Перспективы развития металлургии

В сфере развития современной техники и технологии наблюдается все более широкое использование высоких параметров технологических процессов: температуры, скорости, времени контакта и т. д. Обусловлено это, в основном, следующими факторами развития цивилизации в последние десятилетия.

С одной стороны, основные производства, обеспечивающие человечество традиционными многотоннажными продуктами (энергоносителями, металлами, пластмассами и др.) сформировались, в основном, на базе научных концепций XIX, начала XX веков или еще более раннего времени (например, металлургия) и обладают рядом недостатков, связанных с многостадийностью, громоздкостью, расточительностью по энергии и ресурсам, а также большими отходами. Большинство технологий в рамках традиционных подходов достигли своего критического состояния.

Дальнейшее развитие промышленной базы с использованием таких подходов невозможно, так как влечет за собой необоснованное наращивание объема отдельных производств, неоправданных затрат ресурсов для создания производственных площадок и оборудования, быстрого истощения полезных ископаемых, существенного ухудшения экологической обстановки.

С другой стороны, во второй половине XX века началось бурное развитие новых отраслей (атомной промышленности, реактивной техники, электроники и др.), что потребовало качественного улучшения традиционно используемых материалов, а также создания новых материалов, уникальных по своим свойствам (чистоте, термической и химической стойкости, твердости и т. д.).

Все это предопределило интенсивную работу по поиску и разработке новых технологических решений.

Одним из путей решения данных проблем является существенное повышение температуры, при которой реализуется тот или иной технологический процесс. Указанные причины привели к возникновению и развитию нового направления физической химии и химической технологии − плазмохимии (ПХ), где осуществление химических реакций происходит в высокотемпературной среде плазмы или созданной при помощи плазмы. В результате, в среде за счет повышения температуры Т значительно повышаются скорости химических реакций. Плазменное восстановление железорудного сырья разрабатывается в двух направлениях: твердофазное получение губчатого или порошкового железа и восстановительная плавка.

Так же ведутся исследовательские работы в области новых технологий и оборудования для повышения общей эффективности металлургических производств (нанотехнологии, порошковая металлургия), экспертизе промышленной безопасности и антикоррозионной защите конструкций.

В области автоматизации приоритетными являются следующие направления:
       - комплексной автоматизация предприятий металлургической отрасли,

- системы контроля и управления производством,

- автоматизация управления технологическими процессами с целью их оптимизации (оптимизация параметров футеровки высокотемпературных установок),

- разработка новых интеллектуальных методов для управления технологическими процессами,

- разработка методы повышение эффективности использования электроэнергии на предприятиях металлургического комплекса,

- современные принципы построения и реализации компьютерных систем поддержки принятия решений для управления сложными системами.

В области усовершенствования технологических процессов переработки стали наиболее приоритетными являются модульные технологии, объединяющие несколько переделов, такие как литейно-прокатные агрегаты, прокатно-травильные агрегаты, роторные Установки Непрерывной Разливки Стали, бесслитковая прокатка, имеющие ряд преимуществ связанных с уменьшением затрат на транспортировку и подготовку к последующей обработке. Также перспективно применение прокатных агрегатов особой конструкции позволяющих осуществить высокие обжатия (планетарные, бипланетарные, маятниковые и эксцентриковые станы, станы с трефовыми валками )

В конце 20 века Ю.М.Чижиковым и Г.О.Акоста предложен способ производства нескольких готовых профилей при прокатке одного исходного слитка.

Перспективные направления:

-      замена традиционных материалов на ранее не применявшихся в данных областях (прокатка труб из чугуна с шаровидным графитом),

-      получение ультрамелкодисперсных порошков чистых металлов из отходов металлургического производства. 

-      переход на международные стандарты качества для обеспечения однородности предложения на международном рынке и взаимозаменяемости марок стали.

       Металлургия входит в число наиболее экологически «грязных» производств и образует около одной четверти всех мировых загрязнений. Большая часть из них приходится на черную металлургию.

В черной металлургии наибольший экологический ущерб наносит агломерационное производство (51–53 %) и существенный − коксохимическое производство (6–12 %).

В мире всегда проявлялся интерес к поискам бескоксовой и безагломерационной металлургии. Особенно этот интерес усилился в последние 10–15 лет. Это связано с истощением запасов качественных коксующихся углей и вынужденным переходом на некачественные угли, с увеличением стоимости кокса, с ужесточением требований по охране окружающей среды, с постоянно растущими требованиями к качеству металлов, с возможностью организации эффективного маломасштабного производства металла бескоксовым способом на базе местных ресурсов сырья и топлива при ограниченных финансовых возможностях.

Развитие процессов бескоксового производства металла в настоящее время связано с развитием сектора мини-заводов. В черной металлургии мира эта динамика наблюдается уже 25 лет. Более 300 мини-заводов выплавляют около 30 % мирового производства стали, составившего в 2000 г. 828 млн. т.

В настоящее время происходит постоянное наращивание мощностей бескоксовой металлургии (удвоение производства происходит каждые 7–8 лет), связанной, в основном, с бескоксовым получением в шахтных печах металлизированного сырья (губчатого железа) со степенью металлизации более 90 % (обычно 92–96 %) для выплавки стали с использованием в качестве восстановителя природного газа (способы «Мидрекс», «ХиЛ» и др.).

Здесь следует отметить, что в упомянутых выше процессах непосредственным восстановителем является не природный газ, а синтез-газ (СО + Н2), который получают на дополнительной стадии конверсии природного газа.

Таким образом, получается, что природный газ, в общем, не нужен, а нужен синтез-газ, который можно получить, в принципе, из любых органических веществ путем их термической переработки. Углеродсодержащим сырьем для получения синтез-газа может служить любой вид материалов, содержащих углерод: газообразные и жидкие углеводороды, уголь, торф, биомасса, промышленные и бытовые отходы.

Постоянно ведется наблюдение за выбросами металлургических производств в атмосферный воздух: автоматические станции контроля загрязнения атмосферного воздуха, современные газоанализаторы и пылемеры, автоматизированные газоаналитические комплексы контроля выбросов.

Тема №2: “Добыча рудных материалов”