ДП "Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут (УХІН)"

+38 (057) 704 13 18

post@ukhin.org.ua

Харків, вул. Весніна, 7

© Головний редактор Углехимического журнала, д.т.н., проф. Е.Т.Ковалев

На минувшій в Барселоні (Іспанія) в квітні поточного року 12-й щорічній міжнародній зустрічі «Eurocoke Summit 2016» в тій чи іншій формі взяли участь близько 60-ти кампаній з таких країн, як Австралія, Індія, Канада, Китай, США, Україна та ін. Тематична спрямованість зустрічі охоплювала найбільш важливі питання, що впливають на стан і розвиток світового виробництва кам'яновугільного металургійного коксу, а саме: прогнозування динаміки зміни попиту-пропозиції на ближньому і середньострокову перспективу; наближення фундаментальних досліджень в області хімії вугілля і його термічних перетворень до реальних виробничих потреб; робота галузі в умовах економічних кризових явищ - як регіонального, так і глобального рівня.

В матеріалах зустрічі знайшли своє відображення найбільш важливі аспекти стану світового ринку вугілля, коксу і металургійної продукції. Так, зазначено, що, незважаючи на деяке зростання рівня виробництва сталі в Євросоюзі, відставання цього показника в порівнянні з докризовим 2007-му роком збережеться в близькотерміновій перспективі на рівні 3-4%, що пов'язано зі зниженням експорту. Світове зростання як виробництва, так і споживання в сфері чорної металургії забезпечується лише за рахунок країн групи БРІКС. Однією з основних, якщо не головною, причиною такого стану справ слід вважати чинне в «Старому Світі» жорстке природоохоронне законодавство. Дотримання його норм вимагає впровадження і постійного оновлення так званих «Найкращих Існуючих Технологій» (BAT - The Best Available Techniques).

Ситуація додатково ускладнюється високим рівнем європейських цін на електроенергію, які ще більше зростають в результаті витрат на екологічну безпеку.

Все це призводить до погіршення конкурентоспроможності європейської продукції в порівнянні з країнами, які не вважають за необхідне вкладати значні інвестиції в екологію і, отже, можуть зберігати низький рівень цін на продукцію чорної металургії. Ситуація свого роду демпінгу конкурентів змушує виробників з Європи та США ще обережніше ставитися до інвестицій у власне металургійне виробництво - простіше кажучи, цим країнам вигідніше використовувати імпортний дешевий метал, ніж власний дорогий.

Власна металургійна промисловість Європи, якщо можна так висловитися, застигла в стані перманентного технічного переозброєння (це стосується, перш за все, так званих країн «Старої Європи», і в меншій мірі - нових членів Євросоюзу). При цьому по праву займає ЄС передові позиції в області екологічної безпеки металургійних виробництв обходяться дорого, як в прямому, так і в переносному сенсі цього виразу.

У зв'язку з цим представляється досить характерним той факт, що, хоча споживання сталі в Китаї в 2015 р знизилося майже на 5,5%, виробництво її скоротилося лише трохи більше, ніж на 2%. Цей уявний дисбаланс пояснюється зростанням експорту сталі з Китаю.

Що стосується власне коксу, то на поточний момент на ринках ЄС активно конкурують китайські і польські виробники. Основним споживачем польського коксу є Німеччина. В даний час китайський кокс на кордоні дорожче польського в середньому на 6-8 доларів США за тонну.

Все рекомендації і висновки, що стосуються застосування ВАТ, є обов'язковими для коксових заводів Євросоюзу; що ж стосується точної дати впровадження, то вона вказується в нормативних актах конкретних держав-членів ЄС. Таким чином, Польщі, хоч, можливо, і з відстроченням, також доведеться йти по шляху нарощування інвестицій в природоохоронну сферу, що в перспективі не може не позначитися на собівартості продукції. Тому зазначене цінову перевагу перед Китаєм навряд чи збережеться надовго.

