Черная металлургия. Тенденции и перспективы развития

К твердым отходам сталеплавильного производства следует отнести мартеновские шлаки (кислые и щелочные). Это кусковой материал размером порядка 500 мм, плотностью 3,5-4 г/см3 и температурой плавления 1500-16000С.

К твердым отходам относятся  различные шламы после сухой  очистки отходящих газов.

При очистке сточных вод и  применении мокрых методов пылеулавливания  образуются осадки с высокой степенью влажности (до 99% и выше). Химический состав этих осадков определяется используемыми  методами водоочистки и природой улавливаемых пылей.

Одним из самых ресурсоемких секторов экономики является металлургический сектор. В металлургии, в 1990-е годы, только для ремонта и поддержания производственных мощностей потребовалось примерно 15 долл. на тонну (около 1 млрд. долл. в год), до 3 млрд. долл. в год возросли инвестиции в 2004-2005 гг., а по инвестиционным программам 2007-2008 гг. – около 5 млрд. долл. в год.

Сектор черной металлургии, в рамках действующей в России модели, ориентируется на длительный период эксплуатации вводимых мощностей, прежде всего ГОКов (40-60 лет). В то же время этот сектор выполняет функции ресурсного обеспечения экономики. Это является объективным следствием организации крупномасштабного производства на основе разработки месторождений полезных ископаемых. Однако не стоит забывать, что сырьевая база черной металлургии относится к невозобновляемым, ограниченным ресурсам, в то время как производство непрерывно растет. Одной из важнейших задач является уменьшение потребления сырья. Решение этой важнейшей задачи не только существенно увеличит сроки эксплуатации рудных месторождений, но так же и уменьшит себестоимость конечной продукции. Технологии, позволяющие уменьшить удельный расход материалов на единицу выпускаемой продукции, в развитых странах, применяются уже сейчас. К примеру в Российской федерации, для получения одной тонны чугуна, расход кокса составляет приблизительно 457 кг. В то же время, расход кокса в промышленно развитых странах составляет 393 кг (т.е. соотношение удельного расхода-116,3 %). Удельный расход природного газа на 1 тонну чугуна: в РФ-92 м³, в развитых странах-17 м³(541,2%); удельный расход чугуна на 1 тонну стали: в РФ-696 кг, в развитых странах-615 кг(113,2%); удельный расход стали на 1 тонну проката: в РФ-1172, в развитых странах-1080(108,5%). Так же важнейшей задачей является строительство предприятий, которые смогут успешно использовать металлолом и вторсырье. Такие предприятия помогут существенной экономии ресурсов.

В России, как таковые, отсутствуют регламентированные государством нормативы по использованию металлов и других материалов. Эти, зачастую некачественные материалы, используются для производства машин и механизмов, в машиностроении, для сооружений ответственного назначения, в том числе используемых в жилищном, промышленном, социально-культурном, строительстве. Использование некачественных материалов приводит к повышенной аварийности в хозяйственном комплексе страны. Отсюда падение мостов, разрушения зданий, огромное количество пришедшей в негодность техники на просторах газовых и нефтяных компаний.

Низкий процент металлопродукции с защитными покрытиями является серьезной проблемой в металлургии России. И если для листа и труб вопросы покрытий в некоторой степени разрешимы, то для арматуры, крепежных изделий, швеллеры, и т.п. эти проблемы остаются открытыми. Это существенно снижает их технологическую ценность. Работы в этом направлении ведутся, но без регламентирования этого проекта со стороны государства, один только рыночный механизм еще не обеспечит решения проблемы ещё долгое время.

Преобладающим типом руд на Урале и в Сибири становятся комплексные руды. Типичное же железорудное сырье завозится на предприятия за тысячи километров. При современных железнодорожных тарифах такой вариант существенно удорожает себестоимость металла. Для эффективной переработки комплексных руд требуется реализация новых технологий. Благодаря введению таких новых технологий существенно уменьшится себестоимость готовой продукции без ущерба качеству. К подобным технологиям можно отнести следующие:

1. Удлинение основной технологической  цепочки за счет появления  линий финишной обработки металла  (горячего оцинкования, нанесения полимерных покрытий, алюминирования и др.). Получаемая на этой стадии продукция отличается как высокой ценой, так и большей добавленной стоимостью. Однако она при этом характеризуется значительно большей потребительской стоимостью (значимостью), при общем росте доходов потребителей спрос смещается в сторону такой продукции, более эстетичной и долговечной. Отметим, что российские компании проводят модернизацию своих производств с учетом этой тенденции и довольно успешно закупают и устанавливают импортное оборудование для финишной обработки массовых видов проката.

