Автобиография | Реферат | Ссылки | Индивидуальный раздел  

Текущие  показатели работы отрасли и перспективы освоения новых технологий в области рудоподготовки предприятиями горно-металлургического комплекса Украины

Грищенко С.Г., заместитель Министра промышленной политики Украины, доктор технических наук, профессор

     В начале несколько слов о работе горно - металлургического комплекса Украины в последнее время. Как известно, кризисная ситуация с обвальным падением цен и сокращением сбыта металлургической продукции в четвертом квартале 2008 года   привела к вынужденной остановке отдельных металлургических агрегатов и производств. Был   существенно сокращен выпуск основных видов металлургической продукции – чугуна, стали, проката: если в первом полугодии 2008 года среднемесячное производство чугуна, стали и готового проката было соответственно 3,09; 3,71 и 3,16 млн.тонн, то в сентябре т.г. оно составило 2,15; 2,48 и 2,13 млн.тонн соответственно. В октябре 2008 года было полностью остановлено 16 доменных печей из 43; 24 сталеплавильных агрегата из 63; 9 прокатных станов из 64 (все остановки из-за отсутствия реализации продукции). В октябре  среднесуточное производство готового проката составило лишь  56 тыс. тонн против 71 тыс.тонн в сентябре т.г. и 104 тыс.тонн в первом полугодии 2008 года, то есть продолжало сокращаться.

     Пик кризиса пришелся на ноябрь 2008 года, когда в Украине работало только 18 доменных печей, 20 сталеплавильных агрегатов и 48 прокатных станов.  Среднесуточное производство готового проката снизилось в ноябре 2008 года до 50,4 тыс. тонн; но уже  в декабре этот показатель уже вновь возрос до 61,8 тыс. тонн,  в январе 2009 года –  до 67,1 тыс.тонн, в феврале 2009 года – до 82,3 тыс.тонн, т.е. возросло по отношению к ноябрю в 1,6 раза. Однако, по отношению к первым двум месяцам 2008 года, объем металлургической продукции, произведенной в январе – феврале 2009 года, составил только 57,8%. (при показателе для промышленности в целом 67,2%). Несколько лучшие показатели по горнорудному производству (67,7%) и производству кокса (73,4%).  О нестабильности ситуации на рынке и отсутствии  значительных заказов, достаточных для полнообъемной загрузки производственных мощностей,  свидетельствует некоторое  повторное снижение среднесуточного уровня производства стали за 20 дней марта 2009 года – до 74 тыс.тонн.

     Надо отметить, что кризисные явления в той или иной степени коснулись практически  всех стран – мировых лидеров металлургического производства, однако масштаб и последствия кризиса различны.  Наиболее «пострадавшей»  является металлургическая промышленность  Украины (наибольшее  в мире падение производства в 4-ом квартале  2008 года – 37% по отношению к уровню июля этого же года),  Турции (21%),  России (15%), Китая (13,7%), США (13,3%),  то есть тех стран, в которых металлургия  работала со значительной ориентацией на внешние рынки сбыта продукции. Напротив, например, японская металлургическая промышленность вообще до ноября практически оставалась вне  кризиса; лишь сокращение выпуска автомобилей и спроса на автомобильный лист привело к  снижению  в конце прошлого года производства плоского проката. В целом в мире в ноябрьский «пик кризиса»  снижение объемов производства по отношению к июлю 2008 года составило 9,1%.

    В целом в мире, по данным Международной сталеплавильной ассоциации в 2008 году было произведено 1,33 млрд тонн стали, что на 1,2% меньше, чем в 2007 году. Важно, что Украина, несмотря на значительный спад производства в четвертом квартале, все же сохранила свое место в первой десятке стран – лидеров в металлургии. В первую десятку стран – производителей по итогам 2008 года вошли Китай (502 млн тонн, рост на 2,6%), Япония (118,7 млн тонн, падение на 1,2%), США (91,5 млн тонн, падение на 6,8%), Россия (68,5 млн тонн, падение на 5,4%), Индия (55,1 млн тонн, рост на 3,7%), Южная Корея (53,5 млн тонн, рост на 3,8%), Германия (45,8 млн тонн, падение на 5,6%), Украина (37,1 млн тонн, падение на 13,4%), Бразилия (33,7 млн тонн, падение на 0,2%) и Италия (30,5 млн тонн, падение на 3,4%).