Так, в доповіді директора польського інституту хімії вугілля А. Соболевського «Викиди: готовність та інновації на коксових заводах» відзначені наступні проблемні питання по природоохоронним нормам для діючих коксохімічних виробництв яка відслужила вже понад 10-ти років: поглиблення очищення коксового газу від сірководню, зниження шкідливих викидів з градирень, підвищення оперативності моніторингу викидів, вдосконалення процесів знепилення викид ів в атмосферу на коксової стороні батареї. Слід зазначити, що до цієї категорії за терміном служби можна віднести практично всі польські коксохімічні заводи.

Середньострокова (на 2020 г.) перспектива китайського експорту коксу оцінюється в 10-15 млн. т/рік. Вартість його буде залежати від ситуації в вугледобувній галузі Китаю, де за цей період очікується значне скорочення видобутку. Тут доречно згадати, що за даними Федерального державного унітарного підприємства Росії «Центральне диспетчерське управління паливно-енергетичного комплексу» (http://www.cdu.ru/files/CountryUgol.pdf) в докризовому 2009 року загальний обсяг видобутку всіх видів вугілля в Китаї склав 3,05 млрд. т, що було еквівалентно 45,6% світового видобутку. В період 2000-2009 рр. середньорічний приріст цього показника в країні становив 9,9%. Всього за вказаний період обсяг видобутку вугілля в Китаї збільшився в 2,3 рази. Однак останнім часом китайським урядом вживаються заходи щодо збалансування вугільного ринку - в першу чергу за рахунок скорочення споживання енергетичного вугілля.

Слід зазначити, що керівництво ЄС не хоче посилювати залежність своїх металомістких виробництв від імпорту. Простежується тенденція до вирішення цього питання шляхом коригування правил міжнародної торгівлі в напрямку перешкоджання демпінговими процесам і, отже, для зниження відмінностей в ринковій конкурентоспроможності європейських виробників металу і основних експортерів.

Одним з основних факторів, які безпосередньо впливають на стан в коксохімії, є стан ринку коксівного вугілля. Їх найбільшим виробником є Китай (майже 54% світового виробництва за даними за 2014 г.). Важливими гравцями в цьому сегменті ринку залишаються Австралія (більше 17%), РФ (майже 7,5%), США (7%), Індія (без малого 5%), Канада (близько 3%), Монголія і Польща (на рівні 1% кожна). На частку України і Казахстану доводиться приблизно по 1,5% світового ринку коксівного вугілля, однак для нашої країни з її розвиненою металургією цього недостатньо для покриття власних потреб.

В 2011-2014 рр. світовий видобуток коксівного вугілля безперервно зростала. За рахунок цього, а також в результаті зниження основними виробниками витрат на видобуток, ціна подібної продукції за згаданий період помітно знизилася і в 2014 р склала 70-80 доларів США за тонну.

Солідарне падіння світових цін на все види викопних енергоносіїв змусило виробників коксівного вугілля в США і Канаді обмежити видобуток (за даними на початок 2016 року - на 18 млн. т). Загальне падіння світового видобутку коксівних марок вугілля стало також і наслідком скорочення виробництва у світовій чорній металургії. Так, наприклад, в першому кварталі 2016 року світове виробництво сталі (без урахування Китаю) знизилося з 204 до 192 млн. Т.

Однак відповідно до законів ринку зниження обсягів видобутку вугілля, тобто зменшення його пропозиції, призвело не тільки до стабілізації, але і до зростання ціни. Так, наприклад, на початку другого кварталу 2016 року ціна на австралійський коксівне вугілля перевищила 84 долари США за тонну. А за пізнішими даними за тиждень, з 5 по 12 вересня, вартість тонни коксівного вугілля на умовах «FOB Австралія» зросла до 185 доларів США ( http://minprom.ua/digest/217749.html ). Одним з основних факторів, що сприяли цьому процесу, стало згадане вище скорочення видобутку вугілля в Китаї. За даними на різні періоди 2016 року ( http://minprom.ua/digest/217749.html ; https://www.vedomosti.ru/economics/news/2016/01/25/ )

Що стосується власне чорної металургії, то, наприклад, темпи падіння виплавки чавуну в Китаї за даними на перше півріччя склали близько 12% при рівні цього показника для інших країн менше 9%. У той же час експорт китайського коксу (дві третини якого в даний час споживає Японія) стає дедалі більше.

