500
FossurMer（法国）
3500
Purfleet（英国）
5000-6000
西班牙
4500
1.4 项目建设的目的
⑴ 充分利用废渣，变废为宝，改善环境，节约矿渣占地。
⑵ 用矿渣微粉取代部分水泥以节约生产水泥熟料生产过程中消耗的能源，在增加企业经济效益的同时，增加社会效益；并提高矿渣的附加值。
⑶ 用于改善建筑用混凝土的性能特点。
⑷ 为全国钢铁业矿渣的综合利用，防止矿渣对环境的污染开创一个新途经。
（5）建设一条年产60万吨新型矿渣微粉生产线。
1.5 设计范围
从矿渣受料斗的上料开始到矿渣粉磨及废气处理、热风炉、矿渣粉储存、汽车、轮船散装为止整条生产线以及相应的生产辅助设施，如：
总配电站、中央控制室等（不包括打桩）。
涉及的专业有工艺、总图运输、电气、生产过程自动化、给排水、暖通、建筑、结构、工程经济、技术经济等。
1.6 设计原则
⑴ 贯彻执行国家、江苏省、张家港市有关基本建设项目的有关规定、方针、政策。
⑵ 坚持生产可靠、技术先进、节约投资、提高经济效益的原则。
⑶ 优化工艺方案、紧凑布置、选用节能、先进的机、电设备、降低能耗和经营费用。
⑷ 采用先进、适用的自动化控制技术，减少劳动定员，提高劳动生产率。
⑸ 粉磨系统采用关键设备引进，部分来图加工，部分国内采购的做法，以降低工程总投资。
⑹ 严格执行国家的环保政策，以防为主，防治结合，搞好粉尘、噪音、污水的治理，使之符合国家环保要求。
1.7 技术装备
立式粉磨矿渣工艺由于其技术先进，生产可靠，系统节能，而被国内外的矿粉磨站广泛应用。
由于国内在设备制造及材质等方面尚不能满足要求，没有能力提供可靠的设备，因此，为了确保建成后的工厂技术性能，立式矿渣的粉磨机采用引进设备。
1.8 主要技术经济指标
主要技术经济指标如表1.3。
表1.3主要经济技术指标
序号
项目名称
单 位
指 标
备 注
1
规模及品种
矿渣微粉
万t/a
60
2
主要工艺设备
⑴
立磨（90t/h）
台
1
日本宇部
⑵
汽车散装机
台
4
3
装机容量
kW
5985
4
年耗电量
KWh
2916×104
5
日用水量
t
300
6
总平面指标
⑴
占地面积
m2
42000
⑵
建筑系数
%
11
⑶
绿化系数
%
7
劳动定员及劳动生产率
7.1
劳动定员
人
55
7.2
全员劳动生产率
t/人.年
10909
1.9 结论
⑴ 本项目距离上海市、苏州市、张家港市等城市较近，交通运输方便，这些城市每年消耗水泥数百万吨，由于矿渣微粉可以取代部分水泥用于混凝土搅拌，且掺有矿渣微粉的混凝土具有一般水泥不具备的特性，加之矿渣微粉价格低于水泥，可以预见，工厂建成后，其市场会越来越广。
⑵ 通过将矿渣深加工成矿渣微粉用于混凝土工业，不仅能大大提高矿渣的附加值，而且，对稳定钢铁企业矿渣的销售，减少矿渣占地，减少环境污染起到积极作用，符合国家环保政策，可以预见项目的实施将对我国钢铁企业产生深远的影响。
⑶ 本项目采用了先进的矿渣微粉生产技术，选用经过实践检验了的新技术和新设备，通过我公司先进、严格的科学管理，为项目的顺利实施提供了组织、技术和生产管理的保证。
⑷ 本项目的建设有利于环境保护，推进循环经济发展；有利于进一步带动当地经济发展，增加就业，保持社会稳定，增加地方财政税收，具有很好的社会效益。
⑸ 本项目具有较好的盈利能力及产品市场前景。
预计全投资静态投资回收期约为2年。
2市场预测
建筑材料在国民经济中占有重要地位，但它的生产要消耗大量的自然资源（如水泥生产要消耗石灰石、粘土、等等），再大幅度增加建筑材料的产量，则必须考虑可持续发展的需求，为了进一步减少自然资源的消耗，保护生态环境，最佳途经就是充分利用工业废渣，这样做不仅有助于合理利用自然资源，还可满足工程的许多性能的要求，而在混凝土生产中掺入矿渣微粉已成为一种新型建材,越来越引起人们的重视。
联峰钢铁（张家港）有限公司新建一条年产60万吨矿渣微粉生产线，利用炼铁的副产品—高炉水渣进行深加工生产矿渣微粉。
由于矿渣微粉价格低于水泥，掺矿渣微粉搅拌的混凝土，具有经济性，并适合在集中搅拌的商品混凝土使用。
矿渣微粉与水泥、石子、黄沙搅拌成的混凝土，具有后期强度高、水化热低、耐磨性好，与钢筋粘结力好等优点，特别适用于高层建筑、大坝、机场、大型深基础及水下工程。
