ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БЕСКОКСОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НА УКРАИНЕ

Заслуживает внимания возможность реконструкции некоторых промышленных агрегатов с минимальными затратами за счет использования существующих источников и сетей энерго и водоснабжения, транспорта, погрузочно разгрузочного оборудования, складов, части оборудования шихтоподготовки и др.

Несмотря на сложную экономическую ситуацию, многие металлургические предприятия (в том числе Макеевский меткомбинат, Донецкий метзавод, Енакиевский метзавод) ведут строительство крупных установок для освоения новых технологий производства стали, проката, подготовки железосодержащих отходов и др. с привлечением ведущих зарубежных фирм.

Так, для предприятий черной металлургии Украины очень актуальной проблемой, решаемой при помощи промышленно освоенных за рубежом технологий бескоксовой металлургии, является комплексная утилизация железосодержащих отходов, перерабока которых в агломерационном производстве затрудена или недопустима изза высокого содержания цинка и свинца. В основном это железосодержащие сталеплавильные и частично доменные шламы текущего производства и отходы, собранные в шламонакопителях.

Такие отходы на металлургических предприятиях Украины не перерабатываются, несмотря на многолетний положительный опыт промышленно развитых стран, большое количество отечественных оригинальных разработок и предложений, а также дефицит цинка и свинца.

Отсутствие специально приспособленных хранилищ такого рода отходов и недостатки контроля за выделением тяжелых металлов в окружающую среду привели к тому, что в промышленных регионах Украины содержание токсичных металлов в почве, водоемах, донных осадках часто в десятки и сотни раз превышают предельно допустимые концентрации. Имеющиеся емкости шламонакопителей переполнены, пригодные для организации новых накопителей земельные ресурсы исчерпаны. К уже накопленным за время существования предприятий десяткам миллионное тонн ежегодно добавляется более 300 тыс.т шламов, содержащих значительные количества цинка и свинца.

Интенсивная переработка таких отходов позволит в значительной степени удовлетворить потребности в этих металлах. Шламы текущего производства и значительная часть накопленных отходов могут быть использованы непосредственно, часть шламов, разубоженных золой ТЭЦ и другими отходами, во многих случаях также может быть использована, но после предварительного обогащения. Для проведения такого обогащения имеются достаточно эффективные решения, опробованные в промышленных условиях.

Из промышленно освоенных процессов металлизации материалов, содержащих цинк и свинец, особый интерес представляет высокотемпературное восстановление рудоугольных материалов (окатышей) в тонком слое в кольцевой вращающейся печи, аналогичной печам, которые используются в процессах "Inmetco" и "Fastmet Midrex", разрабатываемых в США и ФРГ.

Достоинствами таких процессов являются отсутствие опасности настылеобразования, технологичность и простота управления, возможность получения продукта с повышенным содержанием углерода и снижение пылеобразо вания при металлизации неподвижного тонкого слоя окатышей, что позволяет получать более богатый свинцовоцинковый концентрат.

Для совершенствования подобных технологий разработаны и экспериментально опробованы технические решения, позволяющие значительно упростить и удешевить процесс металлизации, отказаться от предварительного окомкования или брикетирования шихты при значительном (в 1,25—1,5 раза) увеличении удельной производительности — получению продукта с 1м2 пода.

Мы заинтересованы в проведении представительных демонстрационных испытаний и готовы сотрудничать с фирмами, для которых подобная технология представляет интерес.

Промышленность Украины нуждается в сооружении на крупных металлургических предприятиях Донбасса и Приднепровья нескольких установок для переработки текущих и накопленных цинк и свинецсодержащих отходов производительностью 50—600 тыс.т в год с использованием металлизованных материалов в сталеплавильных или доменных печах.

Целесообразно создание крупной региональной установки в районе завода "Днепро спецсталь" (г.Запорожье) для переработки отходов производства хромоникелевых и других легированных сталей, подобно установке "Inmetko" (г.ЭлвудСити, США). На такой установке могут перерабатываться и некоторые отходы ферросплавного производства.

Плавка таких металлизованных материалов возможна, например, на одной из печей Запорожского завода ферросплавов, мощности которого в настоящее время полностью не загружены.

Создание такой установки может решить и очень острую экологическую проблему утилизации и переработки (после специальной предварительной обработки) значительной части текущих и складированных отходов гальванического и некоторых других производств, содержащих хром, никель, железо, .цинк и другие тяжелые металлы.

