ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОДОБЫЧИ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ДЛЯ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Обеспечение потребности черной металлургии в железорудном сырье за счет использования традиционных источников сырья в ближайшей перспективе может столкнуться со значительными трудностями, связанными как с недостатком средств на поддержание существующего уровня добычи, так и с возможным непредсказуемым их увеличением в связи с ухудшением условий разработки месторождений.

В качестве новой, перспективной и надежной сырьевой базы черной металлургии России, в том числе и бескоксовой металлургии, можно рассматривать глубокозалегающие месторождения богатых руд КМА. Запасы этих руд, учтенные государственным балансом на 1.01.91 г., только по шести разведанным

месторождениям Белгородского района составляют 61 млрд.т. Их отличительной особенностью являются сложные гидрогеологические условия разработки, что затрудняло возможность освоения этих месторождений традиционными методами добычи. Проблему вовлечения таких руд в промышленный оборот можно решить с использованием нового метода скважинной гидродобычи, для которого, в отличие от традиционных способов, рыхлое состояние, обводненность и большая глубина залегания являются наиболее благоприятными факторами.

Сущность способа заключается во вскрытии рудной залежи скважинами, разрушении гидромониторами рудного массива и выдаче руды на поверхность в виде гидросмеси. На Шемраевс ком участке БольшеТроицкого месторождения КМА проведены опытнопромышленные работы по скважинной гидродобычи железных руд. К настоящему времени из одной скважины с глубины 700 м добыто > 50 тыс.т богатой железной руды со средним содержанием железа 68 %, проведены всесторонние технологические исследования представительных проб. На основе лабораторных исследований составили принципиальную схему обогащения, получения окисленных и металлизованных окатышей. Проведены исследования по определению технологических показателей использования продуктов обогащения руды гидродобычи в электросталеплавильном производстве, порошковой металлургии, производстве магнитотвердых и магнитомягких ферритов, аккумуляторном производстве и производстве природных пигментов.

Качество руды скважинной гидродобычи, с точки зрения удовлетворения требований технологии металлизация — электроплавка, является более высоким по сравнению с концентратами глубокого обогащения железистых кварцитов. По своему химическому и гранулометрическому составу богатая железная руда скважинной гидродобычи КМА превосходит индийскую голубую пыль, признанную лучшей из пригодных для прямого получения железа и порошковой металлургии. Руда скважинной гидродобычи представляет собой зернистый материал крупностью < 1,0 мм при ограниченном содержании класса < 0,044 мм. Указанная характеристика руды скважинной гидродобычи позволяет применить одну из следующих схем подготовки исходной руды: по варианту с процессом Мидрекс — доизмельчение и окомко вание с последующим упрочняющим обжигом окисленных окатышей; по варианту с процессом ФИОР — использование исходной руды после обезвоживания и термической сушки (без окускования).

Одним из перспективных новых процессов прямого восстановления, где можно использовать железорудную продукцию скважинной гидродобычи КМА, является производство карбида железа, с которым связывают в будущем возможность организации непрерывного энергетически автономного и экологически безопасного производства стали. Содержание пустой породы в руде скважинной гидродобычи составляет ~2 % против 3 — 3,5 % в Лебединском концентрате и соответственно 3,5 — 4% против 5 — 5,5% в металлизованном сырье.

Производство металлизованных продуктов из руд скважинной гидродобычи можно организовать на металлургических заводах с электросталеплавильным производством, располагающих природным газом. Основными потребителями металлизованного сырья в России и странах СНГ в перспективе, кроме Оскольского электрометаллургического комбината, являются Белорусский металлургический завод (до 200тыс.т/год), Волжский трубный завод (> 100тыс.т/год), Новолипецкий металлургический комбинат (до 100тыс.т/год) и Норильский горнометаллургический комбинат (50 — 70 тыс.т/год). Наряду с ними потребность в чистой шихте испытывают также и другие металлургические предприятия (Орско Халиловский, Череповецкий, Белорецкий металлургические комбинаты, Алапаевский, Лысьвенский, Выксунский металлургические заводы, завод "Красный Октябрь" и другие). Кроме того, в последнее время интерес к ме таллизованному сырью проявляют Молдавский и Узбекский металлургические заводы, Азербайджанский трубопрокатный завод и другие. Необходимо отметить, что географию и объемы возможного потребления металлизованного сырья можно уточнять по результатам применения металла Оскольского электрометаллургического комбината в зависимости от получаемого при этом эффекта.

Возможно появление заинтересованности в обеспечении такой шихтой и других потребителей (например, машиностроительных предприятий наряду с металлургическими) вследствие возникших в последнее время трудностей в снабжении металлоломом и резкого увеличения цен на лом.