如建筑物的高层化需要超高强混凝土，目前超高强混凝土主要采用掺硅灰和高效减水剂来配制，但硅灰原料缺乏，高效减水剂价格昂贵，混凝土成本高，目前日本、台湾、韩国、马来西亚、英国等国及地区采用磨细的矿渣来生产高性能混凝土,以降低混凝土的成本。
南非将细度为3500cm2/g的矿渣粉用于新拌混凝土掺合料。
德国、波兰、加拿大、美国、日本、南韩、台湾都建成了年产30～80万吨磨细高炉矿渣粉加工厂及配套水泥厂。
随着社会经济的不断发展，大型特殊工程对混凝土特性要求的越来越高，以及对商品混凝土需求量的不断增加，为矿渣微粉的使用创造了条件，由此，为我国的矿渣利用开辟了一个前景广阔的市场。
2.1中国预拌混凝土市场现状
混凝土集中搅拌，是建筑工程生产方式的重大变革。
一个国家预拌混凝土的应用数量和比例，标志着这个国家的混凝土工业生产的水平，实践表明，采用预拌混凝土一般可提高劳动生产率一倍以上，节约水泥10～15%，降低工程成本5%左右；并可以保证工程质量、节约施工用地、减少粉尘污染、实现文明施工。
我国预拌混凝土搅拌站始建于20世纪80年代，起初是在上海、常州等地，由于建设规模的持续扩大，尤其是由于东南沿海城市建设的高速发展，再加上建设主管部门采取了一系列扶持政策和措施，使城市的预拌混凝土每年以15%的幅度递增。
据统计，1990年全国35个城市建成100个搅拌站，年设计能力为1450万m3，实际产量约500万m3；1999年全国预拌混凝土生产企业达683家，年设计能力12700m3。
实际产量约5400万m3，2000年全国预拌混凝土产量增加到7833万m3，比1999年增加了近45%。
到2003年，全国预拌混凝土超百万吨的城市有32个，在大城市如北京、上海、深圳、杭州、天津、广州、南京、苏州、大连、重庆、成都、沈阳等地，预拌混凝土产量比较大，已占这些城市混凝土总量的60%左右。
2000年，全国水泥产量超过5亿吨，以保守估计其一半用于生产混凝土，混凝土水泥用量按400kg/m3计，则混凝土产量达6亿m3；而当年预拌混凝土产量为7833万m3，仅占全总混凝土总量的12%左右，与20世纪80年代经济发达国家的预拌混凝土应用量达到混凝土总量的60％～80％相比，市场潜力巨大、发展前景广阔。
国家经贸委发布的《散装水泥发展“十五”规划》确定的发展目标：
到2005年，我国散装水泥生产量将达20280万吨，水泥散装率提高到13%；预拌混凝土生产能力达到3亿m3，占混凝土总量的比例达到20%，其中大中城市要达到50%以上；直辖市、省会城市、沿海开放城市和旅游城市要从2003年12月31日起，禁止在城区现场搅拌混凝土，其他城市从2005年12月31日起，禁止在城区现场搅拌混凝土；预拌混凝土搅拌站和一、二、三级预制构件厂要求全部使用散装水泥。
我国2002年已有5条矿渣粉磨生产线投产，2003年有11～12条线投产，总生产能力在600～700万t/a。
随着经济发展要求的越来越高，大中型发达城市大力推广商品混凝土的深入，优质水泥的需要量的比例将不断增大，由此带动矿渣微粉需求市场的不断增大。
2.2矿渣微粉市场分析
目前，我国建筑业在迅速发展，从而为商品混凝土的发展创造了条件，“十五”期间的5年内我国城乡住宅竣工面积达到57亿m3，其中城镇住宅竣工面积27亿m3，若按300kg水泥/m3住宅计算，可带动17.1亿t的水泥用量，其中城镇住宅建设带动的水泥用量8.1亿吨，如矿渣微粉可按与优质水泥用量（此处优质水泥用量按8.1亿t的1/3考虑）的掺入，则今后5年内将消耗矿渣微粉9000万吨，年均消耗矿渣微粉1800万吨，因矿渣微粉的价格大大低于优质水泥的价格，这样掺入矿渣微粉的商品混凝土成本就可降低不少，因此矿渣微粉的潜在市场是十分广阔的。
这里仅仅分析要我国住宅建设方面矿渣微粉的潜在市场，而在我国铁路、能源、交通等基础设施、水利建设和其他建筑业方面的矿渣微粉的潜在市场也将是巨大的。
另外，随着经济发展要求的越来越高，优质水泥的需要量的比例将不断增大，那么也将由此带动矿渣微粉市场的不断增大。
3技术方案
3.1工艺流程
原料经原料场皮带运输储存在中间料斗中，被安装在中间料斗底部的称重喂料器提取后，被倾斜胶带输送机通过双翻板阀送进磨机。
进入宇部磨机的原料被碾磨和根据不同的细度筛分，同时，原料在碾磨过程中利用排气风机鼓吹的热风进行烘干。
