铁合金厂建筑设计(architectural design of ferroalloy works)

铁合金厂房屋、构筑物及其群体的建筑设计。铁合金厂建筑设计是铁合金厂设计的组成部分。有关铁合金厂工艺和工厂的组成见铁合金厂设计。铁合金厂可以分为火法冶金工厂和湿法冶金工厂，亦有火法与湿法冶金联合生产的铁合金厂。不同的冶炼方式其生产特点、房屋与构筑物的组成亦有所不同。铁合金厂选用起重机吨位不大，一般为10～30/5t左右，热兑法精炼车间浇注间起重机吨位较大，厂房跨度和高度亦相应增加。

铁合金厂建筑一般由主要生产建筑物、构筑物、公用设施和行政管理、生活服务设施等组成。

铁合金火法冶金工厂主要生产车间有原料准备车间、电炉还原冶炼车间、电炉精炼车间、热兑法精炼车间、转炉精炼车间、高炉冶炼车间、金属热法冶炼车间和真空冶炼车间等。其中热兑法精炼、转炉精炼的重要原料来自还原电炉，故多与电炉还原冶炼车间相连或就近建设。铁合金湿法冶金主要生产车间有：电解金属锰车间、电解金属铬车间等。火法与湿法冶金联合生产厂主要生产车间有：氧化铬和金属铬车间、五氧化二钒和钒铁车间等。

公用设施、行政管理和生活福利设施与一般冶金工厂类似。

铁合金厂建筑设计主要包括建筑环境与防护、建筑配置、建筑型式与建筑材料选择。

建筑环境与防护   铁合金厂火法冶金车间的建筑环境具有：处于高温、强辐射热、烟、尘、噪声下的特点，其中有的车间还具有易燃、易爆的特点。其湿法冶金车间的建筑环境则具有腐蚀性和漏电等特点，须加以防护。

高温、强辐射热电炉、高炉、回转窑、焙烧炉等均属持续热源。转炉、摇包、金属热法冶炼用的反应熔炉以及出铁、出渣期的熔铁、熔渣属间歇热源。对持续热源需要合理地组织自然通风，对热源附近的建筑物构配件的防护要采取隔热与降温相结合的方式。对间歇热源要以隔热为主，并兼顾液态金属喷溅的防护，尤其对渣铁车运行路线附近的柱子，除隔热外尚要防撞击。精炼电炉熔炼温度较还原电炉高，车间内散发的余热量也大。铁合金浇注若采用浇铸机，其劳动条件较锭模浇注有所改善。车间自然通风设计首先要考虑改善操作区工人的工作条件。

烟、尘   铁合金的冶炼和浇注均产生大量烟、尘。精炼电炉产生的熔渣量大，熔渣碱度高，冷却后易粉化、飞扬，增加车间内外的灰负荷。进厂的大块原料需经破碎、筛分、焙烧和磨细。湿法冶金车间原料及金属热法炉料一般为粉状，在配料和转运过程中均构成车间的主要灰源。烟尘要借助于良好地组织自然通风和密闭、排烟、除尘系统解决。

噪声   电炉、风机以及原料准备车间的破碎筛分系统和成品问对成品的精整和破碎，在生产过程中均产生很大的噪声。精炼电炉的噪声较还原电炉更为强烈。防噪声首先要从设备设计和选型上考虑降噪措施。车间设计需考虑减小噪声的反射强度，缩小噪声的‘影响范围。对车间内的附属建筑采取隔声措施，以保护正常的工作条件。

爆炸   金属热法冶炼主要利用活性大的金属(如硅、铝、钙、镁等)作还原剂。这些金属均属易燃、易爆材料。铁合金粉剂制备间产品(如硅钙合金粉等)的生产过程亦会出现爆炸。在设计上除工艺方面采取各种防爆措施外，在建筑配置上必须考虑足够的泄爆面积，车问内面要求平整，尽量减少积灰面。对特别易爆的工作区段须设计防爆墙、防爆门、窗等防爆结构。

腐蚀   湿法冶金制液和化工处理等作业过程一般均使用有腐蚀性的流体介质。腐蚀性介质的运输、储存、使用、处理等过程中均会对周围环境和建筑物构、配件带来不利影响。建筑设计除配合工艺和设备，采取一切措施防止腐蚀性介质的跑、冒、滴、漏外，在建筑构造上要便于检查、维修，在建筑材料选择上要求耐腐蚀，并采取有效的防腐蚀措施(见建筑防腐蚀设计)。