2. Развитие систем "тонкого"  литья. Основа этих технологий  – электрометаллургия, а сырье  – металлолом. Принципиальной составляющей  является разработка новых МНЛЗ, способных разливать сталь в  тонкий товарный сляб (блюм), требующий  гораздо меньше усилий по горячей  и холодной прокатке для доведения  его до конечного продукта. В  итоге получается многократный  эффект. Технологии литья тонкого  сляба значительно сокращают  капитальные затраты на стадии  проката и также резко увеличивают  энергоэффективность. Дополнительным  плюсом является экономия по  аренде или покупке земли (площадь  мини-заводов во много раз меньше  площади комбинатов полного цикла)  и по расходам на персонал. В итоге это позволяет существенно  снизить себестоимость производства  готового проката, появляется  возможность производить его  небольшими партиями, со специальными  свойствами и широкого марочного  состава, способного удовлетворить  самого взыскательного потребителя.  Разработки и исследования в  области тонкого литься продолжаются. Сейчас на технологической повестке дня – разработке дешевых и эффективных технологий литья тонкой полосы. Мини-заводы разливают сталь в сляб толщиной в 50 мм. Между тем спрос на рынке последнее десятилетие смещается в пользу стальной полосы толщиной 1-1,5 мм. Возникает естественное желание попытаться разливать (или распылять) сталь сразу в тонкую полосу, тогда для получения готового продукта останется лишь использовать станы холодной прокатки и финишной отделки. По сравнению с традиционной технологией отпадет надобность в горячем прокате, общие капитальные расходы могут снизиться в 4-10 раз, а линейные размеры производства – до 100 метров.

Такое предприятие микро-металлургии  не только компактно, но будет крайне быстро и легко перестраиваться  на новый марочный состав стали и  новый ассортимент. Эти технологии могут радикальным образом изменить технологический уклад отрасли. Ведь в этом случае могут не потребоваться  громоздкие прокатные линии, существенно  снизится расход электроэнергии и топлива  на подогрев. Наконец, они позволят широко распространить мини-металлургию, когда небольшие по мощности, крайне компактные и относительно недорогие  производства (включающие электропечь  и МНЛЗ) можно быстро размещать  возле мест концентрации спроса, существенно  экономя деньги потребителей и на логистических расходах. Пока повсеместный переход на "тонкое литье" еще  не состоялся, хотя в разработку соответствующих  технологий было вложено несколько  миллиардов долларов. Возникают технические  сложности как с однородностью  состава получаемой в ходе розлива  полосы, так и структуры ее поверхности, которая требует особых технологий холодной прокатки. В таких проектах как Castrip (Nucor-BHP-IHI), Eurostip (ArcelorMittal-Thyssen) и  проекте NipponSteel-POSCO производительность соответствующих установок вышла за рамки исследовательских и экспериментальных и достигли уровня демонстрационных (0,4 млн.тонн в год).

Отметим, что в России для развития мини-металлургии есть главное - динамично  развивающийся региональный спрос  со стороны высокотехнологичных  производств. Перед кризисом 2008 года существовало несколько десятков проектов строительства мини-заводов. Сейчас завершено строительство и введено  в эксплуатацию всего четыре мини-завода ("Новоросмет", Ростовский электрометаллургический  завод, Ярцевский литейно-прокатный  завод и Выксунский литейно-прокатный  комплекс).

3. Развитие внепечной обработки  металла (вакуумирование стали,  системы печь-ковш). Качество стали,  достигаемое в результате такой  обработки позволяет проводить  более качественный розлив и  уже на этапе горячей прокатки  получать металл со свойствами, близкими холоднокатаному. Таким  образом, эта технология позволяет,  с одной стороны, удешевлять  себестоимость производства и  цены для потребителей части  продукции (что особенно актуально  для мини-металлургии), с другой  – производить особо качественный  металл. Для микро-заводов внепечная  обработка вообще станет одной  из ключевых операций в силу  технологической сложности тонкого  розлива (и напыления) и соответствующих  требований к качеству металла.  Сейчас в России внепечной  обработке подвергается не более  7-8% всего производимого металла,  в то время как в ПРС этот  показатель превысил уже 50%.

4. Технологии прямого восстановления  железа. Фактически это технологии  перехода с двустадийного процесса  подготовки сырья для плавки  стали (обогащение + доменное производство) на одностадийный. Их преимуществом  являются а) отсутствие доменного  процесса как такового и необходимости  в сырьевом обеспечении коксующимся углем, б) возможности обходиться без обогащения руды, в) намного более экологически чистое производство. Кроме того, они немного более энергоэффективны, чем традиционные. Общие энергозатраты традиционного производства полного цикла мощностью в 3-5 млн. тонн оцениваются в 19-22,6 гигаджоулей на тонну жидкой стали, в то время как производство полного цикла мощностью 1-2 млн. тонн, основанного на прямом восстановлении железа, расходует 13,5-18,5 гигаджоулей. Интересно, что создатели основных конкурирующих технологий прямого восстановления железа – Midland Ross (MIDREX), Voest-Alpine (COREX), CRA и Klockner Werke (HIsmelt), Japanese Iron and Steel Federation и Center for Coal Utilization (DIOS), American Iron and Steel Institute и US Department of Energy (AISI), Kaiser International и Nippon Steel (Romelt) – еще в начале 2000-х годов заявляли, что на индустриально-коммерческих установках достигли 20-40 процентной экономии в капитальных затратах по сравнению с агломерационно-доменным производством.

