Экология металлургического производства : материальные и топливные ресурсы металлургии

№ 1672 

Экоаогия 
металлургического 
производства 

Материальные и топливные 
ресурсы метаплургии 

Учебное пособие 

УДК 669.162.1 
Э40 

Р е ц е н з е н т 
академик РАН ЛЯ. Леонтьев 

Авторы: Ю.С. Юсфин, Н.Ф. Пашков, П.И. Черноусов, 
А.Я. Травянов, СВ. Неделин 

Экология металлургического производства: Материальные и 
Э40 топливные ресурсы металлургии: Учеб. пособие /Ю.С. Юсфин, 
Н.Ф. Пашков, П.И. Черноусов и др.- М.: МИСиС, 2003. - 76 с. 

Данное пособие представляет собой четвертую часть учебного курса 
«Экология металлургического производства», одной из главных целей которого является обучение студентов методам составления экобалансов работы 
металлургических предприятий и оценки ресурсо-экологической эффективности металлургических технологий. В пособии собраны и проанализированы современные данные о структуре отрасли, материальных и топливных ресурсах металлургии железа, знание которых необходимо для успешного выполнения расчетов показателей технологий черной металлургии. 

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям: 110100 «Металлургия черных металлов» и 072000 «Стандартизация и 
сертификация в металлургии» (направления 651300, 653800). 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (Технологический 
университет) (МИСиС), 2003 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие 
4 

Введение 
5 

1. Структура отрасли 
6 

2. Рынок железорудного сырья 
12 

2.1. Запасы железных руд 
12 

2.2. Основные характеристики железных руд и концентратов 
16 

2.3. Качество железных руд 
18 

2.4. Производство и потребление товарных железных руд в мире 
19 

2.5. Новое железорудное сырье 
26 

2.6. Качество железорудных окатышей, их производство и 
потребление 
27 

2.7. Рынок металлизованных окатышей 
28 

2.7.1. Способы производства металлизованного сырья и виды 
продукции 
28 

2.7.2. Качество металлизованного сырья 
30 

2.7.3. Прогноз развития рынка и технологии производства 
металлизованного сырья 
33 

3. Металлургические флюсы 
35 

4. Рынок энергоресурсов 
40 

4.1. Мировые ресурсы и добыча металлургических углей 
41 

4.2. Рынок металлургических углей 
42 

4.3. Производство и мировой рынок кокса 
44 

4.4. Качество кокса и основные направления развития его 
производства 
47 

4.5. Производство металлургического кокса в России 
50 

4.6. Использование других (кроме кокса) энергоносителей при 
производстве чугуна и стали 
54 

4.6.1. Применение в доменном процессе топливновосстановительных добавок к дутью 
54 

4.6.2. Техногенные энергоносители 
57 

4.7. Мазут 
60 

4.8. Природный газ 
61 

4.9. Электроэнергия 
62 

5. Рынок чугуна 
65 

5.1. Современное состояние рынка черных металлов 
65 

5.2. Мировое производство и движение товарного чугуна в мире 
67 

5.3. Производство товарного чугуна в России и условия рынка 
68 

5.3.1. Мировые потребители и поставщики товарного чугуна 
70 

5.3.2. Мировые рынки чугуна 
71 

5.4. Синтиком 
72 

Библиографический список 
73 

3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В пособии собрана информация о структуре черной металлургии России, обеспеченности отрасли всеми видами материальных 
и топливных ресурсов и параметрах рынка готовой продукции. Цель 
пособия - формирование у студентов представлений о тенденциях в 
развитии топливно-сырьевой базы черной металлургии и возможности применения при производстве черных металлов техногенных материалов. Представленная информация дополняет данные об общей 
структуре ресурсов материалов и энергии, находящихся в распоряженин человечества в настоящее время. Кроме того, эта информация 
необходима для грамотного составления экобалансов металлургического производства. 

4 

ВВЕДЕНИЕ 

На протяжении более чем трех тысячелетий изделия из железа являются основными конструкционными материалами человеческой цивилизации. После промышленной революции XVIII-XIX вв. 
в результате внедрения высокопроизводительных процессов производства стали железо превратилось в безоговорочного лидера в этой 
области. Лишь во второй половине уходящего столетия на смену ему 
частично и постепенно стали приходить другие материалы, прежде 
всего алюминий и конструкционные пластмассы. Несмотря на активное развитие современных технологий производства, железо попрежнему сохраняет безусловные преимущества перед основными 
«конкурентами». Особо следует отметить то обстоятельство, что металлургия железа, эффективно решая собственные проблемы материало- и энергосбережения, может существенным образом «помогать» своим основным конкурентам, утилизируя отходы пластмасс и 
производя дешевое сырье для получения алюминия. 

В данном разделе курса «Экология металлургического производства» рассматривается современное состояние материальных и 
топливных ресурсов в отрасли главного конструкционного материала XXI в. и перспективы ее развития. 

5 

1. СТРУКТУРА ОТРАСЛИ 

Структура отечественной черной металлургии близка к организации отрасли в передовых индустриальных странах мира. В США, 
Японии и объединенной Европе существует от 10 до 15 крупных металлургических фирм - предприятий полного цикла производительностью свыше 2 млн тонн проката в год каждое и 50-70 мини-заводов, 
оборудованных в основном электропечами и производящих мелкосортный прокат и метизы (табл. 1.1 и 1.2). 

Таблица 1.1 

Баланс потребления основных конструкционных материалов 
в ведущих индустриальных странах мира (ЕС, США и Япония), % (масс.) 

Материалы 

1. Сталь и чугунное литье 
2. Цветные металлы (алюминий, медь, 
свинец, цинк) 

3. Новые материалы (редкие металлы и 
композитные материалы) 

4. Пластмассы, конкурирующие с металлами: 

тоже,%(объемн.) 
доля от общего потребления 
пластмасс, % 

Годы 

1960 

94,6 

4,9 

0,0 

0,5 
2,6 

18 

1992 

91,7 

7,6 

0,1 

2,6 
13,4 

20 

2001 

85,4 

8,8 

0,4 

5,4 
20,1 

22,5 

2010 
(прогноз) 

84,5 

9,1 

0,7 

5,7 
24,4 

24 

Таблица 1.2 

Затраты энергии и уровень рециклинга при производстве основных видов 
конструкционных материалов 

Материал 

Алюминий (производимый из 
бокситов) 
Пластмассы конструкционные 
Сталь и чугунное литье 

Затраты энергии, 
ГДж/т 

160…240 
45…70 
16…27 

Рециклинг, % от уровня производства 

27 
11 
65 

6 

80 
60 
40 
20 
О 

76,9 
2^,3 

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 

Год 

Рис. 1.1. Динамика производства и потребления товарных железных руд, 
производства стали и чугуна в России (млн т): 

^ 
- производство руд; 
- производство стали; 

- производство чугуна 
^ 
- потребление руд 

В России, полностью обеспечивающей себя железорудным 
сырьем (рис. 1.1) и коксующимися углями, в настоящее время существуют: 

. 8 горно-обогатительных комбинатов (ГОКов), производящих свыше 85 % товарной железной руды и 100 % окатышей: Лебединский, Михайловский, Стойленский, Костомукшский, Ковдорский, Оленегорский, Качканарский и Коршуновский; 

. 9 металлургических комбинатов полного цикла, производящих свыше 90 % проката, 85 % жидкой стали, 95 % передельного 
чугуна: АО «Северсталь» (г. Череповец), АО «Новолипецкий металлургический комбинат» (г. Липецк), АО «Оскольский электрометаллургический комбинат» (г. Старый Оскол), АО «Нижнетагильский 
металлургический комбинат» (г. Нижний Тагил), АО «Магнитогорский металлургический комбинат» (г. Магнитогорск), АО «Мечел» 
(г.Челябинск), 
АО 
«Поста» 
(г. Новотроицк), 
АО 
«ЗападноСибирский металлургический комбинат» (г.Новокузнецк) и АО 
«Кузнецкий металлургический комбинат» (г. Кузнецк); 

. 7 
трубопрокатных 
предприятий - заводов, производящих 
свыше 85 % труб: Выксунский, Волжский, Нервоуральский, Северский, 
Синарский, Таганрогский, Челябинский. 

Всего же в состав отрасли входит 221 предприятие: 

7 

.46 горнодобывающих; 
.27 металлургических; 
. 13 по производству специальных сталей и сплавов; 
.15 по производству метизов; 
. 79 вторичной металлургии; 
.18 огнеупорных; 
. 5 самостоятельных коксохимических и коксогазовых заводов; 
. 4 ферросплавных. 
По географическому расположению этих предприятий в России их принято относить к четырем основным территориальноэкономическим регионам: Северному, Центрально-Черноземному, 
Уральскому и Сибирскому. Распределение запасов железных руд по 
регионам и потребность регионов в товарных железных рудах приведены на рис. 1.2 и в табл. 1.3. Состав горно-металлургического комплекса регионов и структура основных транспортных потоков между 
ними приведены в виде схемы на рис. 1.3. 

Рис. 1.2. Распределение запасов железных руд 
по регионам России, % 

8 

Таблица 1.3 

Потребность различных регионов России в товарных железных рудах 

в 2000 г. (млн т) 

Регион 

Северо-Западный 
Центральный 
Уральский 
Занадно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 

Итого 

Производство руд 

14,2 
45,1 
17,1 
3,1 
7,2 
86,7 

Потребность 
в руде 
14,3 
17,7 
37,4 
13,2 
3 
85,6 

Производство 
стали 
9,6 
11,9 
25,2 

8,9 
2 
57,6 

Северный регион 

Разведанные запасы железной 
руды: 1550 млн т 

ГОКи: Костомукшский, 
Ковдорский, Оленегорский 

Разведанные запасы 

коксующихся углей в Печорском 

бассейне: 3530 млн т 

Комбинат полного цикла: 
«Северсталь» 

Коксующиеся 
угли 

Окатыщи, 
товарная 

руда 

Коксующиеся 
угли, кокс 

Центрально-Черноземный 
регион 

Разведанные запасы железной 
руды: 8500 млн т 

ГОКи: Лебединский, 
Михайловский, Стойленский 

Разведанные запасы 

коксующихся углей в Донецком 
бассейне Ростовской области: 

280 млн т 

Коксогазовые заводы: 
Московский, Калининградский 

Комбинаты полного цикла: 
Новолипецкий, Оскольский 
электрометаллургический 

Кокс, 

коксующиеся 

угли 

Сибирский регион 

Разведанные запасы железной 
руды: 620 млн т 

ГОК: Корщуновский 

Разведанные запасы коксующихся 
углей в Кузнецком бассейне: 

32700 млн т, 

в Южно-Якутском бассейне: 

2700 млн т 

Коксохимические заводы: 
Кемеровский, Губахинский, 

Алтайский 

Комбинаты полного цикла: 
Кузнецкий, Западно-Сибирский 

Рис. 1.3. Предприятия черной металлургии в основных 
территориально-экономических регионах России 

Производство основных видов продукции на предприятиях 
черной металлургии России после известных событий начала 1990-х 
годов стабилизировалось. Устойчивыми уже в течение 5 лет остают
9 

ся параметры экспорта, причем в общероссийском объеме выручки 
от экспорта доля черных металлов составляет свыше 10 %. Главной 
проблемой при производстве металлопродукции остается высокий 
расход энергоресурсов (табл. 1.4). В общем объеме потребления топливных ресурсов в стране на долю черной металлургии приходится 
свыше 10,5 %, а в объеме потребления электроэнергии - около 
10,2 %. Кроме того, доля продукции черной металлургии составляет 
почти 23 % от общего объема железнодорожных перевозок. 

Таблица 1.4 

Удельный расход энергоресурсов на единицу продукции черной металлургии в 
России и странах ЕС во второй половине 1990-х г., МДж/т 

Вид продукции 

Кокс 
Агломерат 
Чугун 

Россия 
3109,9 
2170,2 
18086,9 

Страны ЕС 

2508,0 
2620,9 
15240,3 

Сталь: 

конвертерная 
мартеновская 
Прокат: 

МНЛЗ 
слитки 

1931,2 
5442,4 

3716,0 
4990,9 

555,9 
– 

2934,4 
4209,3 

Расположение металлургических предприятий 
и проблемы транспортировки металлургических грузов 

Подавляющее большинство предприятий черной металлургии 
передовых индустриальных стран мира - США, Канады, Японии, государств ЕС, а также развивающихся быстрыми темпами Южной Кореи, Тайваня, Бразилии располагаются вблизи водных транспортных 
центров: океанских, морских или речных портов. Дальность сухопутпых перевозок при этом невелика и составляет в среднем для стран ЕС 
- около 150 км, для стран Северной и Южной Америки - менее 
100 км, а для государств Юго-Восточной Азии - до 30-50 км. Эти обстоятельства определяющим образом влияют на снижение уровня потерь металлургических материалов при транспортировке и погрузочно-разгрузочных операциях, а также на параметры загрязнения окружающей среды выбросами транспортных средств и пылью от перевозимых материалов. При транспортировании водным транспортом выбросы «размываются» по поверхности и объему водной среды и, как 
правило, просто не учитываются при оценке вредного воздействия 
технологий на состояние окружающей природной среды. 

10 

По-другому обстоит дело в странах Восточной Европы, России, Китае, Индии, где основная доля перевозок металлургических 
материалов приходится на железнодорожный транспорт. В России 
нередки случаи транспортировки сырых материалов и продуктов 
черной металлургии на расстояние до 3000 км и более. Данные о 
средней дальности перевозок грузов приведены в табл. 1.5. 

Таблица 1.5 

Средняя дальность железнодорожной транснортировки грузов черной 
металлургии в России в 1997–1998 гг. с учетом экспортных поставок 

Виды грузов 

Руда железная 
Кокс каменноугольный 
Лом черных металлов 
Чугун 
Заготовка стальная 
Прокат 

Средняя дальность перевозок, км 

778 

1602 

847 
983 

2922 

1000–1400 

За период с 1992 по 2002 год в России расходы на транспорт 
в общей структуре затрат на производство металлопродукции из 
черных металлов возросли с 10 до 25-30 %. При этом существуют 
направления транспортировки грузов, от которых невозможно отказаться, где затраты на перевозку сопоставимы с отпускной ценой 
груза. Очевидно, что в России, в отличие от мировых тенденций, существует положение, при котором горно-добывающие предприятия 
испытывают сложности со сбытом своей продукции, а металлургические предприятия из-за ограниченности оборотных средств вынуждены работать без запасов сырья («с колес»). 

Потери металлургических материалов при транспортировке 
железнодорожным транспортом в условиях России оцениваются еледующим образом (% от массы сыпучих грузов): 

• погрузочно-разгрузочные работы-0,5 % на каждую операцию; 
.выдувание-1,3%; 
.«течение» материала-1,1%; 
.«естественная» убыль-0,7%. 
Выбросы в атмосферу выхлопных газов дизельного двигателя 
при перевозке железнодорожного состава массой брутто 3850 т на 
расстояние 1000 км на каждую тонну сжигаемого топлива составляют, кг: СО – 25; СnПm - 8; NOx - 36; SO2 – 30; сажи – 3; всего 102 кг. 

11