    О том, что для мировой металлургической промышленности кризис остался позади, свидетельствует увеличение в мире в январе 2009 года выплавки стали по сравнению с декабрем 2008 года на 4,5%. Но уровень использования производственных мощностей продолжает оставаться низким, так как по сравнению с январем 2008 года мировое производство стали снизилось на 24%,
     Положительным признаком, позволяющим говорить о временном характере кризиса, несмотря на его масштабность, является то, что ни одна из отечественных металлургических компаний и корпораций, как, к слову, и большинство зарубежных, не отказались от намерений реализации начатых проектов технического перевооружения и модернизации производства; в отдельных случаях речь идет лишь об изменении сроков реализации тех или иных мероприятий и программ. Продолжается также работа над  новой редакцией Государственной программы развития и реформирования ГМК на предстоящий период.

    Обобщая мировой и отечественный опыт развития металлургии, тенденции технологического прогресса, в Программе сформулированы основные задачи и способы коренного преобразования  отрасли  на основе передовых достижений мировой и украинской науки с целью:

обеспечения конкурентоспособности продукции  ГМК  на внутреннем и внешнем рынках путем реализации инновационной модели развития;
уменьшения расходов и энергоемкости производства за счет разработки и внедрения прогрессивных технологий и оборудования,   оптимизации структуры энергопотребления; повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов;
обеспечения роста объемов производства, в том числе высокотехнологичных видов продукции;
возрождения научного потенциала отрасли, внедрения достижений научно-технического прогресса;
уменьшения экологической нагрузки на окружающую среду, повышение уровня промышленной безопасности производства.

      Как известно, ГМК Украины является одной из самых энергоемких отраслей промышленности, базирующейся на высокоэнергоемких производствах и энергозатратных технологических процессах. В 2007 году потребление электроэнергии только предприятиями с полным металлургическим циклом составило более 47,5 млрд.кВт.час, а различных видов топлива (газ природный, кокс, мазут, уголь, газ доменный и коксовый и др.) порядка 38,6 млн.т. условного топлива (у.т.).
      Известно, что уровень потребления сырьевых и топливно-энергетических ресурсов является индикатором состояния технологического оборудования и уровня технологических процессов, которые напрямую связаны с уровнем различных    вредных выбросов в окружающую среду.

      Энергоемкость продукции  металлургических предприятий Украины  в 2-2,5 раза выше энергоемкости металлургической продукции стран Европы и мира.  К сожалению, как показывает анализ бизнес-планов развития предприятий ГМК Украины, последние ориентированы преимущественно на реализацию известных и хорошо разработанных процессов получения чугуна, стали без учёта перспектив развития металлургии, связанных с последними достижениями металлургической науки, в том числе отечественной.
В металлургическом производстве Украины используются практически все известные виды энергоносителей. Доля потребления по видам энергоресурсов определяется структурой производства.

     По переделам использование энергоресурсов неравномерное; наибольшее их количество используется в доменном производстве при изготовлении исходного чугуна (до 60%). Поэтому именно этот энергоемкий передел наиболее привлекателен для уменьшения общеотраслевых затрат.

     Кризис конца 2008 года, выразившийся для нас в обвальном снижении цены продукции,   особо обострил  проблемы высокой энергоёмкости производства,  усилившиеся с  резким повышением цен на природный газ и электроэнергию,  использующихся  на всех металлургических переделах, и существенно влияющих на себестоимость металлопродукции.

