黔永硅业公司工业硅工程可行性研究报告(61页)-工程可研(编辑修改稿)

黔永硅业公司工业硅工程可行性研究报告(61页)-工程可研(编辑修改稿)内容摘要：

设计规模为年产 化学硅 合金 1 万 t。 主要原辅材料用量和技术条件 生产化学硅的原料主要有硅石、炭质还原剂。 由于对化学硅中铝、钙、铁含量限制很严，所以要求原料 以 精料入炉。 硅石 生产化学硅所需的硅石，年需合格料 27000t（干基） ，其技术条件应满足 ZBD5300190 标准中第二类硅石 GS99 牌号的理化指标要求，见表 32。 表 32 硅石理化指标表 牌号 化 学 成 分 % SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO P2O5 GS99 ≥ ＜ ＜ ＜ ＜ 硅石中不得混入废石，配料前应用水冲洗，冲掉各种杂质和粘着 物。 硅石的热稳定性能要好，即急剧升温至 900℃ 时不得大爆裂或粉化。 碳质还原剂 选择碳质还原剂的原则是：固定碳高、灰分低、化学活性好。 通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦及部分低灰分烟煤。 对几种碳质还原剂的要求见表 33。 此外，碳质还原剂含水量 要低且稳定，不能含有其它杂质。 电极 碳 素 电极年需要量 900t。 表 33 碳质还原剂成分粒度要求 名 称 年需要量t/a 挥发分 % 灰分 % 固定碳 % 包谷芯、 木 屑 1700 ＜ 3 石油焦 9000 12～ 16 ＜ 82～ 86 烟煤 7800 ＜ 30 ＜ 3 ＞ 65 生产工艺 生产工艺简述 化学硅以硅石为主要原料，石油焦、烟煤作还原剂，采用常规电热法进行熔炼生产。 即在矿热炉内以电能为热源，石油焦、烟煤等作还原剂来生产化学硅。 经破碎、干燥处理的 合格原料硅石、石油焦、烟煤等送至电炉车间 + 平台，根据冶炼需要人工加入炉内。 冶炼为连续生产，分批加料，间断出硅。 在冶炼过程中，为增加炉料的电阻，改善炉料的透气性，加快化料速度，需根据料面粘结情况进行捣炉操作，为减轻工人劳动强度，采用捣炉机在三个操作大面进行捣炉。 冶炼过程中，电极不断被消耗，需定期接长电极 为补充不断消耗的 碳 素 电极， 碳 素 电极由悬挂起重机从 177。 0 .00m 提升至＋ 平台进行电极接长。 矿热炉设两个出 硅 口，交替使用， 硅液 直接流入 硅 包车上 硅 包内 ，经吹氧精炼后，牵引至浇注跨，借 10/ 起重机浇铸成锭，经脱模精整破碎成合格块度，合格化学硅经称量后送至成品库。 工艺流程 工艺流程图见图 31。 烟囱 碳素电极 硅 石 包谷芯 木屑 石油焦 烟煤 破碎 筛分 合格料 破碎 合格料 合格料 合格料 水洗 配料 12500kVA 矿热炉 出 硅 布袋除尘器 冷却器 吹氧精炼 为满足化学硅生产要求，还设有原料系统，车间变电所，循环水泵房，除尘系统，机修检化验等公用辅助设施，详见有关章节说明。 主要设备选择 （ 1）矿热炉炉型 进行工艺设计时 ,考虑了两种目前国内较先进炉型 ,并进行比较 ,见表 35。 表 35 炉型方案比较 炉型 半封闭矿热炉 封闭矿热炉 结构特点 烟罩为矮烟罩，设炉门，半封闭式 烟 罩与炉体全封闭，不设炉门 优点 可采用除尘措施，消除污染，自动化程度较好，维修容易，操作易掌握，投资较省，经济指标较好 炉气易回收，节省能源，自动化程度高，操作条件好，经济指标好 缺点 不易回收煤气，烟气净化处理量较大，能耗较 高 炉子结构复杂，投资大，对原料 要求严格，运行和维护费用高 从方案比较看，半封闭矿热炉在国内运行已是成熟，可靠的生产工艺设备，且投资省，更适应本工程实际情况，因此，本设计选用半封闭矮烟罩固定式炉型。 12500kVA 矿热炉主要技术参数见表 36。 