漏电   电解槽内流体介质带电，电解液的漏电、溢流和操作中的接触均具有漏电的可能。因此除操作人员配用劳保用具外，在设备和建筑设计上需采取防护和绝缘措施。

建筑配置   在设计中要按火法生产、湿法生产和火法湿法联合生产各主要车间的特点加以区别对待。

原料准备车间   一般由原料场、加工处理问和转运设施组成。加工处理包括破碎和筛分，除硅石外均在厂房内进行，要考虑防噪声措施。粉矿造块单独设置。原料准备车间一般不须考虑采暖，原料场多采用露天栈桥型式。

电炉还原冶炼车间   一般由配料站、炉子间(包括变压器室)、浇注间、成品间和炉渣间组成(见图)。在中国，设计这类车间常用的平面和高度参数见表1和表2。

(1)配料站。一般为独立建筑物。上层设料仓，多以胶带输送机与原料准备车间联系，存放合格料供配料用。下层设配料称量系统，采用斜桥式斗式提升机，也有用胶带输送机将配好的料提升至炉子上部料仓供料。配料站一般为不采暖建筑，框架多为钢筋混凝土结构。料仓可采用钢结构或钢筋混凝土结构。外墙若采用敞开式结构要防飘雨。

(2)炉子间。为多层厂房，分为炉口平台、电极升降平台、电极糊平台和上料平台。电极接长借助于起重机在电极糊平台进行。多层平台影响电炉区余热的排除。为改善电炉区环境条件须考虑跨间两侧进风，靠变压器一侧的外墙宜留一定的进风口。在各层平台上设置局部洞口，围以护栏或做篦条式楼板，以疏导热气流的排放。多层炉子间一般与单层浇注间毗邻布置。为了有效地排除两跨间的余热，通风天窗的布置要高低与纵横相结合，避免相互干扰和回风倒流。自然通风设计要根据还原电炉的类型(敞口、半封闭、全封闭)来决定。

(3)浇注间、成品问。一般浇注间均靠炉子间布置，屋盖可做成单坡外排水型式，上设横向天窗。浇注方式可用锭模，亦可用浇铸机，个别亦有采用坑注方式。若采用粒化方式，会散发大量水蒸气，通常在浇注间外露天栈桥进行。车间建筑设计以良好解决自然通风为主。成品间有靠浇注间，亦有独立设置的，前者虽然可利用机械化浇注，便于运输和节约投资，但影响车间采光通风。在北方地区车间操作区要注意保温和防寒。

(4)炉渣间。排渣可分出干渣、熔渣和水冲渣三种方式。熔渣的冷却和装运均在炉渣间进行，可改善浇注间的环境。若采用水冲渣，则尽可能独立布置在主厂房的下风侧，以减少对于厂房钢结构耐久性的影响。冲渣池一般深3～5m，内侧铺以旧钢轨保护。

电炉精炼车间   其组成与电炉还原冶炼车间类似。但车间设计有其独自的特点。其生产环境较电炉还原冶炼车间差，熔渣量大，噪声大。车间内房间及操作室须采取隔声措施。操作室地坪要略高于操作平台。在中国，设计电炉精炼车间常用参数见表3。

热兑法精炼车间   按所采用的工艺不同，在电炉还原冶炼车间分别配以摇包或反应包；熔渣电炉和反应包；精炼电炉和摇包三种方式。由于熔渣电炉、反应包或摇包均设在浇注间内，车间建筑设计除须考虑此特点外，其余可按一般电炉还原冶炼车间的要求进行。

转炉精炼车间   转炉所用铁水来自还原电炉，一般可与还原电炉车间合建或靠近布置。转炉容积一般不大于20t。通常两座还原电炉与一座转炉配合。转炉精炼车间的组合和建筑设计与一般转炉炼钢车间类似(见炼钢厂建筑设计)。

高炉冶炼车间   高炉炉容一般较小(300m³以下)，车间建筑设计参见炼铁厂建筑设计。

金属热法冶炼车间   一般生产品种为钛铁、钼铁、金属铬和高钒铁等，其车间组成主要可以分为原料准备和冶炼两部分。原料准备一般包括精矿仓库、精矿焙烧、熔剂及还原剂的破碎筛分和铝粒制备。冶炼一般包括混配料、冶炼和成品精整包装。

(1)精矿仓库。在寒冷地区需采暖以防精矿冻结。为了避免精矿粉飞扬，在满足采光和运输的条件下要尽量少开门窗，宜设高窗。

(2)焙烧间。精矿焙烧有的采用回转窑，有的设多层焙烧炉或反射炉，可按室内有持续热源的高温车间进行建筑设计。

(3)原料间。熔剂及还原剂的破碎筛分均在此进行，属不采暖车间，但须考虑防噪声和防爆。

(4)铝粒车间。须独立设置，一般由铝锭堆放间、熔铝问、喷吹间和成品间组成。喷吹间、成品间和风机房属乙类火灾危险厂房，车间建筑设计需严格注意防火、防爆、防积尘、防火花，与其他建筑要保持一定的防火、防爆间距。