В настоящее время разрабатываются технологии подготовки таких отходов, обеспечивающие незначительное содержание вредных и случайных примесей, обогащение и получение усредненного однородного продукта, содержащего хром, никель, железо, цинк с незначительным содержанием других металлов. Такой материал без какихлибо затруднений может подвергаться восстановительной переработке в составе шихты из отходов производства хромошоселевых сталей.

Прорабатывались также варианты создания, на заводе "Днепроспецсталь" (г.Запорожье) шахтной печи для получения качественного заменителя металлолома производительностью 500—700 тыс.т в год металлизованного продукта. Для этого необходимо ~1 млн.т в год окисленных окатышей, аналогичных окатышам ОЭМК, которые могут быть получены на имеющемся оборудовании одного из предприятий Кривого Рога практически без какихлибо дополнительных затрат.

Затраты на сооружение и эксплуатацию такой печи могут быть снижены в 2—3 раза за счет использовани очищенного от серы коксового газа, отказа от рециркуляционного цикла и использовании колошникового газа в других цехах предприятия, Возможна газого релочная кислородная конверсия коксового газа при наличии избытка кислорода или упрощенная каталитическая конверсия по типу испытанной опробованной на Белорецкой опытной установке с последующей доконверсией при переходе газа в равновесное состояние на свежевосстановленном железе "in situ".

Такая печь, расходующая 9—10 ГДж первичной энергии на 1т металлизованного продукта, по одному из рассмотренных вариантов может быть установлена на месте выводимой из эксплуатации доменной печи расположенного рядом завода "Запорожсталь", и использовать существующий на заводе избыток мощности производства кислорода.

Реализация процесса металлизации в подобных условиях менее энергоемка и требует значительно меньших капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с процессами, использующими природный газ. При этом ме таллизованный продукт и на внешнем рынке может быть значительно более конкурентоспособным, Чем металлизованные окатыши ОЭМК.

Более широкое использование шахтных и других процессов металлизации с использованием газообразного топлива в ближайшей перспективе на Украине вряд ли возможно.

Процессы, использующие жидкофазное восстановление (или довосстановление), * с получением чугуна или стали на основе использования угля, представляют наибольший интерес, но посуществу еще не вышли из опытнопромышленной стадии.

Анализ опубликованной информации показывает, что подобные технологии при ограниченной производительности агрегатов имеют преимущества перед крупномасштабным агло коксодоменным производством по капитальным затратам и выбросам загрязняющих веществ в окружающую среду, а по удельным расходам первичной энергии они одного порядка с аг~ лококсодоменным производством и выплавкой стали в электропечах с использованием металлизованных окатышей (процессы Согех, Fastmet Midrex, ПЖВ и др.).

Удельный расход первичной энёргии в процессах бескоксовой металлургии составляет при металлизации окатышей в шахтных печах, ГДж/т металлизованного продукта: HyL—Ш 11,5, Midrex 10,4, с использованием коксового газа 9—10; при металлизации окатышей в трубчатой и карусельной печах, ГДж/т металлизованного продукта: SL/RN 14,5—15,2,

Codir 14,6, Innmetco 14,2; в процессах получения чугуна, ГДж/т чугуна: аглококсодо менное производство 20—24, ПЖВ 21—24, Согех 23,7, Fastmet Midrex 21, HIsmelt 20.

Проработки возможных вариантов реализации изложенных и других процессов показали, что в длительной перспективе для крупномасштабного производства металла на металлургических комбинатах методами бескоксовой металлургии наиболее рациональны технологии с энерготехнологической направленностью, перерабатывающие высоконагретые неокуско ванцые частично металлизованные рудные материалы и термически подготовленные угли при отводе товарного колошникового газа, имеющего значительную теплотворную способность.

До сих пор нет единого мнения о масштабах и сроках возможной промышленной реализации подобных процессов на Украине. Первые промышленные установки, возможно, появятся в начале следующего десятилетия. В ближайшие годы усилия металлургов Украины будут направлены главным образом на рациональное решение проблем аглококсодоменного производства, а также промышленное освоение технологии бескоксойви металлургии для решения отдельных актуальных, связанных с качеством металла, особенностями сырья, экологическими и другими проблемами, задач.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 2, Москва 1994