粉碎后的原料被输送至选粉机内，并由电机通过立式齿轮减速机驱动叶片旋转产生的离心力进行分级。
指定细度的原料通过选粉机被输送到下一道工艺，中等尺寸的原料下落到磨盘被重新粉碎，粗大尺寸的原料将流出磨盘，被外循环系统输送至喂料系统，并和新的原料一起送入磨机重新碾磨。
合格的渣粉通过管道经高浓度的袋式收粉器收集，布袋收尘器后设有一台排粉引风机。
收集的成品渣粉经收粉器灰斗下的输送设备送至成品粉料仓中。
工艺流程参见第二卷－图纸。
3.2宇部立磨的特点
（1）垂直结构，占用场地很小。
（2）立式辊磨运行噪音低:
其主要噪音源来自辊磨工作、传动马达和减速机系统及密封风机。
（3）立式辊磨采用摇臂单独控制磨辊，采用机械停止或液压控制磨辊可在降低噪音和振动的同时防止磨辊和磨盘衬板发生金属接触，延长使用寿命。
（4）能够喂入较粗物料，物料粒径大约为磨辊平均直径的5%～8%，可节省预破碎能量消耗。
（5）金属的磨损量很低，比管磨机约低25%，更换磨辊轮胎的时间较短，因此维修费用相对较低。
（6）集粉磨、均化、烘干、选粉和输送功能于一体，在粉磨和选粉空间中粗粉有很高的循环率，使在粉磨选粉过程中具有非常高的烘干效率。
（7）4辊磨采用单独成对控制，工作压力的控制范围很大，也就是在1个粉磨室的1个磨上2个成对辊操作。
（8）由于磨辊是单独成对控制，当个磨辊出故障时，允许用另外2个磨辊紧急操作，可达到大约70%满负荷产量，这时如果磨机连续工作24h，只是在产量稍为降低的情况下继续运行。
（9）可将矿渣磨细至比表面积4500～5200cm2/g,粉磨效率高,电耗低,一般在40～50kW·h/t。
3.3 矿渣微粉生产工艺
3.3.1 工艺设计条件
⑴ 规模：
年产细度为4300cm2/g的高炉矿渣微粉60万吨。
产品质量满足国家标准GB/T18046－2000。
⑵ 水渣高炉车间提供，经汽车直接运至矿渣露天堆场。
⑶ 矿渣微粉产品由汽车、轮船散装运输出厂。
⑷ 烘干用烟气炉产生的高温烟气。
3.3.2物料平衡表
入磨矿渣水分：
15%
生产损失：
1%
烘干用烟气炉产生的高温烟气
磨机年运转天数按330天计，运转率91.7%，物料平衡详见表3.1。
表3.1 物料平衡表
物料名称
水份
配比
物料平衡（t）
干 基
湿 基
每小时
每天
每年
每小时
每天
每年
矿渣
15%
95%
81.2
1948.8
643104
95.5
2292
756360
石膏
4%
5%
4.3
103.2
34056
4.5
108
35640
矿渣微粉
0.5%
85.5
2052
677160
90
2160
712800
2.3.3单线物料的储存期和储量
单线物料的储存期和储量见表3.2。
表3.2单线物料的储存期和储量
物料名称
储存型式及规格
储量（t）
储存期（天）
湿矿渣
40×100m露天堆场
20000
8.7
矿渣微粉
2—Φ18×45m圆库
2×10000
9.3
2.3.4各车间工作班制
各车间工作班制见表3.3。
表3.3各车间工作班制
序号
车间名称
周制
班次
备注
1
矿渣堆场及运送
连续周
3
2
矿渣储存及输送
连续周
3
3
矿渣粉磨及废气处理
连续周
3
4
矿渣微粉储存
连续周
3
5
汽车散装
连续周
2
视来车情况定
3.3.5 全厂主机和主要辅机设备表
⑴ 原料系统
原料系统设备见表3.4。
表3.4原料系统设备表
序号
设备名称
技术性能及规格
台数
备注
1
原-1皮带
B800，120m，14°，380t/h，45KW
1
2
原-2皮带
B800，52m，14°,380t/h，37KW
1
3
原-3皮带
B800，28m，移动范围10m，400t/h，7.5+5.5KW
1
4
振动给料机
GZG803，150t/h，2×0.75KW
5
5
金属探测器
框式，0.75KW
1
6
带式电磁除铁器
B＝800，4KW
2
7
气动三通阀
0.75KW
1
⑵ 立磨系统
立磨系统设备见表3.5。
3.5立磨系统设备表
序号
设备名称
技术性能及规格
台数
备注
1
磨-1
裙边计量称，B1000，5.5m，4-40m/min,13-130t/h，7.5KW
1
2
磨-2
裙边计量称，B800，4m,4-40m/min
4-40t/h，5.5KW
1
3
磨-3
