• +7 (495) 730 31 40

    Контакт с администрацией портала

  • Новости

  • Аналитика

  • Публикации

  • Госты

  • Металлургический калькулятор

  • Металлургический справочник

  • Конференции

  • Полезные материалы

  • Списки

  • Индекс цен

  • Индекс цен LME

Железо прямого восстановления

Железо прямого восстановленияИспользование технологий производства железа прямого восстановления (сокращенно - ЖПВ) в форме металлизованных окатышей (DRI) либо горячебрикетированного железа (HBI) металлурги считают одним из перспективных направлений для развития отрасли.

За последние годы в металлургии сделан большой шаг вперед в области развития технологий, а также для увеличения объема выпуска изделий.

Темпы развития ЖПВ, однако, отстают от темпов развития металлургии во всем мире в целом.

Причины снижения темпов развития металлургии

Благодаря использованию HBI и DRI в ходе выплавки стали, которая производится в электродуговых печах, можно выпускать чистый по наличию вредных примесей и качественный металл. Его применяют как в промышленности, так и в сферах, связанных с использованием высоких технологий. Спрос на HBI и DRI неумолимо увеличивается, хотя цены не отличаются стабильностью, и качество сырья, бывает, отстает от указанного в нормативах. Хотя инновационные техпроцессы широко рекламируются, развитие процессов с использованием HBI и DRI происходит медленно.

ЖПВ – что это?

Основную часть железа получают, восстанавливая его из руды.

Наиболее экономичный и широко применяемый метод извлечения железа из руды - карботермическое восстановление (с использованием материалов, в которых содержится углерод). Хим. реакция, которая происходит при этом, – восстановление углеродом: FeХOY+C=Fe+CO2.

Самым древним и распространенным методом восстановления является доменное получение Fe: руда вступает в реакцию с углеродом, содержащимся в коксе. Процесс ведут в доменных печах, используя кокс из коксующегося угля, в результате получают чугун с содержанием более 3 % углерода. Конечный продукт характеризуется хрупкостью, из него нельзя изготавливать ответственные детали.

Потом из чугуна производят сталь нужного для производства качества после обезуглероживания (удаления углерода) с использованием спец.добавок (ферросплавов) и проведения последующей термообработки. Существует много видов карботермического восстановления Fe из руды углеродом, но получение чугуна в специальной доменной печи — наиболее эффективный и простой метод. В доменном процессе возможна переработка бедной железной руды. Для его проведения нужно добыть или приобрести коксующиеся угли, произвести коксохимический процесс, обогатить руду, произвести агломерацию и т. д. Кроме затрат на производство при этом возникает необходимость в решении проблем, связанных с экологией.

Один из видов карботермического процесса, становление которого происходило в 70-е гг. ХХ века, — это восстановление железа из руды с помощью природного газа. При этом в ходе взаимодействия воды с метаном происходит конверсия газа, а во время реакции оксида железа с окисью углерода восстанавливается железо с выделением CO2. В ходе этого процесса производится ЖПВ, не загрязненное углеродом, т.к. руда не взаимодействует с углеродом напрямую. В этом продукте содержится примерно 1 % углерода и 90 % железа, и он годится для производства ответственных деталей, его следует применять для выпуска стали.

Этот восстановительный процесс стал активно использоваться в 1980 году, в это время в горно-металлургическом комплексе стали применять природный газ для восстановления руды. Кроме него для прямого восстановления железа стали применять продукты газификации углей, попутного газа нефтедобычи и прочих продуктов в газообразном состоянии.

Благодаря изменениям, которые произошли в 1990 году, были снижены энергоемкость и капиталоемкость восстановительных процессов железа, в итоге отмечен резкий скачок в производстве ЖПВ. Технологий с тех времен создано множество, в распоряжении металлургов разнообразное сырье и оборудование, что послужило причиной разработки различных методов ЖПВ, но лишь некоторые из них прошли проверку и апробацию в условиях производства.

