Переработка вторичных материалов на ЧерМК

В процессе работы металлургических комбинатов неизбежно образуются материалы, которые в отрасли называют вторичными ресурсами: это разного рода пыль, окалина и так далее. Перед предприятиями стоит задача вовлечь их в отработку, однако комбинаты в этом случае нередко оказываются между молотом и наковальней.

На одной чаше весов, говорит старший менеджер Дирекции по технологическому развитию и качеству ПАО «Северсталь» Антон Машкин, оказывается репутация завода как экологически ответственного производства.

На другой же — финансы, поскольку процесс утилизации должен быть экономически целесообразным. О том, как в этом направлении работает Череповецкий металлургический комбинат, специалист рассказал на форуме «Сеймартек-2024».

Говоря об актуальности работы, эксперт выделил два ключевых пункта. Во-первых, предприятие стремится снизить экологическую нагрузку в регионе, а заодно и выплаты за негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, эти самые вторичные ресурсы содержат в себе полезный компонент, то есть железо, и таким образом можно повысить извлечение.
ЧерМК стремится вовлечь в отработку несколько видов вторичных железосодержащих материалов.

Это пыль электросталеплавильного производства, коксовая аспирационная пыль (отход коксохимического производства, который компания стремится использовать как источник энергии), железорудный концентрат Оленегорского ГОКа и замасленная окалина. Наиболее актуальной задачей Антон Машкин назвал переработку замасленной окалины — это связано с экологической нагрузкой.

Самым простым и очевидным способом вовлечь в переработку все эти продукты является агломерация — процесс, который характеризуется и высокой производительностью, и небольшой стоимостью. Однако эта стратегия не отвечает современным экологическим стандартам компании, которые предусматривают поэтапную остановку двух из трёх аглофабрик к 2026 году. В планах компании запустить на ЧерМК новый комплекс по производству железорудных окатышей.

Поэтому комбинат стремится вовлечь в переработку вторичные материалы на этапе выплавки стали. Для этого нужно изменить физическое состояние вторичных материалов, для чего и появляется этап брикетирования.

С точки зрения содержания полезного компонента самым богатым содержанием железа отличается пыль ЭСПЦ (не считая, конечно, железорудного концентрата), где массовая доля металла составляет 61%. В замасленной окалине его меньше — 43,2%. При этом пыли в процессе производства образуется порядка 15 тыс. тонн в год, а окалины — 70 тыс. тонн.

Антон Машкин объяснил, что комбинат не использовал последний продукт и на производстве окалины, поскольку при сжигании замасленной окалины образуется чёрный дым. Специалист настаивает на том, что таким образом предприятие не наносит существенного вреда окружающей среде, однако есть ещё и вред репутационный: компания, которая позиционирует себя как экологически ответственная, не должна создавать подобных выбросов.

Для окускования вторичных ресурсов комбинат выбрал метод жёсткой вакуумной экструзии. От технологии валкового брикетирования предприятие отказалось, поскольку в замасленной окалине присутствует влага, из-за чего невозможно равномерно смешать связующие вещества. Кроме того, на комбинате уже есть линия по производству экструзионных брикетов из пыли ЭСПЦ, но она находится на консервации.

ЧерМК взялся проводить НИР собственными силами за счёт имеющегося в Лаборатории вторичных ресурсов опытного экструдера. НИР подразумевает решение нескольких задач. Во-первых, необходимо подобрать оптимальную для брикетирования шихту с учётом влажности и металлургической ценности готовых брикетов. Например, брикет нельзя сделать на 100% из окалины, поскольку содержание железа в этом продукте невелико. Напомним, что для комбината важно разработать экономически целесообразное решение, поэтому в окалину необходимо добавлять железо извне.

Во-вторых, важно подобрать связующее для обеспечения прочности брикетов в процессе транспортировки до металлургического агрегата. Ну и в-третьих, сейчас на комбинате есть не всё необходимое оборудование, и экструзионную линию придётся дооснащать.

Сотрудники лаборатории проводили опыты по двум методам: к замасленной окалине добавляли пыль ЭСПЦ и концентрат в соотношении 70 и 30 % и 67 и 33 % соответственно. В обоих случаях удалось получить достаточно хорошие результаты и с точки зрения прочности брикетов, и с точки зрения содержания железа.

Лаборатория тщательно подбирала связующее: оно должно было быть эффективным и недорогим и поставляться из «дружественного» государства. В качестве связующего использовались цемент, полимерные вяжущие, технические лигносульфонаты и их комбинации. Всего на комбинате привели 80 опытов по брикетированию.

Для шихты с пылью ЭСПЦ основные связующие всегда комбинировались с цементом для снижения массовой доли дорогостоящего полимера. Наилучший результат продемонстрировали брикеты с добавлением 2% цемента и 0,5% полимера Floform. Что же касается шихты с ЖРК АО «ОЛКОН», то она оказалась крайне склонной к брикетированию с использованием полимеров, и оптимальный результат по соотношению цены и качества продемонстрировали брикеты с добавлением 0,7% вяжущего Amcon.

Исследования проводились и для брикетирования коксовой пыли. Эти работы для комбината в течение полугода проводил подрядчик, используя лабораторный экструдер. В результате удалось достичь высокой плотности на сжатие — даже выше, чем было прописано в требованиях. Но проблема в том, что на промышленном экструдере удаётся брикетировать лишь незначительную часть коксовой мелочи или пыли.

Кроме того, из-за низкой плотности брикета, по сравнению с брикетом из железоседержащего сырья, производительность экструдера упала в два раза. Таким образом, загружать в агрегат только пыль оказалось экономически невыгодно, и эту работу временно приостановили.

Тем не менее уже в этом году комбинат намерен развить успех. Компания планирует провести укрупнённые испытания по брикетированию материалов и проплавить полученные брикеты в конверторе. Также ЧерМК намерен запустить имеющийся на комбинате экструдер Verdes производительностью 30 тыс. т брикетов в год и доукомплектовать его сушилкой.