Украина: брикетирование и другие технологии освоения металлургических шламов должны быть востребованы

Российский Новолипецкий металлургический комбинат построит фабрику по брикетированию доменных шламов с извлечением цинка. Подобные технологии могут пригодиться и в Украине, где накопились десятки миллионов тонн различных металлургических отходов.

НЛМК начинает строительство фабрики по производству металлургических брикетов из железосодержащих отходов ежегодной мощностью 700 тыс. т. Брикеты для использования при выплавке чугуна (по специальному режиму и с замкнутым контуром газоочистки) будут получать методом жесткой экструзии из смеси железорудного концентрата с доменными шламами — металлосодержащими отходами, образующимися при мокрой очистке доменных газов. При этом само брикетирование не образует выбросов пыли и газа.

Пуск фабрики намечен на 2017 г. и позволит вовлечь в переработку свыше 350 тыс. т отходов в год. Тем самым компания прекратит накопление доменного шлама и начнет переработку старых отвалов, отмечает вице-президент по инвестиционным проектам Константин Лагутин. По его словам, новая фабрика — это проект в рамках корпоративной «Стратегии 2017» (см. статью «Лисинский миллиард»), направленный на повышение эффективности производственных процессов за счет рециклинга отходов в качестве полноценного сырья. К 2030 г. планируется полностью ликвидировать накопленные еще с советских времен отвалы доменных шламов общим объемом около 3,5 млн. т. Общий объем инвестиций в проект составит около 2,3 млрд. руб. (приблизительно $41,8 млн. по актуальному курсу), ежегодный экономический эффект для EBITDA — $25 млн., окупаемость — около 2,5 лет.

Брикетирование — так называемый третий вид окускования после агломерации и выпуска окатышей. Эти виды окускования являются термическими процессами, а брикетирование — «холодная» технология, что и позволяет избежать выбросов СО, оксидов азота, серы, пыли. При этом она дает возможность извлекать из шлама цинк, присутствие которого мешает широко использовать данные отходы в повторной переработке. Наличие цинка в шихтовых материалах доменных печей сокращает прочность кокса и железорудного сырья, приводит к преждевременному разрушению футеровки и к разрыву кожухов печей, к резкому ухудшению газодинамики доменного процесса и увеличению расхода кокса. При брикетировании же побочным продуктом является цинковый концентрат — ликвидное сырье для цветной металлургии. В Украине на сегодняшний день накоплено не менее 100 млн. т доменных и прочих шламов, в том числе примерно половина — на метпредприятиях Донбасса. Шламы представляют собой одни из наиболее трудноутилизируемых металлургических отходов, поскольку очень влагоемки и не обезвоживаются в естественных условиях до уровня, требуемого для окускования. Поэтому они складируются в дорогостоящих сложных гидротехнических сооружениях, и к настоящему моменту в распоряжении металлопроизводителей практически не осталось свободных форм рельефа под новые шламохранилища. Богаче всего железом конвертерные и мартеновские шламы (55-67%), доменные содержат от 40% до 55% Fe, а электросталеплавильные — 30-40%.

Пока что эти материалы в отечественной металлургии применяются не для непосредственной выплавки чугуна (как это будет реализовано в Липецке), а на аглофабриках вместе с другими железосодержащими отходами. На Енакиевском МЗ доменные шламы складируются вместе с конвертерными и после соответствующей подготовки частично утилизируются на агломерационных мощностях. Подобным же образом действуют «Азовсталь», «АрселорМиттал Кривой Рог», тогда как ряд других производителей вообще не использует шламы или делают это минимально. А экономический кризис в стране дополнительно усложняет капиталовложения в данное направление, так как метгруппы с трудом финансируют даже самые основные направления работы. Да и тот же НЛМК начинает строительство брикетной фабрики по крайней мере на два года позже изначального плана. Но подобные проекты демонстрируют хорошую окупаемость, что может стать важным стимулом для металлургов.

Исходя из этого, эксперты уверены, что брикетирование и другие технологии освоения металлургических шламов должны быть востребованы в украинских реалиях, поскольку дают новый источник сырья и позволяют постепенно оздоровить экологическую обстановку в ключевых индустриальных регионах. Немаловажно, что в шламах и других металлосодержащих отходах (отсевы агломерата, окатышей, извести, шлаки, пыли, окалина) содержатся промышленные концентрации черных, легирующих, цветных, редких, редкоземельных и даже драгоценных металлов, себестоимость извлечения и переработки которых ниже, чем для природного сырья.

Не говоря уж о том, что эти отходы содержат материалы, естественные запасы которых в страны ограниченны или отсутствуют, как в случае с тем же цинком. Считается, что одного только этого металла в отвалах меткомпаний Украины скопилось не менее 50 тыс. т. Полноценная загрузка отечественных металлургических мощностей предполагает годовое образование 7-9 млн. т металлосодержащих отходов, степень утилизации которых не превышает 82%, и то за счет легкоизвлекаемых материалов. Те же шламы пока что используются в лучшем случае на 50%.

В мировой практике можно выделить три основных подхода к извлечению металлов из техногенного сырья, констатирует отраслевой аналитик Владимир Пиковский. Первый — механический — измельчение с извлечением компонентов согласно их плотности, магнитным и другим свойствам. Второй — пирометаллургический — обжиг с разделением компонентов по температурам кипения и последующей химической или металлургической обработкой. И третий — гидрометаллургический — обработка растворами кислот или щелочей и перевод в конечный раствор с извлечением целевых компонентов экстракцией или ионным обменом. Как правило, на практике эти подходы комбинируются для достижения более высокой эффективности и комплексности использования сырья.

А в случае цинка широкое распространение получил гравитационный способ обесцинкования доменных шламов, или классификация. В их тонкодисперсных фракциях сосредоточено до 70% цинка, выносимого из доменной печи, и особое внимание уделяется именно этим фракциям. По сравнению с пирометаллургическим методом, в данном случае оборудование дешевле примерно в 10 раз, а эксплуатационные затраты — на 80%. Способ пригоден именно для доменных шламов. В свою очередь, брикетирование годится как для шламов, так и для замасленной окалины, колошниковой и известковой пыли, отходов очистки газов рудотермических печей и др. Использование этой технологии позволяет вовлечь отходы в металлопроизводство при сравнительно невысоких затратах, акцентируют специалисты.

Причем достигаемые в результате поступательные экологические эффекты могли бы поощряться государством через частичные преференции или инвестиционно-компенсационные механизмы Киотского протокола. Металлургические отвалы занимают тысячи гектаров, и даже постепенное освоение этих массивов будет производить значительный позитивный природоохранный эффект. Это стоило бы учитывать в возможных решениях по господдержке метпредприятий, пускающих соответствующие проекты. (Максим Полевой, МинПром/Металл Украины и мира)