08.11.2013 00:45
Экономика

В России внедрят новые технологии переработки металлургического шлака

Металлургический шлак нуждается в переработке
Текст:  Валерий Паршин (директор Центра непрерывной разливки стали ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина")
Российская газета - Спецвыпуск: Металлургия №252 (6228)
Одной из важнейших проблем на металлургических предприятиях во всем мире является утилизация отходов производства, среди которых основная доля приходится на металлургический шлак, образующийся при выплавке металла.
Читать на сайте RG.RU

Сейчас в шлаковых отвалах, занимающих огромные площади земельных угодий, накоплены миллиарды тонн шлаков черной и цветной металлургии, что ухудшает экологическую обстановку. Удельный выход только сталеплавильного шлака составляет в среднем от 150 до 200 кг/т стали, что соответствует ежегодному увеличению шлаковых отвалов в масштабах всей планеты на 200-300 млн тонн.

Содержание в сталеплавильных шлаках 8-12% остаточного металлического железа и от 15 до 40% его оксидов делает шлак ценным сырьем для комплексной переработки с максимальным извлечением ценных компонентов и восстановлением железа из оксидов.

Производство продукции (щебень, клинкер, цемент) из сталеплавильных шлаков - сложная, многостадийная и дорогостоящая операция, так как требуется длительное (до 1 года) вылеживание шлака в отвалах для завершения процессов гидратации, затем дробление, рассев по фракциям, магнитная сепарация и прочее. При этом большое количество корольков металла и оксиды железа безвозвратно утрачиваются. А объем переработки шлака ничтожно мал из-за малой рентабельности и проблем со сбытом из-за низкого качества получаемой продукции.

Очевидно, что уже накопленные отвалы необходимо продолжать перерабатывать даже по существующим затратным технологиям. Однако, по нашему убеждению, логичнее остановить их накопление, а затем и окончательно исключить из технологической цепочки сталеварения вывоз шлаков в отвалы. В свое время специалисты Уральского института металлов создали технологию переработки жидких сталеплавильных шлаков и получили патент. Однако в РФ технология не прижилась и в 1996 году лицензию продали комбинату "Баостил" (КНР). Несмотря на имеющиеся недостатки, китайцам удалось реализовать конструкцию агрегата в ряд стран Юго-Восточной Азии, Индию, Бразилию и пр.

300 миллионов тонн металлургического шлака во всем мире ежегодно отправляется в отвалы.

И вот используя уже созданный в России принцип колосникового барабана с шаровой насадкой и существенно его усовершенствовав, ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина" в содружестве с Объединенной металлургической компанией и компанией "Энерготерм-система" выполнили государственный заказ минобрнауки и в короткие сроки создали новую технологию переработки жидких сталеплавильных шлаков и оборудование по ее реализации. В 2012 г. проведены комплексные опытно-промышленные испытания с госприемкой технологии и оборудования, и уже в ї квартале следующего года на промплощадке литейно-прокатного комплекса "ОМК-Сталь" (г. Выкса Нижегородской обл.) планируется пуск в постоянную эксплуатацию первого в РФ участка переработки жидких рафинировочных (распадающихся) шлаков.

Промышленное внедрение технологии обеспечит снижение себестоимости стали на 65-88 руб./т. при использовании этого вида шлаков в режиме рециклинга в собственном производстве. При этом расчетный срок окупаемости проекта составит менее 1 года.

Разработанный процесс и агрегат для переработки жидких шлаков выгодно отличаются по конструктивным особенностям оборудования и качеству получаемой готовой продукции (фракционный состав, прочность, влажность) от всех реализуемых в настоящее время. Полученный на установке щебень из окислительных печных шлаков не требует вылеживания в отвалах и, в отличие от китайского, дает наиболее ценную товарную фракцию в 5-40 мм с низкой влажностью - до 3%. При этом остатки металла в ковше не требуется "отсекать", а можно успешно перерабатывать в том же агрегате во фракцию до 100 мм, удобную для транспортировки и использования в режиме рециклинга в собственном производстве.

Однако, по нашему мнению, даже такая перспективная технология не исчерпывает всех возможностей по извлечению выгоды от переработки сталеплавильных шлаков. Как было отмечено выше, содержание оксидов железа в шлаке сопоставимо с уровнем их содержания в бедных природных рудах. При этом шлак, в отличие от железной руды, уже находится в расплавленном состоянии, и "добыча" из него железа путем восстановления оксидов на порядок энергетически эффективнее, чем из твердых материалов. Такая технология позволит в РФ дополнительно извлекать из сталеплавильных шлаков до 1,8 млн тонн особо чистого железа (без вредных примесей цветных металлов), при этом кондиционный щебень необходимой прочности можно получать после предварительного извлечения 90% железа (7-10% оксидов железа необходимо оставить в шлаке для обеспечения прочностных свойств товарного щебня). В качестве дополнительных теплоносителей могут использоваться отходы дешевых углей, а также твердые бытовые отходы (ТБО). В отличие от мусоросжигательных заводов использование ТБО в этом случае не сопровождается сопутствующими экологическими проблемами, так как их сжигание происходит при температурах 1400-1600[ о]С без образования фуллеренов и диоксинов.

Сейчас ряд промышленных предприятий уже выразили готовность разделить коммерческие риски и софинансировать проект разработки перспективной технологии и оборудования для извлечения железа из оксидов в шлаке в рамках федеральных целевых программ РФ. Решение этой проблемы, кстати, корреспондируется и с созданием государственного фонда переработки отходов, закон о котором должен быть доработан и принят до 1 мая 2014 г.

Промышленность