журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

ПРОФИЛЬ

КОМПАНИИ И РЫНКИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №2, 2003

ТЕМА НОМЕРА

Железная альтернатива

Новые технологии производства восстановленного железа превращают его в приемлимую альтернативу металлолому

Расширение объемов производства стали в электродуговых печах (ЭДП) обусловливает быстрый рост потребления металлолома, так что цены на него имеют тенденцию к повышению. Соответственно, сталелитейные компании, использующие ЭДП, все чаще обращаются к альтернативным источникам сырья: многие из них запускают собственные линии прямого восстановления железа либо приобретают этот продукт у посторонних поставщиков. Восстановленное железо (DRI) в отличие от лома имеет единую спецификацию и отличается стабильностью в части поставок и цен. Ожидается, что к 2005 году по технологии прямого восстановления в мире будет производиться около 70 млн. т железа.

Новое рождение старой технологии

Принцип прямого восстановления железа из руды был воплощен в промышленные технологии более 50 лет назад. Все эти технологии основаны на принципе превращения железных руд в металлическое железо, минуя стадию плавления, а в качестве восстановителя используют природный газ или уголь. Такие процессы дают возможность производить гранулированное DRI, горячебрикетированное железо HBI/DRI, кусковой материал и карбид железа, которые представляют удачную альтернативу лому в качестве сырья для электродуговых печей.

Тем не менее, эти процессы довольно долго не получали широкого распространения, поскольку в прежние времена DRI было намного дороже лома. Кроме того, исходно ЭДП использовали, главным образом, для выплавки металла невысокого качества, поэтому применение железа было малорентабельным, да и вклад этих печей в мировые объемы производства стали был сравнительно невысоким. Позднее ситуация с ЭДП изменилась радикально, поэтому роль альтернативных источников сырья заметно возросла. По данным компании Mildrex Technologies, по чьей технологии восстановления железа природным газом сегодня производится более 60% DRI, в 2001 году его доля в загрузке ЭДП в мировом масштабе составляла 13,2%, а к 2010 году она может дойти и до 15,0%.

Преимущество DRI состоит в том, что этот продукт содержит значительно меньше примесей, что раньше не имело особого значения, поскольку производство длинномерной продукции не требовало использования в ЭДП низкопримесного сырья. Тем не менее, для высококачественной листовой стали требуется сырье с минимальным количеством примесей, и, по мере расширения производства этих категорий материала в электродуговых печах, спрос на DRI начал расти. Эта тенденция заметно усилилась после появления технологии литья тонких слябов: как правило, металл для этих линий выплавляют именно в электродуговых печах.

Тем не менее, пока цены на лом и чугун не дошли до определенного уровня, DRI и горячебрикетированное железо (HBI) были слишком дорогими для конкуренции с традиционным сырьем на открытом рынке. К тому же, сильный удар по возможным коммерческим поставкам нанес рекордный за последние 15 лет спад на рынках лома и чугуна в 1998 году. Еще в 1999 году и в первом полугодии 2000-го продажи DRI и HBI сторонним компаниям были редкими и малотоннажными (их проводили, но они, как правило, ограничивались рамками одной группы). Однако уже через несколько месяцев ситуация изменилась: производители стали увеличивали загрузку мощностей, цены на лом поднялись (хотя и ненадолго), рынок альтернативных материалов заметно оживился. Именно тогда начал активно расширяться сектор производства DRI для продажи.

Тем не менее, после расширений 2000 года на рынке DRI впервые за предыдущие 20 лет начался спад. По данным Midrex Technologies, в 2001 году объемы производства уменьшились до 40,5 млн. т (годовой спад – 7,5%). Главным образом, это было связано с кризисом на мировом рынке стали и неожиданной эскалацией цен на газ (почти в четыре раза) в странах Северной Америки. Цены на сталь упали катастрофически: в США горячекатаные рулоны продавали на 55% дешевле, чем в 2000 году, а цены на лом снизились до уровней, которые были зарегистрированы только дважды – во времена Великой депрессии 1933 года и при спаде, который имел место в 1982-1983 годах. Соответственно снизились цены и на альтернативное сырье – DRI, HBI и чугун.

Комплекс этих факторов обусловил закрытие почти всех мощностей DRI в странах НАФТА. Это продолжалось до тех пор, пока цены на газ не стали более умеренными (в середине 2001 года), но до того был период, когда во всей Северной Америке функционировала единственная линия для производства DRI – Midrex® Module на заводе Imexsa в Мексике. Однако несмотря на катастрофический уровень цен в большинстве других регионов мира объемы производства DRI сохранялись на стабильном уровне или продолжали рост.

Хотя венесуэльские производители коммерческого DRI изрядно пострадали от кризиса на североамериканском рынке, мощный спрос внутри страны позволил им не уменьшать загрузку мощностей: даже в те нелегкие времена Венесуэла сохраняла статус крупнейшего в мире производителя (6,4 млн. т в год). На второе место в 2001 году переместилась Индия (5,6 млн. т), постоянно наращивающая мощности DRI, главным образом, за счет строительства линий с угольными технологиями. Иран сохраняет выпуск на стабильном уровне (5 млн. т), а Мексика в 2001 году сузила объемы производства до 3,8 млн. т. Следующие места в мировой иерархии заняли Саудовская Аравия, Россия и Египет (соответственно – 2,9 млн.; 2,6 млн. и 2,4 млн. т), где в 2000 году были введены в действие новые мощности. Эта расстановка сил сохраняется и в настоящее время, разве что Венесуэла по причине всеобщих забастовок и политических потрясений в прошлом году снизила выпуск до 4,8 млн. т, уступив Индии (5,7 млн. т) и Ирану (5,3 млн. т) и с трудом удержавшись на третьей позиции под давлением лишь немного отставшей Мексики (4,6 млн. т).

Серьезные намерения

Оценить перспективы рынка DRI довольно сложно, хотя дефицит лома делает это сырье все более конкурентоспособным. С одной стороны, очевидно, что спрос на восстановленное железо будет расти, поскольку потребители предпочитают выбор из альтернативных вариантов. Однако, с другой стороны, сталелитейным компаниям выгоднее строить собственные линии DRI, чем приобретать материал у посторонних поставщиков. Производственные расходы сталепрокатных компаний с линиями прямого восстановления железа ниже, чем у производителей, использующих лом. Тем не менее, далеко не все заводы могут позволить себе инвестиции в строительство новых мощностей и вынуждены закупать необходимое сырье.

Быстрое расширение производства стали в ЭДП обусловливает дефицит высококачественного лома и приводит к ценовой нестабильности в поставках лома низких категорий. Особенно отчетливо эта тенденция просматривается в азиатском регионе (исключая Японию), где более острый дефицит лома особенно удорожает его. Поэтому в Азии DRI используют также и для производства длинномерной продукции.

Вообще DRI дешевле, чем лом высокого качества и чугун. С обычным ломом конкуренция возможна только при дефиците поставок, который, правда, все более обостряется. Однако производство HBI/DRI сопряжено с несколько большими затратами, меньшим выходом продукции и большими расходами электроэнергии, поэтому горячебрикетированное железо обычно используют не как заменитель лома, а в качестве его разбавителя, чтобы снизить уровень примесей. Очевидное преимущество DRI состоит в определенности структуры производственных затрат, а, следовательно, и в стабильности цен. Таким образом, использование DRI способствует также некоторому успокоению менее предсказуемого рынка лома, особенно в его дешевом сегменте. Кроме того, применение DRI улучшает работу ЭДП, а иногда и доменных печей.

В 2002 году мировые объемы производства DRI продолжали расти, и, по мнению специалистов Midrex, эта тенденция будет усиливаться. Появилось новое поколение проектов, которые будут реализованы в ближайшие годы. В настоящее время во всем мире строится около 40 новых объектов для производства DRI, причем, 40% этих линий будут сосредоточены на Ближнем Востоке и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Если все эти проекты удастся реализовать, значительно возрастут мировые объемы производства – до 80 млн. т в год, хотя более реалистичная перспектива заключается в том, что будет построена только половина из проектируемых линий, так что их суммарная мощность не превысит 20 млн. т. Большая часть этих будущих мощностей – интегрированные комбинаты. Сталепрокатные заводы будут все шире использовать собственные мощности для производства DRI, и только около 50% проектов, по крайней мере, тех, строительство которых уже начато, нацелены на выпуск металла для продажи сторонним потребителям.