表 36 矿热炉 主要技术参数 序号 参数名称 单位 数量 备注 1 矿热炉炉型 半封闭矮烟罩 2 矿热炉变压器额定容量 kVA 12500 3 变压器一次侧电压 kV 35 4 变压器二次侧电压 V 115150 5 功率因素 cosφ 6 电极直径 mm 1000 碳素电极 7 电极升降速度 m/min 8 电极工作行程 mm 1200 工艺特点及装备水平 冶炼工艺采用成熟、可靠的工艺技术，在矿热炉参数设计中考虑了转产其它类铁合金产品的可能。 炉体设备设计采纳和吸 收国内许多成熟可靠的先进技术和装备。 如矮烟罩改善工人操作环境，为烟气净化除尘和今后余热利用创造较好条件。 软母线采用水冷电缆。 采用液压传动，可使电极压放实现手动和自动操作。 车间主要技术经济指标 车间主要技术经济指标见表 37。 表 37 车间主要技术经济指标表 序 号 指 标 名 称 单 位 数 量 备 注 1 矿热炉座数 座 2 2 矿热炉变压器额定容量 kVA 12500（ 6300） 3 产品品种 化学硅 4 产品合格率 % 5 矿热炉年工作日 d 300 6 功率因数 cosΦ 7 主要元素回收率 % ≥ 85 8 入炉硅石品位 SiO2≥99% 9 车间年产量 t/a 10500 10 主要原辅料消耗 硅石 kg/t 2700 煤等 kg/t 900 石油焦 kg/t 900 碳素 电极 kg/t 90 11 动力消耗 kwh/t 300 冶炼电耗 kwh/t 13500 水 m3/t 15 4 原料系统 黔永硅业新 建 1 万 t/a 工业硅工程，由 6300kVA 和 12500kVA 各一台工业硅电炉组成，其原料系统由原料露天堆场、干煤棚、原料干燥棚和成品仓库等四部分组成。 其中原料露天堆场的主要功能不仅包括对所有原、燃料（硅石、玉米芯、石油焦和精煤）的贮存及倒运，还具有对硅石的水洗功能。 干煤棚主要对短期入炉的洗精煤进行堆存和干燥。 而原料干燥棚的主要功能除了对入炉硅石和石油焦的堆存和所有入炉原、燃料的干燥、配料及上料外，还具有对石油焦和洗精煤的除铁处理。 本设计原料场系统占地可保证 6300kVA 和 12500kVA 各一台工业硅电炉约 30 天生产需求，满足工艺要求。 根据工艺需要，结合地形特点，本设计考虑了成品仓库。 、燃料来源 工业硅生产的主要原燃料为硅石、石油焦、洗精煤、玉米芯。 其 主要来源和化学成份如下。 (1) 硅石 主要从陕西汉中、西乡；湖北的秭归、黄冈；广西的柳州等地购进，通过渝怀铁路运至黔江火车站，再由汽车转运至厂内，年消耗量27000t（干基），入炉粒度 3080mm。 其主要化学成份见表 41。 可长期满足生产需要。 其理化指标完全满足工业硅生产需要。 表 41 硅石主要化学成份表 成份（ %） 品 名 SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 P2O5 硅石 ≥ ≤ ≤ ≤ ≤ (2) 石油焦 石油焦：是冶炼工业硅的主要还原剂，主要从大庆、安庆、岳阳和茂名、江苏等地购买，通过渝怀铁路运至黔江火车站，再由汽车转运至厂内，年用量 9000t(干基 )，入炉粒度为 013mm。 主要采用 3焦，其技术指标见表 42。 表 42 石油焦主要化学成份表 成份（ %） 品名 固定炭 灰份 挥发份 水份 石油焦 ≥ 82～ 86 ＜ 12～ 16 ≤ 3 (3) 洗精煤 主要从湖南牛马司等地购进，汽车或火车来料，年用量 7800t（干基），入炉粒度为 0～ 13mm。 其主要技术指标见表 43。 表 43 洗精煤主要技术指标表 成份（ %） 品名 固定碳 灰份 挥发份 水分 洗精煤 ≥ 65 ＜ 3 ＜ 30 ≤ 6 ⑷ 包谷芯、木屑 玉米芯、木屑等均来自本地及周边地区 ，年用量 1700t（干基）。 碳素电极：主要供应商为国内各碳素厂等。 汽车来料，年消耗量900t。 、燃料及辅助材料 原、燃料消耗量 原、燃料消耗量见表 44。 