Синтиком решает проблемы современной черной металлургии

Председатель совета директоров ГК «Ферро-технолоджи» Генрих Дорофеев и директор Центра непрерывной разливки стали ЦНИИчермет им. И.П. Бардина Валерий Паршин представили свой вариант решения ряда проблем - таких как уменьшение природных запасов руд металлов, ухудшающийся состав вторичного лома, ужесточение экологических требований и увеличение платежей за ущерб окружающей среде, которые требуют принципиально новых подходов к работе от современной черной металлургии.

По их мнению, на помощь металлургам должны прийти синтетические композиционные материалы (синтиком). В подготовленной Дорофеевым и Паршиным статье утверждается, что полное удовлетворение представленных выше требований, в принципе, возможно при создании технологии уровня, сравнимого с природными процессами, которые не знают «отходов» и функционируют в цикличном режиме воспроизводства. Применение в электроплавке синтетических шихтовых материалов определенного состава позволяет оптимизировать процесс сталеварения и в больших объемах вовлекать в режиме рециклинга техногенные металлургические материалы. Все это приближает процесс производства стали к «природному» идеалу.

Резервы дальнейшего совершенствования конструкций печей и технологии выплавки стали на базе нынешних подходов, подчеркивают специалисты, близки к своему пределу. А значит, следует обратиться к применению предварительно подготовленных материалов, которые обладают высокими технологическими возможностями и способны взять на себя решение целого ряда функциональных обязанностей, лежащих на конструкции сталеплавильных агрегатов и технологии выплавки.

Одним из потенциальных резервов дальнейшего совершенствования технологии выплавки стали является применение новых синтетических композиционных материалов, изготавливаемых из техногенного и природного сырья. Такие материалы разработаны в России и получили название и товарный знак «синтиком».

Наибольший интерес среди них для сталеплавильного производства представляют железо- и углеродсодержащие компоненты, охватывающие базовые для металлургии элементы Fe - C - O. Они включают в себя вторичные отходы металлургического производства - окалину, шламы, плавильную пыль, коксовую мелочь, а также материалы природного происхождения, например, рудную мелочь, отсев мелочи агломерата, окисленных окатышей и железа прямого восстановления, железорудные концентраты и их смеси. Существенную роль в производстве материала типа синтиком играет жидкий передельный чугун, который используется для получения особого вида синтикома с металлической основой.
Можно выделить три основные разновидности синтикома. Общий принцип их изготовления - объединение в единый монолит методом окускования различных компонентов, используемых при выплавке стали, как правило, по отдельности в свободном виде.

Первый вид получают на установках для литья путем заливки жидкого чугуна на частицы твердого окислителя. В готовом виде это чугунные слитки, начиненные твердым наполнителем соответствующего состава. Размер и форма слитков аналогична чушкам передельного чугуна. Второй и третий виды композита получают с помощью окускования исходных компонентов, находящихся в дисперсном состоянии. Для этого используют различные методы, в частности, вибро- и валковое прессование. Размеры, форма, масса, состав и свойства брикетов синтикома варьируются в широких пределах, что является серьезным преимуществом данных видов синтикома. Указанные способы окускования позволяют полностью утилизовать в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) дисперсных отходов, образующихся в производстве стали. В условиях дефицита лома синтиком должен найти широкое применение в современном производстве стали.

Синтетические композиционные материалы на основе Fe - C - O имеют одинаковую форму, размеры, массу, физико-химические свойства и относятся к материалам нового поколения, являясь единственным видом металлошихты с заранее программируемыми свойствами.

Их принципиальной технологической особенностью является способность к эффективному самоокислению углерода собственным кислородом оксидов железа, заложенных в него на стадии изготовления, и к одновременному восстановлению железа. Благодаря этому синтиком становится первым в истории металлургии материалом, обеспечивающим окисление углерода - главной реакции сталеварения, и барботаж - перемешивание металла и шлака на протяжении всей плавки в сочетании с карботермическим процессом восстановления железа.

Эти материалы значительно расширят возможности управления и регулирования ходом электроплавки и кардинально изменяют течение физико-химических процессов в сталеплавильной ванне. Наличие в их составе и окислителя, и восстановителя позволяет им сочетать в себе противоположные качества - окислительный и восстановительный потенциал, что проявляется в ходе плавки. Окислитель и восстановитель обладают максимальной контрастностью свойств в исходном состоянии, а это придает синтикому повышенную неравновесность.

Один из видов синтикома - брикеты окислителя и науглероживателя - уже прошел апробацию на ряде российских («ОМК-Сталь», «НСММЗ» и др.) и зарубежных заводов. Исследования показали, что применение таких материалов обеспечивает: повышение выхода железа; образование непосредственно в ДСП жидкого передельного чугуна; снижение расхода на плавку товарного передельного чугуна, имеющего, как правило, повышенную стоимость; утилизацию всех железосодержащих отходов производства в собственных электропечах; улучшение экологических условий, в том числе снижение пылеобразования.

Новые материалы типа синтикома найдут широкое применение при выплавке стали в ДСП. По мере совершенствования состава синтикома, технологии изготовления и энерготехнологических режимов плавки расход материала на плавку может возрасти до 15-17 и более процентов. В результате такие материалы могут стать компонентом шихты - вторым по значению после металлолома.

Применение в электродуговых печах материалов нового поколения, наделенных высоким технологическим потенциалом и дополняющих традиционные виды металлошихты (металлолом, чугун, железо прямого восстановления), кардинально изменяет технологию выплавки стали, расширяет возможности печи и улучшает технико-экономические показатели. На базе исследований разработана и запатентована новая технология выплавки стали в электродуговых печах, продолжается международное патентование.

Для изготовления синтикома в виде брикетов может использоваться как вторичное сырье техногенного происхождения, так и природное минеральное сырье, особенно находящееся в дисперсном состоянии, что затрудняет его использование. Это закладывает основу для массового производства и применения разработанных материалов и снижения их себестоимости, а также сводит к минимуму возможные риски производства.

С учетом актуальности задачи совершенствования современного электросталеплавильного производства принято решение о строительстве в России нового производства мощностью 90 - 130 тысяч тонн синтикома в год и аналогичных предприятий за рубежом.

Источник: «Российская газета»