«Сибирский антрацит»: металлургия обновленная и энергетика

Ученые Сибири нашли топливо будущего - экологически чистое и превосходящее уголь по теплоотдаче. Им оказался антрацит, добываемый, в частности, на трех месторождениях новосибирского акционерного общества «Сибирский антрацит». Это настоящее богатство, которым россияне могут гордиться не менее, чем золотыми россыпями или алмазными копями

Он помог нам выиграть войну

Первый же интерес к сибирским залежам антрацита возник во время Великой Отечественной войны, когда страна остро нуждалась в танковой броне. В связи с оккупацией Донбасса листвянскому антрациту было уделено особое внимание. Комитетом обороны была утверждена марка - «АЛЛ» (антрацит листвянский литейный), а Листвянский рудник начал усиленно развиваться и увеличивать добычу для обеспечения эвакуированных заводов.
Послевоенное развитие черной и цветной металлургии, химической и других отраслей промышленности, потребляющих большое количество угольной электродной продукции, вызвало серьезную напряженность в стране с сырьем. В 50-60-е годы в Институте физико-химических основ переработки минерального сырья (ИФХИМС) Сибирского отделения Академии наук СССР был выполнен комплекс исследований антрацитов Листвянского месторождения. И сделан вывод о возможности их использования для изготовления электродной продукции. В 1980 году пущена в эксплуатацию обогатительная фабрика «Листвянская».
В 80-е годы целый ряд научных учреждений (ИФХИМС, ВАМИ, ВУХИН и другие) вел большие исследования и испытания для определения основных направлений технологического и энергетического использования антрацита. В итоге получился довольно обширный перечень возможностей для его использования. В частности, в технологическом направлении это производство термоантрацита, электродной продукции (угольных и углеграфитовых боковых и подовых блоков, электродной массы, электродов и прочего) для цветной и черной металлургии, ферросплавного, химического, электросталеплавильного производств, использования как карбовосстановителя для получения высокоуглеродистых материалов в металлургических производствах, как карбонизатора для производства стали в мартеновских и конверторных печах; и для производства синтетического чугуна в электро- и индукционных печах; и как карботопливо для агломерации руд черных и цветных металлов; плюс в качестве заменителя кокса в металлургии и металлообработке; и как заменитель кокса в химических производствах (карбиды кальция и кремния, фосфора, соды, сернистого натрия и др.) или заменитель кокса в производстве стройматериалов (обжиг известняка, доломита, гипса, паронит купить и др.); дополнительно - при производстве электрокорунда для абразивной промышленности, производстве сорбентов, адсорбентов и пластмасс электро-вакуумное производство. В качестве добавки в коксохимическом, цементном, стекольном производствах. А в энергетическом направлении - для пылевидного и слоевого сжигания и топливо для коммунально-бытовых нужд.
Поэтому неудивительно, что сегодня самое активное применение антрацит ЗАО «Сибирский Антрацит» находит не только в странах СНГ, но и на мировом рынке.

Антрацит в производстве: конкурентов нет

Одно из самых актуальных направлений использования антрацита - применение его в качестве ваграночного топлива. Применение литейного кокса на сибирских заводах проблематично из-за высокой стоимости, неритмичности поставок (в частности с Донбасса) и пр. Поэтому проблема замены его на более дешевое и качественное местное топливо весьма актуальна. И если учесть разницу в ценах, то у антрацитов «Сибирского антрацита» нет конкурентов. Как показали результаты испытаний антрацитов, работа вагранок была нормальной. Каких-либо отрицательных моментов в связи с применением антрацита не выявлено. Положительной особенностью явилось повышение температуры чугуна на желобе, что улучшает качество отливок. Расход топлива практически не увеличился. Качество металла соответствовало нормам на серый чугун марки С418. А по результатам плавок учеными был сделан вывод о возможности практического использования антрацита ЗАО «Сибирский Антрацит» в вагранках. В итоге были разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия на антрацит литейный (ТУ 14-7-158-95). Ряд предприятий начал работы по замене кокса и термоантрацитов на сырой антрацит и уже получил хорошие результаты.
Универсал по применению
Другой актуальный момент использования сибирских антрацитов - производство ферросплавов. Заводы России и Казахстана, традиционно использовавшие для изготовления электродов в производстве ферросплавов термоантрацит, сегодня испытывают трудности, связанные с неритмичностью поставок, ростом цен как на сырье, так и на железнодорожные перевозки.
Комплексное изучение физико-химических свойств антрацита ЗАО «Сибирский Антрацит» показало, что он является перспективным и хорошим по качеству материалом для производства термоантрацита, отвечающего требованиям технических условий по получению электродной массы, например, для самообжигающихся электродов в производстве ферросплавов. Промышленные опыты по прокалке антрацита марки АМ производства Сибантрацит в электрокальцинаторе дали положительные результаты и позволили рекомендовать его для производства электродной массы взамен термоантрацита.
Кроме термоантрацита, для приготовления электродной массы в производстве самообжигающихся электродов применялся и доменный кокс. Разработанный электрический режим прокалки, уточненные рецептура и регламент смешивания компонентов позволили получить электродную массу без использования доменного кокса. При этом себестоимость изготовления электродов снизилась.
Из-за неудовлетворительного качества, высокой стоимости и дефицита коксового орешка в последние годы проводятся работы по подбору и испытанию других углеродистых материалов в качестве восстановителя для ферросплавного производства, представляющие сложную проблему в связи с жесткими требованиями к качеству этого вида сырья. Формовой желейный мармелад на основе пектина имеет форму фруктов, соответствующий фрукту цвет, вкус и аромат, очень вкусно и полезно. Срок хранения 6 месяцев! Изготовлен из высококачественных натуральных продуктов! Исследования ВУХИНа показали возможность частичной замены кокса антрацитом. Положительным свойством антрацита является низкая, по сравнению с коксом, зольность (в 2,5 раза) и пониженный выход летучих веществ. Количество минеральных примесей в антраците в три раза меньше, чем в коксе. Зола антрацитов содержит меньше вредных элементов. В то же время в антраците больше углерода, он достаточно прочен и имеет высокое удельное электросопротивление.
Всего было разработано девять вариантов смесей антрацита с коксом. Экономически приемлемой оказалась смесь, содержащая 20-25 процентов антрацита, что и было рекомендовано, в частности, АО «Кузнецкие ферросплавы» для использования. Последние разработки показали возможность применения как восстановителя и концентрата антрацита марки АС класса 6-13 мм.
Еще один путь использования антрацитов акционерного общества «Сибирский Антрацит» - обеспечение металлургии топливом и восстановителем. В последние годы эта проблема также обострилась. Необходимость снижения затрат в сталеплавильном производстве привела к использованию углей вместо традиционного кокса при раскислении и науглероживании сталей.
Перспективным направлением является также применение в качестве карбовосстановителя для ферросплавных предприятий, карбонизатора для сталеплавильных агрегатов и карботоплива для агломерационных фабрик. Подобрана угольная шихта из смеси тощего угля и антрацита марок ТР, ТСШ и АСШ. Доля антрацита ЗАО «Сибирский Антрацит» при этом составила 25-30 процентов. Значительным преимуществом карбовосстановителя перед коксовым орешком является повышенная (в два раза) реакционная способность, более высокое удельное электросопротивление, повышенная структурная прочность, более низкое (в два раза) содержание серы. Состав золы благоприятен для выплавки ферросплавов. Карбовосстановитель прошел промышленную апробацию, установлена пригодность его для производства феррохрома при замене 20 процентов коксового орешка. Качество карбонизатора по основным параметрам превышает коксовую мелочь, используемую в сталеплавильном производстве. Он обладает также рядом особенностей, способствующих повышению эффективности использования по сравнению с коксом. В частности, испытания показали достаточную эффективность применения карбонизатора для вспенивания шлака по ходу продувки, науглероживания металла в сталеразливочном ковше перед непрерывной разливкой. Особенностью карботоплива является повышенный выход летучих веществ (10,4 процента против 2,5 процентов), смола в продуктах пиролиза отсутствует. Преимущество его заключается в повышенной химической активности.

