Металлургический комплекс России задействует около 3000 производств и предоставляет рабочие места 1,3 миллиону человек. Металлургия играет важную роль в формировании финансовых показателей страны и производит 17% промышленной продукции РФ. В ВВП страны промышленное производство занимает 16% и идет на втором месте после топливно-энергетического комплекса.
Несмотря на проблемы в сталелитейной промышленности, такие как растущие потребности клиентов, геополитическая неопределенность, технологии и процессы продолжают развиваться и становиться более эффективными. Со временем промышленники научились получать сталь более высокого качества и повысили экологичность производства. В статье мы рассмотрим три технологических новшества в сталелитейной промышленности:
1. Технология ОЦР
По закону термодинамики тепло превращается в энергию в цикле, называемом циклом Ренкина. Этот цикл зависит от воды и дает около 85% электроэнергии.
Органический цикл Ренкина (ОЦР) имеет тот же принцип работы, что и обычный цикл Ренкина, но ОЦР зависит работы турбогенератора, который преобразует тепловую энергию в механическую и, наконец, в электрическую. Разница заключается в том, что технология ОЦР не создает пар из воды, а испаряет рабочее тело (хладагент), которое имеет более низкую температуру испарения. Такой пар перемещается медленнее, обеспечивает более плавный поворот турбины генератора, снижает давление и предотвращает истирание металлических частей и острых кромок турбины. При использовании ОЦР углеродный след объектов сталелитейной промышленности уменьшается примерно на 10000 тонн CO2, при этом устраняется потребность в воде для систем охлаждения.
2. Гибридный процесс
Совместная идея трех шведских организаций, SSAB, LKAB и Vattenfall положила начало проекту под названием Hybrit, который должен совершить прорыв в технологии производства черного металла с применением водорода. Цель состояла в том, чтобы обеспечить производство стали с нулевым выбросом углерода.
Обычное производство чугуна включает кокс, железную руду и кислород. Такой процесс выделяет в атмосферу углекислый газ. Гибридный процесс же использует водород, выработанный путем электролиза. Водород может удалять молекулы кислорода из железной руды, и в результате получается водяной пар вместо углекислого газа. Таким образом, с помощью гибридного процесса производство полностью превращается в «зеленое».
Далее получают продукт, который называется DRI (железо прямого восстановления) или «губчатое железо». Оно подается в кислородный конвертер или электродуговую печь, смешивается с ломом и перерабатывается в сталь. Несмотря на то, что эта комбинация процедур не внедрена на все существующие производства, некоторые из элементов процесса уже используются в мировой сталелитейной промышленности.
3. Электролиз расплавленного оксида
Электролиз расплавленного оксида представляет нетрадиционную электрометаллургическую систему, позволяющую быстро получать металл в жидком состоянии из оксидного сырья. Это обещает значительное упрощение всего процесса и минимизацию потребности в энергии. Было доказано, что при электролизе расплавленного оксида используются анодные материалы. Например, графит для использования с ферросплавами и титан и иридий для использования с железом. Для производства металла без технологического углерода необходимо преодолеть несколько проблем, таких как температура процесса, коррозия металлов с учетом условий электролиза и истирание огнеупорных материалов.
Метод предлагает исключительные свойства с точки зрения применимости к нескольким металлам, а также к высокотемпературным операциям по производству жидкого металла. Обзор транспортных свойств расплавленных оксидов показывает, что это может быть выходом для многотоннажного производства в сталелитейной промышленности.
Достижения электролиза расплавленного оксида, созданные в Массачусетском технологическом институте, доказали, что можно в лабораторных масштабах производить сталь без выбросов путем производства недорогого инертного анода. В настоящее время количественные критерии проектирования как катода, так и анода продолжают разрабатываться.
Несмотря на экономические сложности, разработки в сфере металла ведутся. Остается только ждать, когда технологии экологичного производства будут применяться повсеместно.