Один из крупнейших проектов продвигает совместное предприятие Pacific Iron and Steel Products, один из партнеров которого – германский производитель металлургического оборудования SMS Demag. Эта компания была создана для строительства завода BC Iron & SteelWorks в Британской Колумбии, который будет производить 1,1-1,6 млн. т слябов в год из DRI, выпускаемого на собственных линиях, оборудованных для применения угольной технологии Redsmelt, разработанной SMS Demag. Производственные расходы нового завода будут составлять около $90 на т, что даст компании возможность конкурировать с новыми мощностями, которые скоро начнут выпускать DRI для продажи в Венесуэле, Австралии и на Тринидаде. Пуск нового завода запланирован на 2004 год. Некоторая часть его продукции предназначена для азиатских рынков, но основные потребители – Oregon Steel и California Steel, заводы которых расположены на западном побережье США.

Проще всего организовать производство DRI могут горнорудные предприятия. Это связано с особенностями самой технологии. Для производства железа методом прямого восстановления требуется руда высокого качества – содержание кремния и глинозема не должно превышать 2-3%. Кроме того, кусковую руду необходимо размалывать с последующим гравитационным обогащением. Это, естественно, увеличивает производственные расходы. С другой стороны, в качестве сырья можно использовать рудную мелочь – попутный продукт при добыче руды в глыбах, котируемый по цене, которая, порой на 25% ниже. В среднем, добыча тонны более ценной крупнокусковой руды в Западной Австралии сопровождается образованием двух тонн рудной мелочи, хотя, разумеется, эти соотношения различны у разных производителей.

В Западной Австралии на 11 месторождениях производится 140 млн. т руды в год, главным образом, это брокмановская руда высокого качества, лучше всего подходящая для доменных печей. Тем не менее, для основных рынков это должна быть именно крупнокусковая руда, или, по крайней мере, агломерированная рудная мелочь. С другой стороны, в регионе имеются значительные резервы (около 6 трлн. т) железной руды в прослойках породы (BIF), но содержание железа в ней не превышает 25-35%.

В принципе, руду BIF тоже используют для производства стали (например, в США, России и Китае), но расходы на транспортировку делают бессмысленным ее экспорт или даже использование непосредственно в Австралии. Тем не менее, обогащение этой руды до 70% осуществляется достаточно легко, без значительных затрат. Понятно, что шанс использовать обогащенную руду из залежей BIF или другие малоценные рудные мелочи для производства DRI дает огромные экономические преимущества. Именно в связи с этим и появились проекты An Feng King Stream, Mineralogy и Mt Gibson Iron, AUSI и BHP.

Для компаний, выплавляющих DRI из рудной мелочи, низкая цена на сырье, содержащее такое же количество железа, как и более дорогая крупнокусковая руда, – серьезное конкурентное преимущество. Такие заказчики представляют интерес для любого производителя железной руды, поскольку исключается агломерирование побочного продукта. Например, компания AUSI уже при планировании своего проекта DRI договорилась о приобретении рудной мелочи у Hamersley Iron. Второе преимущество Западной Австралии – недорогая энергия. После дерегулирования цены на газ снизились почти вдвое. С другой стороны, стоимость транспортировки ориентирует австралийских производителей на азиатский рынок.

Аналогичные преимущества также у Венесуэлы и стран Ближнего Востока, где используемый буквально на месте добычи газ исключительно дешевый, а сами производственные мощности можно размещать в припортовых зонах, что обусловливает минимальные расходы на поставку руды.