B800，77m，14°，60m/min，220t/h，30KW
1
4
气动给料锁风阀
0.75KW
2
5
气动排料锁风阀
0.75KW
2
6
返料皮带
B600，6.4m，4°，30m/min,80t/h，2.2KW
1
7
返料斗提
带式高速34m,30m/min，80t/h，22KW
1
8
除尘器
3000m3/h,25m2，5.5+0.37KW
1
9
除尘器给粉机
300X300,2.2KW
1
10
鼓形除铁器
600X950,1.5KW
1
11
密封风机
190m3/min,5500Pa,15KW
2
12
磨机电机
3000KW
1
13
磨机辅传
11KW
14
电机润滑站
11KW
1
15
磨机喷水站
3.7KW
1
16
磨机减速机润滑站
22+4×15+4KW
1
17
磨机磨辊润滑站
11KW
1
18
磨机液压站
22KW
1
19
磨机甘油站
0.4KW
1
20
烟气炉出口调节阀
DN2200,1.1KW
1
21
烟气炉高温放散调节阀
DN800,0.75KW
1
22
烟气炉冷风调节阀
DN1000,1.1KW
1
23
煤气调节阀
DN500,0.75KW
1
24
助燃气调节阀
DN500,0.75KW
1
25
煤气快速调节阀
DN700,0.75KW
1
26
自循环调节阀
DN2000,1.1KW
1
27
主抽风机入口调节阀
1000X300-2,1.5KW
1
28
布袋
378000m3/h,7500m2,<0.85m/min
112
29
布袋排粉斜槽风机
40m3/min,7420Pa,11KW
4
30
布袋至灰仓斜槽1
B300X15m,120t/h
2
31
布袋至灰仓斜槽2
B300X60m120t/h
1
32
布袋至灰仓斜槽风机1
8m3/min,5000pa,4KW
2
33
布袋至灰仓斜槽风机2
16m3/min,6370pa,8KW
2
34
主排风机
378000m3/h,6800pa,1150KW
1
⑶ 成品系统
成品系统设备见表3.6
表3.6成品系统设备表
序号
设备名称
技术性能及规格
台数
备注
1
库斗提
带式高速，150t/h，49.5m，150t/h,22KW
1
2
库顶除尘器
16200m3/h,450m2
2
3
库顶除尘器脉冲阀
8
4
库顶除尘器风机
16200m3/h,7500pa,55KW
2
5
库顶除尘器给粉机
300X300,2.2KW
2
6
库顶斜槽
B300X11m,140t/h
2
7
库顶斜槽风机
8m3/min,5000pa,2.2KW
2
8
库顶斜槽切断阀
2
9
库底罗茨风机
23.6m3/min,68.8Kpa,40KW
4
10
库底汽车散装斜槽
B400X1.3m,150t/h
4
11
库底流量调节阀
400X400,0.75KW
4
12
库底卸料除尘器
3000m3/h,25m2,5.5+0.37KW
4
13
库底卸料除尘器给粉机
400X400,2.2KW
4
14
库侧汽车散装斜槽1
B400X1.8m,150t/h
2
15
库侧汽车散装斜槽2
B400X2.5m,150t/h
2
16
库侧散装流量调节阀
400X400,0.75KW
2
17
库侧汽车散装斜槽风机
3m3/min,4000pa,0.75KW
2
18
库侧汽车散装除尘器
3000m3/h,25m2,5.5+0.37KW
2
19
库侧汽车散装除尘器给粉机
300X300,2.2KW
2
20
库侧码头卸料斜槽1
B500X1.8m,400t/h
2
21
库侧码头卸料斜槽2
B500X2.5m,400t/h
2
22
库侧码头卸料流量调节阀
500X500,1KW
2
23
库侧码头卸料斜槽风机
3.8m3/min,4000pa,0.75KW
2
24
库侧码头卸料除尘器
3000m3/h,25m2,5.5+0.37KW
2
25
库侧码头卸料除尘器给粉机
300X300,2.2KW
2
26
库侧至码头斜槽1
B500X21.5m,400t/h
1
27
库侧至码头斜槽2
B500X19m,400t/h
1
28
库侧至码头斜槽1风机
19m3/min,6000pa,3KW
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