    Проблемным продолжает оставаться высокий уровень износа основных производственных фондов и связанный с ним сверхнормативный  срок эксплуатации оборудования. Значительный расход природного газа на разных стадиях металлургического производства украинского ГМК изначально связан с  качеством сырья - низким содержанием железа.  Определяющими здесь есть такие факторы, как применение устаревшего мартеновского способа производства стали, где газ является основным энергоносителем, а также высокая степень использования  природного газа в доменном производстве, что было оправдано во времена советской металлургии, когда газ являлся  самым дешевым топливом.

     Ориентация на широкое применение природного газа как дополнительного восстановителя в доменном процессе, присущая металлургии СССР (а сегодня металлургии Украины и России), целесообразна лишь при условии наличия дешевого газа. Ведущие страны мира (за исключением США) природный газ с такой целью не используют.

     Ежегодное увеличение стоимости природного газа показывает, что для перспективного производства использование больших объемов природного газа является проблематичным. Необходим поиск альтернативных технологий и видов энергии с  одновременным снижением количества выбросов углекислого газа в атмосферу. 

     Из анализа ситуации с энергоносителями в мире на ближайшие 50 лет следует, что использование каменного и бурого углей, пылеугольного топлива, продуктов газификации углей является перспективным для черной металлургии.

    Используемые в мировой практике схемы металлургического производства на сегодняшний день являются рациональными, однако только частично подходят к созданию перспективного металлургического завода – «завода будущего». Поэтому в мировой практике наблюдается тенденция использования альтернативных процессов получения первичного железа, в том числе таких как бескоксовая металлургия, предварительное восстановление окатышей и их использование непосредственно в сталеплавильных агрегатах. Развитие этих процессов может коренным образом изменить схему получения металлопродукции и состав перспективного металлургического завода. Поэтому необходима научная и экспериментальная разработка альтернативных процессов и совершенствование существующих технологий для условий Украины, поскольку перспективы использования в металлургии природного газа и других традиционных видов топлива ограничены.

     В настоящее время одним из основных агрегатов современного металлургического завода является доменная печь. Сегодня можно утверждать, что доменная печь идеально подходит и хорошо вписывается в технологическую схему интегрированного металлургического завода. Общий расход топлива на лучших доменных печах мира составляет 500 кг/т чугуна, в т.ч. кокса – 350 кг/т. Этот показатель сохранится и на ближайшие 10–15 лет. Ни один из известных альтернативных способов производства первичного железа пока не может приблизиться к доменной печи по производственной мощности и себестоимости продукции.

     Для условий Украины альтернативные способы производства первичного железа в их сегодняшнем виде полностью не подходят  по  причине неизбежного использования в качестве восстановителя  природного газа, являющегося для Украины  дефицитным видом энергоресурсов. Еще одна из причин  - отсутствие на действующих украинских ГОКах выпуска т.н. «суперконцентратов», для чего необходимы руды высокого качества. Именно для металлизации  высококачественных окатышей, с высоким содержанием оксидов железа и минимальным содержанием пустой породы, применяют большинство известных вариантов технологии прямого восстановления железа. В то же время рудная база украинской металлургии, как известно, представлена бедными рудами магнетитового типа с уже начавшимся вовлечением в производство гематитовых или т.н. окисленных руд. Последние определены сырьевой базой строящегося Криворожского горно-обогатительного комбината окисленных руд (КГОКОРа), о проблемах которого речь пойдет далее.
Рассмотрим  в этой связи  общие сведения о мировых запасах и переработке окисленных железных руд, включая Украину и рудную базу КГКОРа. В «первую десятку» мира по подтвержденным запасам железорудного сырья входят  Украина, Россия, Австралия, США, Канада, Бразилия, Китай, Казахстан, Индия, Швеция; их суммарная доля в мировых подтвержденных запасах составляет 71.9%  (113.1 млрд. т).

