Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения

Металлургический завод будущего: технология ORIEN и восстановление биоуглем.

Развитие мировой металлургии в 2000 – 2014 гг. позволило увеличить выпуск стали в 2 раза: в 2000 году выплавка стали в мире составила 850,2 млн. тонн, тогда как в 2014-м эта величина стала более 1,6 млрд. тонн. Тем не менее, использование традиционных технологий выплавки стали пришло к логическому завершению: мировой спрос на традиционную конструкционную сталь падает, и ценовая конкуренция производителей стали привела к тому, что стоимость заготовки в конце июля 2014 г. сравнялась со стоимостью лома в январе того же года.

В то же время есть сегменты мирового рынка стали, которые будут показывать стремительный рост в следующее десятилетие. Это порошковая металлургия, стальное строительство с использованием 3D-печати, точное литье по 3D-моделям.

 Стальной пешеходный мост, который перекинется через один из каналов столицы Нидерландов будет изготовлен при помощи роботизированной руки MX3D Metal с шестью степенями свободы. Фактически, такой робот управляет аппаратом, комбинирующим сварку и непрерывную подачу металла. Мост будет возводиться из мелких расплавленных капель металла, сплошным сварным швом. Такая конструкция о

бладает высокой прочностью, намного выше, чем листовой металл. Тонкие «опорные нити» моста хорошо распределяют нагрузку и снижают воздействие ветра.

Таким образом, стальное 3D-строительство становится реально работающей технологией(Рис.1).

Описание изображения

Какие требования будут предъявляться к сырью для 3D-печати? Оно из главных требований – стабильный химический состав материала без примесей. Для производства такого металла потребуется исходные материалы без примесей: руда и уголь высокой степени чистоты.

Надо сказать, что высокочистый чугун без примесей в настоящее время выпускается в Бразилии в доменных печах с использованием древесного угля. Он стоит существенно дороже чугуна(Рис. 2), выпускаемого на коксе и годится для передела порошковой металлургии и подготовке материалов для стальной 3D-печати. 

Описание изображения

Наличие в одном месте месторождений руды, источников недорогой древесины, а также залежей высокочистых марок антрацита позволит организовать выпуск перспективных металлургических материалов. В России таким требованиям отвечает регион Южной Якутии – из-за ограниченных мощностей железной дороги вывоз древесины в больших объемах затруднен, в то же время там имеются в наличии месторождения руд и коксующегося угля.

Применение технологии доменного передела в настоящее время считается неоправленным из-за высоких капитальных затрат на строительство доменного передела. В то же время в Российской Федерации разработана высокоэффективная комбинированная технология получения железа прямого восстановления, искусственного газообразного топлива и электрической тепловой энергии на основе угля, не имеющая аналогов.

В основу технологии положена концепция комплексного производства железа прямого восстановлении (ЖПВ), искусственного газообразного топлива (ИГТ) и энергии- электрической и тепловой из неокускованного железорудного сырья и угля с использованием жидкофазного одностадийного процесса нового поколения, получившего название ORIEN.

Данный процесс отличает малая капиталоемкость, ускоренная отдача средств и низкие эксплуатационные затраты, а также высокий уровень экологической эффективности и безопасности, обусловленные энергометаллургическим характером технологии ORIEN. Процесс запатентован в РФ и превосходит аналогичные процессы, появившиеся ранее.

В качестве восстановительного агрегата в процессе ORIEN служит электродуговая печь сталеплавильного типа, а исходными материалами являются железорудное сырьё в виде концентрата и /или порошкообразной руды, уголь, а также газообразный кислород и воздух. Схема процесса ORIEN в дуговой печи представлена на рисунке 3. Получаемыми продуктами являются жидкое железо прямого восстановления с широкими пределами содержания углерода – от 0,05 до 4, 5%, шлак самородного типа, искусственное газообразное топливо энергетического назначения, электрическая и тепловая энергия. Первое из значений углерода отвечает черновому железу, а второе- передельному чугуну.

Описание изображения

В отличие от классического доменного процесса и существующих процессов получения ЖПВ новый процесс ориентирован на выплавку металлического сырья с минимальной концентрацией углерода, вплоть до уровня 0,05%.

Процесс позволяет выплавлять также чугун с содержанием углерода выше предела его растворимости в железе при данной температуре-своеобразный сверхчугун. В этом случае избыточный углерод присутствует в железе в виде микроскопических частиц, образуя отдельную твердую фазу. Железоуглеродистый сплав в затвердевшем состоянии представляет механическую смесь традиционного чугуна и частиц углерода, присутствующих частично в растворенном и частично в свободном состоянии.