В топках кипящего слоя

Использование прогрессивной технологии сжигания угля и его отходов в циркулирующем и стационарном кипящих слоях позволяет эффективно использовать на эти цели отсевы антрацита.
В мировой практике эта технология используется широко. В отличие от традиционных слоевого и камерного способов сжигания, кипящий слой обеспечивает: сжигание углей с зольностью до 80 процентов и промышленных отходов; уменьшение габаритов создаваемых котлов и повышение производительности модернизируемых агрегатов; улучшение экологических показателей; получение гранулированных шлаков, используемых в строительстве.
Институтом теплофизики СО РАН совместно с Центральным котлотурбинным институтом и рядом котельных заводов Бийска и Барнаула разработана и испытана технология сжигания отсевов антрацита в кипящем стационарном слое как наиболее простая в реализации, позволяющая реконструировать и модернизировать физически устаревшие котлы. Затраты на модернизацию составляют около 10 процентов от стоимости строительства новых котлов. Используя методику модернизации, ЗАО «Сибирский Антрацит» осуществил реконструкцию котлов собственной котельной, где с успехом уже в течение ряда лет применяются антрацитовые отсевы.

Экология будущего

Что касается экологической чистоты, то никакой уголь не может сравниться с антрацитами по этому показателю. Антрацит месторождений ЗАО «Сибирский Антрацит» является высококачественным топливом, выделяющим наименьшее количество вредных выбросов при сжигании в слоевых топках. ВУХИНом проведена оценка экологической опасности традиционно используемого на котельных угля марки «Г» и других видов топлива.
Исследования показали, что применение рядового антрацита вместо угля марки «Г» позволяет значительно улучшить экономические показатели топлива: выбросы пыли снизились в семь раз, окись углерода, метан и водород практически исчезли, выбросы бензопирена уменьшились в 86 раз, аммиака - в пять раз, оксидов серы - в три раза, азота - в 56 раз. Сортировка антрацита усиливает экологический эффект, а добавка к нему угля марки «Г» снижает его, но зато повышает скорость тепловыделения. Экология сжигания антрацитовых брикетов зависит от качества связующего материала, но в любом случае экологические показатели занимают при этом промежуточные значения между газовым углем и антрацитом. Полученные результаты позволили ученым рекомендовать антрацит ЗАО «Сибирский Антрацит» и брикеты на его основе в качестве экологически чистого топлива для слоевого сжигания.
От брикетов чисто и тепло
По данным исследований ученых, КПД при сжигании брикетов, изготовленных из продукции ЗАО «Сибирский Антрацит», достигает 80,3 процента, тогда как при работе на угле с 40-процентным содержанием мелочи (угольной пыли) он составляет только 31,8 процента. То есть при сжигании угля больше половины сырья просто не пригодно к использованию и идет в отсев. Что, согласитесь, экономически не совсем выгодно. Улучшить же качество добываемого угля не представляется возможным - с ростом механизации горных работ содержание мелких классов в добытом угле будет только увеличиваться. Единственный разумный выход - использование брикетированного антрацита. При этом он может использоваться не только в жилищно-коммунальном хозяйстве, но и в металлургии и других отраслях промышленности.
Испытания показали, что брикеты являются высокоэффективным теплоносителем для конвертерной плавки и позволяют значительно повысить достигнутый в современной практике уровень вводимого в конвертер топлива. По сравнению с антрацитовыми отсевами термический КПД антрацитовых брикетов возрос в 2,5 раза, брикетов «антрацит + 20 процентов Са(ОН)2» - в 1,4 раза, брикетов «антрацит + ферросилиций» - в 4,8 раза. Коэффициент замены чугуна ломом увеличился соответственно в 2,7; 1,4 и 3,4 раза. Наблюдалось снижение содержания в шлаке FеО и повышение СaО, увеличение выхода жидкой стали.
Установлено также, что использование брикетов позволяет значительно повысить эффективность процесса выплавки стали из стопроцентного лома. Применение брикетов на основе антрацита ЗАО «Сибирский Антрацит» способствовало быстрому формированию активного высокоосновного шлака и существенному снижению содержания в металле серы. Используя методику модернизации, ЗАО «Сибирский Антрацит» осуществил реконструкцию котлов собственной котельной, где с успехом уже в течение ряда лет применяются антрацитовые отсевы. Предложенная технология наряду с решением экологических вопросов позволяет снизить энергетическую зависимость от поставщиков топлива.
Экономия средств, обеспечение металлургического производства высококачественным сырьем, рациональное использование промышленных котлов и печей, экологическая чистота и тепло в наших домах - всего этого можно достичь, если не бояться использовать исследования ученых и внедрить в жизнь широкое, повсеместное применение антрацитов от ЗАО «Сибирский Антрацит», качество и достоинства которых признаны во всем мире.
Подготовил Виталий САВЕЛЬЕВ, «»