      Более 70% подтвержденных запасов железа связано с метаморфогенными месторождениями магнетит-гематитовых руд в докембрийских железистых кварцитах и метаморфических сланцах. В большинстве своем месторождения локализуются в крупных железорудных бассейнах или образуют железорудные районы. Они известны в Украине, России,  Канаде, США, Венесуэле, Бразилии, Индии, Австралии, ЮАР, Габоне и Гвинее.

      Наиболее интересное (с точки зрения опыта для нашей страны) месторождение окисленных руд в Тилдене разрабатывается уже более 40 лет, о нем речь пойдет далее.

      Из всех гематитовых руд, что обогащаются за рубежом, наиболее близкими к гематитовым кварцитам Кривбасса по минеральному составу пустых пород являются руды с кремнеземными породами. Основным рудным минералом в таких рудах является гематит (мартит), другие рудные минералы имеют подчиненное значение. По текстурно-структурным особенностям это руды с тонкой, средней и крупной вкрапленностью. По содержанию железа они разделены на: бедные руды, что содержат до 40% железа; руды среднего качества 40-50% железа и богатые руды 50-60% железа и больше. Богатые руды – в массиве крупно- и средневкрапленые, бедные руды  тонковкрапленые,

     Для разделения рудных и нерудных минералов гематитовых руд используют, главным образом, гравитационные, магнитные, обжиг-магнитные и флотационные процессы.

     В промышленном масштабе, для переработки тонко вкрапленных полосчатых гематито-мартитовых руд, подобных дисперсновкрапленным гематитовым кварцитам Криворожского бассейна, на фабрике Тилден (США) применяется обратная флотация.
Общие сведения о производстве и переработке окисленных бедных руд на Тилдене в 2005 г. приведены ниже.

Годовая переработка руды – 22 млн. тонн.
Производство концентрата – 10 млн. тонн в год.
В т.ч. гематитового – 6 млн., а магнетитового – 4 млн. тонн.
Производство окатышей – 8 млн. тонн в год.
Содержание железа в гематите  ‑ 66,4%.
Численность – 700 чел.
Технологические показатели – выход – 42%, извлечение – 80%, содержание железа в хвостах – 14%.
Количество технологических секций – 12 шт.

      Не вдаваясь далее в детали производства и технологии, с помощью которой на Тилдене перерабатываются окисленные руды близкие по своим параметрам к рудам Кривбасса, настоящим отмечаем, что несмотря на то, что на КГКОРе, в отличие от Тилдена, проектом было предусмотрено применение магнитного обогащения окисленного железорудного сырья, последнее не исключает возможности применения магнито-флотационной технологии.

    Рассмотрим с  позиций использования бедных руд ряд принципиально новых технологий, само название которых выглядит для нас пока еще достаточно «экзотично». Так, в последние десятилетия начали интенсивно развиваться различные процессы жидкофазного восстановления железа (далее - ПЖВ). Объективности ради следует отметить, что эти процессы достаточно широко и давно применяются в цветной металлургии.

     Из всего спектра ПЖВ следует выделить процесс Ромелт  - как один из наиболее отработанных и достаточно подробно описанных в технической литературе. Ромелт – способ получения железа методом углетермического восстановления железосодержащих материалов в барботируемом шлаковом расплаве. Шихта, подвергаемая восстановлению, а также уголь и флюсы   в дисперсном или кусковом виде засыпаются на поверхность шлакового расплава, который барботируется продуваемым через него воздухом, обогащенным кислородом. В результате этого  в реагирующей системе с высокой интенсивностью протекают процессы тепло- и массообмена. Летучие угля и монооксид углерода дожигаются над поверхностью шлака. Восстановителем и топливом в этом процессе является уголь, природный газ используется в ограниченном количестве -  для разогрева печи после ремонта, обогрева желобов и ковшей и для других вспомогательных нужд.

