К вопросу о мощности и технологии металлургического производства вновь создаваемого Южно-Якутского горно-металлургического комплекса

В.П. Григорьев

К ВОПРОСУ О МОЩНОСТИ И ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ВНОВЬ СОЗДАВАЕМОГО ЮЖНО-ЯКУТСКОГО ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Лроблема создания базы черной металлургии в регионе восточнее оз. Байкал за последние 50 лет рассматривалась не раз. Одним из основных вариантов размещения металлургического комбината была Южная Якутия, где были разведаны крупные запасы коксующихся углей и железной руды. Месторождение коксующихся углей, в частности, уникальное Нерюнгринское месторождение за это время в большей части уже отработано. В районе для дальнейшей добычи угля остаются небольшие месторождения, требующие подземной разработки. В этих условиях планировать на их базе крупномасштабную черную металлургию не корректно.

Если в предыдущие годы было отмечено и не безосновательно, что главным преимуществом Южной Якутии при размещении металлургического комбината являлось сочетание угольных и железорудных ресурсов, то в ближайшей перспективе намечается кардинальное изменение в структуре топливно-энергетического баланса. Это связано с приходом в район природного газа и избытком электроэнергии вследствие реализации проекта каскада гидроэлектростанций в Южной Якутии. Появление в районе новых источников энергии предполагает рассмотрение альтернативных технологий выплавки металла.

Мощность новой базы черной металлургии на востоке страны создаваемой путем строительства горно-металлурги-ческого комплекса на базе железорудных и угольных месторождений, энергетических и газовых ресурсов Южной Якутии, главным образом, будет определяться на начальном этапе не столько от масштабов рудной и топливной базы, а от потребности Дальневосточного округа в металлопродукции и возможностей экспорта.

Потребность в железорудном сырье из Южной Якутии определяется исходя из:

206

1. Темпов прироста ежегодно потребляемого привозного металлопроката в регионе, который за последние годы составляет более 15 %. Этот показатель достигнут при стабильных темпах развития экономики субъектов. В перспективе, когда ожидается экстенсивное и интенсивное развитие промышленности региона за счет освоения природных ресурсов, например, активного освоения шельфа о. Сахалин, строительства нефте- газопровода и ускоренной реализации программы социально-экономического развития Дальнего Востока в целом. Темпы прироста металлопотребления возрастут значительно с 15 до 25 %. По данным РАО РЖД в Дальневосточный регион в 2005г. поступило свыше 1,4 млн. т стального проката.[1] Это составляет 5 % общероссийского металлопотребления или 2,5 % от всего произведенного металлопроката в стране. В результате в 2015 г. объем потребления металлопроката возрастет с 1,4 до 3,5 млн т. Кроме того, в регионе функционирует ОАО «Амурметалл» (г. Комсомольск-на-Амуре), производящий в настоящее время около 900 тыс. т металла. К 2008 г. завод планирует довести выпуск металлопродукции до 2,3 млн т. В итоге общее потребление металлопродукции в регионе к 2015 г. составит 3,5 млн т.

2. В настоящее время страны с развитой экономикой в целях обеспечения экономической безопасности довели душевое потребление металла до 600 кг. России, стремящейся попасть в число таких стран необходимо добиться повышения этого классического показателя до 400 кг. В этом случае в регионе будет потребляться не менее 3,4-3,5 млн т металла.

Исходя из вышеизложенных предполагаемых объемов перспективного потребления металла при обосновании создаваемого нового металлургического комбината, общую региональную потребность определяем на уровне 3,5 млн. т.

Проблема сокращения традиционного металлургического цикла и снижения производственных затрат за счет создания компактной, сравнительно недорогой технологической схемы всегда привлекала металлургов.

На заводе с полным циклом, как правило, применяется технология непрерывного литья слябов толщиной около 250 мм, из которых в процессе последующей деформации получают Сравнение показателей завода полного цикла и мини-завода

207

Показатель Завод полного цикла Мини-завод

Удельные капвложения, долл./т 600-1000 150-300*

Трудозатраты, чел. час/т 3,0-4,0 0,5-1,5

Издержки производства, % 300-400 100

Удельный расход энергии, доли 1,0 0,35-0,38

* - 550 долл./т при наличии производства металлизованного сырья

полосы толщиной 3-20 мм. Непрерывнолитой сляб проходит длинную цепочку технологических операций, при этом многочисленные этапы нагрева и прокатки позволяют устранить недостатки литой структуры и получить полосу высокого качества. Подобная технологическая схема связана с использованием капиталоемкого прокатного, нагревательного и отделочного оборудования соответствующей мощности, большого числа работников и, следовательно, требует значительных производственных расходов. Рентабельность таких предприятий обеспечивается только при больших объемах производства - несколько миллионов тонн в год.

Ко второму типу относятся современные предельные мини-заводы с годовой производительностью 0,5-2 млн т (см. таблицу).

