Экономическая эффективность методов металлургической переработки железных руд Петрова Вера Викторовна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Экономические проблемы производства чугуна и альтернативные процессы 11

1.1. Экономические проблемы развития доменного производства 13

1.1.1. Проблемы обеспечения топливом 13

1.1.2. Проблемы обеспечения железной рудой 24

1.1.3. Анализ возможностей дальнейшего увеличения объемов доменного производства 39

1.2. Экономический анализ состояния развития

альтернативных процессов 45

ГЛАВА 2. Разработка методики экономической оценки переработки железорудного сырья 62

2.1. О методах оценки эффективности капитальных вложений 62

2.2. Основные методические положения исследования 75

2.3. Разработка экономической модели переработки железных руд методом Ромелт 83

2.4. Методика разработки экономических показателей производства концентратов железных руд различной степени обогащения 98

ГЛАВА 3. Экономическое исследование показателей плавки железорудного сырья в установках Ромелт 106

3.1. Основные исходные данные для исследований 106

3.2. Исследование влияния разных режимов плавки на экономические показатели процесса 109

3.3. Оценка влияния содержания железа в руде на экономические показатели процесса 124

ГЛАВА 4. Экономическая эффективность металлургической переработки железорудного сырья 137

4.1. Сравнительная экономическая оценка показателей производства чугуна в доменных печах и установках Ромелт 137

4.2. Сравнительная экономическая оценка показателей переработки доменного чугуна и чугуна Ромелт в сталь 147

4.3. Экономическая эффективность переработки концентратов с различным содержанием железа 150

4.3.1. Экономическая эффективность переработки концентратов магнетитовых кварцитов 150

4.3.2. Экономическая эффективность переработки концентратов окисленных кварцитов 158

4.3.3. Экономическая оценка влияния основности шлака 164

4.3.4. Экономическая оценка получения вторичных энергоресурсов 170

Заключение 178

Список используемых источников 182

Приложения 192

• Проблемы обеспечения топливом
• О методах оценки эффективности капитальных вложений
• Основные исходные данные для исследований
• Сравнительная экономическая оценка показателей производства чугуна в доменных печах и установках Ромелт

Введение к работе

Вопрос о перспективах развития различных способов переработки железных руд в сталь является предметом постоянных дискуссий на конференциях металлургов и в научной печати. По результатам этих дискуссий в настоящее время можно выделить три самостоятельных по уровню разработанности, внедрения и экономической эффективности направления развития металлургической переработки железных руд.

Первое направление связано с совершенствованием доминирующей сегодня по разработанности и производственным мощностям агло-коксо-доменной схемы получения чугуна и последующей его переработки в сталеплавильных агрегатах.

Дальнейшее развитие этого направления связано с преодолением целого ряда трудностей, связанных с присущими доменной плавке недостатками. К ним относятся:

невозможность ведения доменного процесса без высококачественного металлургического кокса;

необходимость усложнения подготовки железорудного сырья из-за постоянного снижения содержания железа в добываемых рудах и повышенных требований к качеству шихты для доменных печей;

целесообразность возведения доменных печей больших объемов для обеспечения высоких технико-экономических показателей;

высокий уровень вредных выбросов агло-коксо-доменного комплекса, требующих значительного увеличения капитальных вложений в природоохранные мероприятия.

Эти недостатки, а также приближение технологии доменной плавки к такому уровню развития, когда дальнейшее совершенствование процесса сталкивается со все возрастающими трудностями, природа которых присуща всем техническим

системам, обусловили поиск бескоксовых (внедоменных) способов получения

железа.

В основу второго по уровню разработанности и внедрения направления переработки железных руд, положены различные способы твердофазного восстановления кусковых руд и железорудных окатышей без использования в качестве восстановителя кокса. При этом получается твердый высокометаллизованный продукт, пригодный для переработки в сталь непосредственно в сталеплавильных агрегатах (процессы Midrex, FIOR, HyL, SL/RN, Fastmet, Iron Carbide и др.). Однако предполагаемого широкого развития данное направление не получило. Технология твердофазного восстановления железных руд хотя и решает проблемы отсутствия или дефицита кокса, уменьшения вредных выбросов в окружающую среду, способствует строительству мини-заводов, но она не может составить конкуренцию агло-коксо-доменной схеме по технико-экономическим показателям производства металлизованного продукта и стали. Основными причинами этого явились:

повышенные требования к сырью по содержанию железа и окислов пустой породы, вызывающие повышенный уровень затрат на его подготовку;

ограничения по единичной производительности агрегатов, обусловленные технологическими особенностями рассматриваемых процессов;

дополнительные затраты на пассивацию и хранение получаемого металла;

необходимость применения для металлизации природного газа (90% вариантов), мировой уровень цен на который, делает эти процессы для массового производства стали в развитых странах экономически неконкурентноспособным;

повышенный расход электроэнергии при производстве стали в электропечах в связи с увеличенным количеством шлака из-за примесей в металлизованном продукте.

В силу ограниченных возможностей процессов твердофазного восстановления, большое количество исследований было направлено на разработку процессов внедоменного получения жидкого чугуна, сходного по

своєму составу и свойствам с доменным чугуном, с использованием в качестве восстановителя энергетического угля.

Способы, реализующие эту задачу, объединяются в группу плавильно-восстановительных процессов и составляют третье направление металлургической переработки железных руд.

Большинство способов, получающих жидкий металл, сначала было представлено в виде многостадийных комбинированных процессов (COREX, DIOS, HIsmelt и др.). Основными недостатками разработанных процессов этого типа являются: наличие стадий (одной и более) предварительной подготовки и восстановления руды, осуществляемых в твердой фазе. В результате чего возникают проблемы согласования работы восстановительной и плавильной частей установок и сохраняются требования по подготовке исходного железосодержащего сырья, что требует значительных затрат. Получение избыточного восстановительного газа, который не используется в самом процессе, чем снижает его эффективность.

С учетом этих недостатков вслед за процессом COREX был разработан одностадийный процесс Ромелт с частичным дожиганием газов в плавильном реакторе. Пример успешной опытно-промышленной реализации процесса Ромелт инициировал разработки по переводу на одностадийную работу процессов DIOS и HIsmelt, а также разработку полностью одностадийного процесса Auslron. Несмотря на большое количество исследований, проведенных в этой области, данное направление остается наименее разработанным, промышленного внедрения пока не имеет, но является очень перспективным.

Таким образом, в обозримом будущем в области металлургической переработки железных руд, доминирующее положение сохранит агло-коксо-доменная схема. Проблема дефицита кокса при этом будет решаться совершенствованием доменного процесса с целью снижения его расхода на выплавку чугуна, в частности за счет вдувания угольной пыли.

Использование процессов твердофазного восстановления будет, вероятней

всего, ограничено областью производства сталей в дуговых электропечах, на

мини-заводах, где могут быть оправданы повышенные затраты в подготовку и

переработку чистых по вредным примесям руд и в регионах с дешевым

природным газом, который не может экономически эффективно использоваться в

других регионах.

Определенную конкуренцию агло-коксо-доменной схеме могут составить плавильно-восстановительные процессы. Особенно актуальным этот вопрос может стать после 2005 г., когда заканчивается срок эксплуатации 40-45 крупнейших доменных печей мира. Перед металлургическими компаниями встанет вопрос о целесообразности проведения капитального ремонта доменных и коксовых печей, аглофабрик и дальнейшей эксплуатации всего этого комплекса еще 25-30 лет. При условии промышленного освоения агрегатов, получающих жидкий металл без использования кокса, не уступающих по технико-экономическим показателям производства чугуна крупным доменным печам, это направление будет успешно развиваться.

Предпосылки к этому имеются. В России прошел апробацию и практически подготовлен к промышленному внедрению одностадийный процесс жидкофазного восстановления Ромелт. Процесс выгодно отличается от всех существующих за рубежом по данному направлению разработок по следующим позициям:

осуществляется в одном агрегате;

использует в качестве топлива неподготовленный уголь;

может перерабатывать практически любые виды железосодержащего сырья (руды, концентраты, пыли, шламы) без предварительного окускования;

не имеет ограничений по содержанию в железосодержащем сырье летучих металлов (щелочи, цинк, свинец и т.п.), которые извлекаются в ходе плавки в кондиционный для использования в цветной металлургии продукт.

Получаемый при этом, низкокремнистый и низкомарганцовистый чугун, без каких-либо затруднений и даже с некоторым преимуществом по сравнению с доменным, может перерабатываться различными способами в сталь.

