BÁO CÁO ĐỀ XUẤT CẤP GIẤY PHÉP MÔI TRƯỜNG Dự án “ Đầu tư chiều sâu nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu mangan”

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT ....................................................... 4 DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... 6 CHƯƠNG 1. THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN ĐẦU TƯ ........................................ 9 1. Tên chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng ................................................... 9 2. Tên dự án.................................................................................................................... 9 2.1 Tên dự án: “Đầu tư chiều sâu Nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu mangan” ........................................................................................................................................ 9 2.2. Tiến trình thực hiện dự án ....................................................................................... 9 3. Công suất, công nghệ, sản phẩm sản xuất của dự án: .............................................. 13 3.1. Công suất của dự án: ............................................................................................. 13 3.2. Công nghệ sản xuất của dự án:.............................................................................. 13

1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH 6

CHƯƠNG 1 THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN ĐẦU TƯ 9

1 Tên chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng 9

2 Tên dự án 9

2.1 Tên dự án: “Đầu tư chiều sâu Nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu mangan” 9

2.2 Tiến trình thực hiện dự án 9

3 Công suất, công nghệ, sản phẩm sản xuất của dự án: 13

3.1 Công suất của dự án: 13

3.2 Công nghệ sản xuất của dự án: 13

3.2.1 Công nghệ thiêu kết 15

3.2.2 Công nghệ luyện gang/xỉ giàu bằng lò cao 20

3.2.3 Công nghệ luyện thép lò thổi (BOF) 30

3.2.4 Quy trình đúc liên tục 40

3.3 Sản phẩm của dự án đầu tư: 42

4 Nguyên, nhiên liệu, vật liệu, phế liệu (loại phế liệu, mã HS, khối lượng phế liệu dự kiến nhập khẩu), điện năng, hóa chất sử dụng, nguồn cung cấp điện, nước của dự án: 46

4.1 Nguyên, nhiên liệu và hóa chất sử dụng 46

4.2 Nhu cầu điện, nước 53

CHƯƠNG 2 SỰ PHÙ HỢP CỦA DỰ ÁN VỚI QUY HOẠCH, KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA MÔI TRƯỜNG 54

1 Sự phù hợp của dự án với quy hoạch bảo vệ môi trường quốc gia, quy hoạch tỉnh, phân vùng môi trường 54

2 Sự phù hợp của dự án với khả năng chịu tải của môi trường 58

CHƯƠNG 3 : KÊT QUẢ HOÀN THÀNH CÁC CÔNG TRÌNH, 62

BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CỦA DỰ ÁN ĐẦU TƯ 62

3.1 Công trình, biện pháp thoát nước mưa, thu gom và xử lý nước thải 62

3.1.1 Thu gom, thoát nước mưa 62

3.1.2 Thu gom, xử lý nước thải 65

3.2 Công trình, biện pháp xử lý bụi, khí thải 74

3.2.1 Hệ thống xử lý bụi khí thải từ quá trình thiêu kết (Lọc bụi đầu máy) 74

3.2.2 Hệ thống xử lý bụi khí thải từ quá trình nghiền, sàng, phân loại và xả sản phẩm của dây chuyền thiêu kết (Lọc bụi đuôi máy) 77

2

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 2

3.2.3 Hệ thống xử lý bụi khí thải từ lò cao 80

3.2.4 Hệ thống xử lý bụi khí thải từ lò thổi oxy 89

3.2.5 Hệ thống xử lý bụi khí thải từ lò nung rắn quặng viên 93

3.2.6 Hệ thống xử lý bụi công đoạn nghiền than 95

3.2.7 Hệ thống xử lý bụi khu vực máng quặng 98

3.2.8 Bụi từ các công đoạn khác 102

3.3 Công trình, biện pháp lưu giữ, xử lý chất thải rắn thông thường 102

3.3.1 Chất thải rắn sinh hoạt 102

3.3.2 Chất thải rắn công nghiệp thông thường 103

3.3.3 Công trình, biện pháp lưu giữ, xử lý chất thải nguy hại 104

3.4 Công trình biện pháp giảm thiểu tiếng ồn, độ rung 105

3.5 Phương án phòng ngừa, ứng phó sự cố môi trường trong quá trình vận hành thử nghiệm và khi dự án đi vào vận hành 106

3.5.1 Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động 106

3.5.2 Biện pháp an toàn sản xuất 107

3.5.3 Phòng ngừa ứng phó sự cháy nổ 109

3.5.4 Sự cố trong quá trình sản xuất 110

3.5.5 Sự cố do vận hành hệ thống xử lý khí thải 111

3.5.6 Phòng ngừa, ứng phó sự cố đối với kho chứa chất thải 112

3.5.7 Biện pháp tuyên truyền, phố biến BVMT chung 112

3.6 Công trình biện pháp bảo vệ môi trường khác: Không có 112

3.7 Biện pháp bảo vệ môi trường đối với nguồn nước công trình thủy lợi khi có hoạt động xả nước thải vào công trình thủy lợi 112

3.8 Kế hoạch, tiến độ, kết quả thực hiện phương án cải tạo, phục hồi môi trường, phương án bồi hoàn đa dạng sinh học 113

3.9 Các nội dung thay đổi so với quyết định phê duyệt kết quả thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (nếu có) 113

CHƯƠNG 4 NỘI DUNG ĐỀ NGHỊ CẤP GIẤY PHÉP MÔI TRƯỜNG 139

4.1 Nội dung đề nghị cấp giấy phép đối với nước thải 139

4.2 Nội dung đề nghị cấp giấy phép đối với khí thải 139

CHƯƠNG 5 KẾ HOẠCH VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM CÔNG TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI VÀ CHƯƠNG TRÌNH QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG CỦA DỰ ÁN 142

5.1 Kế hoạch vận hành thử nghiệm công trình xử lý chất thải 142

5.1.1 Thời gian dự kiến vận hành thử nghiệm 142

1.2 Kế hoạch quan trắc chất thải, đánh giá hiệu quả xử lý của các công trình, thiết bị xử lý chất thải 142

3

5.2 Chương trình quan trắc chất thải (tự động, liên tục và định kỳ) theo quy định của

pháp luật 144

5.2.1 Chương trình quan trắc định kỳ 144

5.2.2 Chương trình quan trắc tự động, liên tục chất thải 145

5.2.3 Hoạt động quan trắc môi trường định kỳ, quan trắc tự động, liên tục khác theo

quy định của pháp luật có liên quan hoặc theo đề xuất của chủ dự án 146

5.3 Kinh phí thực hiện quan trắc môi trường hằng năm 146

CHƯƠNG 6 CAM KẾT CỦA CHỦ DỰ ÁN 147

4 Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 4

DANH MỤC CÁC TỪ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BOD Biological Oxygen Demand: Nhu cầu ôxy hoá sinh học

BTCT Bê tông cốt thép

BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường

BVMT Bảo vệ môi trường

CHXHCN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa

COD Chemical Oxygen Demand: Nhu cầu ôxy hoá hoá học

CTNH Chất thải nguy hại

CTR Chất thải rắn

CTTT Chất thải thông thường

ĐTM Báo cáo đánh giá tác động môi trường

KCN Khu công nghiệp

NTSX Nước thải sản xuất

PCCC Phòng cháy chữa cháy

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

TCMT Tổng Cục Môi trường

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS Total Suspended Solid: Tổng chất rắn lơ lửng

UBND Ủy ban nhân dân

XLKT Xử lý khí thải

5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Tổng hợp các hạng mục công trình của dự án 11

Bảng 2 Các yêu cầu với nguyên liệu đầu vào 22

Bảng 3 Các yêu cầu đối với than cốc 23

Bảng 4 Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của lò cao 28

Bảng 5 Thành phần lựa chọn để sản xuất 38

Bảng 6 Mác thép lựa chon sản xuất 39

Bảng 7 Tiêu chuẩn đối với nguyên liệu đầu vào 43

Bảng 8 Sản phẩm của dự án đầu tư 46

Bảng 9 Nhu cầu nguyên nhiên liệu dây chuyền thiêu kết 47

Bảng 10 Nhu cầu nguyên nhiên liệu cho lò cao 320m3 48

Bảng 11 Bảng cân bằng vật chất đối với lò cao 49

Bảng 12 Nhu cầu nguyên nhiên liệu cho lò thổi oxy 50

Bảng 13 Bảng cân bằng vật chất đối với lò thổi oxi 51

Bảng 14 Nhu cầu nguyên nhiên liệu cho lò nung rắn quặng viên 52

Bảng 15 Bảng cân bằng vật chất đối với lò nung rắn quặng viên 52

Bảng 16 Kết quả giám sát nước thải đầu ra KCN Sông Công I năm 2020 58

Bảng 17 Kết quả giám sát nước thải KCN Sông Công I, Đợt 4 năm 2020 59

Bảng 18 Kết quả giám sát môi trường không khí KCN Sông Công I năm 2020 60

Bảng 19 Thông số kỹ thuật của bể làm mát lò cao 67

Bảng 20 Thông số kỹ thuật của hệ thống thu gom nước làm mát lò thổi 69

Bảng 21 Thông số kỹ thuật của bể làm mát quá trình đúc liên tục 71

Bảng 22 Thông số kỹ thuật của bể làm mát từ hệ thống lọc bụi Ventury 72

Bảng 23 Thông số kỹ thuật của hệ thống XLKT đầu máy thiêu kết 75

Bảng 24 Thông số kỹ thuật của lọc bụi đuôi máy thiêu kết 78

Bảng 25 Thông số kỹ thuật của hệ thống XLKT lò cao 82

Bảng 26 Thông số kỹ thuật của hệ thống XLKT lò thổi 90

Bảng 27 Thông số kỹ thuật của hệ thống XLKT lò nung rắn quặng viên 94

Bảng 28 Thông số kỹ thuật của hệ thống XLKT công đoạn nghiền than 96

Bảng 29 Thông số lỹ thuật hệ thống XLKT khu vực máng quặng 98

Bảng 30 Khối lượng chất thải sinh hoạt phát sinh tại dự án 102

Bảng 31 Nguồn phát sinh chất thải rắn thông thường 103

Bảng 32 Danh mục chất thải nguy hại phát sinh tại dự án 104

Bảng 33 Bảng tổng hợp phương tiện PCCC 109

Bảng 34 Các nội dung thay đổi so với báo cáo ĐTM đã được phê duyệt 113

6

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 6

Bảng 35 Số liệu về nguồn phát thải của Công ty Cổ phần Thép Toàn Thắng 121

Bảng 36 Số liệu về nguồn phát thải của các nhà máy xung quanh dự án 122

Bảng 37 Tải lượng các chất ô nhiễm từ các nguồn thải của dự án 123

Bảng 38 Tải lượng các chất ô nhiễm từ các nhà máy xung quanh khu vực dự án 124

Bảng 39 Tổng hợp nồng độ các chất ô nhiễm lớn nhất qua các kịch bản tính toán 135

Bảng 40 Tổng hợp nguồn phát sinh, dòng thải và vị trí xả thải 139

Bảng 41 Thời gian vận hành thử nghiệm 142

Bảng 42 Kế hoạch đo đạc, lấy mẫu và phân tích chất thải 143

Bảng 43 Chương trình quan trắc môi trường định kỳ của dự án 144

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 Bãi chứa nguyên liệu của dự án 14

Hình 3 Mặt bằng bố trí dây chuyền thiêu kết 16

Hình 4 Sơ đồ quy trình thiêu kết 17

Hình 5 Nguyên liệu đầu vào của dây chuyền thiêu kết 18

Hình 6 Thiết bị trộn 19

Hình 7 Dây chuyền thiêu kết 20

Hình 8 Mặt bằng lò cao 320m3 21

Hình 9 Sơ đồ quy trình lò cao 320 m3 22

Hình 10 Mặt bằng bố trí lò thổi luyện thép 30

Hình 11 Sơ đồ quy trình công nghệ luyện thép bằng lò thổi (BOF) 31

Hình 12 Dây chuyền đúc liên tục 41

Hình 13 Mặt bằng lò nung rắn quặng viên (lò vê viên) 42

Hình 14 Sơ đồ công nghệ sản xuất quặng viên 43

Hình 15 Lò nung rắn quặng viên tại dự án 45

Hình 16 Tổng hợp các hạng mục công trình bảo vệ môi trường của dự án 62

Hình 17 Sơ đồ đường thu gom, thoát nước mưa của dự án 63

Hình 18 Sơ đồ thu gom nước mưa từ bãi chứa quặng và bãi chứa xỉ của dự án 64

Hình 19 Sơ đồ thu gom nước thải sinh hoạt tại dự án 66

Hình 20 Sơ đồ thu gom nước làm mát lò cao 67

Hình 21 Bể nước làm mát lò cao 68

Hình 22 Sơ đồ thu gom nước làm mát lò thổi 69

Hình 23 Bể thu gom nước làm mát lò thổi 70

7

Hình 24 Sơ đồ thu gom nước làm mát từ quá trình đúc liên tục 70

Hình 25 Sơ đồ thu gom nước thải từ hệ thống lọc bụi Ventury 72

Hình 26 Sơ đồ thu gom nước làm mát từ quá trình dập xỉ giàu mangan 73

Hình 27 Bể nước dập xỉ giàu mangan 74

Hình 28 Sơ đồ công nghệ xử lý bụi, khí thải từ quá trình thiêu kết 75

Hình 29 Sơ đồ công nghệ xử lý lọc bụi đuôi máy thiêu kết 78

Hình 30 Lọc bụi đuôi máy thiêu kết 80

Hình 31 Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải lò cao 81

Hình 32 Sơ đồ phân phối khí than lò cao của dự án 82

Hình 33 Hệ thống xử lý bụi, khí thải lò thổi 93

Hình 34 Quy trình công nghệ xử lý khí thải lò nung rắn quặng viên 93

Hình 35 Hệ thống xử lý khí thải lò nung rắn quặng viên 95

Hình 36 Sơ đồ quy trình xử lý khí thải công đoạn nghiền than 96

Hình 37 Hệ thống xử lý bụi công đoạn nghiền than 97

Hình 38 Sơ đồ quy trình xử lý bụi khu vực máng quặng 98

Hình 39 Kho chứa chất thải nguy hại của dự án 105

Hình 40 Hệ thống bơm phòng cháy chữa cháy của dự án 110

Hình 41 Biểu đồ hoa gió được đo trong 01 năm 2021 tại khu vực dự án 119

Hình 42 Biểu đồ thể hiện tần suất phần trăm tốc độ gió trong 01 năm 2021 tại khu vực dự án 119

Hình 43 Hình ảnh bản đồ địa hình khu vực dự án 120

Hình 44 Sơ đồ khuếch tán bụi TSP trung bình 1 giờ 125

Hình 45 Sơ đồ khuếch tán SO2 trung bình 1 giờ 125

Hình 46 Sơ đồ khuếch tán NO2 trung bình 1 giờ 126

Hình 47 Sơ đồ khuếch tán HF trung bình 1 giờ 126

Hình 48 Sơ đồ khuếch tán CO trung bình 1 giờ 126

Hình 49 Sơ đồ khuếch tán bụi TSP trung bình 1 giờ 127

Hình 50 Sơ đồ khuếch tán SO2 trung bình 1 giờ 128

Hình 51 Sơ đồ khuếch tán NO2 trung bình 1 giờ 128

Hình 52 Sơ đồ khuếch tán HF trung bình 1 giờ 129

Hình 53 Sơ đồ khuếch tán CO trung bình 1 giờ 129

Hình 54 Sơ đồ khuếch tán TSP trung bình 1 giờ 130

Hình 55 Sơ đồ khuếch tán SO2 trung bình 1 giờ 130

Hình 56 Sơ đồ khuếch tán NO2 trung bình 1 giờ 131

Hình 57 Sơ đồ khuếch tán CO trung bình 1 giờ 131

8

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 8

Hình 58 Sơ đồ khuếch tán HF trung bình 1 giờ 132

Hình 59 Sơ đồ khuếch tán bụi TSP trung bình 1 giờ 133

Hình 60 Sơ đồ khuếch tán SO2 trung bình 1 giờ 133

Hình 61 Sơ đồ khuếch tán NO2 trung bình 1 giờ 134

Hình 62 Sơ đồ khuếch tán HF trung bình 1 giờ 134

Hình 63 Sơ đồ khuếch tán CO trung bình 1 giờ 134

Hình 64 Sơ đồ vị trí giám sát trong giai đoạn hoạt động của dự án 146

9

CHƯƠNG 1 THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN ĐẦU TƯ

1 Tên chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng

- Địa chỉ văn phòng: Khu B, KCN Sông Công I, phường Bách Quang, thành phố

Sông Công, tỉnh Thái Nguyên

- Người đại diện theo pháp luật của chủ dự án đầu tư: Ông Nguyễn Văn Mùa

- Điện thoại: (0208).350.955 Fax: (0208).366.2381

- Giấy chứng nhận đăng ký doanh nghiệp số: 4600440190, đăng ký thay đổi lần

thứ 7 ngày 02/07/2021

- Giấy chứng nhận đầu tư số 5876137567, thay đổi lần thứ thứ 5 ngày 14/07/2020

2 Tên dự án

2.1 Tên dự án: “Đầu tư chiều sâu Nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu mangan”

- Địa điểm dự án: Khu B, KCN Sông Công I, phường Bách Quang, thành phố

Sông Công, tỉnh Thái Nguyên

- Quyết định phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường “Đầu tư chiều sâu

Nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu mangan” số 296/QĐ-UBND ngày

02 tháng 02 năm 2021 của UBND tỉnh Thái Nguyên

- Quy mô của dự án đầu tư: Dự án có tổng vốn đầu tư là 1.777.732.755.111VNĐ,

căn cứ theo khoản 1, điều 9 của luật Đầu tư công số 30/2019/QH14, quy mô dự

án thuộc dự án nhóm B

2.2 Tiến trình thực hiện dự án

- 24/06/2008, Công ty cổ phẩn thép Toàn Thắng được thành lập với mục tiêu sản

xuất phôi thép hợp kim

- 17/01/2012, phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường của nhà máy luyện

thép tại quyết định số 71/QĐ-UBND của UBND tỉnh Thái Nguyên

- Ngày 17/8/2015, phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường của nhà máy

luyện xỉ giàu mangan tại quyết định số 2052/QĐ-UBND của UBND tỉnh Thái

Nguyên

- Năm 2015 -2018, do hoạt động sản xuất sử dụng lò cao dung tích 55m3 của nhà

máy gây ô nhiễm môi trường và đã bị cơ quan chức năng kiểm tra và xử lý vi

phạm yêu cầu tạm dừng sản xuất để khắc phục ô nhiễm

- Từ năm 2018, để khắc phục tình trạng ô nhiễm đồng thời nâng cao hiệu quả kinh

tế, Công ty đã điều chỉnh, thay đổi, bổ sung công nghệ, thiết bị sản xuất cụ thể là:

0 Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 10

+ Thay thế 2 lò hồ quang và hệ thống lọc bụi túi vải đi kèm của nhà máy luyện

thép bằng 01 hệ thống lò thổi oxi và hệ thống lọc bụi Ventury;

+ Đầu tư bổ sung 1 dây chuyền thiêu kết 52m2 của nhà máy luyện xỉ giàu

mangan;

+ Không tiếp tục đầu tư 24 lò cao 55m3 và các lò sấy quặng

- Khi thực hiện các thay đổi này công ty đã không báo cáo cơ quan chức năng để

xem xét trước khi thực hiện nên đã bị Sở Tài Nguyên và Môi trường tỉnh Thái

Nguyên xử phạt vi phạm hành chính tại Quyết định số 90/QĐ-XPHC ngày

14/11/2018 Công ty đã thực hiện nộp phạt theo quyết định xử phạt trên

- Sau khi dây chuyền luyện thép bằng lò thổi oxi đi vào hoạt động, công ty nhận

thấy lò cao 55m3 không cung cấp đủ gang lỏng cho lò thổi oxi hoạt động liên tục

dẫn đến khâu luyện thép phải sản xuất theo chu kỳ, ngoài ra lượng xỉ giàu mangan

thu được quá ít không đủ cung cấp cho nhu cầu của thị trường Do đó, Công ty

đã nghiên cứu tính toán đầu tư một lò cao với dung tích 320m3 thay vì tiếp tục

đầu tư 24 lò cao 55m3 như đã được phê duyệt Và sau khi nghiên cứu phân tích

thị trường cùng với điều kiện thực tế tại nhà máy đến năm 2021 Công ty quyết

định đầu tư dự án “Đầu tư chiều sâu nhà máy luyện phôi thép hợp kim và xỉ giàu

mangan” với tổng công suất 295.000 tấn/năm Dự án đã được UBND tỉnh Thái

Nguyên phê duyệt báo cáo ĐTM tại quyết định số 296/QĐ-UBND, ngày 02

tháng 2 năm 2021

- Sau khi thực hiện đầu tư lò cao 320m3, lò cao 55m3 sẽ dừng hoạt động và được

niêm phong lại do quá trình tháo dỡ lò cao 55m3 tốn kém chi phí Mặt khác trong

tương lai để mở rộng quy mô dự án, chủ dự án có thể sử dụng đến lò cao 55m3

hiện có này

- Ngoài ra đối với dây chuyền sản xuất vôi công suất 100 tấn/ngày và dây chuyền

nghiền tận thu kim loại từ xỉ lò thổi oxi công suất 150 tấn/ngày chưa đầu tư do

hiện tại chủ dự án chưa có đủ kinh phí để đầu tư 2 dây chuyền này Đối với 2 dây

chuyền này, chủ dự án sẽ lập hồ sơ môi trường bổ sung khi triển khai lắp đặt tại

nhà máy

Tổng diện tích khu vực thực hiện dự án là 58.178,3m2 Tháng 11/2022, Chủ dự án

đã hoàn trả 4.019m2 mặt bằng dự án cho chủ đầu tư hạ tầng để cho đơn vị cung cấp khí

cho dự án thuê lại mặt bằng và lắp trạm cung cấp khí cho dự án Như vậy, tính đến thời

điểm hiện tại (Tháng 11/2022) chủ dự án đã xây dựng, lắp đặt toàn bộ các hạng mục công

trình để đáp ứng nhu cầu sản xuất (trừ 2 dây chuyền công nghệ phụ trợ là dây chuyền sản

xuất vôi và dây chuyền nghiền tận thu kim loại từ xỉ lò thổi oxi) Cụ thể như sau:

12 Khu vực trạm oxy, nito

2 Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 12

Hình Sơ đồ bố trí các hạng mục công trình của dự án

3

3 Công suất, công nghệ, sản phẩm sản xuất của dự án:

3.1 Công suất của dự án:

Tổng công suất của dự án là: 295.000 tấn sản phẩm/năm, trong đó:

+ Sản phẩm phôi thép hợp kim: 195.000 tấn/năm;

+ Sản phẩm xỉ giàumangan: 100.000 tấn/năm

3.2 Công nghệ sản xuất của dự án:

3.2.1 Công nghệ sản xuất chính

Sơ đồ tổng thể quy trình công nghệ sản xuất chính tại dự án được minh họa ở hình sau:

Hình 1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tổng thể tại dự án

Nguyên liệu phục vụ cho dự án chủ yếu là các loại quặng được thu mua từ các khu

vực mỏ trong tỉnh và các tỉnh lân cận và được lưu chứa tại bãi chứa nguyên liệu Bãi

nguyên liệu được cấu thành bởi bốn hệ thống công nghệ lớn bao gồm: hệ thống nhận liệu,

hệ thống bãi liệu (gồm trộn liệu), hệ thống cung cấp và hồi liệu, hệ thống phụ trợ

+Thiết bị nhận liệu

Hệ thống nhận liệu từ xe ô tô: Các nguyên liệu chính như quặng sắt-mangan,

than cốc, nguyên liệu phụ như đá vôi, dolomite và các nguyên vật liệu thu hồi trong Nhà

4 Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 14

máy như cốc và quặng thiêu kết rơi vãi, đều sử dụng xe để vận chuyển, sau đó thông

qua một hệ thống băng tải để vận chuyển vào bãi chứa liệu

+Hệ thống bãi liệu

Diện tích bãi chứa nguyên liệu khoảng 6.279m2 Bãi liệu chủ yếu lưu trữ nguyên

nhiên liệu vào nhà máy bao gồm: than cốc, than antraxit, quặng cục, quặng tinh, đá vôi

và quặng thiêu kết, sắt thép phế liệu nhằm đáp ứng nhu cầu nguyên nhiên liệu cho các

bộ phận Tại các giai đoạn, trừ đá vôi, huỳnh thạch, các loại sắt vụn phế liệu dự trữ các

loại đáp ứng đủ 45 ngày hoạt động, quặng thiêu kết, than cốc, than phun đáp ứng lượng

dự trữ trong 60 ngày, thời gian lưu trữ các vật liệu khác trong 30 ngày

Hình 2 Bãi chứa nguyên liệu của dự án

+Thiết bị trộn

Thiết bị trộn bao gồm hệ thống phối trộn liệu và bãi trộn liệu

Do diện tích của bãi nguyên liệu không lớn nên tại thiết bị trộn chỉ bố trí hệ thống

phối trộn liệu không bố trí bãi trộn liệu, quặng bột được vận chuyển trực tiếp đến boong

ke phối liệu thiêu kết

Hệ thống phối trộn liệu bao gồm 10 boong ke chứa liệu và hệ thống băng tải cao

su tương ứng, độ rộng dải băng tải là BW 1200, vận tốc chuyền v = 2m/s, khả năng Q=

