Новое в черной металлургии

Комитетом по Государственным премиям Украины в области науки и техники на публичное обсуждение выдвинута работа “Разработка научных основ и создание комплекса энерго- и ресурсосберегающих технологий и оборудования дня получения ЖРС, которые обеспечивают высокую эффективность производства металла” авторов Бондаренко Б.И., Ванюковой Н.Д., Вулыха А.Ю., Иващенко В.П., Ковригина С.А., Крикунова Б.П., Мовчана В.П., Троянского А.А., Учителя А.Д.,Шурхала В.Я.

Черная металлургия потребляет около 30% общих затрат энергоносителей в промышленности. Поэтому вопросы энерго-и ресурсосбережения, связанные с экономией удельных затрат природного газа и заменой дорогого железорудного концентрата концентратом из отходов обогащения, остаются актуальной проблемой производства железорудных окатышей.

В условиях агломерационных фабрик и фабрик по производству окатышей Южного, Центрального, Северного, Полтавского горно-обогатительных комбинатов совместно с доменными цехами металлургических заводов им. Петровского, “Донецксталь”, “Криворожсталь” были проведены комплексные исследования влияния усовершенствованных видов агломерата и окатышей на технико-экономические показатели работы доменных цехов, а также новые виды оборудования, что обеспечило существенное снижение удельных расходов природного газа и кокса и увеличение производительности доменных печей.

На основе комплекса теоретических и экспериментальных исследований разработана технология утилизации железосодержащих отходов техногенного месторождения. Новая технология внедрена на Центральном ГОКе. Экономический эффект составляет около 9,452 млн гривен в год. Эта технология решает экологическую проблему Криворожского железорудного бассейна относительно хвосто-хранилищ ГОКов.

Также внедрена эффективная технология производства офлюсованных окатышей, при которой увеличилась производительность обжиговой машины и снизились удельные расходы природного газа и электроэнергии. Экономический эффект от внедрения предложенной тех нологии на Центральном ГОКе составил 3 млн грн в год.

На ОАО “Томаковский завод керамзитового гравия” с экономическим эффектом около 5 млн грн/1 млн т чугуна в год внедрена технология производства самовосстанавливающихся окатышей, которые получены из железосодержащих отходов металлургического производства. Для получения порошков губчатого железа создана первая в мире печь парокислороднои конверсии. Сравнительные испытания этой печи с печью “Гипромеза” и с новыми печами японской фирмы “Ямазаки” показали, что созданная печь имеет наименьшие габариты и удельные расходы энергии, воды и технологических газов. Сейчас эти печи функционируют на заводах России, Германии, Индии и Украины.

В 2003-2005 гг. Институтом газа были разработаны тендерные предложения по производству порошков губчатого железа в N MDS ( National Mineral Developmant Со., Индия). Предложенная технология предусматривает рециркуляцию и регенерацию водорода, что позволяет повысить в три раза процент его использования. Контракт на общую сумму 5 млн американских долларов заключен в 2006 г. Сейчас идет строительство нового цеха в г. Хайдерабад. Новые типы шихты вибромашин переданы в серийное производство, освоены и выпускаются машиностроительными заводами.

Новые грохоты имеют высшую эффективность при грохочении агломерата и кокса. Установлено, что металлоемкость и энергоемкость этих грохотов намного ниже, чем в обычных грохотах с однородным полем траекторий. Также разработаны и внедрены машины для производства новых видов материалов шихты на основе промышленных отходов путем организации серийного производства вибрационных питателей и грохотов на машиностроительных предприятиях и путем орга­низации выпуска промышленных партий машин для производства и подготовки шихты на отраслевых заводах и в условиях ремонтных цехов. Шихтовые вибромашины внедрены, в частности, на ОАО “Криворожсталь”, ЮжГОКи ЦГОК.

Особенное внимание в работе уделено стадии подготовки шихты к окускова-нию, которое происходит на вибрационных грохотах и связано с эффективностью этих аппаратов. Авторами создано и вне­дрено в металлургическую промышленность новое поколение машин, которые характеризуются высокой надежностью, пониженной энерго- и материалоемкостью. Это поколение позволяет значительно снизить расходы на производство оку-скованного сырья на стадии подготовки материалов шихты к окускованию.

Также авторами работы на основании обобщения результатов исследований впервые установлено, что концентрация твердого углерода в составе самовосстанавливающихся окатышей активизирует процессы восстановления вюстита в химически резервной зоне доменной печи. В этом случае эта зона представляет область металлизации с получением железа, которое обеспечивает существенное снижение расходов кокса, что позволяет снизить расходы углерода на прямое восстановление вюстита в горне доменной печи и уменьшить затраты кокса. Авторами проведены термодинамические и физи­ко-химические исследования процессов комплексного восстановления и управления ими с использованием современных достижений теории тепломассообмена и газодинамики в доменной печи. Также установлена принципиальная возможность эффективной работы последней без природного газа при замене кокса на углерод, содержащегося в самовосстанав­ливающихся окатышах.

В целях научно-экономического обоснования эффективности использования частично металлизированных окатышей и самовосстанавливающихся окатышей на холодной связке, которые рассматриваются авторами в виде составляющих частей общего направления повышения эффективности выплавки чугуна и стали, на ОАО “Томаковский ЗКГ” и ЗАО МЗ “Донецк-сталь” были проведены комплексные исследования получения этих видов сырья и его влияния на технико-экономические показатели доменной плавки, прежде всего на снижение удель­ных затрат природного газа и кокса, увеличение производительности.

В Украине остро встает проблема последующего развития традиционной схемы производства стали, которая на этапе доменного производства нуждается в использовании кокса. Запасы же коксового угля в значительной степени исчерпаны, поэтому непрерывно растет его цена, что отражается на себестоимости чугуна, стали и различных видов прокатной продукции. Уменьшение числа этапов технологического цикла производства стали, использования дешевых энергоносителей, гибкость эксплуатации оборудования и снижения капиталовложений является важными задачами при разработке технологий производства чугуна и стали. Особенно большое значение получают методы прямого восстановления и плавильно-восстановитель-ные процессы на металлургических мини-заводах при использовании для выплавки стали электропечей.

Авторами на основании выполненных исследований созданы научные и технологические основы массового получения железных порошков губчатого железа с заданными химическими, гранулометрическими и технологическими свойствами для последующего их использования в агрегатах прямого восстановления. Установлены количественные параметры оптимальной организации процессов отжига, измельчения и рассеивания порошков губчатого железа. На этой основе разработаны про-ектно-технологические решения по всему циклу Производства. Общая технологическая схема производства железного порошка включает отделение карботермиче-ского восстановления железной окалины в тоннельных печах, отделение водородного отжига железного порошка, а также комплекс дозирующего, рассеивающего и транспортного оборудования.

Предприятия Украины в полном объеме используют предложенные в работе технологии и виды оборудования в проектах новых и реконструкции действующих агломерационных фабрик. По моему мнению, это первая работа, в которой обобщены достижения украинских ученых и специалистов. Эти достижения по сравнению с уровнем развития ведущих в этой отрасли стран, а именно Германии и Японии, являются убедительными и конкурентоспособными. Именно поэтому представленная работа заслуживает присуждения Государственной премии Украины в обла­сти науки и техники 2007 г.

Михаил ГАСЕК

академик НАН Украины,

заслуженный деятель науки

и техники Украины.