Тем не менее, эти технологии пока не нашли массового применения, они  занимают не более 5% от общего производства чугуна. Судя по всему, первоначальные заявления разработчиков о низких капитальных затратах оказались  слишком оптимистичными. В частности, оказалось, что все конкурирующие  технологии не являются взаимозаменяемыми  и не могут быть встроены в технологическую  схему традиционного комбината  полного цикла. В частности, все  без исключения технологии жидкофазного восстановления железа (производство жидкого чугуна) требуют замены почти  всего технологического оборудования, включая сталеплавильные печи и  прокатные станы. В России по технологии прямого восстановления железа работает Оскольский электрометаллургический  комбинат и завод горячебрикетированного железа Лебединского ГОКа, все - по технологии MIDREX и его модификациям.

5. Разработка технологий утилизации  тепла в основных переделах,  которая может радикально (в 3-5 раз) снизить энергоемкость производства  стального проката. Однако исследования  в этой области только начинаются, нет оснований предполагать, что  к 2030 году здесь будут они  выйдут за рамки лабораторных  и демонстрационных испытаний.  Российская черная металлургия  пока не имеет значимых успехов  в продвижении к новому технологическому  уклады, хотя определенная работа  ведется.

Следующая, не менее важная, экономическая  проблема черной металлургии – уменьшение экспорта продукции и изменение  его направленности. Поставки продукции, ранее отправляемой на экспорт, все  в большей мере переориентируются  на российский рынок. Перспективы развития позволяют сегодня говорить о  том, что внутренний рынок и дальше будет расти опережающими темпами. Помимо прочего это связано и  с введением торговых ограничений  против импорта российской стали  в различных странах. Из основных изменений в экспортной составляющей в 2002 г. отечественных металлургических предприятий выделяются: сокращение общего объема экспорта российских производителей; вытеснение российских экспортеров  с наиболее прибыльных рынков сбыта; изменение структуры продаж на экспорт  в сторону продукции с меньшей  добавленной стоимостью (заготовки, полуфабрикаты).

Все это ведет к уменьшению общей  выручки комбинатов от продажи металлопроката на экспорт и уменьшению прибыли  предприятий.

В 2001 г. на внешнем рынке отмечен  рост случаев применения дискриминационных  ограничений в отношении российской металлопродукции, число которых  достигло 58, и, как следствие, российский экспорт снизился до 24,98 млн. т.

ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ  МИРОВОГО РЫНКА ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

2.1 Территориальная дифференциация  черной металлургии мира

 Особенности важнейших регионов  черной металлургии четко выявляются  при анализе структурно-географических  сдвигов в отрасли. Произошли  глубокие изменения в структуре  ее отдельных производств. Главные тенденции — повышение качества продукции (и соответственно цены) всех металлургических переделов, уменьшение энергетических и других затрат на ее получение. Одновременно непрерывно растет спрос на все более широкий ассортимент финальных стадий металлургического цикла. Произошел отказ от разработок месторождений сырья низкого качества, переход к созданию предприятий небольшой мощности вместо традиционных крупных комбинатов.

  В развитых странах рыночного хозяйства за восстановлением и Подъемом отрасли в первые послевоенные десятилетия последовали глубокие спады в 70—80-е гг. Они явились следствием нефтяных кризисов тех лет, резко сокративших спрос на металл. В этих странах выплавка стали в отдельные годы уменьшалась на 60-70 млн. т, что соответствует уровню ее получения в государстве с крупнейшей металлургической промышленностью.

  Западная Европа — старейший регион металлургической промышленности мира — остается одним из ведущих по уровню развития отрасли. Исчерпав свои ограниченные ресурсы сырья или отказавшись от добычи низкокачественной руды, он был вынужден в послевоенные годы начать широкую структурную перестройку своей черной металлургии. Главные районы и центры отрасли в Германии, Франции, Великобритании, кроме того, испытывали тяжелую экологическую нагрузку металлургических предприятий. В результате за 1938—1995 гг. доля Западной Европы в мире по выплавке чугуна уменьшилась более чем вдвое (с 48 до 19%), а стали с 42 до 21%. Особенно сильно сократилась доля кокса — с 55 до 11 % в мире, а добычи железной руды в десять раз (с 40 до 4%).