100 tấn/h; được chuyển đến máy trộn 1 và trộn 2 sau đó sẽ cung cấp trực tiếp cho thiêu

kết với công suất 100 tấn/h

+Thiết bị cấp, hồi liệu

Thiết bị cấp và thu hồi liệu do ba bộ phận hợp thành, gồm cấp liệu nội bộ bãi

liệu, bãi liệu cung cấp liệu cho các bộ phận sử dụng và giữa các bộ phận sử dụng cấp

5

liệu với nhau

Việc cấp liệu trong nội bộ bãi liệu: Cấp liệu trong nội bộ bãi liệu là cấp liệu từ

bãi liệu lần 1 vào rãnh trộn phối liệu

Bãi liệu cấp liệu cho các bộ phận sử dụng: Hệ thống chuyền tải từ bãi liệu đến

boongke than cốc luyện gang Hệ thống chuyền tải quặng cục đến luyện gang; chuyền

tải chất trợ dung, dung môi, than không khói đến thiêu kết từ bãi liệu Hệ thống chuyền

tải quặng trộn từ hệ thống trộn liệu đến thiêu kết

Việc cấp liệu giữa các bộ phận sử dụng là cấp quặng thiêu kết từ xưởng thiêu kết

đến lò cao luyện gang, hệ thống cấp than cốc từ bãi liệu đến lò cao luyện gang

+Cấp khí cho sản xuất

Khí công nghiệp sử dụng cho sản xuất của nhà máy là khí O2, N2 và Ar Toàn bộ

lượng khí này được cung cấp bởi Công ty TNHH khí công nghiệp Messer Hải Phòng

Khí được cấp vào hệ thống bồn chứa khí hóa lỏng (đặt tại khu vực nhà máy thép Toàn

Thắng), trong quá trình sử dụng, khí được đưa qua các van chiều chỉnh áp suất (chuyển

dạng lỏng thành dạng khí) và cấp cho các hộ sử dụng Hệ thống bao gồm 02 bồn chứa

O2 lỏng (mỗi bồn chứa 50 m3); 02 bồn chứa N2 lỏng (mỗi bồn chứa 50 m3); 01 bồn chứa

Ar lỏng (dung tích 10 m3); 02 dàn hóa hơi, công suất mỗi dàn 5000 Nm3/h và 02 dàn

hóa hơi, công suất mỗi dàn 2.500 Nm3/h

3.2.1.1 Công nghệ thiêu kết

Thiêu kết là quá trình kết dính quặng vụn thành quặng cục bằng cách nung dính

ở nhiệt độ cao tới 1.050oC Trong một số trường hợp, thiêu kết không những luyện cục

quặng, mà còn nhằm cải thiện tính chất luyện kim của nguyên liệu, ví dụ như loại trừ

lưu huỳnh, đưa chất trợ dung vào quá trình thiêu kết

Phương án sản phẩm: Nhiệt độ quặng thiêu kết ≤150oC, phẩm vị 52-53%, FeO

<40%, cỡ hạt <120 mm, độ kiềm là 1,6 (có thể điều chỉnh); liệu lót đáy 5÷20mm

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 16

Hình 3 Mặt bằng bố trí dây chuyền thiêu kết

Nguyên liệu (Quặng chứa Fe-Mn) Nhiên liệu (Đá vôi, đô-lô-mít)Chất trợ dung

Phối liệu

Trộn lần 1 Trộn lần 2 Thiêu kết Làm nguội Nghiền trục đơn Sàng phân loại

Quặng thiêu kết

Nghiền

Nước Nước Khí lò cao

Bụi, Tiếng ồn

Bụi, Tiếng ồn

HT XLKT công suất 102.000 m 3 /h

HT XLKT công suất 72.000 m3/h

HT XLKT công suất 105.000 m3/h

Hình 4 Sơ đồ quy trình thiêu kết

Thuyết minh quy trình thiêu kết:

Bước 1: Phối liệu

Nguyên liệu thiêu kết bao gồm nguyên liệu chứa sắt - mangan, chất trợ dung (vôi

sống, đá vôi), nhiên liệu (than cám hoặc than không khói, vụn than cốc, khí than lò cao),

chất phụ gia và quặng hồi (Quặng sau sàn thiêu kết không đạt yêu cầu) Một số nguyên liệu

này ngoài yêu cầu thành phần hóa học nhất định ra, còn yêu cầu tính ổn định nhất định như

quặng sắt cỡ hạt 0~10mm, trộn với bụi lò, chất đốt nghiền nhỏ (coke vụn hoặc bột than

không khói) cỡ hạt 0~3mm (≥ 90%), độ tro yêu cầu <15%, lưu huỳnh <1.0%, chất trợ dung

(đá vôi, vôi sống) cỡ hạt 0~3mm (≥ 80%), dolomit và nước tạo ẩm phối theo tỷ lệ định trước

Quặng, các nhiên liệu khác đưa vào phối liệu đã có kích thước hợp cách, đối với chất

trợ dung (đá vôi, vôi sống) được đưa sang bộ phận nghiền Chất trợ dung sau khi qua máy

nghiền được chuyển vào sàng rung Thành phẩm < 3mm dưới sàng được băng tải chuyển

đến phòng phối liệu, phần > 3mm được đưa trở lại băng tải cấp liệu của máy nghiền, quay

về máy nghiền chất trợ dung tiến hành nghiền

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 18

Độ ẩm đầu vào của quặng thiêu kết khoảng 6-9%, độ ẩm sản phẩm <2%

Nhiên liệu thể khí dùng cho điểm thiêu kết là khí than lò cao, giá trị tỏa nhiệt >3260

kj/m3(720Cal/m3), chứa bụi <10mg/m3, áp lực điểm nối nhà máy lớn hơn 7kpa Khí lò cao

được cấp thẳng vào sàn thiêu kết

Tại phòng phối liệu: Nguyên, nhiên liệu, chất trợ dung được cân bằng cân điện tử

theo tỉ lệ nhất định cấp vào băng tải đưa vào máy trộn liệu

Hình 5 Nguyên liệu đầu vào của dây chuyền thiêu kết

Bước 2: Trộn và rải liệu:

Các loại liệu phối xong tiến hành trộn đều tạo hạt, để đảm bảo đạt được quặng thiêu

kết có chất lượng tương đối đồng đều, quá trình trộn phải cho thêm nước vào để liệu thiêu

kết có đủ ẩm, nâng cao tính chất thấu khí của liệu thiêu kết, trộn lần 1 trộn đều và cho nước

để đảm bảo độ ẩm thích hợp, sau đó đưa sang trộn lần 2 bổ sung nước để liệu trộn tạo thành

hạt lại lăn dính lớp nhiên liệu bao ngoài Sau khi qua tạo hạt và lăn bao nhiên liệu, cấp hạt >

