журналы подразделения новости подписка контакты home

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

КОМПАНИИ И РЫНКИ

ТЕХНОЛОГИИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

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
























"Металлы мира" – №1, 2004

ТЕХНОЛОГИИ

Высокие технологии в низших звеньях производственной цепочки

Финская компания Outokumpu разрабатывает и реализует новые методы добычи хромовой руды и производства феррохрома

В конце 60-х годов прошлого столетия перспективы широкомасштабного производства феррохрома в Финляндии представлялись довольно призрачными. Хотя недалеко от города Кеми на побережье Ботнического залива было обнаружено крупное рудное месторождение (рудник Kemi), содержание хрома в руде было очень низким, а коэффициент Cr/Fe равнялся только 1,5-1,6. В результате напрямую эту руду нельзя было использовать для производства феррохрома. Тем не менее, финская металлургическая компания Outokumpu уже на протяжении нескольких десятков лет ведет успешную разработку технологий получения феррохрома из низкокачественных хромитовых руд. Последняя инновация компании в этой области создавалась с учетом ряда основных факторов, которые присущи современной Финляндии: высокая стоимость энергоносителей, дороговизна рабочей силы и самые жесткие в мире требования по защите окружающей среды.

Прибыльная обработка низкосортной руды

Еще в конце 60-х годов Outokumpu поставила перед собой цель разработать прибыльную технологию превращения хромитовой руды Kemi в феррохром. Восстановление хромита, по данным экспертов компании, требует определенного количества восстанавливающего вещества и тепловой энергии. Побочные продукты производства феррохрома – шлак и газ, которые до известной степени представляют собой теплосодержащие элементы. В этой связи специалисты Outokumpu стремились к созданию такого непрерывного процесса восстановления, когда объем первичной энергии, а также потери тепла и материала были бы сведены к минимуму. Напротив, в максимально возможной степени предусматривалось использование неизбежных побочных продуктов в качестве источников вторичной энергии.

С самого начала опытно-конструкторских работ, как утверждают представители Outokumpu, стало очевидным, что одной из важнейших операций производственного процесса должна стать предварительная обработка руды и изготовленного из нее концентрата. Использование агломерированных окатышей и предварительно подогретой завалки дало возможность приступить к началу производства феррохрома.

Первые разработки Outokumpu по превращению руды Kemi в феррохром предусматривали агломерацию окатышей в шахтной печи и предварительный нагрев вращающейся (обжиговой) печи. Эта технология использовалась, в частности, на заводе Tornio в течение 20 лет, но, когда пришло время обновлять оборудование и повышать производительность, стало очевидным, что необходимо пересмотреть всю концепцию изготовления феррохрома. Главным недостатком был ограниченный размер шахтной печи, и для выхода на запланированный новый уровень производства требовалось инсталлировать уже несколько подобных установок.

Другими недостатками технологии производства феррохрома с применением шахтной печи были: высокое потребление электроэнергии при агломерации; наличие ряда трудностей при соблюдении требований по защите окружающей среды; постоянно меняющийся показатель качества окатышей; крупные расходы на ремонт и обслуживание печей из-за наличия большого количества механических деталей; высокое содержание мелочи (тонких фракций) в печи, особенно при обработке крупнокусковой руды. Для преодоления этих недостатков Outokumpu активизировала разработку новой технологии производства феррохрома под названием "steel belt sintering".

В процессе работы специалисты компании пришли к ряду важных выводов. В частности, выяснилось, что наиболее оптимальны для производства феррохрома из руды Kemi процессы, в ходе которых концентрат, кокс и связующие вещества гранулируются (превращаются в окатыши) и затем подвергаются спеканию в однородное сырье для плавильной печи, а подогрев завалки осуществляется с помощью печи с погруженной дугой. Эта технология была в конечном итоге внедрена в производство на базе машин для спекания руд, получивших название "steel belt sintering system".

Применение данной технологии спекания дало возможность добиться выпуска высококачественных спеченных окатышей без ущерба для окружающей среды. Кроме того, использование подобных окатышей и стационарной шахтной печи для подогрева обеспечивает высокую надежность и стабильность функционирования всего плавильного оборудования. Поскольку плавильная печь с секцией для подогрева представляет собой компактную и герметичную установку, она соответствует требованиям по обеспечению экологической безопасности. К тому же, печной газ содержит большое количество окиси углерода и поэтому служит хорошим топливом для поддержания процессов спекания окатышей и прогрева плавки. Какая-либо другая внешняя энергия для этих операций уже не требуется. Плавильная печь и система ее загрузки, включая установки предварительного нагрева, газонепроницаемы, что обеспечивает безопасные условия труда на предприятии и соблюдение нормативов по защите окружающей среды.

Благодаря внедрению в производство разработки "steel belt sintering" потребление электроэнергии для процессов плавки на предприятиях Outokumpu удалось сократить на 25%, а степень извлечения хрома увеличить на 10% по сравнению с обычными технологиями, использующими открытые печи. Стабильное и надежное функционирование печи в случае применения технологии "steel belt sintering" помогает также повысить производительность предприятия и его экономическую эффективность.

Разработанная Outokumpu инновационная система "steel belt sintering" агломерации хромитовых концентратов, производимых на руднике Kemi, играет важную роль во всей производственной цепочке компании. Она доказала свою эффективность и рентабельность на предприятиях различных мировых металлургических компаний. Так, например, в настоящее время разработка "steel belt sintering" широко используется многими производителями феррохрома в Южной Африке с целью повышения прибыльности своих плавильных заводов.

Кроме того, в начале октября 2003 года Outokumpu Technology подписала контракт с фирмой Alloy 2000 BV о поставке установки для окомкования хромитовых концентратов на базе технологии "steel belt sintering" казахстанской компании TKN Kazchrome, эксплуатирующей крупнейшее в мире месторождение хромитовых руд Донское. В настоящее время под это оборудование строится новое предприятие в городе Хромтау на северо-западе Казахстана.

Новый завод, крупнейший в мире подобного типа, будет выпускать 700 тыс. т агломерированных окатышей в год. Outokumpu Technology обеспечит поставку всего главного инженерного и операционного оборудования. Остальные установки, а также обслуживание будут предоставлены местными компаниями. Новое предприятие, как планируется, должно быть введено в эксплуатацию в 2005 году. По мнению специалистов фирмы Alloy 2000 BV, выступающей в роли эксклюзивного маркетингового агента TKN Kazchrome, этот инвестиционный проект будет содействовать повышению конкурентоспособности казахстанского концерна как ведущего мирового поставщика высокоуглеродистого феррохрома.

Следует также подчеркнуть, что главное преимущество новой системы заключается в том, что ее можно адаптировать для обработки хромитов, прочих ферросплавов и ферросплавного порошка. Недавно на базе технологии "steel belt sintering" были проведены интенсивные лабораторные и пилотные испытания различных операций, включая флюсование хромитов, которые подтвердили, что новую разработку можно применять для спекания хромитов, а это очень сложно или невозможно сделать с использованием других технологий.

Некоторые виды хромитов трудно подвергаются обработке, поскольку содержащееся в них железо полностью окисляется, а температура плавления породных примесей чрезвычайно высокая. Outokumpu решила эту проблему благодаря внедрению технологии флюсования для создания искусственной фазы соединения (связывания) зерен в материале. На следующей стадии процесса в материал вводится волластонит или щелочные минералы для создания достаточно низкой температуры плавления. При использовании данного метода мелкий кокс может применяться как внутри окатышей, так и в качестве поверхностного кокса. Высокая гибкость технологии "steel belt sintering" недавно также была подтверждена успешным использованием ее для производства феррониобия и ферромарганца.

Интеллектуальная шахта

Тем временем совместное предприятие с участием Outokumpu и британо-нидерландской сталелитейной корпорации Corus под названием AvestaPolarit Chrome готовится к началу эксплуатации новой шахты на месторождении Kemi, которая первоначально будет дополнять, но в конечном итоге заменит открытый карьер по добыче хромитовых руд. Главная характерная черта обоих этих объектов заключается в интенсивном использовании информационных технологий в рамках специальной программы "Intelligent Mine" ("Интеллектуальная шахта") оптимизации добычи и обработки полезных ископаемых, несколько отличаюшейся от подобных проектов автоматизации производства, реализуемых компаниями Inco в Канаде и LKAB в Швеции (они были направлены, главным образом, на инсталляцию автоматических систем в интересах повышения производительности и обеспечения безопасности на шахтах, управление которыми требовало привлечения большого количества квалифицированных операторов машин).

AvestaPolarit Chrome, напротив, намерена осуществить концепцию "Intelligent Mine" с целью установления полного автоматизированного контроля над всеми издержками производства феррохрома по процессам с привлечением минимального количества операторов. Программа "Intelligent Mine" – одна из главных составных частей общей стратегии Outokumpu в части модернизации и обновления технологий производства феррохрома, так что ее, наряду с разработкой "steel belt sintering", можно смело причислить к последним достижениям компании в этой сфере.

Outokumpu начала разработку концепции "Intelligent Mine" еще в 90-тые годы в консорциуме с финскими производителями шахтного оборудования, Хельсинским университетом технологий (Helsinki University of Technology) и национальным Центром технологического развития (Technology Development Center – TEKES). Цель этой работы заключалась в определении комплекса организационных и технических мер, необходимых для сокращения расходов на добычу и обработку тонны восстановленного металла. Программа стоимостью $10 млн. была рассчитана на пять лет и включала 28 специализированных проектов, распределенных между членами консорциума. Далее Outokumpu приступила к реализации структурированной таким же образом трехлетней технологической программы (14 проектов) внедрения концепции "Intelligent Mine", нацеленной на организацию управления шахтным производством в реальном масштабе времени и в точном соответствии потребностям обогатительной установки и печи по выплавке феррохрома.

Инсталлированная в этот период технологическая платформа функционировала на базе охватывающей все участки рудника Kemi информационной системы, обеспечивающей оптимизацию финансовых результатов всего производственного цикла. В дальнейшем эта система была усовершенствована за счет новых разработок в секторе связи. Параллельно с этим Outokumpu продолжала активно внедрять новые информационные технологии на остальных открытых участках месторождения Kemi, и к началу 2000 года эта работа была, в основном, завершена.

Исходное положение проекта строительства совместным предприятием AvestaPolarit Chrome новой шахты на месторождении Kemi состояло в том, что наиболее эффективное производство феррохрома требует последовательной подачи на обогатительную установку определенных сортов руды в определенные промежутки времени. Для оптимизации функционирования всего нового объекта требовалось проведение непрерывной оценки имеющихся в наличии сортов руды и влияния качества на эффективность обработки добываемого сырья.

В этой связи инженерами AvestaPolarit Chrome было принято решение усовершенствовать технологию "Интеллектуальная шахта" благодаря разработке и внедрению специальной экспертной системы (Expert System), предназначенной для оптимизации функционирования обогатительной установки за счет точной калибровки анализаторов качества загружаемой руды и онлайнового контроля качества продукции на выходе. Ввод данных в систему можно осуществлять вручную или в электронном режиме. Эксплуатация экспертной системы, как утверждает операционный директор AvestaPolarit Chrome Хейки Пеккаринен, помогает улучшить качество загружаемого в обогатительную установку материала, что в конечном итоге приводит к повышению сортности концентрата и снижению потерь Cr2O3.

В рамках инсталляции экспертной системы Outokumpu реализовала три проекта, которые непосредственно касаются функционирования ее компонентов: сбор информации по производственным (рабочим) участкам; передача данных на пункты их обработки; точное и своевременное использование этих сведений. Одна из главных задач здесь заключалась в обеспечении передачи из любого участка шахты информации в реальном масштабе времени с задержкой не более 0,2 с, поэтому необходимость внедрения беспроводных технологий связи стала очевидной.

По существу, сеть связи, инсталлированная сегодня на месторождении Kemi, представляет собой две соединенные между собой системы ATM и Ethernet (ATM – асинхронный режим эффективной передачи голосовых, видео- и мультимедийных данных; сеть Ethernet используется для управления трафиком в главной линии связи). Одна из них обслуживает открытый карьер, другая – новую шахту. К этой сети подключено более 100 вычислительных устройств, в том числе и персональные компьютеры, сенсорные экраны и видеокамеры (в частности, те, которые ведут мониторинг функционирования шахтных насосных установок).

Обработку и хранение информации на месторождении Kemi осуществляет многокомпонентная база данных Mine Production Data Base (финская аббревиатура – KaTTi), управление которой обеспечивает система Oracle Database Management System. Базовые операции по обработке данных о выпуске продукции и непрерывном контроле хода производственного процесса включают хранение информации (минералогической и репродукционной) для каждой партии руды, а также генерирование репродукционных данных о производственных процессах из информационных хранилищ. Доступ к KaTTi осуществляется как через стационарные рабочие станции контроля хода производственного (технологического) процесса, которые можно использовать для генерирования производственных инструкций, так и через персональные компьютеры (Compaq iPAQ) операторов, обеспечивающие ввод данных и просмотр инструкций. В настоящее время специалисты Outokumpu для обеспечения свободного доступа к базе данных каждого сотрудника работают над упрощением интерфейса, функционирующего на базе Windows Explorer, и проводят интенсивные тренинги среди небольших групп работников компании.

Под землей информационная сеть дополнительно используется для постоянного мониторинга находящихся в шахте специалистов. Она также предназначена – и фактически готова – для автоматизации работы подземного шахтного производственного оборудования. Подземная информационная технологическая платформа будет запущена в действие, когда AvestaPolarit Chrome завершит инсталляцию на новой шахте всего необходимого технического оборудования.

Ввод в эксплуатацию новой шахты на месторождении Kemi запланирован на начало 2004 года. Добыча руды начнется на глубине 500 м, номинальная производительность при двухсменной пятидневной рабочей неделе должна составить 2,7 млн. т хромитовой руды в год. Это поможет увеличить производство феррохрома на заводе Tornio, если AvestaPolarit Chrome примет решение о расширении заводских плавильных мощностей. Бюджетные расходы на строительство шахты и оснащение ее необходимым оборудованием составляют около @70 млн.

Олег Зайцев, по материалам Metal Bulletin Monthly, World Mining Equipment

 
© агенство "Стандарт"