(5)冶炼间。其冶炼反应于瞬间完成，属间歇热源。冶炼问一般由二跨组成，个别亦有单跨的，车间内要完成混配料、冶炼和成品精整包装。成品需经破碎，因此车间建筑设计要考虑防噪声和防爆，并注意通风和除尘。

真空冶炼车间   一般由原料制备间和真空冶炼间组成。以高碳铬铁为原料，要经破碎、磨细和焙烧，在生产过程中粉尘多、噪声大。车间建筑设计要考虑防噪声、防尘和清灰设施。真空冶炼车间为高温车间，为改善其操作条件，需要良好的自然通风。

电解金属锰(铬)车间   由原料间、浸取间和电解间组成。其原料需破碎和磨细，所以粉尘和噪声大。酸库、液氨库需单独设置。在浸取和电解的全过程中都使用腐蚀性的液体介质。车间建筑设计需注意建筑物构配件的防腐蚀。一般采用通风和局部抽风以缩小腐蚀性气体影响范围，并须考虑绝缘和降噪声措施。

氧化铬和金属铬车间   由原料间、焙烧间、化学处理间、煅烧间和冶炼间组成。原料间一般属不采暖车间，产生粉尘和噪声，须考虑防尘、降噪声。焙烧问、煅烧间属高温车间，持续热源，可采用敞开式围护结铁lie构。化学处理问地坪需做不透水的防水层，不宜采用敞开式围护结构。冶炼间是以氧化铬为原料生产金属铬，其建筑设计要求与金属热法冶炼车间类似，但金属铬成品破碎区要考虑落锤冲击负荷。

五氧化二钒和钒铁车间   由原料间、焙烧间、化学处理间、煅烧间和冶炼间组成。原料间产生粉尘和噪声，须考虑防尘和降噪声，一般为不采暖车间，多独立设置。焙烧间、煅烧间属高温车间。原料在焙烧过程中常产生有害气体，如SO₂和Cl₂等，对建筑物构配件亦有腐蚀作用，须控制排放和处理，并要采取有效的防护措旖。在车间设计上，着重解决自然通风问题。化学处理间沉淀过程使用腐蚀性液体介质。设计要特别注意通风与防腐蚀，除不须考虑绝缘外，其余可见上述的“电解金属锰(铬)车间”。沉淀后生成的五氧化二钒可作为冶炼钒铁或高钒铁的原料。若冶炼钒铁，可采用电炉，其冶炼间的组成和建筑设计要求与电炉精炼车间类似。若冶炼高钒铁，则采用金属热法冶炼，建筑设计要求见上述的“金属热法冶炼车间”。

建筑型式与材料选择   所涉及的范围主要包括屋盖、墙皮和地坪。

屋盖   火法与湿法的原料均需破碎，原料间普遍存在屋面积灰问题，火法冶炼间、成品间积灰更为严重，屋盖型式及选材均须考虑避免积灰和便于清灰。大部分车间均可采用钢筋混凝土屋盖作围护结构。对有爆炸危险性的车间(如铝粒车间等)，可考虑局部设置轻型屋盖作泄爆面积。火法冶金车间及湿法冶金车间屋面一般以设置天窗为宜。湿法冶金车间屋盖内表面需平整，并以防腐蚀涂料罩面。大部分天窗均可以采用避风型敞开式。若天窗需设置窗扇时，受腐蚀气体影响的车间采用耐腐蚀窗扇料。

墙皮   铁合金火法冶金车间大部分为非采暖车间，墙皮均可采用轻型围护结构，如压型钢板、加筋石棉瓦等。对单纯要求采光的洞口，可配置透明玻璃钢瓦。在南方炎热地区，高温车间可采用防飘雨的敞开、半敞开式墙皮型式。湿法冶金车间墙皮结构，一般以采用粉刷面层的砌体为宜，并以防腐涂料罩面。在冬季寒冷地区，任何型式墙皮结构下部，在工人操作范围均须设可关闭的进风窗。

地坪   火法冶金车间多层平台楼板可为钢或钢板混凝土结构。炉口平台楼面一般做耐火砖或钢板保护层。浇注间一般采用粘土加碎石或铸铁板地坪。湿法冶金车间的电解间、制液间、浸取间和沉淀问地坪均须耐腐蚀，并设防水层，其中电解间放置电解槽的地坪尚须考虑绝缘。有爆炸危险的车间地坪要以不起火花的材料制作。