Новый кокс для металлургии!?

Во время кризиса в очередной раз обострилась проблема высоких издержек производства в черной металлургии, особенно характерная для российских компаний. Если рассматривать только сырьевую составляющую, то довольно сложно найти какие-то инновационные решения, позволяющие радикально снизить цену железнорудного сырья. Однако около четверти себестоимости стали приходится на коксовую продукцию и здесь есть предмет для обсуждения.
Мы предложили поделиться своими соображениями на эту тему Сергея Исламова, генерального директора компании «Сибтермо», специалисты которой в течение многих лет заняты разработкой новейших технологий переработки угля.
Коксовая металлургия – древнейшее изобретение человечества, которое не имеет аналогов по части консервативного сохранения своих принципов на протяжении многовековой истории. На смену паровым машинам пришли двигатели внутреннего сгорания, фанерные аэропланы менее чем за один век трансформировались в сверхзвуковые реактивные лайнеры и космические ракеты, на смену механическим калькуляторам и телеграфным линиям связи пришли компьютеры и интернет и т. п. И только кокс неизменно удерживает свои позиции со времен промышленной революции. На конференции «Eurocoke-2010» (Лиссабон, апрель 2010) один из докладчиков предложил для сравнения иллюстрации из современных патентов по производству кокса и иллюстрации к аналогичным патентам 19-го века. Зал взорвался хохотом и овациями, поскольку принципиальные различия найти было крайне трудно.
Не будем обсуждать причины столь долгой технологической стагнации базовой отрасли нашей цивилизации. С общих позиций эволюционного развития понятно, что рано или поздно должна произойти смена технологического уклада и в этом сегменте человеческой деятельности. Вопрос заключается только в том, когда она состоится? За последнее десятилетие цена на коксовую продукцию возросла, как минимум, в 2-3 раза и ни у кого не вызывает сомнений ее дальнейший необратимый рост. Главная причина в том, что старые месторождения коксующихся углей активно истощаются, а новые находятся за пределами существующей инфраструктуры и их развитие требует огромных вложений. Возникает закономерный вопрос: неужели нет альтернативы классическому коксу? Аналитики уверены, что сегодня черная металлургия вплотную подошла к точке бифуркации, т.е. к развилке, после которой должна измениться траектория ее развития. Общепризнанно, что на смену традиционной коксовой металлургии идет прямое восстановление железа (DRI). Понятно, что для такой замены требуется не один десяток лет. Однако, тем не менее, этот процесс развивается крайне медленно (в первую очередь, по экономическим причинам) и уже давно назрело подспудное ощущение, что сценарий замены остро нуждается в переходной, а, может быть, даже в альтернативной технологии. И, как это много раз случалось в аналогичных ситуациях в других отраслях промышленности, эффективное решение застоявшейся во времени проблемы давно существует. Причем решение крайне простое и очевидное, однако, пока что не принимаемое во внимание российскими металлургами. Опять же по причине огромного технологического консерватизма по отношению к инновациям. Речь идет об использовании в качестве углеродного восстановителя дешевого буроугольного кокса. Серия современных технологий для его производства уже апробирована на опытно-промышленном уровне специалистами компании «Сибтермо». Согласно законам физической химии скорость восстановления металла зависит от величины поверхности контакта между расплавом руды и углеродным восстановителем. С этих позиций в металлургии необходимо использовать не кусковой кокс, как этого требуют почти все классические технологии, а порошковый восстановитель. Второй фактор – реакционная способность кокса, т.е. скорость его взаимодействия с рудой. Чем выше этот показатель, тем быстрее идет процесс восстановления металла. Таким образом, идеальный восстановитель – порошковый углеродный материал с высокой реакционной способностью. Именно этими свойствами обладает термококс (буроугольный кокс). Его реакционность в 20 раз выше, чем у классического кокса. Интересно, что более 30 лет назад на красноярском заводе «Сибэлектросталь» была выплавлена опытная партия высококачественной стали с использованием буроугольного кокса в размере 80 тыс. тонн! Этот промышленный эксперимент значительно опередил свое время.
В переходный период возможно изготовление формованного термококса (брикета), который удовлетворяет требованиям традиционных технологий, ориентированных только на кусковой кокс. Однако максимальный эффект от нового углеродного сырья будет получен при использовании пылевидного термококса в новых технологиях, таких вдувание в расплав через погружные фурмы или, например, в производстве металлизованных окатышей. Важнейшим экономическим преимуществом термококса является сырьевая база для его производства – сибирские бурые угли, рыночная цена которых находится на уровне 10-15 долл/т. Напомним, что мировая цена на коксующиеся угли составляет примерно 250 долл/т. Сырьевые затраты на производство 1 тонны буроугольного кокса равны стоимости 2,3-3 т бурого угля (в зависимости от выбранной технологии и качества угля), т.е. в худшем варианте не превышают 50 долл/т. Поэтому, на наш взгляд, активная борьба крупнейших металлургических компаний за месторождения коксующихся углей в определенной мере является инерционной политикой. В ближайшем будущем лидерами на мировом металлургическом рынке станут те компании, которые отказались от использования классического кокса. В качестве реального примера можно привести крупнейшую корейскую фирму POSCO, которая уже резко снизила издержки на производство стали за счет отказа от кокса. Активные разработки в этом же направлении ведут японские сталелитейные корпорации. В частности фирма Kobe Steel, которая продвигает на рынок технологию производства металлизованных окатышей, провела успешное тестирование буроугольного кокса для этой цели.
Безусловно, вся черная металлургия не сможет перейти на использование буроугольного кокса по простой причине: пригодные для производства кокса запасы малозольных бурых углей есть далеко не во всех странах мира. Однако для российских металлургов природа приготовила уникальный подарок в виде Канско-Ачинского бассейна с многомиллиардными запасами, доступными для открытой добычи. Вопрос только в том, сколько еще времени потребуется для осознания этого факта? Иностранные компании уже начали проявлять интерес к термококсу из сибирского бурого угля. У нас запрашивают пробные партии кокса, активно интересуются экономическими показателями технологии. В то же время, отечественные металлурги продолжают придерживаться мнения «такого не может быть потому, что не может быть никогда». К сожалению, так уже бывало много раз в истории нашей промышленности.