Возможность получения железоуглеродистых сплавов с регулируемым широким диапазоном концентрации углерода в конечном металле является существенным преимуществом процесса ORIEN над доменными печами и другими агрегатами восстановительной плавки.

Искусственный технологический газ, образующийся в процессе ORIEN , состоит из смеси синтез-газа (СО; Н2), получаемого в результате газификации угля оксидами железа и монооксида углерода (СО), образующегося в процессе окисления углерода, растворённого в железе, вдуваемым кислородным дутьём. Данные газы в виде их смеси отводятся из печи в энергоблок и далее сжигаются в газовой турбине или паровом котле для получения электрической и тепловой энергии. Общая схема процесса представлена на рисунке 4.

Описание изображения

Технология ORIEN позволяет перерабатывать железорудные материалы с различным содержанием железа и полиметаллические руды с оксидами легирующих элементов, в том числе руды местных месторождений, например Керченского месторождения. В качестве угля могут использоваться энергетические угли различных марок – газовые, длиннопламенные, суббитуминозные, бурые, сохраняя возможность работы на углях более высокого качества, в том числе антраците либо древесном угле.

Основные параметры завода по технологии ORIEN:

Площадь – 20 Га.

Цеха:

 Участок Подготовки Шихты (УПШ)

 Предназначен для подготовки металлошихты. С целью бесперебойной работы участка к нему подведена железнодорожная ветка и автомобильная дорога, что дает возможность подвоза  сырья железнодорожным и автотранспортом.

Крытый участок закромов, состоящий из 5 закромов, из которых 3 закрома вместимостью по 1200 тонн каждый и 2 закрома по 500 тонн каждый. Общая вместимость закромов 4600 тонн;

Электросталеплавильный Цех (ЭСПЦ)

Электросталеплавильный цех (ЭСПЦ) представляет собой технологический комплекс для переплавки металлошихты, производительностью до 100 000 тонн в год. 

1. Участок печей

•             Две 10 т. электродуговые печи (ЭДП), производитель Китай, с печными трансформаторами по 5,5 МВт каждый. Производительностью в среднем 13 тонн жидкой стали каждая, производительностью 80 000 – 84 000 тонн жидкой стали в год;

•             Один 10 т. агрегат ковш печь (АКП), производитель «Сибэлектротерм» (Россия), с печным трансформатором 5,0 МВт;

2. Участок разливки

Разливка чугуна и стали в изложницы

3. Крановый участок

•             В состав ЭСПЦ входят 2 электромостовых крана, грузоподъемностью Q = 32.0/5.0 т каждый.

Вспомогательные цеха

Электросиловой Цех (ЭСЦ)

Мини-ТЭЦ на угле мощностью 30 МВт, а также

•             2 высоковольтных Линии

•             2 трансформатора мощностью 16 МВт 110/10КВ;

Газо-Котельный Цех (ГКЦ)

Газо-котельный цех (ГКЦ) предназначен для разогрева стальковшей, промковшей, подогрева печей во время вынужденного простоя, подогрева воды, отопления помещений. Теплоснабжение (горячее водоснабжение на хоз. бытовые нужды и отопление) объектов осуществляется от отдельно стоящей котельной с водонагревающими котлами ДЕ-10-14-2 шт., работающими на попутном газе, по схеме один в работе, второй в резерве. Котлы, производительностью 8,14 МВ т/ч каждый, оборудованы горелками для сжигания природного газа ГМ-7.

Складское Хозяйство

Складское хозяйство (СХ) предназначено для хранения сыпучих и тарированных материалов, используемых в технологическом процессе. В состав СХ входит четыре склада.

Склад №1 – общая площадь 630 м2;

Склад №2 – общая площадь 828 м2;

Склад №3 – общая площадь 12400 м2;

Склад №4 – общая площадь 1728 м2;

Операционные затраты (OPEX)

Затраты сырья и материалов на тонну металла:

Руда (66% Fe)...................................................1,58 тонн

Уголь (80% C)...................................................0,5   тонн

Доломит........................................................... 0,08 тонн

Стоимость материалов возможно рассчитать в текущих ценах. Вопрос цены электроэнергии увязан с эффективностью собственной генерации.

Капитальные затраты (CAPEX)

Общая потребность в инвестициях на строительство энергометаллургического предприятия с участком предварительной подготовки шихты оценивается в 50 млн. долл. США.

Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Описание изображения
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика