Природний газ в металургії: від руди і коксу до сталевого прокату
Переробка руди, аглодоменного переділ, виплавка сталі і виробництво сталевого прокату часто не обходяться без природного газу. А часом «блакитне паливо» рятує металургів і в екстрених ситуаціях.
Так, в 2015-2017 році найбільший в Європі Авдіївський КХЗ Групи Метінвест кілька разів опинявся на межі зупинки. Через запеклих боїв, які велися на Донбасі, підприємство більше 10 разів залишалося знеструмленим. Зупинявся випуск коксу, і припинялося освіту коксового газу, який фактично є побічним продуктом. Чому це було важливо, особливо взимку?
Справа в тому, що коксовий газ спалюють для нагрівання коксових батарей. Це величезні конструкції зі спеціального вогнетривкої цегли, в яких і відбувається коксування вугілля. Якщо печі охолонуть, то цегляні стіни потріскаються, і печі не зможуть працювати. Споруда нової батареї - це інвестиції в сотні мільйонів доларів. Тоді Авдіївський КХЗ був врятований завдяки природному газу. Це дороге паливо спалювали, щоб обігріти печі і не допустити незворотних руйнувань. "[Потрібно] приблизно 18000 кубів [природного газу] на годину для того, щоб зберегти місто Авдіївку і АКХЗ і не допустити гуманітарної та екологічної катастрофи ", - писав на початку 2017 року на своїй сторінці в Facebook Муса Магомедов, який тоді очолював підприємство.
На щастя, той складний період залишився позаду, і тепер природний газ в української металургії використовується тільки в рамках технології.
Природний газ, який практично повністю складається з метану - це один з найважливіших видів палива, вуглеводень. Температура самозаймання - 650 ° С, а температура горіння в кисні досягає 2100-2020 ° С.
В побутових цілях з його допомогою обігрівають будинки, нагрівають воду, використовують на більшості кухонь в газових печах і духовках. У промислових масштабах він використовується для виробництва мінеральних добрив і пластмас, генерації електроенергії і тепла на теплових електростанціях і електроцентралей. І, як ми вже з'ясували, в гірничо-металургійному комплексі.
ЗРС і чавун: спікання і розігрів
Навіщо потрібен газ при виробництві руди? Здавалося б, просто копай глибше, дробу породу, витягай залізну руду і піднімай її на поверхню по транспортерної стрічці. Схема працює в такому спрощеному форматі лише до певного моменту: поки не доводиться задуматися про практичне використання видобутого мінералу. У цей момент з'ясовується, що руда з залізорудного кар'єру або шахти непридатна до подальшого використання в доменних або сталеплавильних печах. У всьому світі практично не залишилося багатих залізних руд.
Добутий матеріал потрібно збагатити (підвищити вміст заліза), подрібнити до потрібного розміру фракції і підготувати до переплавки. В українській металургії використовуються два основних види підготовленої залізорудної сировини (ЗРС): агломерат і окатиші.
Агломерат випускають на аглофабриках. Тут спеціально підготовлену суміш (шихту), яка складається із залізної руди, концентрату, флюсів, шламів і твердого палива (коксу), змішаних в певній пропорції, підпалюють і спекают за допомогою зовнішнього обігріву продуктами спалювання природного газу.
Але у такої сировини є ряд недоліків, в першу чергу пов'язаних з транспортуванням. Агломерат - дуже крихкий матеріал. Якщо його виробляти на гірничо-збагачувальних комбінатах, то при тривалій перевезенні він кришиться. Тому майже всі українські аглофабрики зведені на території металургійних комбінатів. З іншого боку, перевезення залізорудного концентрату та інших сировинних компонентів від рудокопів до металургів також дуже витратна, в тому числі з-за втрати частини продукту при транспортуванні.
Ще на початку ХХ століття була запропонована схема вирішення цього питання, яка набула широкого поширення вже в другій половині століття. Це виробництво окатишів. Безпосередньо на ГЗК встановлюють окомковательних і обпалювальне обладнання, в якому з шихти одержують тверді і міцні кульки з вмістом заліза 63-68%. Їх можна транспортувати на великі відстані без втрати якості. Це спрощує експорт ЗРС. Але також зростає споживання окатишів і всередині України, хоча для цього сировини потрібно проводити модернізацію доменних печей.
При виробництві окатишів також використовується природний газ або інше паливо. У окомковательних машинах шихті надається сферична форма. Отримані кульки сушать, а потім обпалюють (спекают) при температурі 1200-1300 ° C.
В кінці ХХ століття винахідники пішли ще далі. У металургії з'явилася технологія прямого відновлення або гарячого брикетування. У цьому випадку проводять практично чисте залізо. Його вміст у брикеті перевищує 90%. Фактично, матеріал є замінником чавуну і металобрухту.
В найпоширеніших технологіях прямого відновлення практично не використовується тверде паливо - тільки газ. Брикетування ведеться при температурі близько 700 ° C. Є кілька патентованих