     На опытно – промышленном агрегате Ромелт разработана технология жидкофазного восстановления сырья с содержанием железа 30% и выше, т.е. в отличие от других технологий прямого восстановления железа, нет необходимости предварительно получать высококачественные концентраты – т.н. «суперконцентраты».

  Заслуживает внимания также оценка влияния металлопродукта, полученного методами твердо- и жидкофазного восстановления, на  технологии сталеплавильного передела. Металлизованные окатыши, как правило, имеют степень восстановления 90 – 95%, т.е. в конечном продукте твердофазного восстановления железа (ТВЖ) еще содержится кислород, связанный в оксиды железа, а также и углерод. При погружении в металлический расплав металлизованного сырья (за счет содержащегося в нем углерода) происходит довосстановление оксидов железа с бурным выделением монооксида углерода, сопровождающееся интенсивным перемешиванием металла и шлака. Это способствует гомогенизации металлического расплава, его дегазации и удалению неметаллических включений.
Металлопродукт жидкофазного восстановления практически полностью металлизирован и представляет собой сплав железа с углеродом с содержанием последнего 2,5 – 4,7%. Использование   его в сталеплавильном переделе не сопровождается теми явлениями, которые отмечаются при применении металлизированного сырья. Однако существует ряд технологических приемов, устраняющих указанный недостаток: вдувание кислорода с углеродсодержащим материалом, инжекция в расплав окалины и т.д.

      Эффективным средством для барботажа металлического расплава является также  синтетическая композиция из чугуна и железооксидных материалов (агломерата, окатышей, окалины, руды и т.д.) – т.н. «синтиком». Этот продукт разработан, прежде всего, для замены дефицитного металлолома и   в простейшем случае  представляет собой чушку, содержащую чугун и оксид железа. В его составе могут быть также дополнительные реагенты, такие как углеродсодержащие материалы, шлакообразующие оксиды, оксиды марганца, хрома, ванадия и других элементов. Свойства синтикома: кажущаяся плотность 5,6-6,7 кг/дм3; насыпная масса 2,5-4,0 кг/дм3; теплопроводность 40-60 Вт/м×К; удельная поверхность кусков 8-15м2/т; температура плавления 1150-1280ОС.

В России производство синтикома из передельного чугуна освоено на разливочных машинах доменных цехов в «Тулачермет», «Северстали», Чусовском металлургическом заводе и др. Испытания синтикома  проведены также в США, Молдове, Беларуси, Турции, Испании, Польше, Чехии. В Украине такой материал пока еще не производится и не используется. Исследования зарубежных специалистов показывает, что весь лом в шихте электродуговой печи заменить синтикомом, как правило, не удается, но вполне возможно таким путем решить проблему дефицита лома. Этот ресурсосберегающий технологический вариант получения стального расплава более эффективен, чем проведение плавки в электродуговой печи из шихты, содержащей   рудоугольные брикеты. 

     Одним из основных факторов, обеспечивающих инвестиционную привлекательность того или иного способа ПВЖ, являются капитальные затраты на его реализацию. Нам сегодня предстоит заслушать ряд докладов по технологии ITMk3R. Хочу сказать, что сотрудничество с компаниями «Кобе стил» и «Харес инжиниринг» определено как перспективное для завершения строительства КГОКОРа, о чем Минпромполитики с указанными компаниями подписан соответствующий меморандум.
Речь идет не просто о получении полностью или частично металлизованных материалов, но о производстве материалов, пригодных для плавки непосредственно в электропечах с получением готовой стали, т.е. сырья для передела на металлургических мини-заводах.  

     Металлургические мини-заводы - это современные металлургические комплексы с мощностью от 10-50 тыс. т до 1-2 млн. т продукции в год. Для размещения оборудования требуются небольшие площади (18-20 га на 1 млн. т выплавляемой  стали в год), это в 8-15 раз  меньше, чем  для интегрированных металлургических комбинатов с полным циклом. Доля общезаводского хозяйства в общем объеме капитальных вложений может быть снижена с 60 до 20 %.

    Сооружение минизавода и освоение производственных мощностей продолжается 1,5-2 года, для заводов с полным циклом - 7-10   лет. По данным Международного института чугуна и стали на американских металлургических предприятиях полного цикла уровень рентабельности в последние годы составлял 6-7 %, на минизаводах превышал 20 %.

Украинские металлургические комбинаты расположены, в основном, в двух регионах: Донецком и Приднепровье. Вместе с тем, в других областях, особенно с развитым машиностроением, например, Харьковской, Киевской, Полтавской и др., образуется значительное количество металлолома, который целесообразно не перевозить, а перерабатывать на местных минизаводах. Украина имеет опыт эксплуатации минизаводов. Первый минизавод был построен еще в 1986-1988 гг. как электросталеплавильное производство в составе Сумского машиностроительного НПО им. М.В. Фрунзе. На ЗАО "ММЗ "ИСТИЛ (Украина)" успешно функционирует электросталеплавильный цех в составе современной высокоскоростной дуговой печи объемом 120 т, агрегата "ковш-печь", вакууматора и шестиручьевой высокоскоростной сортовой МНЛЗ, который по сути представляет наиболее современное металлургическое производство в формате "мини-завода". Высокий технологический уровень позволяет специалистам ЗАО "ММЗ "ИСТИЛ (Украина)" осуществлять производство продукции в соответствии с требованиями международных стандартов качества ИСО 9002. Опыт создания данного электросталеплавильного цеха может быть распространен на другие заводы отрасли.

     Предполагается строительство мини-металлургического завода в Белой Церкви. Его мощности будут включать электропечь, печь-ковш, 8-ручьевую МНЛЗ, мелкосортный прокатный стан с возможным реверсом на проволоку. Производственная мощность завода составит 1,8 млн. т стали в год, а ориентировочная стоимость проекта — $600 млн. Проект предложила фирма «Еврофинанс». Разработкой проекта занимается австрийская фирма Фест Альпине (Voest Alpine). Белоцерковский ММЗ предполагается строить на базе втормета, что, в свою очередь, предполагает использование в качестве основного сырья металлолома. По расчетам экспертов до 2012 г. кроме Белоцерковского метзавода могут быть введены в эксплуатацию следующие новые электросталеплавильные мощности: «Интерпайп-Сталь» — 1,32 млн. т/год, ЗАО "ММЗ "ИСТИЛ (Украина)" — 1,2 млн. т/год (сейчас — 0,92 млн. т), Донецкий металлопрокатный завод — 0,5 млн. т/год.

              Создание мини-завода может быть выполнено по нескольким технологическим схемам:
І – традиционная: доменный процесс – конвертерная плавка – непрерывная разливка – прокатка;
ІІ – распространенная: плавка в электродуговой печи – непрерывная разливка – прокатка;
ІІІ – «прорывная»: электродуговая выплавка – совмещённая непрерывная разливка и прокатка (литейно-прокатный комплекс).

     Выбор технологической схемы зависит, в первую очередь, от возможностей реконструируемого предприятия. Для  II и III схем такие возможности имеются не только на металлургических, но и на машиностроительных предприятиях с крупным литейным производством.

     При использовании   II и III схем  серьёзной проблемой является обеспечение производства сырьём, т.е. стальным ломом для электродуговой выплавки стали. Актуальна эта проблема и для индукционных сталеплавильных печей в условиях, когда лома не хватает даже для работы металлургических предприятий с кислородно-конвертерным и мартеновским процессами, при значительных объёмах экспорта лом. По оценкам российских специалистов общемировой дефицит железосодержащего сырья для сталеплавильного производства в 2000 г. составил около 39 млн. т., а к 2010 году возрастёт до 100 млн. т.

 Автобиография | Реферат | Ссылки | Индивидуальный раздел  

© VMish