Разработка стратегии сырьевой безопасности мини металлургических заводов

Разработка стратегии сырьевой безопасности мини металлургических заводов


( Голосов: 1 ) 

Железо (сталь) продолжает сохранять ведущее положение среди всех других конструкционных материалов. Ожидается, что за период с 2008 по 2015 гг. средний ежегодный темп роста выплавки стали составит около 2,7 %, и её выплавка к 2015 г. достигнет 1,6 млрд. т. (рис. 1).

  • Дополнительная информация


    • Авторы:
    • E-mail:agchijikov@yandex.ru

При этом следует учитывать, что мировая выплавка стали находится под действием различных факторов. Например, ключевым риском для мировой экономики в 2012 г. сохраниться вероятность распространения европейского долгового кризиса на банковскую систему, прежде всего развитых стран, что, в свою очередь, может привести к значительному ухудшению условий кредитования частного и корпоративного сектора.

Рисунок 1 – Динамика мировой выплавки стали

 

Анализ структуры сталеплавильного производства показывает, что несмотря на безусловное преимущество кислородно-конверторного способа производства стали, ожидается увеличение доли электропечного способа, в первую очередь за счет вывода из эксплуатации мартеновских печей (рис. 2) [1-3]. В настоящее время в нашей стране намечается дальнейшее увеличение производства электростали за счет строительства новых мини-заводов, которые будут ориентированы на удовлетворение потребностей отдельных регионов страны в прокате с использованием местных ресурсов металлолома [4-5].

1 – конверторная сталь, 2 – электросталь, 3 – мартеновская сталь

Рисунок 2 – Структура мировой выплавки стали

 

Авторами был произведен прогноз выплавки стали в РФ на период до 2015 г., в котором учитывались такие факторы как строительство новых и модернизация существующих сталеплавильных мощностей, реализация правительственных программ, конъюнктура на внешнем рынке. Было рассмотрено три сценария, которые представлены на рис. 3: Сценарий 1: Темп роста производства стали (ТРПС) находится на уровне 3,64 %, при котором выплавка стали в 2015 г. составит83 млн.т.; Сценарий 2: ТРПС 1,82 %, выплавка стали в 2015 г.-77 млн.т.; Сценарий 3: ТРПС 2,69 %, выплавка стали в 2015 г.-80 млн. т.

Рисунок 3 - Ретроспектива и прогноз выплавки стали в РФ


Прогноз образования и потребления амортизационного металлолома был сделан с учетом таких факторов, как потребление металлолома на выплавку стали; образованием амортизационного лома, который находится в корреляционной зависимости от выплавки стали 10-20 лет назад; развитием сталеплавильных технологий, позволяющих использовать в металлолошихте альтернативные компоненты – чугун или металлизованнное сырье (DRI / HBI). Результаты прогноза, приведенные на рис. 4. из которого следует, что в ближайшей перспективе отечественные сталеплавильные предприятия могут испытывать дефицит амортизационного металлолома.

 

Рисунок 4 - Ретроспектива и прогноз образования и потребления амортизационного металлолома, млн. т.

 

При выборе технологического маршрута для выплавки стали следует учитывать, не только структуру затрат на её производство (см. рис. 5) но и то, что потребитель металла определяет, сколько и какого качества стали необходимо производить, а последнее определяет развитие технологий. Требование повышения свойств стали и изменение цен на энергоносители заставило металлургов создавать новые металлургические агрегаты и разрабатывать технологии рафинирования, в том числе от примесей цветных металлов. Методы испытания и контроля качества выплавляемых сталей позволяют утверждать, что одна и та же марка стали, выплавленная с использованием различных шихтовых материалов или при помощи различных металлургических процессов, обладает различными свойствами (рис. 6) [1, 6-9].

Из всех рассмотренных на рис. 6 маршрутов по производству стали особое внимание обратим на выплавку электростали по трем маршрутам, расположенным в правой части рисунка, - с использованием амортизационного лома и с использованием первичного металла, в качестве которого могут быть использован жидкий или твердый чугун, а также продукты металлизации (DRI, HBI).

Рисунок 5 - Сравнение структуры затрат на производство литой заготовки при различных технологических схемах [9]

 

Рисунок 6 - Существующие технологические схемы получения жидкой стали


Авторами произведен расчет остаточного количества примесей цветных металлов в готовой продукции для различных отраслей народного хозяйства, при различной структуре сталеплавильной металлошихты. Результаты расчетов, приведенные на рис. 7 показывают, что вследствие большой засоренности амортизационного лома примесями цветных металлов получение готовых стальных изделий для производства кузовов автомобилей, газо - нефтепроводов и др. в ДСП без использования первородного металла (чугун, металлизованные окатыши) невозможно [1, 8, 10-12].

Рисунок 7 - Содержание меди в стали в зависимости от её содержания в м/ломе и доли этого лома в металлической шихте

 

Выбор технологии получения первичного металла для мини заводов, представленный на рис. 8, должен осуществляться с учетом качественных характеристик готовой продукции, доступности восстановителя, уровня освоения процесса и другими показателями, позволяющими сделать сравнительный расчет технологий на основе «экобалланса» и «жизненного цикла изделия» [12-14].

Рисунок 8 – Выбор технологии получения первичного металла

 

Из всех рассмотренных вариантов доменная печь обладает максимальным КПД и удовлетворяет всем основным условиям металлургического процесса. Поэтому кардинальным решением проблемы надвигающегося дефицита амортизационного металлолома, получения «чистой» шихты для дуговых печей, снижения расхода электроэнергии при плавке, повышения производительности электропечей и увеличение конкурентоспособности мини-заводов по качеству и сортаменту продукции является ввод в технологическую цепочку компактных доменных печей.

