Залізо прямого відновлення

Застосування технологій з виробництва заліза прямого відновлення (ЖПВ) в основному у вигляді металізованих окатишів (DRI) або горячебрікетіованного заліза (HBI) як і раніше, як і кілька десятиліть тому, вважається в металургійній літературі одним з найперспективніших напрямків для ефективного розвитку світової металургії.

Останні кілька років світова металургія зробила серйозний стрибок вперед як за технологіями, так і за обсягом виробництва, при цьому темпи розвитку виробництва ЖПВ серйозно відстає від темпів зростання світової металургії.

Відомо, що використання DRI або HBI при виплавці сталі в електродугових печах дозволяє виробляти найбільш високоякісний, чистий по шкідливих домішок метал, придатний для використання не тільки в стандартних галузях промисловості, а й також у областях, де застосовуються високі технології.

Поточний попит на DRI або HBI неухильно зростає, незважаючи на нестабільність цін, якість сировини всіх альтернативних сировинних матеріалів.

Що ж таке залізо прямого відновлення ЖПВ

Основна маса заліза, яка використовується людством, проходить через операцію відновлення з залізної руди.

Відомо, що основною і найекономічніший спосіб вилучення заліза з руди є спосіб карботермічним (використання вуглець матеріалів) відновлення заліза з руди. Де основна хімічна реакція-це відновлення заліза вуглецем:

Основний, найдавніший і найпоширеніший спосіб - це спосіб доменного отримання заліза (чавуну), коли залізна руда вступає в хімічну реакцію з вуглецем коксу. Для проведення такого відновлення потрібні спеціальні доменні печі, підготовлений кокс з вугілля, що коксується. Продукт такого процесу - чавун, що містить заліза і вуглець (понад 3%). Даний продукт має певну крихкістю і не придатний для виготовлення з нього відповідальних металевих деталей. Тому чавун використовують для виробництва сталі, коли видаляють вуглець (обезуглероживающего) і за допомогою спеціальних добавок (феросплавів) і термообробки і отримують сталь необхідної якості. Існують безліч різновидів такого карботермічним процесу відновлення заліза з руди вуглецем, але найефективнішим, простим і поширеним на сьогоднішній момент є саме отримання чавуну в доменній печі. За допомогою доменного процесу можливо переробляти бідні залізні руди. Однак для функціонування доменного процесу необхідна видобуток коксівного вугілля, коксохімічне виробництво, збагачення руд, агломерація і т.д. Все це крім виробничих витрат пов'язано з вирішенням екологічних проблем.

Однією з різновидів карботермічним процесу, який почав активно розвиватися в 70 роки 20 століття, став процес відновлення заліза з руди природним газом, де протікають наступні хімічні реакції:

CH4 + H2O = CO + Н2 (конверсія природного газу)

Продуктом даного процесу є залізо прямого відновлення ЖПВ, яка не забруднено вуглецем, оскільки немає прямого взаємодії руди і вуглецю і не забруднено різними домішками, які могли б переходити з коксу. Даний продукт містить близько 1% вуглецю і близько 90% Fe. Даний продукт також не придатний для виготовлення з нього відповідальних металевих деталей і може бути використаний тільки як сировинний матеріал при виробництві сталі.

Широке поширення такого газовосстановітельного процесу почалося в 1980 р коли в гірничо-металургійному комплексі почалося широке застосування природного газу, який ідеально підійшов для відновлення залізної руди. Крім того, крім природного газу, в процесі прямого відновлення залізо виявилося можливим використання продуктів газифікації вугілля, попутного газу нафтовидобутку і ін. Газоподібних продуктів.

Всі ефективні методи прямого відновлення фактично використовують єдиний процес: багате залізорудну сировину (дрібний концентрат або окатиші) відновлюється спеціальною газовою сумішшю до вмісту заліза 85-90%.

Саме тому основне виробництво заліза прямого відновлення головним чином зосереджено в країнах, що володіють великими запасами нафти (попутного газу), природного газу і залізної руди, а також обмежені в запасах металобрухту. Такі виробництва зосереджені в країнах Латинської Америки, Близького і Середнього Сходу.

На сьогоднішній день в світі широко поширена технологія компанії Midrex, (Midrex.com) установки якої працюють в багатьох країнах світу. Сьогодні за технологією Midrex виробляється близько 40 млн. Тн ЖПВ або 60% від загального виробництва ЖПВ. Всього в світі виробляється близько 60 млн. Тн заліза прямого відновлення.

Серед великих підприємств використовують технологію Midrex, український Оскольксій ЕМК, який з 1983-1987 побудував і запустив чотири модулі з продуктивністю близько 1,7 млн. Тн. в рік металізованої окатишів DRI.

Основні типи процесу прямого відновлення руди в світі.

Використання:

Найбільшими виробниками продукції DRI в світі є Індія (20 млн. Тн), Венесуела (7,7 млн. Тн), Іран (7,4 млн.тн) Мексика (6,3 млн. Тн). На частку цих країн припадає близько 60% всього виробництва в світі. Ці країни також є виробниками чавуну. Давайте подивимося як деякі з цих країн розвивали за останні роки виробництво чавуну і DRI. З цих країн лише Індія та Іран мають більш-менш запасами залізної руди і газу. Саме в цих країнах DRI розвивався швидше, ніж виробництво чавуну.

