Горячебрикетированное железо (ГБЖ): производство, плюсы, особенности

Производство железа прямого восстановления (губчатое) — одно из самых перспективных в современной металлургии. Его применение при выплавке стали позволяет производить экономически выгодный металл с низкой энергоемкостью, который используется в машиностроении и авиационной промышленности. Но экологические требования в металлургической отрасли растут с каждым годом. Поэтому для снижения нагрузки на окружающую среду для выплавки чистой стали используют горячебрикетированное железо (HBI) с содержанием Fe свыше 90 %. ГБЖ — одна из разновидностей прямовосстановленного железа в брикетах. Это высококачественное сырье, которое применяется в доменных и электродуговых печах, электрометаллургии.

Горячебрикетированное железо: что это такое, преимущества

Процесс горячего брикетирования губчатого железа направлен на исключение рисков самовоспламенения последнего из-за повторного окисления. Он предусматривает уменьшение пористости ПВЖ, улучшение его свойств. ГБЖ обладает следующими преимуществами:

• отсутствие изменения в химическом составе при продолжительном хранении;
• высокая насыпная плотность — 2,6 тонн на кубометр;
• прочная структура;
• отсутствие потребности в инертизации при хранении на открытой площади;
• высокие показатели электро- и теплопроводимости;
• отсутствие рисков перегрева при транспортировке;
• высокая энергоэффективность — затраты энергии в два раза меньше, чем при выработке чугуна;
• низкое содержание меди, никеля,, хрома и молибдена.

Этапы производства

Производство HBI не требует агломерационного, доменного и коксохимического процессов, вредных для экологии. Процесс базируется на преобразовании частиц металлизированных окатышей в брикеты объемом 60-200 кубических сантиметров с помощью пресса под высоким давлением. При выходе из установки металлические полосы отправляются в сепаратор. Там они и разделяются на брикеты. Помимо сепаратора и пресса в производственный процесс включены ковшовый элеватор, грохот, охладители, шахтная восстановительная печь.

Рисунок 1. Производство ГБЖ

В основе изготовления лежит процесс взаимодействия потоков природного газа и окатышей. Весь процесс производства ГБЖ включает следующие стадии:

1. Агломерация — дробление железной руды и угля до порошкообразного состояния, их смешивание в равных пропорциях. Добавление связующих компонентов и воды с последующим смешиванием и гранулированием. Получение окатышей с высоким содержанием углерода, их просушивание.
2. Термическое восстановление — пропускание окатышей через карусельную печь при температуре 1350-1400 градусов Цельсия в течение 6-8 минут. Металлизация железного оксида. Уровень восстановления железа должен превысить 80 %.
3. Разгрузка — частицы восстановленного железа выгружаются из карусельной печи при температуре не ниже 1 000 градусов Цельсия.
4. Горячее формование — восстановленное железо помещается в специальный контейнер с газообразным азотом, предварительно охлажденный до 600 градусов. Затем под давлением оно подвергается формованию прессованием в аппарате с двумя валками.

В восстановленном ГБЖ содержится не более 1-2,5 % углерода. Поэтому при его загрузке в электродуговую печь для выработки экологически чистой стали можно избежать окисления, увеличения пористости, разрушения как при использовании губчатого железа. Готовые брикеты экспортируются морским или железнодорожным транспортом.

Окатыши как основное сырье для ГБЖ

Металлизированные офлюсованные окатыши с высоким содержанием железа (более 66 %) служат главным сырьем для производства ГБЖ. Они изготавливаются на фабриках окомкования из концентрата железной руды. В качестве сырья для HBI применяются только не окисленные окатыши. Для их получения используют дообогащенный железистый концентрат (с массовой долей Fe от 69 %). Производство окатышей включает следующие этапы:

• подготовка шихты;
• окомкование;
• пропуск через грохоты;
• обжиг с последующей сортировкой.

Кто производит ГБЖ в России

Единственный производитель горячебрикетированного железа в России и странах СНГ — компания «Металлоинвест». Ей подконтролен Лебединский ГОК, где и налажено изготовление ГБЖ. Железо на комбинате выпускается уже 21 год с момента запуска производственного цеха. В 2007 году на заводе появилась установка MILDREX для ГБЖ. Ее мощность превышает 1,4 млн тонн в год. Общий объем выпускаемого железа на ГОКе достигает двух с половиной миллионов тонн ежегодно.

ГБЖ и металлолом: цены, тенденции в 2022 году

Лом черных металлов и горячебрикетированное железо — два ключевых источника выработки стали. Но металлолом используется в электросталеплавильных печах и не является первородным сырьем как ГБЖ. Железо прямого восстановления позволяет получать чистейшую сталь за счет пониженного содержания примесей цветных металлов.

В 2022 году после ввода санкций из-за начала СВО на Донбассе нарушились многочисленные логистические цепочки, связывающие Россию с другими странами. Это отразилось и на экспорте лома чермета, HBI. К декабрю общие объемы поставок горячебрикетированного железа в Китай, Узбекистан, Беларусь, Грузию, Италию составили 157 742 тонны. С сентября уровень экспорта снизился на 10 %. Внутренний спрос упал на 31 % с мая 2022 года. Критическое снижение стоимости ГБЖ произошло в июле. Цена опустилась до 16 200 рублей за тонну. К ноябрю-декабрю она составила 16 500 рублей. Дешевеет и лом чермета (16 800 руб. за тонну), но цена ГБЖ падает быстрее. На внешнем рынке (Турция) металлолом стоит от 385 долларов за тонну.

Поставки ГБЖ в Европу (за исключением Италии) не осуществляются из-за проблем с перевозками и санкционной политики. Промышленный потенциал Китая растет, спрос на сталь снижается. В РФ к концу 2022 года уровень производства железа прямого восстановления упал на 19,9 % и составил 260 150 тонн. В 2023 году, по прогнозам мировых аналитиков, ожидается легкое увеличение спроса на сталь, а, соответственно, и на ГБЖ из-за потребности в массовом восстановлении инфраструктурных объектов.