Эти данные были опубликованы около 10 лет назад, но их смысл принципиально не изменился [2].

Учитывая возможность использования в Южной Якутии различных энергоисточников, здесь при создании металлургического производства можно применить любую из рассматриваемых и сравниваемых технологий выплавки металла, т.е. в данном случае они не являются конкурирующими. Как показывает практика мини - металлургические технологии могут внедряться на действующих металлургических заводах как дополнение традиционному коксо-доменному производству в целях расширения ассортимента и качества металлопродукции.

Определяющими факторами при выборе технологии металлургического производства являются мощность проектируемого комбината и объем необходимых инвестиций.

Несмотря на большую производительность и высокую степень освоения традиционного способа производства металла из руды (выплавка чугуна в доменных печах с использованием кокса и передел его в сталеплавильных агрегатах), в мире проявляется значительный интерес к процессам бескоксовой металлургии. К настоя-

208

щему времени выдано более 1000 патентов, связанных с бескоксовым получением металла. Из них 19 - наиболее продвинутых способов - используются сегодня в промышленном масштабе.

Оцениваемая потребность региона в металле в объеме 2-3 млн. т предполагает кроме традиционного коксодоменного производства металла, в качестве альтернативных способов выплавки стали рассматривать бескоксовую технологию производства металла, основанную на использовании электроэнергии и природного газа.

Начиная с 70-х гг. стали появляться «мини-заводы мощностью от 200 до 500 тыс. т металлопродукции в год. В бывшем СССР также были построены два мини-завода: в Белоруссии и Молдавии, которые успешно эксплуатируются и в наши дни. Сейчас в мире функционирует около 390 мини-заводов. Только в США действует около 60 предприятий подобного типа общей мощностью около 25 млн т стали в год.

В настоящее время ВНИИметмаш и ЦНИИчермет (Россия) получено 18 заказов на создание мини-заводов, в том числе от Норильского горно-металлургического комбината, Мурманского морского завода «Севморпуть», ПО «Усольмаш», завода турбинных лопаток (г. Санкт-Петербург), Уренгоя, Тюменской области и др. Проведенные технико-экономические расчеты показали, что рентабельность литейно-прокатного комплекса составляет 52 %; срок окупаемости - 2-2,5 года.

Кроме того, сегодня в мире эксплуатируется и строится более 20 литейно-прокатных комплексов (ЛПК). Как показала практика, на базе совмещения процессов в виде литейно-прокатных модулей возможно сооружение металлургических мини-комплексов, интегрируемых в действующее производство или работающих самостоятельно.

Как показали проведенные расчеты и накопленный в мире опыт, при сооружении мини-заводов на 1 т продукции требуется меньше производственных площадей в 2,5 раза, оборудования - в 3 и потребления электроэнергии - в 1,5 раза. Удельные капитальные затраты на строительство комплекса производительностью 100-200 тыс. т мелкого сорта в год в зависимости от степени использования имеющихся зданий и сооружений составляют 100-500 долл/т, что в 2-5 раз меньше, чем аналогичные показатели для мини-заводов производительностью 500-1000 тыс. т в год и в 4-15 раз меньше,

209

чем затраты при строительстве металлургического комбината с полным циклом [3].

В мире в 2005 г. на металлургических заводах полного цикла, было выплавлено 750 т стали, а электростали на мини-заводах -365 млн. т, т.е. 33 % [4].

Мини-заводы производительностью от 0,5-2,0 млн т отличаются большой производительностью. Так, если на заводах полного цикла выплавка стали на одного работающего равняется 180-750 т, то на мини-заводах превышает 1400 т [5]. Преимуществом мини-металлургии являются:

- потребность в меньших запасах железной руды;

- возможность выбора энергоисточника;

- меньшие объемы инвестиций;

- короткие сроки строительства;

- мобильность, компактность, возможность быстрой переналадки на различную сортаментную металлопродукцию;

- большая удельная производительность;

- экологичность производства.

В промышленном масштабе сегодня определились два технологических направления бескоксового получения железа:

- твердофазное восстановление оксидов железа с получением губчатого железа в твердом виде (процессы - Мидрекс, ХиЛ, Фиор, Финмет, Циркоред, Айрон, Дайнэмикс, Редсмелт, Фастмет, ДРК, СЛ/РН и др.);

- жидкофазное или комбинированное восстановление оксидов железа с получением жидкого чугуна

Первое направление активно развивается уже более 40 лет. В качестве топлива-восстановителя здесь используются конвертированный природный газ (процессы Мидрекс, ХиЛ, Фиор и др.) или энергетический уголь (процессы СЛ/РН, ДРК и др.). Мировое производство губчатого железа составило в 2001 г. 40,51 млн т. Газом восстановлено 37 млн т. углем —3,4 млн т.