Целесообразность промышленной реализации процесса должна подкрепляться экономическим обоснованием.

Целью настоящей работы является оценка экономической эффективности металлургической переработки железных руд по альтернативным технологическим схемам.

Исследованию и внедрению новых технологий получения металла, в частности процесса Ромелт, посвящено ряд работ. Были работы по переработке железосодержащих отходов и по анализу энергоемкости процесса. Но исследованию экономической эффективности переработки железных руд практически не уделялось соответствующего внимания по ряду причин:

1. Отсутствовала методика оценки влияния технологических факторов на экономические показатели.

2. Процесс находился в стадии освоения и не вставал остро вопрос о его промышленной реализации.

3. В предшествующие десятилетия основное внимание металлургов уделялось развитию доменного производства.

Были поставлены и решены следующие задачи:

выявлены экономические проблемы традиционной схемы переработки руд, предложены и обоснованы основные пути их решения на основе анализа современного состояния железорудной и топливной баз черной металлургии, тенденций развития существующей технологии производства чугуна;

изучены методические особенности оценки эффективности инвестиций в условиях рынка, обоснованы критериальные показатели и основные методические подходы к исследованию экономической эффективности новых технологий;

разработана экономическая модель металлургической переработки

железных руд методом Ромелт;

определены экономически эффективные технологические режимы плавки железных руд в установках Ромелт;

проведен анализ сравнительной экономической эффективности переработки железных руд разного качества в установках Ромелт с традиционной схемой.

Объект исследования - методы плавки железосодержащего сырья. Предмет исследования - экономическая эффективность переработки железных руд разного качества.

Научная новизна работы заключается в том, что:

впервые комплексно изучены экономические аспекты переработки железных руд принципиально новым методом;

определены экономически оптимальные параметры технологических режимов и конструктивного оформления процесса Ромелт;

впервые показано с экономических позиций, что технология Ромелт менее чувствительна к изменению содержания железа в сырье, чем доменная печь, поэтому может успешно использоваться для решения разнообразного круга задач:

существенного снижения затрат на производство чугуна и стали при переработке сырья, сопоставимого по качеству с доменным;

значительного упрощения схем обогащения и повышения извлечения железа из руд за счет переработки сырья с пониженным содержанием железа и затратами, не превышающими уровень, достигнутых в доменном производстве;

улучшения достигнутых экономических показателей производства чугуна и стали при одновременном (в допустимых пределах) снижении содержания железа в сырье и повышении степени его извлечения в готовую продукцию.

Применительно к задачам исследования теоретически обоснованы, усовершенствованы и применены оригинальные методы определения

минимальной продажной цены и внутренней нормы прибыли, рекомендованные

для использования в качестве критериальных показателей оценки эффективности

инвестиций на ранних стадиях проработки инвестиционных решений в

изменяющихся условиях рынка.

Практическая значимость работы состоит в доказательстве высокой

эффективности и широких возможностей технологии Ромелт в решении

экономических проблем металлургической переработки железных руд.

Установленные в ходе исследования зависимости экономических показателей

производства чугуна и стали, границы эффективного применения технологии

Ромелт по удельной производительности и содержанию железа в сырье,

экономическая модель и результаты оценки экономической эффективности новой

технологии, могут быть использованы научными и проектными организациями,

горнорудными и металлургическими предприятиями отрасли при научном

обосновании, проектировании и разработке программ развития головных

переделов горно-металлургического комплекса.

Основные материалы диссертационной работы опубликованы в трех

научных статьях; основные положения работы доложены и обсуждены на 51-й

(1997 г.) и 53-й (1999 г.) научно-технических конференциях молодых ученых

МИСиС; научно-методическом семинаре кафедры экономики и менеджмента

МИСиС (2000 г.).

Диссертация изложена на 191 странице машинописного текста и включает

35 таблиц, 17 рисунков, а также 12 приложений на 50 стр., список используемой

литературы из 109 наименований.

Проблемы обеспечения топливом

Осуществление доменного процесса невозможно без использования металлургического кокса.