С учетом российских реалий, а именно доступности качественных железорудных материалов для производства металлизованных окатышей, месторождений природного газа, каменного угля различных марок, а также существующих мощностей по производству окатышей и кокса, авторами представляется целесообразным развивать отечественные мини – заводы в соответствии с концепцией приведенной на рисунок 9.

Рисунок 9 – Концепция интегрированного мини металлургического предприятия

 

Ключевым производственным цехом остается электросталеплавильный цех, в составе отделения подготовки металлошихты, ДСП, агрегатом внепечной обработки ковш- печь и сортовой МНЛЗ. Для получения продукции более высокого передела предусматривается сортопрокатный цех, сортамент которого должен определяться с учетом регионального рынка сбыта.

В дополнение к существующим сталеплавильным и прокатным цехам авторами предлагается строительство комплекса компактной доменной печи в составе шихтового двора, бункерной эстакады, собственно доменной печи, а также при необходимости разливочной машиной для получения чушек чугуна требуемой массы и миксерного отделения для хранения жидкого чугуна.

Заключение

  1. Сталь остается ключевым строительным материалом, в структуре производства которой выплавка стали в электропечах занимает второе место. Ожидается, что количество электростали будет увеличиваться как за счет вывода из эксплуатации мартеновских цехов, так и за счет строительства мини – заводов;
  2. Главным условием для обеспечения выплавки качественных сталей и расширения сортамента готовой продукции является использование шихтовых материалов чистых от примесей цветных металлов. Уменьшение содержания вредных примесей в шихте можно достигать как улучшением подготовки лома черных металлов, так и добавлением в металлошихту первичного железа – чугуна или металлизованных окатышей;
  3. Использование компактной доменной печи позволит снизит зависимость сталеплавильных предприятий от дефицита амортизационного металлолома;
  4. Компактная доменная печь обладает максимальным КПД, а в качестве шихтовых материалов может использовать железосодержашие материалы с различным количеством попутных и вредных примесей.
  5. Использование жидкого чугуна в качестве добавки к сталеплавильной металлошихте приводит к уменьшению примесей цветных металлов в готовой продукции, снижению расхода электроэнергии при выплавке стали и увеличению производительности электропечей.
  • Чижиков Алексей Геннадьевич, к.т.н., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
  • Черноусов Павел Иванович, к.т.н., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В условиях увеличения выплавки стали на мини - металлургических заводах при уменьшении объемов качественного лома черных металлов и постоянного роста цен на него, предлагается оснащение предприятий компактными мини доменными печами.

  • модернизация;
  • выплавка стали;
  • ДСП;
  • компактная доменная печь.
  1. Лопухов Г. А. Ближайшие перспективы развития мировой черной металлургии //Электрометаллургия. № 1, 2001 г. с. 7-31;
  2. Чижиков А. Г. Изменение структуры выплавки стали и его влияние на потребление металлолома. Перспективы экспорта лома до 2015 г. // Материалы VI Международной конференции «Сталь и сырье из СНГ на мировых рынках 2011», Киев с. 207-212;
  3. Чижиков А. Г., Нестеров М. А. Прогноз выплавки стали и потребления лома черных металлов на период до 2015 г. // Вторичные металлы, 2010, № 6, с. 28-32;
  4. Дефицит лома: миф или реальность // Металлоснабжение и сбыт, 2011 № 2, с. 24-28;
  5. Чижиков А. Г., Черноусов П. И., Чижикова И. И. Сырьевая безопасность предприятий черной металлургии РФ // Вторичные металлы, 2010, № 5;
  6. Лазуткин А. Е., Чижиков А. Г., Шахпазов Е. Х. Перспективные пути энергосбережения в доменном производстве России. // Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2010, № 1, с. 1-8;
  7. Семин А. Е., Чижиков А. Г., Котельников Г. И. и др. Вторичные черные металлы и электроплавка стали.// Электрометаллургия, 2007, № 6;
  8. Чижиков А. Г., Нестеров М. А., Сидоренко Д. С., Черноусов П. И.. Металлургия для лома или лом для металлургии. Концепция мини-заводов// Вторичные металлы, 2011, № 2;
  9. The Global Steel Cost Service. Metal Bulletin Research. February 2007;
  10. Семин А. Е., Чижиков А. Г., Котельников Г. И. и др. Вторичные черные металлы и электроплавка стали.// Электрометаллургия, 2007, № 6;
  11. Чижиков А. Г., Семин А. Е., Чижикова И.И. Автомобильный лом в структуре металлофонда РФ и технические решения по его утилизации. // Электрометаллургия, 2010, № 4 с.31-36;
  12. П. И. Черноусов. Рециклинг. Технология переработки и утилизации техногенных образований и отходов. М.: МИСиС 2011 г.;428 с.;
  13. Ю. С. Юсфин, Л. И. Леонтьев, П. И. Черноусов. Промышленность и окружающая среда. ИКЦ Академкнига, 2002 г. 470 с.;
  14. Инженерная защита окружающей среды. Очистка вод. Утилизация отходов. Под редакцией Ю. А. Бирмана, Н. Г. Вудовой. М.: Ассоциация строительных ВУЗов. 2002 г. 296 с;

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Чижиков А. Г.

Опубликовано Чижиков А. Г.

Адрес электронной почты: agchijikov@yandex.ru
  • Образование: Московский институт стали и сплавов, дипломированный инженер - металлург, к.т.н., доцент
  • Место работы, должность: ОАО «РЖД»

Оставь комментарий