Самым распространенным в мире является процесс Мидрекс, на долю которого приходится более половины всех мощностей по производству губчатого железа и более 66 % мирового объема его производства. За ним следует ХиЛ (19,8 % от мирового объема). На процессы с реакторами кипящего слоя (Фиор, Финмет) приходится всего 5,5 %. доля процессов твердофазного восстановления углем,

210

несмотря на длительный путь развития, не превышает 8,4 % общего объема производства губчатого железа.

На современном этапе развития черной металлургии остро встает вопрос о применении альтернативных доменному способу восстановлению железорудных материалов. Они направлены на полную замену кокса как восстановителя природным газом или более дешевым углем. В России компания «Белорецкая сталь» с уставным капиталом 800 млн руб., основанная в 2003 г. в Башкирии, контролируемая группой «Мечел» планирует построить электросталеплавильный завод в г. Белорецк мощностью 750 тыс. т литейных заготовок в год. Стоимость завода оценена в 178 млн евро. Кредиты предоставляют на 7 лет германские фирмы, а подрядчиками поставщиками - оборудования выступает австрийская фирма. Сырьевой базой будет Зигазино-Комаринское железорудное месторождение с запасами в 100 млн т.

В настоящее время на Урале в г. Ревде построен первый в России электросталеплавильный мини-завод европейского типа производительностью 1 млн т стали в год. В 2006 г. введен в эксплуатацию второй цех - «миллионник» [6].

Процесс ITmk3 — революционный процесс производства высококачественных чугунных гранул из металлизованных окатышей с использованием угля. Промышленное внедрение процесса ITmk3 и применение в сталеплавильном производстве нового вида железосодержащего продукта с высокой добавленной стоимостью весьма перспективно как для производителей стали, так и для горнодобывающих железорудных предприятий.

Новая технология производства чугуна, разработанная японской фирмой Kobe Steel. Эта технология обеспечивает гибкое и экологически чистое производство за один этап небольших оплавленных гранул чугуна (крицы или железных «самородков») с качеством, близким к качеству чугуна, производимого на ДП.

Для реализации этих целей, фирма Kobe Steel — владелец технологии ITmk3, объединила на основе вертикальной технологической интеграции возможности компаний, добывающих железную руду и выплавляющих сталь.

Успешная работа установки Mesabi Nugget подтвердила коммерческую эффективность процесса ITmk3 и приблизила строительство промышленной установки с годовой производительно-

211

стью 0,5 млн т. Процесс 1Ттк3 способен обеспечить горнорудные комбинаты привлекательной альтернативой по переработке железной руды и поставке продукции с высокой добавленной стоимостью в виде чугунных гранул. В дополнение к высокому содержанию железа в гранулах, такой железосодержащий материал, вследствие малого объема насыпной массы и размеров гранул, можно легко и дешево (по сравнению с транспортировкой железной руды) поставлять на сталеплавильные предприятия. Металлургические комбинаты полного цикла, мини-заводы с электродуговыми печами и литейные заводы смогут успешно использовать этот материал, горнодобывающие компании смогут существенно расширить их маркетинговые возможности.

Проект обеспечивает привлекательную инновационную концепцию для реабилитации предприятий по добыче и обогащению железных руд, предоставляет потенциальную возможность кардинального изменения системы логистики в черной металлургии.

Таким образом, в настоящее время и, тем более, в перспективе актуальность и возможность усиления исследований по обоснованию выбора альтернативных технологий производства металлов не вызывает сомнения. Однако недостаток информации в области инновационных технологий выплавки стали, не позволяет сегодня делать однозначный вывод о преимуществе рассматриваемых техно -логий, каждый из которых имеет свои специфические особенности.

В связи с этим в целях повышения эффективности вновь осваиваемых железорудных месторождений и использования топливных ресурсов необходимо начать с исследования по оценке различных технологий производства металла в условиях Южной Якутии.

--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акулич С. Металлокомфорт. - Дальневосточный капитал. - №5, 2006. - С.

44.

2. Асаул А., Сталовский Ю. Организация и функционирование мини-заводов в металлургии.- Экономист, №6, 2001. - С. 40-41.

3. БИКИ. №21(8967), 21 февраля 2006 г.

4. Коммерсант. 13 декабря 2005 г.

5. Савчук Н.П., Воронов В.Ф. Современные тенденции производства и потребления стали. - Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков. (Нижний Тагил, 18-22 октября 2004 г.). - М.: - 2005. - С.35.

212

6. Уточкин Ю.Н., Селнин А.Е. Электросталеплавильное производство в России должно преодолеть тридцатилетнее отставание. - Электрометаллургия, - №6, 2004. - С. 2-3. ЕШ

— Коротко об авторе -

Григорьев В.П. - Институт региональной экономики Академии наук РС (Я), г. Якутия.

В.П. Григорьев

ОЛОВО И СУРЬМЯДОБЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) КАК ФАКТОР МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ

© В.П. Григорьев, 2008

213