表 44 原、燃料消耗量表 序号 名称 年消耗量 （干基 t） 年受量 （湿基 t） 备 注 1 硅石 27000 29120 原料露天堆场堆存、水洗，原料干燥棚贮存、配料及上料 2 石油焦 9000 10080 原料露天堆场贮存、倒运，原料干燥棚贮存、除铁、配 料及上料 3 玉米芯 木屑 1700 19000 原料露天堆场贮存、原料干燥棚贮存、配料及上料 4 洗精煤 7800 8700 原料露天堆场堆存、倒运，干煤棚贮存、原料干燥棚除铁、配料及上料 原料系统工艺 本 原料系统是为 新 建 6300kVA和 12500kVA各一台工业硅电炉（年产 1 万 t/a 化学级工业硅）生产提供合格的原、燃料。 根据黔永硅业公司提供的厂址地形特点及现行条件，经多方案比较后，决定原料系统由原料露天堆场、干煤棚、原料干燥棚和 成品仓库等四部分组成。 其中原料露天堆场的主要功能不仅包括对所有原、燃料（硅石、玉米芯、木屑、石油焦和精煤）的堆存及倒运，同时还具有对硅石的水洗功能。 干煤棚主要对短期入炉的洗精煤进行堆存和干燥。 原料干燥棚的主要功能除了对入炉硅石、石油焦和洗精煤的堆存和所有入炉原、燃料的干燥、配料及上料外，还具有对石油焦和洗精煤的除铁处理。 满足工艺要求。 原燃料的处理和上料采用机械和人工相结合的方式进行并采用人工配料。 外购硅石汽车来料后，汽车自卸至原料露天堆场堆存，利用场地自然高差造堆。 大于 80mm 的硅石由移动式胶带机或手推车 直接给入破碎机或进行人工破碎。 为保证精料入炉经整理后的硅石由人工进行 水洗以去除表面泥土，提高入炉硅石的质量。 经整理后合格硅石由手推小车或铲车送入原料干燥棚内造堆并倒运。 外购石油焦和烟煤由人工或汽车自卸至原料露天堆场，利用场地自然高差造堆并倒运。 由于石油焦、洗精煤均为合格粒度（ 0～ 13mm）来料，因此本设计不考虑石油焦和洗精煤的整粒。 为减轻洗精煤的水分，提高原燃料的品位，短期入炉的洗精煤需进入干煤棚进行堆存和干燥，需要时由手推小车或铲车送入原料干燥棚进行除铁和配料。 经整粒后的合格硅石，由手推小车或铲车分 品种送入原料干燥棚贮存，为保证原燃料的质量，原料干燥棚要求按品种设置隔墙并要求防雨。 由于工业硅产品中 Al、 Ca、 Fe 的含量限制严格，特别是 Fe的含量对产品的危害，故需对入炉石油焦和洗精煤采用电磁除铁器进行除铁处理，以满足工艺的要求。 需要时，各种原、燃料按工艺要求的一定重量比进行人工配料。 经配料后的料由手推车送入主厂房平台备用。 原料系统除原料露天堆场采用二班工作制外，其余均为三班，每班 8 小时。 根据工业硅生产工艺及产品要求，由于地形的限制，本设计设置了成品库房一座，成品库主要堆存袋装 工业硅产品，库内设 Q=3t 吊车一台。 成品库采用二班工作制，每天二班，每班 8h。 设置微硅粉库房一座，主要堆存袋装微硅粉。 5 通风除尘 除尘 概述 矿热炉冶炼生产过程中散发大量含尘高温烟气污染周围环境。 为保护车间作业区和减少大气环境的污染，因此对矿热炉烟尘增设除尘净化系统，使净化后的排放气体的含尘量达到国家《大气污染综合排放标准》（ GB162971996）、《工业炉窑大气污染物综合排放标准》（ GB907896）、《冶金工业环境保护设计规定》（ YB906694）、《工业企业厂 界噪声标准》（ GB1234890）的规定。 除尘工艺流程 根据工艺提供的资料，年产 1 万 t/a 工业硅需新建 6300KVA 和12500KVA 工业硅矿热炉各一台，炉型按矮烟罩半封闭式设计，每个电炉设两根烟囱，在烟囱上采用电动蝶阀进行除尘及自然排放的切换。 6300KVA 矿热炉炉盖排烟罩排出的烟气温度为 350℃～ 400℃左右，排烟量为 35000Nm3/h，烟气含尘量。 出铁口的抽尘烟气量约 22500 Nm3/h； 12500KVA 矿热炉炉盖排烟罩排出的烟气温度为350℃～ 400℃左右，排烟量 为 70000Nm3/h，烟气含尘量。 出铁口的抽尘烟气量约 45000 Nm3/h，考虑到这两处抽尘的非同时性，将出铁口烟气除尘并入矿热炉除。