Період падіння цін на коксівне вугілля негативно позначився на виробниках, провідних розробки більш витратним підземним способом (наприклад, США - 90 % коксівного вугілля забезпечується шахтної видобутком). У кращих умовах опинилися кампанії, практикуючі переважно кар'єрні розробки (Австралія, 70% вугілля видобувається відкритим способом). Тому австралійські вугільники зміцнили свої позиції не тільки на європейському ринку, а й, наприклад, в Бразилії: в 2015 р Австралія щомісяця поставляла в ці регіони на 0,6 млн. Т більше в порівнянні з попереднім періодом, витісняючи адекватні обсяги більш дорогих американських вугілля. Однак американські коксівне вугілля не втратили конкурентоспроможність за рахунок більш високої якості і стабільності поставок. (Тут доречно згадати, що те й інше є основними перевагами підземного видобутку - досить згадати наймасштабніші перебої з поставками австралійських вугілля в результаті повені 2011 р.).

Під впливом згаданих чинників характерною особливістю поточної ситуації зі споживанням коксівного вугілля можна вважати роботу виробників коксу з різними постачальниками сировини, причому не на конкурентній, а на совместітельной основі. Яскравим прикладом є Україна, яка імпортує коксівне вугілля з США, Австралії, Канади, Казахстану, Росії, Польщі.

Що стосується вугілля для ПВП, то попит на них також визначається спадом в чорній металургії. В загальному плані, низькі ціни на метал і подорожчання коксу стимулюють зниження витрат останнього в доменному процесі за рахунок більш активного використання пиловугільного палива.

Значний інтерес викликали доповіді, присвячені розробкам в області нових технологій і збільшення ефективності виробництва. < / p>

Так, наприклад, група авторів з Instituto Nacional del Carbоn INCAR (Національний інститут вуглецю, Ов'єдо, Іспанія), представила повідомлення «Зниження енергоспоживання в доменних печах з використанням залізо-коксових брикетів». Метою дослідження послужило вивчення процесу карбонізації агломератів, що складаються з вугілля та залізної руди, і отримання з них залізо-коксових брикетів для часткової заміни коксу в доменній печі. Розробники вважають, що застосування подібних брикетів дасть можливість підвищити ефективність реакції відновлення заліза в доменних печах шляхом зниження температури резервної термічної зони за рахунок використання коксу з високою реакційною здатністю.

Початкова суміш для виробництва залізо-коксових брикетів включає низькоякісні залізні руди (27,1%), слабо або неспекающегося кам'яне вугілля (58,8%), деревне вугілля (4,5%), сполучна (9,6%, в т.ч. меляси - 2,4%, СаО - 2,4%, води - 4,8%). Брикети виготовлялися на валковому пресі і піддавалися випалу. Автори стверджують, що коксові «скелети», які утворюються в процесі виготовлення брикетів, мають більшу реакційною здатністю, ніж продукти індивідуального коксування тих же вугілля традиційним способом. На нашу думку, це пояснюється різницею в пористості кінцевих вуглецевих продуктів, тобто в різній поверхні хімічної взаємодії твердого тіла з газоподібним реагентом.

Кампанія «Baosteel Group» (КНР) представила доповідь «Метод оцінки та застосування коксу високої реакційної здатності».

В доповіді зроблена спроба систематизувати відмінності умов традиційного визначення показників CRI / CSR від реальних умов доменної плавки. Результати представлені авторами у вигляді нижченаведеної таблиці.

Фактори Визначення CRI / CSR Кокс в доменній печі
Температура, °С 1000 постійна 850-1400 зростаюча
Область протікання реакції кінетична
- кінетична: < 1100 °C
- змішана: 1100-1300 ° C
- дифузійна:> 1300 ° C
Тривалість 2 години залежить від швидкості процесу
Реакційна атмосфера CO 2 суміш CO 2 , CO, H 2 , N 2
Концентрація CO 2 ,% 100 < 10
Співвідношення газоподібної двоокису вуглецю і коксу (л / г) 3 (600 л / 200 г) формується в процесі прямого відновлення
Вплив складу золи коксу (Fe 2 O 3 / CaO / MgO / K 2 O / Na 2 O) очевидне каталітична дія руда, залізо і шлак мають більш складний зольний склад, який може пригнічувати каталітична дія золи коксу
, що не прореагував вугільний пил відсутність до 30% від вдувати вугільного пилу
Вагові втрати коксу необмежені залежать від ступеня прямого відновлення і кількості, що не прореагувала вугільного пилу, <25%