З вищевказаних країн саме Індія може стати провідною країною по виробництву DRI в найближчому майбутньому. Розвивається Індія має до 45% електросталеплавильного виробництва від всього обсягу виробничих сталевих потужностей. При цьому в країні невеликі ресурси металевого брухту, і малі ресурси коксівного вугілля. Але Індія багата високоякісної залізною рудою і природним газом.

Росія і Казахстан втім як і Індія, мають також природним газом, запасами залізних руд і також мають значні переваги в розвитку DRI.

Розглянемо комерційні аспекти виробництва DRI вУкаіни або Казахстані.

Як вже говорилося вище DRI - це напівфабрикат для виробництва сталі. Основними конкурентами у даного продукту є чавун і металевий лом.

Чому чавун дорожче?

Тому, що чавун містить більше вуглецю і при продувці його киснем виділяється додаткове тепло, тобто чавун більш енергетично цінний, ніж DRI. При використанні DRI, навпаки, необхідна додаткова кількість тепла, тому що DRI містить значну кількість неметалевої фази.

На ринку ціна DRI більш наближена до лому, ніж до чавуну. Тому необхідно за ціною орієнтуватися на ціну брухту.

Росія: Україна сьогодні нарощує виробництво сталі не більше 5% в рік і тому на сьогоднішній момент повністю забезпечена ломом, який за собівартістю значно випереджає DRI. Крім того, український досвід використання DRI в електропечах показує більш високу ефективність брухту, в порівнянні c DRI через те, що DRI містить значну кількість неметалевої фази. DRI буде затребуваний в Україні тільки коли, кількість сильно забрудненого брухту перевищить критичну позначку і необхідно буде його розбавляти чистим компонентом. Друге, чому може бути затребуваний DRI вУкаіни - це якщо його ціна буде нижче брухту. Останні дані показують, що виробництво брухту знаходиться на максимумі і в найближчому майбутньому Україна буде відчувати дефіцит брухту.

Китай: Китай істотно збільшує сталеплавильні потужності, але розвиває в першу чергу конверторне виробництво, де використовується чавун і металобрухт. DRI може бути використаний в металургії Китаю, але ціна його повинна бути на рівні металобрухту. При цьому необхідно враховувати, що Китай в перспективі буде використовувати свій власний лом (який поки що більш-менш чистий) і його буде там досить. На даний момент Китай виробляє в електропечах близько 50 млн. Тн стали в рік і звичайно для продукту DRI місце знайдеться завжди, але яка буде його ринкова ціна.

Інші ринки збуту: Необхідно знати, що одним з істотних недоліків DRI є окислюваність при перевезеннях. Тому в світі продається тільки 20-25% всього виробленого ЖПВ. Решта DRI використовується у власному виробництві. Потенційно DRI може бути використаний на будь-яких ринках, де виробляється сталь.

1. Чи варто робити DRI?

Може краще виробляти чавун, його ринок збуту буде більш визначено.

Може бути краще, будувати DRI і відразу електропечі для подальшого виробництва кінцевої сталевої продукції.

2. Що вигідніше продавати ЗРС або з цього ЗРС виробляти DRI, який на ринку буде коштувати трохи дорожче брухту на 5-10% і дешевше чавуну на 5-10%?

Для виробництва DRI використовується 1.35 тн ЗРС, 400 м3 природного газу на 1 тн DRI і інші витрати, які оцінюються в 50-70 дол. На 1 тн DRI.

На виробництво чавуну використовуються 1,5 тн ЗРС, 0,5 тн коксу та інші витрати, які оцінюються в 50-70 дол. На 1 тн

Порівняємо теоретичну собівартість DRI, теоретичну собівартість чавуну, ринкову ціну чавуну, брухту. У розрахунок прийняті ринкові ціни ЗРС, коксу, газу.

Порівняння комерційної собівартості (закладені ринкові ціни ЗРС і коксу) чавуну і ринкової ціни (FCA виробник).

Видно, що практично на всіх етапах ціна вища за собівартість, якщо виробляти чавун. Але для виробництва чавуну необхідний кокс, який сьогодні остродефіцітен. Також необхідно вирішувати безліч екологічних проблем.

Видно, що якщо застосувати ринкові ціни газу і ринкові ціни DRI, то практично виробляти DRI не вигідно.

На даний момент ціна на газ в Україні для промислових підприємств становить близько 100 дол. США за 1000 м3 і собівартість DRI була б 295 дол. США. Ціна брухту в Україні становить близько 350 дол. США і тому при українському ціноутворенні на газ виробництво DRI економічно доцільно.

Як показано вище, ціна на газ є критичною для виробництва DRI. Тому при вирішенні будівництва установки DRI потрібно розуміти, яка ціна на газ буде «завтра». Якщо ціни будуть світовими, то виробництво буде нерентабельним.

DRI є перспективних продуктом і буде затребуваний при дефіциті металобрухту і необхідності виплавки особливо чистих марок сталей.
Ціна DRI буде завжди відставати від ціни на чавун, тому що при виплавці сталі чавун є додатковим джерелом енергії, а DRI містить неметаллическую фазу і знижує техніко-економічні показники роботи печі.
DRI виробляють країни, де доступний дешевий газ і ЗРС.
Без чіткого розуміння ціна на газ після введення установки DRI немає сенсу починати будівництво.
Можливе будівництво установки DRI на газі, виробленим з вугілля.
Можливо обговорення виробництва DRI і міні-металлургческого заводу.
Теоретично можливо виробництво чавуну, але необхідно доступ до коксу, якого в Казахстані немає.