*112170*
MBA Сатбергенов Б.С.
ТОО «Оркен», Казахстан
Магистр геодезии
Омарова А.К.
Карагандинский
государственный технический университет, Казахстан
Тенденции развития технологии
прямого восстановления железа
Рост потребления железорудного сырья в предкризисные годы пробудил у металлургов интерес к новейшим технологиям получения железа. Наиболее перспективные из них — технологии прямого восстановления железа (англ. Direct Reduced Iron, DRI). С наступлением кризиса инвесторы умерили аппетиты, однако сегодня к проектам внедрения технологий DRI вернулись сразу на нескольких отечественных предприятиях, в том числе и Казахстан.
Под процессами прямого восстановления железа понимают такие химические, электрохимические или химико-термические процессы, которые дают возможность получать непосредственно из руды, минуя доменную печь, металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла. Такие процессы ведутся, не расходуя металлургический кокс, флюсы, электроэнергию (на подготовку сжатого воздуха), а также позволяют получить очень чистый металл. В последние годы интерес к этой проблеме вырос, что связано, помимо замены кокса другим топливом, с развитием способов глубокого обогащения руд.
Сегодня в черной металлургии мира используется три основных вида базового сырья: жидкий и твердый передельный чугун, стальной лом, железо прямого восстановления (в значительно меньших объемах). DRI подразделяется на губчатое, горячебрикетированное, карбид железа и др. По оценкам World Steel Association через несколько лет на планете до трети стали будет выплавляться именно на основе DRI.
В основе производства брикетов — прямое восстановление при взаимодействии потоков реформированного природного газа и железорудных окатышей, происходящее при температуре около 900°С. Исходное сырье для грячебикетированного железа (hot briquetted iron, HBI) — офлюсованные окатыши с массовой долей железа более 66,5%, полученные из дообогащенного концентрата. На Северном горно-обогатительном комбинате, по качественным характеристикам ГБЖ превосходит чугун и используется в мире наряду с ломом. Брикеты не содержат примесей пластмасс и цветных металлов — такие примеси в ломе существенно ухудшают качество стали. В целом использование DRI позволяет минимизировать объем отработанных отходов.
В результате прямого восстановления железа получают высокометаллизированное сырье сложного комплекса свойств (по составу, структуре, размеру и т. д.), зависящее от примененной технологии. Поэтому классификация этой готовой продукции не вполне установилась и является недостаточно четкой.
Иногда к DRI, прямо по определению, относят все виды железа прямого восстановления. Порой выделяют DRI как окатыши и аналог крупнокусковой руды.
В зависимости от температуры производства, различают два вида DRI: холодное (СDRI) и горячее железо прямого восстановления (HDRI). HBI, как правило, называют горячепрессованную форму DRI, разработанную для более удобной перевозки, хранения и использования. Считается, что сейчас DRI (окатыши) составляют около 87% (CDRI – 83%, а HDRI – 4%) от всего производимого железа прямого восстановления в мире, а на долю HBI приходится порядка 12%.
Впрочем, для новых вариантов технологий и продуктов склонны появляться и новые названия.
Базовыми для свойств DRI-HBI являются три главных химических фактора: уровень металлизации, содержание и форма углерода, содержание и тип примесей. Характерные уровни металлизации, достигаемые в современном процессе прямого восстановления, колеблются в пределах 85–98%.
В основных процессах DRI-HBI достигается не только низкое содержание серы и фосфора (часто попадающих из угля в классической металлургии), но и низкое содержание большинства других остаточных элементов, таких как медь, хром, свинец, молибден, олово и др. (характерных для переработки металлолома). Качество стали по вредным примесям получается очень высоким.
Отметим, что, в отличие от руды и лома, DRI-HBI капризны к условиям хранения и транспортировки. Со временем, особенно при повышенной влажности, идет окисление продукта с плавным ухудшением его свойств.
Мировое производство DRI в марте по сравнению с
мартом 2011 г. сократилось на 4% до 5,324 млн. т. Об этом свидетельствуют
данные World Steel Association. По данным ассоциации, первое место по
производству DRI занимает Индия, где в марте его выпустили 2,5 млн. т. За ней
следует Иран с показателем в 872 тыс. т. На третьем месте разместилась
Саудовская Аравия - 478 тыс. т. Далее идут Венесуэла (380 тыс. т) и Мексика
(330 тыс. т). В целом по итогам января-марта нынешнего года объемы производства
DRI достигли 15,455 млн. т. В прошлом году на мировом рынке объемы производства
DRI достигли 63,474 млн. т. По итогам декабря прошлого года в мире выпустили
5,337 млн. т DRI. В декабре 2010 г. производство DRI в мире увеличилось до
4,885 млн. т. В целом по итогам 2010 г. на мировом рынке произвели 56,555 млн.
т металла. По мнению многих экспертов DRI нельзя рассматривать только как
материал, конкурирующий с рудой и ломом. Его использование при выплавке стали
обеспечивает более высокое качество конечного продукта. Помимо того, DRI предполагает
повышенную эффективность производства за счет минимизации объема отработанных
отходов.
Методы бездоменного производства металла и в первую очередь метод прямого восстановления железа находит все большее количество приверженцев, что сопряжено, прежде всего, с возрастающими потребностями в чистом металле. Основным фактором, сдерживающим его развития, в настоящее время являются потребности в наличии природных ресурсов – богатой железом руды, природного газа и достаточного количества электроэнергии. Их получение в свою очередь предполагает крупные финансовые вложения. Тем не менее, в мире наметилась всеобщая тенденция к наращиванию объемов и мощностей по производству губчатого железа. Она в полной мере коснулась как развивающихся, так развитых стран, как экспортеров, так и импортеров сырьевых и энергетических ресурсов.
Очевидно, что переход к экономичной технологии прямого восстановления железа предполагает внесение кардинальных изменений в процесс его получения. Продолжаются технологические поиски различных вариаций метода, использующие менее качественную руду и различные типы углей. Однако экология процесса и качество металла при этом быстро откатываются вниз. Восстановление руды природным газом остается вне конкуренции. Более того, оно создает наиболее чистое сырье, далее – наиболее качественный металл, востребованный самыми высокотехнологичными отраслями машиностроения. Спрос на подобную продукцию остается высоким, поскольку массовая китайская сталь или «западный» металл из многооборотного лома такими качествами не обладают.
Список использованных источников:
1. Кирпичев Д.Е. энергофизические и физико-химические характеристики плазменно-дугового реактора для прямого жидкофазного восстановления железа из дисперсного оксидного сырья: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М: 2012
2. Современные огнеупоры и эффективность их применения при производстве и разливке стали: Конференция. Донецк: 2012