3mm trong liệu hỗn hợp đạt trên 80%

Sử dụng máy cấp liệu băng tải rộng theo chiều rộng xe goòng phân bố liệu đồng đều

thành lớp dày 400-600mm, để đảm bảo tính thấu khí, đồng thời bảo đảm mặt liệu bằng phẳng

và có độ xốp nhất định

Hình 6 Thiết bị trộn Bước 3: Thiêu kết

Nguyên liệu rải trên xe goòng thiêu kết, qua điểm hỏa tiến hành nung mặt liệu, quá

trình thiêu kết bắt đầu diễn ra từ trên bề mặt, nhờ quạt hút gió cưỡng bức tạo áp suất chân

không từ 1000 đến 1200 mm H2O, khiến cho liệu cháy từ trên xuống dưới tạo quặng thiêu

kết Thiết bị điểm hỏa sử dụng khí than lò cao, tiết kiệm tiêu hao năng lượng, giảm giá thành

sản phẩm

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 20

Hình 7 Dây chuyền thiêu kết Bước 4: Làm nguội

Sản phẩm thiêu kết được đưa qua máy làm nguội bằng quạt gió tiến hành làm nguội,

nhiệt độ quặng sau thiêu kết được làm nguội đến dưới 150oC

Thiết kế làm sạch khí thải đoạn thiêu kết sử dụng bộ lọc bụi nhiều ống đáp ứng yêu

cầu sử dụng, đồng thời giảm tỉ lệ sự cố, bảo trì tiện lợi

Bước 5: Nghiền sàng phân loại sản phẩm

Tiến hành nghiền, sàng quặng thiêu kết, để cỡ hạt quặng đồng đều và loại bỏ đi phần

lẫn liệu sống, tạo điều kiện thuận lợi cho lò cao, bánh thiêu kết qua máy nghiền trục đơn

nghiền đến 0-120mm, từ băng tải chuyển đến sàng rung tiến hành chỉnh hạt, sàng phân loại,

trong đó quặng có kích thước <6mm làm quặng hồi đưa vào phối liệu, kích thước 6-20mm

làm liệu lót đáy, >20mm đưa vào silo quặng lò cao

Thời gian thiêu kết của 1 toa khoảng 45 phút, quá trình đốt khoảng 20 phút, quá trình

làm nguội kéo dài khoảng 25 phút

3.2.1.2 Công nghệ luyện gang/xỉ giàu mangan bằng lò cao

Công nghệ luyện gang bao gồm các thiết bị chính như sau: Lò cao 320m3, các công

trình phụ trợ và các công trình xử lý khí thải đi kèm, cụ thể như hình sau:

Hình 8 Mặt bằng lò cao 320m 3

Quy trình công nghệ sản xuất gang bằng lò cao 320m3 được minh họa ở hình sau:

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 22

Hình 9 Sơ đồ quy trình lò cao 320 m 3

* Điều kiện nguyên, nhiên liệu

- Nguyên liệu đầu vào:

Bảng 2 Các yêu cầu với nguyên liệu đầu vào

- Than cốc: Dự án nhập khẩu toàn bộ nhu cầu than cốc cho lò cao Các chỉ tiêu về

than cốc được liệt kê tại bảng dưới đây:

Bảng 3 Các yêu cầu đối với than cốc

Quy trình vận hành của lò cao như sau:

Phần nguyên nhiên liệu (quặng, than cốc, chất trợ dung – đá vôi, đôlômi, ) được vận

chuyển lên trên đỉnh lò bằng cầu nghiêng xe kíp và nạp từ trên xuống thông qua phễu với

hai chuông liệu để phòng chống lọt khí than trong lò cao ra bên ngoài

Hình 9 Xe kíp cấp liệu lò cao

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 24

Phần gió nóng được quạt gió thổi qua hệ thống 3 lò gió nóng để nâng nhiệt độ của

gió nóng lên trên 1100oC, sau đó đi qua hệ thống vành gió cái xung quanh lò vào bụng lò

cao qua các mắt gió bằng đồng để đốt cháy than cốc bên trong lò cao, nhằm nâng nhiệt độ

trong lò cao lên trên 1500oC

Khi than cốc trong lò cao cháy sẽ sinh ra khí CO Khí CO sinh ra sẽ hoàn nguyên các

oxit có trong quặng sắt ở dạng (FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 thành Fe) – đây là những phản ứng

hoàn nguyên gián tiếp Than cốc trong lò ở nhiệt độ cao khi gặp quặng sắt cũng sẽ hoàn

nguyên các ô xit trong quặng sắt thành sắt – đây là những phản ứng hoàn nguyên trực tiếp

Khí CO và than cốc cũng sẽ hoàn nguyên một phần các nguyên tố khác như (SiO2,

MnO, SO2, P2O5, Al2O3, MgO, ) thành các kim loại, phi kim như Si, Mn, S, P, Al, Mg,

Các kim loại này sẽ đi vào gang lỏng là những nguyên tố hóa học trong gang Phần còn lại

của các nguyên tố này sẽ không bị hoàn nguyên để đi vào gang lhIOF- Hìnỏng mà tồn tại ở

dạng oxit và đi vào xỉ lỏng (có thành phần hóa học chính là SiO2, CaO, MgO, Al2O3,

MnO, )

Gang lỏng, xỉ lỏng được định kỳ tháo ra khỏi lò cao thông qua các lỗ ra gang và lỗ ra

xỉ ở hai bên nồi lò Gang lỏng được tháo vào xe goòng và vận chuyển sang bộ phận lưu trữ

gang lỏng (lò trộn) tại phân xưởng luyện thép để tiến hành quá trình luyện phôi thép Xỉ lỏng

được tháo vào rãnh có phun nước làm nguội thành xỉ hạt, để dùng làm vật liệu sản xuất xi

măng (nếu là xỉ gang thông thường) hoặc dùng cho quá trình luyện silicomangan hoặc ferro

mangan (nếu xỉ có thành phần MnO cao trên 35%)

Khí lò cao được hình thành trong lò cao di chuyển từ bên dưới bụng lò lên trên Trong

quá trình dịch chuyển từ dưới lên trên, nó cũng tiến hành quá trình hoàn nguyên quặng sắt

và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa khí lò cao và nguyên liệu từ trên xuống Khí lò cao

đi qua hai ống càng cua ở hai bên đỉnh lò xuống thùng lọc bụi thô, sau đó đi qua các buồng

lọc bụi túi vải để làm sạch bụi và đến tháp chứa khí lò cao Khí lò cao đã sạch bụi được đưa

đến các bộ phận sử dụng như dùng để nung nóng các ô gạch của lò gió nóng (sau đó gió lạnh

được thổi qua, hấp thụ nhiệt trước khi thổi vào lò cao); sấy các thùng chứa gang, chứa thép

lỏng; sử dụng cho lò nung rắn quặng viên; thiêu kết, phần khí lò cao dư sẽ được thải ra môi

trường thông qua ống thoát khí

Sản phẩm của công nghệ sản xuất lò cao bao gồm 3 loại chính: gang lỏng, xỉ lỏng,

khí lò cao Đối với lò cao luyện gang thông thường xỉ lỏng được chế biến thành xỉ hạt lò cao

làm phụ gia xi măng (có hiệu quả kinh tế thấp) còn đối với lò cao luyện xỉ giàu mangan thì

xỉ lỏng (có hàm lượng MnO cao) thì lại là một sản phẩm chính của công nghệ luyện gang

bằng lò cao

Nước thải từ quá trình dập xỉ giàu mangan: được lưu chứa trong 01 bể chứa nước dập

xỉ thể tích 1.228,5m3, sử dụng tuần hoàn, không thải ra môi trường, định kỳ bổ sung nước

(550m3/ngày) để đảm bảo lượng nước dập xỉ

Các quá trình phản ứng diễn ra trong nội hình lò cao như sau:

Quá trình hoàn nguyên Mn và Fe sẽ được diễn ra trong lò cao ngay từ trên vùng thân

lò xuống đến bụng lò cao

+ Đối với oxit mangan, thứ tự hoàn nguyên là:

MnO2 Mn2O3 Mn3O4MnO  Mn

Dùng chất hoàn nguyên là khí CO và H2 phát sinh trong quá trình nấu luyện rất dễ

dàng hoàn nguyên oxit cấp cao Mn đến MnO, phương trình phản ứng là:

2MnO2 + CO = Mn2O3 + CO2 + 226797 KJ 3Mn2O3 + CO = 2Mn3O4 + CO2 + 170202 KJ

Mn3O4 + CO = 3MnO + CO2 + 51906 KJ

Dùng C có trong hỗn hợp than để hoàn nguyên trực tiếp MnO là:

(MnO) +CO = [Mn] +CO2 – 121.561 KJ CO2 + C = 2CO – 165.765 KJ (MnO) + C = [Mn] +CO – 287.327 KJ Thực tế trong lò cao hoàn nguyên, khi nhiệt độ 1100 - 1200oC, oxy cấp cao của Mn

đã bị hoàn nguyên đến MnO, còn MnO chưa bắt đầu hoàn nguyên thì tạo thành silicat đi vào

xỉ lò nóng chảy Do xỉ lò chứa MnO dung điểm thấp, khi ở 1150-1200oC, đã có thể nóng

chảy, vì thế phần lớn Mn là từ trong xỉ lò nóng chảy hoàn nguyên ra

Do MnO trong xỉ lò phần lớn tồn tại ở dạng silicat Mn vì thế rất khó hoàn nguyên,

nhiệt độ hoàn nguyên yêu cầu trên 1400 – 1500oC, do đó nhiệt độ cao là điều kiện cần đầu

tiên để Mn hoàn nguyên

Trong lò cao hoàn nguyên có điều kiện thuận lợi cho Mn hoàn nguyên Đầu tiên,

trong lò cao có Fe tồn tại, mà Mn có thể hòa tan trong gang lỏng, điều đó giúp cho việc hoàn

nguyên MnO Khi FeO tồn tại ở 1030oC MnO có thể bắt đầu hoàn nguyên Thứ hai là trong

lò cao có một lượng lớn C tồn tại, khi nhiệt độ cao hơn 1100oC có thể tạo ra hỗn hợp Mn3C,

phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt vì thế giúp cho việc thực hiện phản ứng thu nhiệt để

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 26

hoàn nguyên MnO Đồng thời C trong Mn3C có thể hoàn nguyên ra Mn từ MnO một cách

mãnh liệt Ngoài ra, việc tồn tại một lượng lớn CaO trong xỉ lò cũng có thể xúc tiến hoàn

nguyên MnO theo phản ứng sau:

MnSiO3 + CaO = CaSiO3 + MnO + 59022 KJ MnO + C = Mn + CO - 287327 KJ MnSiO3 + CaO + C = Mn + CaSiO3 + CO - 228304 KJ + Đối với ô xít sắt, thứ tự hoàn nguyên là:

3Fe2O3  2Fe3O4  6FeO  6Fe

Do FeO ở nhiệt độ thấp hơn 570oC là không ổn định phân giải thành Fe3O4 và Fe, vì

vậy ở nhiệt độ cao hơn 570oC thì thứ tự phân giải hoặc hoàn nguyên ôxit sắt là:

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe Còn khi thấp hơn 570oC thì thứ tự phân giải hoặc hoàn nguyên ôxit sắt là:

Fe2O3 → Fe3O4 → Fe Dùng C trong than làm chất hoàn nguyên, phản ứng hoàn nguyên có sản phẩm sinh

ra cuối cùng là CO gọi là hoàn nguyên trực tiếp Do trong lò cao hoàn nguyên tồn tại một

lượng lớn than, ôxít các cấp của Fe ngoài việc bị CO hoàn nguyên ra, còn bị than rắn hoàn

nguyên Phương trình phản ứng của nó như sau:

Khi nhiệt độ cao hơn 570oC:

3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO - 128638 KJ Fe3O4 + C = 3FeO + CO - 186654 KJ FeO + C = Fe + CO - 1152161 KJ Khi nhiệt độ thấp hơn 570oC

3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO - 128638 KJ Fe3O4 + 4C = 3Fe + 4CO - 64590 KJ Dùng CO (là sản phẩm cháy của than cốc ở nhiệt độ cao) làm chất hoàn nguyên, phản

ứng hoàn nguyên có sản phẩm sinh ra cuối cùng là CO2 gọi là hoàn nguyên trực tiếp Phương

trình phản ứng của nó như sau:

Khi nhiệt độ cao hơn 570oC:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + 37130 KJ

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 + 20888 KJ FeO + CO = Fe + CO2 + 13604 KJ Khi nhiệt độ thấp hơn 570oC:

3Fe2O3 + CO = 2Fe2O4 + CO2 + 37130 KJ 1/4Fe3O4 + CO = 3/4Fe + CO2 + 4290 KJ Ngoài ra, chất hoàn nguyên của lò cao hoàn nguyên còn có H2 trong chất bốc của

nhiên liệu và H2 có từ phân giải gió ẩm và H2 có từ chất phun thổi mang vào Thứ tự các

ôxýt các cấp của Fe bị H2 hoàn nguyên hoàn toàn giống với CO

Khi nhiệt độ cao hơn 570oC:

3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O + 21809KJ Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O - 63585KJ FeO + H2 = Fe + H2O - 27711KJ Khi nhiệt độ thấp hơn 570oC

3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O + 21809KJ Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O - 148100KJ Kết quả của quá trình nấu luyện, lượng Fe và Mn kim loại có trong quặng sắt - mangan

sẽ được hoàn nguyên tạo ra hai sản phẩm: xỉ giàu mangan (có chứa Mn kim loại với hàm

lượng >30%) và gang lỏng sau đó được đưa vào lò trộn để lưu giữ và cuối cùng được

chuyển sang lò thổi ôxy để luyện phôi thép

Với lò cao 320m3 được xây dựng và vận hành theo thiết kế của Nhật Bản nên hoàn

toàn có thể đảm bảo công suất dự tính, cụ thể: Hệ số lợi dụng dung tích lò cao có thể đảm

bảo đạt 1,75 tấn/m3 ngày đêm (do chất lượng quặng thấp nhỏ hơn 50% Fe nên hệ số lợi

dụng của lò cao thấp) nên công suất gang lỏng có thể sản xuất được: 320m3 x 1,75 T/m3

ngày đêm x 350 ngày đêm = 196.000 tấn gang lỏng/năm

Đối với xỉ giàu mangan, lượng xỉ giàu mangan sản xuất ra có thể đạt: 196.000 tấn

gang lỏng x 0,51 tấn xỉ/tấn gang = 99.960 tấn xỉ giàu mangan/năm

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 28

Bảng 4 Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của lò cao

3 Sản lượng gang lỏng

4 Ngày làm việc trong

8 Tỷ lệ than phun kg/t gang 50

9 Tỷ lệ xỉ giàu mangan kg/t gang 510

1200

Năng lực thiết bị 1300°C

suất tối đa là 0,25

Hình 10 Lò cao 320m 3

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 30

3.2.1.3 Công nghệ luyện thép bằng lò thổi (BOF)

Công nghệ luyện thép bằng lò thổi BOF bao gồm các thiết bị chính như sau: Lò thổi

oxy (BOF): công suất 20 tấn/mẻ và các công trình xử lý khí thải đi kèm, cụ thể như hình

sau:

Hình 10 Mặt bằng bố trí lò thổi luyện thép

Quy trình công nghệ sản xuất thép bằng lò thổi BOF được minh họa ở hình sau:

Nguyên liệu

(Quặng sắt, huỳnh

thạch, dolomit)

Vôi luyện kim

LÒ THỔI-BOF

Oxy

Thùng xỉ Thùng tinh luyện

Máy đúc liên tục

Phôi thép thành phẩm

Kho liệu ngầm

Kho nạp liệu trên cao

Khu nạp liệu thép phế liệu

Bể làm mát

Hệ thống đường ống làm mát

Hệ thống lọc bụi Ventury công suất 54.000 m3 /h

Hệ thống lọc bụi túi vải công suất 55.000 m3 /h

Ống thoát khí

Ống thoát khí

Ni-tơ

Xỉ

Bãi xỉ

Nước thải nhiệt

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 32

Hình 11 Lò thổi BOF

Thuyết minh công nghệ:

Gang lỏng được vận chuyển bằng thùng từ lò cao đến lò trộn Lò trộn gang lỏng có

tác dụng điều tiết nhiệt độ, dự trữ đảm bảo gang lỏng cho sản xuất lò thổi oxy, đồng đều

thành phần gang lỏng trước khi được vận chuyển bằng thùng rót vào lò thổi oxy

Ở lò trộn, việc đảm bảo giữ nhiệt gang lỏng là dùng gạch chịu lửa, xây bảo ôn trong

lòng lò, miệng lò được phủ lớp vật liệu cách nhiệt, trên phủ lớp trấu Nhiệt độ đầu vào của

gang lỏng trung bình 1.4500C, nhiệt độ thấp nhất trong lò trộn là 12500C (sau 24h)

Thép phế được vận chuyển bằng ben nạp liệu vào lò thổi oxy Liệu rời gồm đá vôi,

đôlômit, chất điều chỉnh… được gầu tải vận chuyển lên silo qua hệ thống nạp liệu cấp vào

lò thổi ôxy Các nguyên liệu được cân định lượng theo một tỷ lệ nhất định trước khi cho

vào lò thổi ôxy để thổi luyện thành thép

Hệ thống cung cấp ôxy sử dụng cơ cấu nâng hạ súng thổi khí ôxy cố định và hình

thức quay trục Ống thổi ôxy sử dụng đa lỗ thổi, cường độ cung cấp ôxy cao nhất đạt

3,8Nm3/phút Quá trình nâng hạ súng thổi ôxy nhờ kẹp khống chế sự tăng giảm

Tại lò thổi ôxy: Trong quá trình thổi luyện, khi dòng oxy tiếp xúc với kim loại lỏng,

quá trình oxy hóa để khử C và các tạp chất khác diễn ra (theo các phản ứng hóa học được

trình bày chi tiết ở dưới)