Можно обойтись и без газа

Параллельно с активизацией спроса на DRI взамен дефицитного лома совершенствуются и технологии прямого восстановления железа. Некоторые регионы испытывают проблемы с поставками газа или он здесь относительно дорогой, поэтому Kobe Steel и Midrex Technologies разработали технологию FastMet® Direct Reduction Process, когда в качестве восстановителя используется уголь. Позднее новый технологический прорыв привел к использованию процесса ITmk3, предназначенного для производства этой альтернативы чугуну. Регулярно появляются и другие новинки. Возможно, со временем Hismelt – технология прямой выплавки стали – заменит производство DRI для электродуговых печей. Однако есть и довольно интересная перспектива интегрирования DRI и прямой выплавки, если использовать DRI в качестве компонента сырья. В настоящее время 68% DRI производят по технологии Midrex® Direct Reduction Process, когда для восстановления металла из руды используется природный газ.

Технология ITmk3 – гибкий и экологически выгодный процесс производства железа высокой чистоты. При этом, рудную мелочь и угольную пыль формуют в твердые "зеленые" окатыши, которые затем подают в карусельную печь и нагревают до 1300-1450°C. В таком температурном интервале окатыши восстанавливаются и плавятся, причем, железо легко отделяется от шлака. Кусковое железо высокого качества можно производить и при одностадийном процессе, при котором работы, включая восстановление, плавление и удаление шлака, продолжаются около 10 минут; железо получается в виде слитков, которые можно подавать непосредственно в плавильные печи. Сам процесс отличается высокой энергетической эффективностью, в результате образуется на 20% меньше диоксида углерода, чем при доменном производстве. Еще одно преимущество этого процесса заключается в том, что кусковое железо удобно для транспортировки. При этом, данная технология дает возможность использовать широкое разнообразие железных руд и сортов угля, а содержание углерода в железе легко регулируется.

Еще одна перспективная технология – IRONWARP, разработанная Advanced Processes. Она предназначена для превращения отходов металлургического производства, рудной мелочи и угольной пыли в DRI высокого качества, пригодное для выплавки чугуна или стали. Процесс основан на использовании карусельной печи (RHF) того же типа, что применяются в сталелитейной промышленности для разогрева заготовок и труб. Пыль из сталелитейной печи пакетируют с угольной, а отформованные брикеты помещают на слой прокаленных окатышей в карусельной печи. Обработка завершается пропусканием отформованных брикетов через зоны сушки и разогрева RHF. Постепенное повышение температуры за счет горения кокса обеспечивает выпаровывание цинка и свинца, которые выходят из печи с отходящими газами и остаются в рукавном пылеуловителе.

Для внедрения этой технологии не требуется применять новые типы оборудования, а в качестве сырья используют железосодержащие металлургические отходы, рудную мелочь и угольную пыль, которые редко применяют непосредственно для производства железа и стали. Процесс отличается большой гибкостью относительно возможностей независимого контроля температуры, состава атмосферы и продолжительности обработки. Соответственно, он пригоден и для получения различных материалов с независимыми специфическими характеристиками. Непрерывная подача горячего DRI в плавильную печь дает возможность снизить производственные затраты, причем, технология обеспечивает выпуск материала в гранулах, горячебрикетированного железа, холодного чугуна, горячего металла или стали. Процесс становится экономически эффективным при производительности линии в диапазоне от 100 тыс. т в год до 3 млн. т.

Можно предположить, что дальнейшее развитие технологий прямого восстановления железа будет происходить в плане перехода от пакетного процесса к непрерывному. Кроме того, будут, вероятно, реализованы возможности непосредственного использования рудной мелочи – без ее предварительного агломерирования. Например, в Китае уже реализована концепция одноступенчатого процесса "барабанная печь, цепной колосник". Эта технология основана на агломерации измельченного концентрата, сушке и предварительном разогреве на колоснике с последующей его загрузкой в горячем состоянии непосредственно в барабанную печь. В отношении газовых технологий наметился прогресс в разработке жидкостных реакторов, которые позволят обходиться без установки для реформинга газов.

Разработка новых перспективных процессов обеспечит DRI дополнительные преимущества перед традиционным сырьем. Следует ожидать, что дальнейшее расширение использования ЭДП будет происходить, преимущественно, за счет сокращения производства стали в печах с открытым подом и уменьшения объемов доменного производства.

Галина Резник

 
© агенство "Стандарт"