В основе всех способов прямого восстановления лежит восстановление железной руды (окатышей или мелкого концентрата) с помощью газовой смеси до 85-90 % железа.

По этой причине основное производство ЖПВ территориально находится в странах с богатыми нефтяными запасами, а также с запасами железной руды и природного газа — на Ближнем и Среднем Востоке, а также в Латинской Америке. Эти страны ограничены в запасах лома.

Наибольшее распространение сейчас получила технология, представленная Midrex, ее установки функционируют практически во всех странах. По этому методу выпускается примерно 40 миллионов тонн ЖПВ (около 60 % от объема ЖПВ по всему миру).

Технология широко используется на крупном предприятии — Российском Осколькском ЭМК. С 1983 по 1987 г. здесь построено и запущено 4 модуля, при этом ежегодно выпускается 1,7 миллионов тонн металлизованных окатышей DRI.

На Российском Лебединском ГОК в 1999 году запущен модуль по выпуску горяче-брикетированных брикетов по технологии HYL/Energiron. Его ежегодная производительность составляет 900 тысяч тонн ЖПВ в год. В 2007 году здесь запущен еще 1 модуль по этой технологии, и с его помощью ежегодно выпускается 1,4 миллионов тонн горяче-брикетированного железа (HBI). Всего в РФ ежегодно производится примерно 3,4 миллиона тонн ЖПВ.

Виды прямого восстановления руды

При получении DRI-HBI характерно низкое содержание S и P (из кокса и угля), а также Cu, Zn, Pb (которые поступают при переработке металлолома). Из ЖПР получается высококачественная сталь.

Области применения ЖПВ

ЖПВ применяют в электрометаллургии в качестве источника Fe для выпуска стали. Он считается серьезным конкурентом чугуна и металлолома. Характерная особенность ЖПВ — развитие технологии выпуска находится в тесной взаимосвязи с электросталеплавильными технологиями. Темпы развития выпуска ЖПВ и электростали составляют примерно 9 % в год. Производство чугуна в мире за прошлое десятилетие увеличилось в 2 раза: с 576 миллионов тонн в 2000 году до 950 миллионов тонн в 2009 году. Темпы роста выпуска ЖПВ возросли на 50 % с 42 миллионов тонн до 60 миллионов тонн в 2009 году.

Самые крупные в мире производители DRI – Индия (20 миллионов тонн), Венесуэла (7,7 миллионов тонн), Иран (7,4 миллионов тонн) и Мексика (6,3 миллионов тонн). В этих странах выпускают 60 % всего мирового производства ЖПВ, здесь также производят чугун. Из вышеперечисленных стран лишь у Ирана и Индии есть запасы газа и железной руды, потому производство DRI в этих регионах развивается более быстрыми темпами, чем чугуна. Эксперты утверждают, что Индия может стать лидером по выпуску DRI в будущем. В этой стране размещено до 45 % производства стали и сплавов от мирового объема мощностей по выпуску стали, несмотря на небольшие запасы лома и коксующихся углей. Однако в Индии большие залежи железной руды высокого качества и природного газа.

У Казахстана и России тоже есть значительные залежи железных руд, запасы природного газа, что дает серьезные преимущества в развитии DRI.

Поговорим о коммерческих аспектах выпуска DRI в РФ и Казахстане.

DRI представляет собой полупродукт для выпуска стали. Его могут заменить лом металлов и чугун.

1. Цена.

Стоимость чугуна выше, поскольку в нем больше содержание углерода, и при продувке его с помощью кислорода выделяется тепло, т. е. он энергетически ценнее DRI. Используя DRI, нужно затратить тепло дополнительно, поскольку у DRI большой объем неметаллических компонентов.
Среднерыночную цену DRI можно сравнить с ценой лома, а не чугуна. Потому при закупке ориентируются на цену лома.

2. Рынок сбыта.

Ежегодный рост производства стали в России – не выше 5 %, потому страна в полной мере обеспечена ломом (его себестоимость ниже, чем у DRI). Опыт применения DRI в электропечах демонстрирует, что эффективность лома выше, чем у DRI, поскольку в DRI содержится большой объем неметаллических компонентов. DRI может быть востребован в России лишь, когда объем сильно загрязненного лома будет выше критической отметки, в таком случае его нужно разбавить чистым компонентом. Еще одна причина возможной востребованности DRI в РФ - если его цена будет меньше, чем у лома. Производство металлолома сейчас в стране достигло пиковой отметки, и в скором будущем в России будет ощущаться его дефицит.

В Китае происходит серьезное наращивание сталеплавильных мощностей, однако происходит, прежде всего, развитие конвертерного производства, в котором применяют лом и чугун. DRI можно применять в металлургии Китая, однако его себестоимость должна быть сравнима с себестоимостью металлолома. Следует помнить, что в Китае в скором будущем будут применять собственный лом (он характеризуется относительной чистотой), его в стране значительное количество. Сейчас в электропечах в Китае ежегодно выпускается примерно полсотни миллионов тонн стали, и DRI будут использовать, если его рыночная цена будет адекватной.

Один из серьезных недостатков DRI – окисляемость в ходе перевозок, потому в мире реализуется лишь четверть всего выпускаемого ЖПВ. Остальной объем DRI применяют в собственном производстве, хотя теоретически его можно использовать на любом рынке.

Ответим также на самые распространенные вопросы. Какова целесообразность производства DRI, если рынок сбыта чугуна более четко определен? Возможно, лучше возвести DRI и электропечи для выпуска стали? Выгоднее продажа ЖРС либо DRI, произведенный из ЖРС, если его стоимость на рынке на 5-10 % выше, чем у лома и на 5-10 % ниже, чем у чугуна?

Попробуем дать ответ

Чтобы выпустить 1 тонну DRI, понадобится 1,35 тонн ЖРС, 400 кубометров природного газа и прочие затраты (по оценке специалистов, они составляют около 50-70 долларов на 1 каждую тонну DRI). Для выпуска 1 тонны чугуна нужно потратить 1,5 тонны ЖРС, 0,5 тонны кокса, еще 50-70 долларов составят иные необходимые для производства затраты.

Если сравнить теоретическую себестоимость DRI, чугуна и рыночные цены лома и чугуна, вот к каким выводам мы придем. На каждом из этапов производства чугуна его цена превышает себестоимость. Для его выпуска нужен дефицитный кокс, а также решение серьезных экологических проблем.

Если в расчете использовать рыночные цены на газ и DRI, то выпуск DRI невыгоден.

Цена на кубометр газа в России для предприятий – примерно 100 долларов, себестоимость DRI при этом составит 295 долларов. Цена на российский лом – примерно 350 долларов, потому при отечественном ценообразовании на газ целесообразно выпускать DRI. Цена на газ – критическая для выпуска DRI. Потому принимая решение, возводить ли установку DRI, следует представлять цену на газ в скором будущем. Если цена будет на уровне мировой, то выпуск DRI нерентабелен.

Сделаем выводы:

DRI – весьма перспективный продукт, его востребованность будет высокой при условии дефицита лома и необходимости производства чистых марок стали.

Цена на DRI ниже, чем цена чугуна, потому последний служит дополнительным источником энергии в ходе выплавки стали. В DRI содержатся неметаллические компоненты, что негативно влияет на технико-экономические показатели функционирования печи. DRI выпускают в странах, где есть ЖРС и дешевый газ. Без знания цены за газ после ввода DRI не имеет смысла начинать возведение установки.

Как вариант, можно обсудить строительство мини-завода и построить установку DRI на газе, который произведен при сжигании угля. Теоретически выпуск чугуна возможен, но для этого нужно, чтобы был обеспечен доступ к коксу, а его в Казахстане, к сожалению, нет.

Возврат к списку