Trong quá trình luyện thép lò thổi, khí nóng mang theo một lượng bụi lò và khí lò

thổi - lưu lượng tính toán theo lý thuyết khoảng 28.000 – 30.000 m3/h (có hàm lượng CO

cao, oxy dư trong quá trình thổi, ), tràn vào chụp hút khói Thông thường, khoảng hở giữa

chụp hút và miệng lò là 300mm Đối với lò thổi của Công ty, chụp hút và miệng lò có khoảng

hở khoảng 600mm – 800mm Đồng thời, để đảm bảo khả năng thu hút được toàn bộ lượng

bụi, khí thải thì quạt hút gió được thiết kế với công suất 54.000 m3/h, nên trong quá trình

hút khí, một lượng không khí tự nhiên được hút lẫn vào đường ống Do có hàm lượng khí

CO nhất định trong khí lò thổi nên trong đoạn đường ống hút sau chụp hút sẽ diễn ra phản

ứng cháy CO thành CO2, quá trình này làm giảm đáng kể lượng khí CO phát sinh thải ra

ngoài môi trường Để hạ nhiệt độ của dòng khí, đường ống dẫn khí này được làm mát bằng

nước (làm mát gián tiếp), chiều dài đoạn ống thu được làm mát khoảng 30m, ống được chế

tạo bằng vật liệu Inox 304 có độ bền cao

Kết thúc quá trình thổi luyện, lấy mẫu kiểm tra thành phần, đo nhiệt độ đạt yêu cầu

thì súng thổi được rút lên và nghiêng lò ra thép, người công nhân sử dụng bi chắn xỉ để giảm

thiểu xỉ lẫn vào trong thép lỏng Để giảm thiểu mất nhiệt độ trong quá trình ra thép, thiết kế

có thiết bị sấy thùng, sử dụng ra thép đỏ thùng và nhiệt độ ≈ 1000oC Tại đây các loại fero

cũng được bổ sung vào xe thùng thép để khử oxy và hợp kim hóa

Tiếp theo, xe thùng thép được vận chuyển đến vị trí tinh luyện tiến hành thổi khí trơ

để khử khí, tạp chất phi kim, đồng đều nhiệt độ và điều chỉnh thành phần Sau đó chuyển

sang gian máy đúc liên tục

Hệ thống điều khiển tự động lò thổi ôxy luyện thép sử dụng hệ thống điều khiển giám

sát từ xa, tại phòng điều khiển trước lò, người vận hành thông qua màn hình máy tính thực

hiện các thao tác điều khiển

* Các phản ứng hóa học xảy ra trong lò thổi ôxy

+ Ôxy hóa của sắt

Do nồng độ tương đối của nguyên tố sắt trong gang lỏ lớn nhất, căn cứ vào quy

luật phản ứng hóa học theo nồng độ chất tham gia phản ứng, phản ứng ôxy hóa của sắt

là nhiều nhất và nhanh nhất, đầu kỳ luyện một bộ phận Fe bị ôxy hóa thành FeO, phản

ứng như sau:

｛O2｝＋ 2[ Fe ]＝ 2(FeO) hoặc [ O ]＋[ Fe ]＝( FeO) Công thức trước là phản ứng ôxy hóa trực tiếp của sắt, công thức sau là phản ứng

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 34

ôxy hóa gián tiếp của sắt Oxy hóa nguyên tố sắt sinh ra một bộ phận (FeO) vào xỉ lò, một

bộ phận khác khuếch tán vào trong thể lỏng kim loại ôxy hóa nguyên tố khác ôxy hóa

nguyên tố tạp chất trong quá trình luyện thép, thường chủ yếu là thông qua (FeO)

+ Ôxy hóa và hoàn nguyên silic

Silic là nguyên tố có ích trong thép, nó có thể tăng cường độ, tính đàn hồi, tính

chịu nhiệt và tính chịu a xỉt của thép

Liệu kim loại chưa bị xỉ lò bao phủ, hoặc khí ôxy trực tiếp thổi vào bể luyện kim

loại, silic trong liệu lò có thể phản ứng trực tiếp với ôxy

2[O]+[Si]＝(SiO2) Khi xỉ lò hình thành hoặc giọt lỏng kim loại và bọt khí tiếp xúc với xỉ, ôxy hóa

của silic chủ yếu tiến hành ở trên ranh giới xỉ lò và kim loại

[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2[Fe]

Trong thao tác luyện thép tính kiềm, theo sự tan chảy từ từ của vôi, sẽ có phản

ứng sau xảy ra

(2FeO·SiO2)+2(CaO)＝(2CaO·SiO2)+2(FeO)

+ Ôxy hóa mangan

Mangan trong thép là một nguyên tố có ích, nó có thể ngăn ngừa giòn nóng của

thép, nâng cao cơ tính như độ bền, độ cứng, khả năng rèn của thép

Phản ứng ôxy hóa của mangan có 3 loại tình huống:

- Mangan tác dụng trực tiếp với ôxy trong pha khí [Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)

- Mangan tác dụng với ôxy hòa tan trong kim loại [Mn]+ [O2] ＝(MnO)

- Mangan tác dụng với FeO trong xỉ lò [Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]

- Phản ứng thứ 3 trên ranh giới kim loại xỉ, là phản ứng chủ yếu

+ Ôxy hóa cacbon

Phản ứng ôxy hóa của cacbon gọi là phản ứng khử cacbon, nó là một phản ứng

cơ bản nhất trong quá trình luyện thép, xuyên suốt quá trình luyện thép

Cacbon trong quá trình luyện thép có thể bị ôxy trực tiếp ôxy hóa thành thể khí

CO, công thức phản ứng là:

loại, bị hoàn nguyên thành oxit hóa trị thấp

(Fe2O3) + [Fe] ＝ 3(FeO) Trên ranh giới xỉ với kim loại, ôxy phân giải vào trong thể lỏng kim loại

( FeO)＝ [O] ＋ [Fe]

Cacbon phản ứng với oxi hòa tan trong kim loại, sinh ra khí CO thoát ra theo khí lò:

[C] ＋[O] ＝｛CO｝

+ Khử photpho

Photpho trong thép thông thường tồn tại ở dạng Fe2P và Fe3P Tuyệt đại đa số mác

thép thì photpho là nguyên tố có hại Theo sự tang trưởng của hàm lượng photpho, sẽ hạ tính

mềm của thép, tang tính giòn của thép Khi ở nhiệt độ thấp càng thêm nghiêm trọng cho nên

thường gọi là tính giòn nguội

Trong lò cao, do bầu không khí có tính hoàn nguyên, phốt pho trong quặng hầu

như toàn bộ vào gang lỏng, do đó khử phốt pho từ trong kim loại, vẫn là nhiệm vụ quan

trọng trong quá trình luyện thép, một trong những mục đích tạo xỉ chính là để khử phốt

pho

Phản ứng khử phốt pho của luyện thép là tiến hành trên ranh giới kim loại và xỉ

lò, công thức phản ứng của nó là:

2[P] + 5(FeO) ＝ (P2O5) + 5[Fe]

3(FeO) +(P2O5) ＝ (3FeO·P2O5) (3FeO·P2O5) + 4(CaO) ＝ (4CaO·P2O5 + 3(FeO)

Tổng phản ứng khử phốt pho trong lò luyện thép tính kiềm là:

2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) ＝(4CaO·P2O5) + 5[Fe]

+ Khử lưu huỳnh

Liệu kim loại và liệu tạo xỉ sử dụng cho luyện thép (chủ yếu là nước gang và vôi)

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 36

mang lượng lưu huỳnh vào trong bể luyện kim loại cao hơn yêu cầu của thép thanh phẩm,

do đó khử lưu huỳnh cũng là một trong những nhiệm vụ quan trọng của luyện thép, đây cũng

là một mục đích chủ yếu khác của tạo xỉ tính kiềm trong quá trình luyện kim

Thực chất các phương pháp khử lưu huỳnh đều là phân giải lưu huỳnh trong chất

lỏng chuyển biến thành pha không phân giải trong kim loại lỏng vào xỉ nóng chảy hoặc

qua pha khí bay ra, trong quá trình luyện kim chủ yếu là thông qua xỉ lò để khử lưu huỳnh,

khí hóa khử lưu huỳnh chiếm tỉ lệ tương đối nhỏ

Xỉ lò khử lưu huỳnh thông qua hợp chất tính kiềm như: CaO, MnO, MgO (chủ

yếu là CaO) lưu huỳnh từ kim loại kết hợp thành hợp chất ổn định CaS, MnS, MgS…vv,

các bước phản ứng như sau:

Lưu huỳnh từ kim loại lỏng khuếch tán vào trong xỉ lò

[FeS] ＝ (FeS ) Lưu huỳnh trong xỉ lò thổi ôxy hóa thành hợp chất ổn định

( FeS)＋(CaO)＝(CaS)＋(FeO) Cho nên phản ứng khử lưu huỳnh tổng quát là:

[FeS] ＋(CaO)＝(CaS)＋(FeO)

+ Khử ôxy trong thép lỏng:

Kết thúc quá trình thổi luyện, rất khó khống chế hàm lượng ôxy tồn tại trong

thép Ở nhiêt độ xác định, ôxy hòa tan trong thép lỏng với hàm lượng nhất định, khi

đông đặc, nhiệt độ thép sẽ giảm xuống và dẫn tới độ hòa tan của ôxy trong thép giảm

Lượng ôxy dư trong thép tạo rỗ, đồng thời ôxy cũng gây cháy hao các nguyên tố hợp

kim Kết quả là làm giảm các tính chất của thép Như vậy việc khử ôxy là cần thiết

Khử ôxy là quá trình khử bỏ lượng ôxy hòa tan trong thép lỏng, bằng cách cho

vào các nguyên tố có ái lực hóa học mạnh với ôxy là các ôxyt sẽ nổi lên bề mặt tiếp xúc

thép – xỉ và từ đó đi vào xỉ Các chất khử ôxy thường dùng: Fero Mn, Fero Si, Al Các

phản ứng khử ôxy chủ yếu:

[Mn] + [O] = MnO [Si] + 2 [O] = SiO2

2 [Al] + 3[O] = Al2O3 Các phương pháp khử ôxy là: Khử lắng, khử khuếch tán, khử tổng hợp

Khử lắng: là quá trình đưa chất khử vào sâu trong lòng thép lỏng

Khử khuếch tán: là khử ôxy trên bề mặt kim loại lỏng để khử thông qua các phản ứng

khử xảy ra trong xỉ

Khử tổng hợp: là kết hợp giữa khử lắng và khử khuếch tán Quá trình khử ôxy tiến

hành trong thùng thép

 Quy trình thổi luyện 1 mẻ thép:

Quy trình công nghệ và thao tác luyện một mẻ thép trong lò thổi ôxy có thể chia làm

những bước sau:

Bước 1: Ra hết thép mẻ trước, quan sát tình trạng lò, nếu có thể luyện tiếp thì chất

liệu tạo xỉ để điều chỉnh thành phần xỉ lỏng (khi cần thiết phải vá lò), tiến hành phun xỉ để

bảo vệ áo lò, đổ sạch xỉ dư rồi nút lỗ ra thép

Bước 2: Chất thép phế và gang lỏng, quay lò về vị trí thẳng đứng

Bước 3: Hạ vòi phun oxy, chất liệu tạo xỉ lần thứ nhất (gồm vôi, huỳnh thạch, vẩy

oxyt sắt, quặng sắt giàu) bằng khoảng 1/2 – 2/3 lượng chất tạo xỉ của toàn bộ mẻ luyện Khi

hạ vòi phun đến vị trí quy định thì mở van thổi ôxy để chính thức bắt đầu thổi luyện

Khi dòng oxy tiếp xúc với mặt kim loại lỏng, C, Si, Mn bắt đầu bị oxy hóa và sản

sinh ra ngọn lửa màu hồng sẫm, đây gọi là vòi oxy nhóm lửa, sau vài phút nhóm lửa, xỉ lò

bắt đầu được hình thành và phủ chùm lên kim loại lỏng, qua vài phút từ miệng lò phụt lên

bụi khói màu hồng kéo theo ngọn lửa tối Sau khi Si bị oxy hóa hết, ngọn lửa C cháy với

cường độ mạnh, sáng chói và phụt ra trên miệng lò Lúc này, liệu tạo xỉ cháy lỏng và hình

thành xỉ lò Xỉ lò sủi bọt và có thể bắn qua miệng lò ra ngoài, tiến hành chất tiếp liệu tạo xỉ

lần hai

Bước 4: Khi quá trình thổi luyện vào đến giai đoạn giữa, phản ứng khử C mãnh liệt,

lượng oxyt sắt trong xỉ giảm, khiến nhiệt độ chảy của xỉ tăng lên, kéo theo độ sệt của xỉ tăng

Lúc này nên kịp thời kéo vòi phun lên cao và cho thêm quặng sắt, chất tạo xỉ lần hai (khoảng

1/3 còn lại) để tăng hàm lượng oxyt sắt và điều chỉnh thành phần xỉ lò Chất tạo xỉ lần thứ 3

là huỳnh thạch có thể điều chỉnh tính lỏng của xỉ nhưng phải chú ý có cho chất tạo xỉ lần thứ

3 hay không

Bước 5: Khi thổi luyện vào giai đoạn cuối, hàm lượng C trong kim loại lỏng giảm,

phản ứng khử C yếu đi, ngọn lửa qua miệng lò ngắn dần và tắt hẳn Căn cứ vào hình dạng

ngọn lửa, lượng cấp oxy, thời gian thổi luyện, yêu cầu mác thép, để quyết định điểm cuối

cùng của thổi luyện

Bước 6: Khi thành phần và nhiệt độ thép lỏng đạt yêu cầu, đục lỗ ra thép, nghiêng lò

Chủ dự án: Công ty Cổ phần thép Toàn Thắng Trang 38

ra thép, sau khi ra thép khoảng 2/3 lượng thép lỏng thì chắn xỉ để ra thép Khi thép ra được

khoảng ¼ lượng thép lỏng thì cho các loại fero vào thùng thép để khử oxy và các hợp kim

hóa Ra hết thép thì tiến hành phun xỉ bảo vệ áo lò Đổ hết xỉ dư còn lại và chuẩn bị cho

mẻ mới

Thời gian của một mẻ luyện hay chu kỳ luyện trung bình vào khoảng 30-40 phút

Trong đó thời gian thổi ôxy hay thời gian cấp oxy có liên quan đến dung tích và công nghệ

mẻ luyện thường vào khoảng 12-18 phút Nhiệt độ cao nhất trong lò khi các phản ứng xảy

ra mạnh liệt khoảng 2600-2800°C

Đối với lò thổi ô xy, dung lượng một mẻ có thể đạt 20 tấn/mẻ, thời gian nấu luyện

vào khoảng 45 phút/mẻ, thời gian làm việc trong một ngày 21 giờ/ngày và thời gian làm việc

trong một năm là 350 ngày thì sản lượng phôi thép có thể đạt: 20 tấn/mẻ x (60 phút x 21

giờ/45phút) mẻ x 350 ngày đêm = 195.000 tấn phôi thép hợp kim/năm Nguyên liệu đầu vào

của lò thổi 90% là gang lỏng được cung cấp trực tiếp từ lò cao lớn 320 m3 và 10% là thép

phế dùng để làm nguội lò trong khi nấu luyện với số lượng khoảng 20.000 tấn/năm

Việc sản xuất các loại thép hợp kim khác nhau sẽ có các điều chỉnh phù hợp

trong quá trình sản xuất Cụ thể như sau:

* Quy trình sản xuất phôi cán mác thép hợp kim thấp độ bền cao:

Bảng 5 Thành phần lựa chọn để sản xuất

SD390 0.25-0.29 ≤ 1,8 ≤0.55 ≤0.04 0.12-0.2 ≤0.55

SD490 0.26-0.30 ≤ 1,8 ≤0,55 ≤0.04 0.12-0.2 ≤0.60

Quy trình thổi luyện theo quy trình chung trong quá trình sản xuất cần thực hiện thêm

các nội dung sau:

Điều kiện ra thép tại lò thổi: Tỷ lệ một số chất như sau % P trước khi ra thép < 0.02%;

%S <0,04%; % C <0,1%

Hợp kim hóa lượng FeSiMn khoảng 33 kg/ 1tấn KL lỏng, nên trong quá trình ra

thép giảm nhiệt độ của nước thép yêu cầu Nhiệt độ ra thép 1680oC

Riêng nguyên tố V hợp kim cuối cùng khi nhiệt độ, thành phần hóa học đạt yều cầu

trước khi đưa thùng thép lên máy đúc tiến hành hợp kim hóa, FeV được sấy đỏ trước khi

hợp kim hóa