По разведанным запасам угля категории А+В+С1 (на 01.01.1996 г. - 200,8 млрд. т), Россия занимает третье место в мире после США и Китая (табл. 1). Но при этом сырьевая база угольной промышленности России имеет существенные недостатки, которые проявляются:

1. В качественном составе угольной базы. В металлургической отрасли используются в основном коксующиеся угли. Свыше половины балансовых запасов категорий А+В+С1 (103,1 млрд. т) составляют бурые угли (табл.1). Разведанные запасы коксующихся углей равны 40 млрд. т или только 20 % от всех запасов. 2. В неравномерности распределения разведанных запасов угля по территории страны.

В азиатской части России находится 90 % запасов углей, а в европейской -лишь 10 %, тогда как на последнюю приходится 45-46 % потребления угля [1,2]. 76% запасов коксующихся углей расположены в Западно-Сибирском регионе - в Кузнецком бассейне.

Наиболее благоприятные для добычи запасы угля значительно удалены от основных потребителей России и дальнего зарубежья. Лучшие угольные базы -Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны расположены на расстоянии 3000 - 4000 км от ближайших портов и основных имеющихся и потенциальных потребителей в Европейской части России и других странах. Это существенно влияет на транспортную составляющую в конечной цене угля. В мировой практике эта составляющая не превышает 30%, в России в среднем 56%, а при дальних перевозках 70% и более. Затраты на перевозку кузнецких углей, например, превышают расходы на добычу. При доставке их на Урал и в центр европейской части России цена на них возрастает в 1,5-2 раза, в Калининградскую область - в 3, Архангельскую - в 2, в Хабаровский край - в 2,6 раза [3].

В результате металлургические предприятия, расположенные в Западно-Сибирском регионе в непосредственной близости от угольных предприятий, имеют дополнительный доход за счет наиболее низкого уровня цен на уголь, по сущности своей являющийся "рентой местоположения".

Многие крупные месторождения с ценными коксующимися марками углей расположены в неблагоприятных климатических зонах и отличаются сложными горно-геологическими условиями.

3. В чрезмерных затратах на добычу и обогащение угля в сочетании с повышенной опасностью при добыче.

Около половины балансовых запасов шахт по общепринятым в мировой практике нормам являются некондиционными по качеству угля, мощности, условиям залегания, газо- и выбросоопасности пластов, что определяет чрезмерные затраты на добычу и обогащение угля, повышенную опасность работы.

В целом по Российской Федерации из 201,8 млрд.т числящихся на балансе на 01.01.1993 г. разведанных запасов были признаны благоприятными для промышленного освоения в современных экономических условиях 140,2 млрд.т, в том числе по действующим и строящимся предприятиям - 19,8 (68%) из 29 млрд.т. По коксующимся углям доля благоприятных запасов по России в целом составляет 19,6 (47%) из 41,4 млрд.т, в том числе на действующих предприятиях 5,4(59%) из 9,1 млрд.т [4,5].

4. Несоответствие качества добываемых коксующихся углей оптимальному составу угольной шихты для коксования.

Шихта для производства кокса может включать до 12 марок углей. Каждая марка играет определенную роль в коксохимическом процессе. Марки одного типа взаимозаменяемы, хотя при этом качество шихты может значительно различаться. Поэтому в шихтах должно соблюдаться совершенно определенное соотношение углей отдельных марок [9].

Для слоевого коксования рекомендуется использовать следующие марки углей: коксовые жирные (КЖ), коксовые (К), жирные (Ж), газовые жирные (ГЖ), отощенные спекающиеся (ОС), газовые жирные отощенные (ГЖО), коксовые отощенные (КО), газовые (Г), коксовые слабоспекающиеся (КС), коксовые слабоспекающиеся низкометаморфизированные (КСН), длиннопламенные газовые (ДГ), тощие спекающиеся (ТС), слабоспекающиеся (СС) [6-9].

По технологической ценности (по коксуемости) коксующиеся угли делятся на группы: особо ценные (хорошо коксующиеся): КЖ, К, Ж, ГЖ, ОС, КО; в том числе, определяющие спекаемость: КЖ, К, Ж.; ценные (слабококсующиеся): ГЖО, Г, КС, КСН; некоксующиеся (могут применяться в ограниченных количествах в шихтах высокой коксуемости в условиях классического процесса коксования и в большем количестве - при специальных процессах подготовки и коксования, либо полностью служить сырьевой базой коксования в новых процессах производства кокса) [7,8].

Применительно к условиям нашей страны суммарное содержание в оптимальной шихте для коксования углей марок ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, и ОС должно составлять 75-80 % [10]. К началу 90-х годов структуры угольных шихт коксохимических предприятий были близки к оптимальным. Это позволило в период с 1980 по 1990 г. уменьшить расход кокса в доменном процессе: с 569 кг/т передельного чугуна до 504,5 кг/т.

До настоящего времени величина добавок в шихте большинства коксохимических производств не превышала нормы, однако появилась и сохраняется тенденция к нарушению требуемого соотношения отдельных марок углей: уменьшается суммарная доля хорошо спекающихся углей марок К, КЖ и КО, обеспечивающих прочностные характеристики кокса с одновременным увеличением количества углей марок ГЖ и Ж [11 ].

Дефицит в угольных шихтах углей марок КЖ, К, КО и ОС, обозначившийся к 1995 г. (табл.2), привел к ухудшению качества кокса и увеличению его расхода в доменном процессе до 525 кг, что существенно снизило производительность доменных печей и отрицательно повлияло на экономику процесса.

В таблице показаны отклонения в поставках углей отдельных марок от их потребности для обеспечения оптимального соотношения в шихтах. В избытке оказались угли марок ГЖ и Ж ( 1.2 млн. т) и марок КС, КСН, ТС, и СС ( -3.8 млн.т). Обозначился большой дефицит наиболее ценных для коксования углей марок К, КЖ, КО, и ОС ( 4.5 млн.т.).

О методах оценки эффективности капитальных вложений

В случае если ВНП равна или больше требуемой инвестором нормы дохода на капитал, то инвестиции в данный инвестиционный проект оправданы, и можно рассматривать вопрос о его принятии.

Индексы доходности характеризуют (относительную) "отдачу проекта" на вложенные в него средства. Они могут рассчитываться как для дисконтированных, так и недисконтированных денежных потоков.

При оценки эффективности часто используются: Индекс доходности затрат - отношение суммы денежных притоков (накопленных поступлений) к сумме денежных оттоков (накопленным платежам).

Индекс доходности инвестиций - отношение суммы элементов денежного потока от операционной деятельности к абсолютной величине суммы элементов денежного потока от инвестиционной деятельности. Он равен увеличенному на единицу отношению чистого дохода к накопленному объему инвестиций.

Срок окупаемости - это минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается неотрицательным.

Результаты и затраты, связанные с осуществлением проекта, можно вычислять с дисконтированием или без него. Соответственно, получаются два различных срока окупаемости.

Все предлагаемые методы, в свою очередь можно объединить в две группы:

1. Методы, не предполагающие использования концепции дисконтирования или простые методы оценки эффективности инвестиций (расчет периода окупаемости инвестиций, расчет простой нормы прибыли);

2. Методы, основанные на применении концепции дисконтирования (метод определения чистой текущей стоимости, метод расчета рентабельности инвестиций, метод расчета внутренней нормы прибыли). Главный недостаток простых методов оценки эффективности инвестиций заключается в игнорировании факта неравноценности одинаковых сумм поступлений или платежей, относящихся к разным периодам времени. Эти показатели не рекомендуется использовать как основные методы оценки приемлемости инвестиций. К ним целесообразно обращаться ради получения дополнительной информации о проекте.

Основу методов второй группы составляет расчет денежных потоков, который потом позволяет рассчитать основные критериальные показатели.

К несомненным достоинствам метода расчета денежных потоков относятся возможность исчерпывающего учета в эффекте фактора времени, любых технических, технологических, финансовых и организационных особенностей проектов, богатый интерпретационный смысл оценочных показателей. Все это сделало метод универсальным, весьма точным и потому широко применяемым в рыночной экономике инструментом оценки экономической эффективности инвестиционных решений.

Вместе с тем практическая реализация возможностей метода сопряжена с необходимостью тщательной подготовки большого числа и набора исходных данных. Эти данные, помимо традиционной информации для расчета объема капитальных вложений и текущих затрат, должны включать также подробные графики освоения капитальных вложений и производственных мощностей, динамику изменения показателей производства, структуру инвестируемого капитала, условия предоставления кредитов и т.п.

Получение подобной информации возможно только на этапе глубокой проработки предварительно отобранных проектных решений. Следовательно, использование метода можно считать целесообразным при сравнении двух-трех вариантов готовых проектных решений, обеспеченных всем необходимым набором исходных данных.

На более ранних стадиях проработки инвестиционных решений, а особенно в исследовательских работах, когда необходимо сравнивать показатели большого числа вариантов, применение указанного метода не является оправданным. В таких случаях целесообразно пользоваться упрощенными, с позиций расчета, критериями эффективности инвестиций.

В связи с этим нами была предпринята попытка разработки применительно к задачам научных технико-экономических исследований такого показателя, который был бы свободен от указанных недостатков.

В качестве основного критерия оценки эффективности инвестиционных решений предложено использовать расчетную величину минимальной продажной цены (Цп)- Этот показатель позволяет максимально, но без громоздких вычислений, учитывать условия рынка, основные особенности сравниваемых вариантов и дает при этом объективный результат. Под минимальной продажной ценой понимается предельный уровень цены реализации продукции, ниже которого инвестиции будут убыточными по сравнению с наиболее простой альтернативой их использования (вложение в банк под процент). Для решения вопроса об инвестировании ее достаточно сравнить с ценой данного вида продукции, установившейся на рынке. Если Цп ниже существующей рыночной цены - смело инвестируйте, если выше - откажитесь от проекта. Соответственно лучшим из всех сравниваемых вариантов будет считаться тот, у которого расчетная продажная цена будет иметь наименьшее значение. Ранее была обоснована разработка этого показателя. Вывод формулы расчета минимальной продажной цены был изложен в статье [85] и обоснован в диссертационной работе [86]. Рекомендованная в этих работах формула расчета минимальной продажной цены (1) имела ряд недостатков: 1. Она справедлива для основного капитала и не принимала в расчет необходимую величину оборотного капитала, требуемую для нормального функционирования проекта.

Основные исходные данные для исследований

Способ Ромелт невозможен без активного барботажа шлаковой ванны. Генератором барботажа является часовой расход дутья на нижние фурмы. Для того чтобы все процессы в шлаковой ванне происходили с высокой скоростью, необходимо максимально увеличить массообмен, и уменьшить влияние диффузионного контроля, что обеспечивается интенсивным перемешиванием ванны с помощью дутья фурм нижнего ряда. Не останавливаясь на гидродинамических факторах, следует отметить, что существуют ограничения на максимальную и минимальную скорости истечения газовой струи из фурмы, поэтому выбор расхода дутья на нижние фурмы, их количество и диаметр не может быть произвольным. Соответственно, при любых расчетах материального и теплового баланса расход дутья на нижний ряд фурм задается изначально, исходя из площади пода печи и количества загружаемой шихты [83]. Последние исследования показывают, что оптимальный расход дутья на нижние фурмы составляет 700 м3/(м2хчас) и во всех расчетах принимается постоянным. Процесс Ромелт требует для нормального протекания физико химических реакций поступления достаточного количества тепла в ванну. При постоянном количестве дутья на нижние фурмы недостаток тепла в ванне от сжигания установленного расхода угля может покрываться за счет поступления тепла из зоны дожигания, его количество будет зависеть от степени дожигания отходящих газов. Степень дожигания и содержание кислорода в дутье являются величинами взаимосвязанными. Следовательно, для достижения заданной степени дожигания необходимо изменять содержание кислорода в дутье. Соответствующий этой величине регулирующий параметр может изменяться в пределах от 21 до 95%. Как отмечалось ранее, из-за отсутствия на сегодняшний день полного представления о механизмах, протекающих в печи процессов, вопрос о возможной максимальной производительности процесса остается открытым. Если обратиться к фактическим данным, то на опытной установке Новолипецкого металлургического комбината, имеющей ограничения по производительности из за недостаточной мощности системы охлаждения и газоочистки, при работе на шламах была достигнута максимальная производительность 0,95 т/(м2хчас). При устранении технических недостатков можно повысить производительность агрегата. В настоящее время выполнено ТЛЗ для Индии, в котором гарантируется производительность установки на уровне 1,35 т/(м2хчас). Работоспособность процесса доказана опытными плавками, а как любая техническая система процесс совершенствуется. Теоретически возможный уровень производительности по данным [99] может достигать 2,0-2,5 т/(м2хчас). Поэтому в дальнейших расчетах будут рассмотрены три уровня производительности: 1,35 т/(м2хчас) - гарантированный (пессимистический) уровень производительности; 109 1,5 т/(м2хчас) - нормальный (реально-достижимый); 2,0 т/(м2хчас) - перспективный (оптимистический). 3.2. Исследование влияния разных режимов плавки на экономические показатели процесса

Основные расчеты выполнены с помощью экономической модели для установки с площадью 30 м2; количество дутья на нижние фурмы фиксировано 700 м3/(м2хчас); на нижние и верхние фурмы подается технологический кислород (95% Ог). В качестве исследуемого сырья выбран фактический концентрат Михайловского ГОКа с содержанием железа 66%.

В табл.15 представлены результаты расчета технико-экономических показателей по вариантам с различной степенью дожигания газов в печи (а) для нормального уровня производительности 1,5 т/(м2хчас).

Расчеты показывают, все экономические показатели производства чугуна улучшаются с повышением степени дожигания. Вместе с тем, действие факторов, определяющих уровень текущих затрат на процесс не столь однозначно, как общий итог, поэтому представляет интерес их постатейный анализ. Он приведен в табл. 16.

Основные исходные данные для исследований

В настоящей главе проводится сравнительная оценка эффективности предлагаемых режимов и вариантов плавки в установках Ромелт с традиционной схемой получения чугуна в доменной печи, которая основана на результатах исследования, проведенного в главе 3.

Для проведения сравнительной экономической оценки альтернативных технологий производства чугуна в качестве базовых в соответствии с п.2.2.4 гл.2 приняты лучшие показатели доменной печи №6 НЛМК объемом 3200 м3 мощностью 2847 тыс.т/год, на которой были достигнуты одни из самых высоких технико-экономических показателей производства чугуна в России. Рассматривается два технологических режима работы: 1) с вдуванием природного газа - как наиболее распространенный режим работы для России; 2) с вдуванием пылеугольного топлива (ПУТ) - как мировая тенденция развития доменного производства, которая в соответствии со "Стратегией развития металлургической промышленности России до 2005 года" должна быть поддержана и Россией. Установки для вдувания угольной пыли предполагается внедрить в доменные печи на ОАО НЛМК, ОАО ЗСМК, ОАО ММК, ОАО "НОСТА" [43,106].

Внедрение пылеугольного топлива на российских металлургических предприятиях предполагает исключение природного газа и частичную замену кокса. Пылеугольное топливо вводится в количестве 200 кг/т чугуна. Предусматривается коэффициент замены кокса природным газом 0,8 кг кокса / м3 природного газа; коэффициент замены кокса пылеугольным топливом 0,9 кг кокса/ кг ПУТ.

Для определения экономических показателей получения чугуна в доменной печи с вдуванием ПУТ было проведено исследование различных технологических режимов доменной плавки. Исследование позволило установить, что наибольшее влияние на экономику доменного процесса при введении ПУТ оказывает уменьшение расхода кокса и исключение из процесса природного газа.

Изменение показателей расхода дутья, кислорода, выхода попутной продукции, происходящее при введении ПУТ, на экономику доменного процесса оказывает незначительное влияние (менее 1%) и в расчетах может не учитываться. Полный расчет показателей работы доменной печи при различных технологических режимах представлен в приложении 8. Результаты этих расчетов принимаются в качестве базовых при проведении сравнительной оценки с показателями исследуемой технологии.

Содержание железа оказывает прямое влияние на производительность и экономическую эффективность, как доменной печи, так и установки Ромелт. С целью соблюдения условия сопоставимости процессов по содержанию железа, из принятых для исследования переработки в установке Ромелт концентратов Михайловского ГОКа, наиболее близким к средневзвешенному содержанию железа в шихте доменной печи, является концентрат с содержанием железа 60%. При соблюдении сопоставимых условий по содержанию железа, процесс Ромелт ставится в заведомо худшие условия по качеству перерабатываемого железорудного сырья, так как для получения компонентов железорудной шихты доменной печи (агломерата и окатышей) используются концентраты с более высоким содержанием железа и соответственно меньшим содержанием кремнезема, что при их переработке позволяет иметь меньший расход извести и выход шлака.