Таким образом, возможная перспективная потребность в металлизованном сырье может составить ~2 — 2,5 млн.т/год (дополнительно к производимым на Оскольском металлургическом комбинате около 1,7 млн.т/год). Для обеспечения таких объемов производства потребуется ~3 — 3,5 млн.т/год железорудного сырья (в виде окисленных окатышей). Вместе с тем эффективное использование руды сква жинной гидродобычи для получения стали из металлизованного сырья в условиях рынка будет способствовать постепенной замене и вытеснению менее эффективного коксодоменного процесса.

За рубежом получение металла по классической схеме коксодоменное производство — производство стали требует капитальных затрат 450 — 600 долл/т, а по схеме прямое восстановление электроплавка — 300 — 400 долл/т [1, 2].

Эффективным является применение продуктов прямого восстановления на минизаводах. В США деятельность таких заводов выгодна практически при любой конъюнктуре, а прибыль составляет в среднем 148,6 долл/т отгружаемой стальной продукции против 60,33 долл/т у крупных предприятий с традиционной технологией получения металла. Удельный вес таких предприятий в объеме производимой стальной продукции США растет высокими темпами и достиг 30% [3, 4].

Производство продуктов прямого восстановления во всем мире стимулируется дефицитом кокса и расширением производства электростали, в котором используются в шихте лом и продукты прямого восстановления железа. В отличие от лома данный вид сырья почти не имеет вредных, примесей, которые присутствуют в ломе (медь, никель, Хром, олово, молибден). Таким образом, бескоксовая металлургия является одним из важнейших направлений научнотехнического прогресса в черной металлургии, позволяющим кардинально увеличить долю качественного металла в структуре проката.

В настоящее время важнейшим фактором, лимитирующим развитие данного процесса, является ограниченность запасов руд с высоким содержанием железа и низким — кремнезема и примесей цветных металлов, серы и фосфора. Вовлечение в эффективное промышленное использование значительных запасов богатых руд КМА позволит в перспективе внести коренные изменения в существующую технологическую структуру металлургического производства и сократить производство коксохимического, агломерационного и доменного переделов. Замена коксодоменного производства получением стали из металлизованного продукта позволит снизить вредные выбросы в атмосферу примерно на 70%.

При удовлетворении внутренних потребностей черной металлургии расширение добычи природнобогатых руд КМА методом скважинной гидродобычи позволит рационализировать экспортную политику в черной металлургии.

Руда скважинной гидродобычи конкурентоспособна на мировом рынке и сопоставима по своему качеству с бразильским сырьем, поставляемым в Западную Европу. Металлизован ное сырье также пользуется высоким спросом на мировом рынке. В среднем цена на губчатое железо в настоящее время составляет 140 долл/т, а в отдельных случаях достигает 250 долл/т в связи с тем, что спрос на железо прямого восстановления не удовлетворяется полностью [5].

Промышленное освоение перспективных месторождений КМА (Гостшцевское, Яковлевс кое, БольшеТроицкое и др.) способом скважинной гидродобычи может быть осуществлено очередями, начиная с производительности 200 — 400 тыс.т руды в год с последующим расширением предприятия. Первоначальные капитальные вложения в ценах 1991 г. составят 10,7 млн.руб., себестоимость — 15,3руб/т, которая при увеличении производительности предприятия будет снижаться. Увеличение мощности предприятия будет осуществляться главным образом за счет самофинансирования.

Капитальные затраты, необходимые для сооружения модуля ФИОР мощностью ~375 тыс.т/год, составят ~50 — 55 млн. долл.

США. В случае разделения поставок оборудования между отечественными заводами и иностранными фирмами, а также исходя из того, что строительномонтажные работы могут быть выполнены российскими организациями, валютные затраты на приобретение импортного оборудования и материалов могут быть снижены примерно на 30 — 35 %. Рентабельность инвестиций при ценах на металлизованную продукцию, установившихся внутри страны* составит от 17,2% при установке модуля на ОрскоХалиловском металлургическом комбинате, до 18,9 %в — на Оскольском электрометаллургическом комбинате. Срок окупаемости капитальных вложений составит в среднем 5,3 года.

В качестве новой перспективной и надежной сырьевой базы черной металлургии России (в том числе и бескоксовой металлургии) могут рассматриваться глубокозалегающие месторождения богатых руд КМА, которые могут эффективно отрабатываться с помощью нового нетрадиционного метода скважинной гидродобычи. Оценка возможностей размещения л эксплуатации комплекса по производству м< таллизованных брикетов из руд скважинн гидродобычи Яковлевского месторождения Ю*А на металлургических предприятиях России и СНГ показала экономическую целесообразность такого производства. Расширение масштабов добычи руд скважинной гидродобычи позволит в перспективе внести коренные изменения в технологическую структуру металлургического производства, а также рационализировать экспортную политику отрасли.

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