Виходячи із зазначених відмінностей, автори зацікавилися впливом динаміки втрати маси зразків коксу при його тестуванні методом Nippon Steel на кінцевий результат визначення. Були проведені дослідження шихт з різним вмістом вугілля Ewigo, кокс на основі якого характеризується високою реакційною здатністю. Дослідження проводилися з використанням 300-кілограмової пілотної коксової печі. Отриманий кокс використовували в процесі доменних плавок на великовантажних печах (4000 м³) заводу Baosteel.

Виходячи з отриманих результатів, автори доповіді запропонували визначати гарячу міцність високореакційного коксу в такий спосіб. При нагріванні зі швидкістю 10°C / хв зразок коксу починає втрачати масу при 950°C; при температурі 1030°C досягається певна швидкість реакції, і зразок витримується в ізотермічних умовах до тих пір, поки массопотеря не досягне 25%.

На думку авторів, оцінка послереакціонной міцності коксу з фіксацією втрати маси на рівні 25% (CSR 25) більш адекватно, ніж тест CSR, оцінює поведінку в доменній печі коксу з високою реакційною здатністю. Цей метод впроваджений на заводі Baosteel для складання оптимальних шихт за участю вугілля Ewigo.

Кампанія «Bellona Europa» в особі свого директора Дж. М. Хелсетом представила доповідь про перспективи створення в Європі структури уловлювання, зберігання і використання СО 2 . У березні минулого року «Bellona» розробила для Норвегії основи подібної стратегії, основними з яких можна вважати: створення ринку СО 2 , уловлювання викидів двоокису вуглецю від існуючих джерел, розробка комерційно вигідною інфраструктури транспортування та зберігання СО 2 , його залучення в реалізацію вторинних методів видобутку нафти зі штучним підтриманням енергії пласта (Enhanced Oil Recovery, EOR-processes). Важливим аспектом проблеми є необхідність її комплексного, «вертикального» рішення як на регіональному, так і на загальноєвропейському рівні. Розроблено пропозиції для створення європейської політики інвестування в рішення поставленого завдання в рамках Євросоюзу до 2020 року.

Все це стосується існуючих джерел двоокису вуглецю. На майбутнє ж ставиться досить амбітна мета «чорна металургія без емісії СО 2 ». В рамках її досягнення передбачається здійснити перехід на пряме відновлення заліза з руд воднем. Побічним продуктом такого виробництва буде водяна пара. В даний час в Швеції розпочато розробку відповідного проекту.

Ще ряд доповідей був присвячений проблемам, які в тій чи іншій мірі вивчалися і вивчаються в Україні. До них можна віднести залучення в шихту для коксування слабоспекающихся вугілля і вторинних продуктів КХП (в т.ч. шляхом їх брикетування з використанням в якості сполучних смолистої частини кам'яновугільних фусов, відходів виробництва пластичних мас і т.п.), вдосконалення конструкцій машин і механізмів коксового виробництва, способи продовження терміну експлуатації пічного фонду та ін.

Тут хочеться відзначити, що для отримання найбільш однозначних і інформативних результатів по впливу на якість коксу сировинних компонентів, техн логічних прийомів та ін. у світовій практиці широко використовуються ящикові коксування, а також пілотні і лабораторні моделі коксової печі. До останніх можна віднести, наприклад, напів-пілотну піч ємністю 17 кг з рухомою стінкою (MWO - movable wall oven), згадану в доповіді М.А.Діас (INCAR) «Використання відходів в якості сировини у виробництві коксу» (посилання на статтю Fuel 114, 216-223 (2013), MADiez, R.Alvarez, JLGCimadevilla, Briquetting of carbon-containing wastes from steelmaking for metallurgical coke production). У ДП «УХІН» згадані способи дослідження процесу коксування традиційно використовуються і розвиваються.


Рукопис посупіла до редакції 20.09.2016

Search