Материал: Проектирование ферросплавных цехов

Изменение сырьевой базы, сопровождающейся резким ухудшением качества руд, привело к переориентации производства на переработку бедного хроморудного сырья и освоению технологии выплавке марганцевых ферросплавов. Низкое содержание оксида хрома (15-25 %), специфика минералогического состава руд, увеличение 2,5-3 раза отношение фосфора к хрому потребовали серьезного изменения технологии и решения сложных организационных задач. Инженерный корпус комбината успешно справился с этим, и сейчас предприятие готово к использованию низкокачественному труднообогатимых хромовых руд. Начиная с 1996 г. на ЧЭМК переработано 325 тыс. тонн хромовых руд Уральского региона содержащих около 50 тыс. тонн хрома, что позволило сохранить уровень производства феррохрома. Эти меры в значительной степени способствовали ослаблению зависимости комбината от зарубежных поставщиков и стабилизировали экономическую ситуацию на горно-металлургических предприятиях области.

Наряду с освоением новых видов сырья и продукции на комбинате продолжают совершенствовать технологию получения традиционных сплавов - ферросилиция и феррохрома. Использование щепы, окатышей, брикетированных материалов, новых видов углеродистых восстановителей позволило в последние годы не только повысить технико-экономические показатели производства, но и в ряде случаев улучшить качество выпускаемой продукции.

На ЧЭМК эффективно функционирует корпоративная информационная система, включающая систему управление производством (АСУП) на уровне предприятия и система управления технологическими процессами на уровне цехов и отдельных агрегатов (АСУТП). Основной функционирования информационной системы является современная высокоскоростная вычислительная сеть, объединившая компьютеры основных цехов, лабораторий и отделов заводоуправления в единое информационное производство. Это позволяет отслеживать и прогнозировать движение материальных и финансовых ресурсов, качество сырья и продукции, вести документооборот от стадии отгрузки сырья на комбинат до сдачи готовой продукции потребителю. В системе АСУТП ферросплавных печей решаются задачи управления электрическим режимом и перепуском электродов в реальном времени оптимизируют распределение тепла в ванне печи, улучшает энергетический КПД установки, повышает производительность печи, уменьшает удельный расход электроэнергии. Автоматическое управление дозировкой обеспечивает оптимальное соотношение компонентов шихты, равномерную загрузку агрегата, расчет параметров для систем управления электрическим режимом. Разрабатывая и внедрения производство эти и многие другие наукоемкие направления, комбинат активно сотрудничает с научно-исследовательскими институтами и высшими учебными заведениями.

Переработка и утилизация отходов производства по-прежнему остается главнейшей задачей. Построенный в начале 30-х годов на далекой окраине небольшого города, комбинат оказался в центре мегаполиса, что выдвинуло проблемы защиты окружающей среды на первый план. Многие экологические вопросы давно и успешно решены, но некоторые, и весьма существенные, остались и требуют своего решения.

С 1967 г. на комбинате работает цех сепарации самораспадающихся шлаков, в котором ежегодно извлекается и возвращается в производства до 15 тыс. тонн феррохрома. До распада СССР ежегодно реализовалось 340-360 тыс. тонн шлакового порошка в качестве мелиоранта для известкования кислых почв и около 100 тыс. тонн в литейное производство для быстротвердеющих стержневых смесей, часть шлака использовалось в строительной индустрии и стекольной промышленности. С разрушением хозяйственной системы и ликвидации централизованных фондов "Союзсельхозхимии" мелиорация кислых почв практически прекратилась. Спад производства и рост железнодорожных тарифов свели на нет потребление шлака литейщиками. Активная работа ведется по реализации шлака в строительной индустрии и дорожном строительстве, и некоторые сдвиги наметились, но наиболее перспективным и, главное, востребованным направлениям является рекультивация многочисленных техногенных выработок. С 1993 г. на комбинате работает цех по переработки неразлагающихся шлаков. Твердые шлаки текущего производства, а также материал шлакового отвала перерабатывается на строительный щебень с извлечением из него металла. Ежегодно цех производит и реализует около 90 тыс. тонн строительного щебня и песка, извлекается и возвращается в производства до 1,5 тыс. тонн хрома, т. е. около 5 % выпуска. Введенный в эксплуатацию в 2000 г. участок по изготовлению асфальтобетонных смесей позволил вовлечь в переработку шлаки текущего производства и обеспечить не только собственные, но и частично городские потребности в высококачественном асфальте.

Особое место в экологических проблемах комбината занимает Переработка шлакового отвала, занимающего 37 га, на которой находится около 18 млн. тонн материала. К решению этой сложнейшей проблеме привлекались многие организации, например, южноафриканская фирма "Бэтман". Опытно промышленная эксплуатация отсадочной машины позволила проанализировать состав отвала и наметить пути его комплексной переработки. В ближайший план комбината строительство участка по переработке отвала с извлечением металла и превращением залежей отвала в экологический чистый материал, пригодный для рекультивации и дорожного строительства.

Практика эксплуатация цеха по очистке оборотной воды от систем мокрых газоочисток закрытых печей показало реальную возможность исключение попадание загрязненных стоков в реку Миасс. Оборот технической воды составляет более 97 %. По заключению "Уралэнергочермета", комбинат имеет один из лучших на металлургических предприятиях Уральской зоны показателей водного хозяйства. Ежегодно при работе 11 закрытых печей образуется около 30 тыс. тонн шлама. Основной проблемой его остается утилизация, определенные направления, в частности использования шлама в цементной промышленности уже проработаны, но доводка оборудования и организация широкомасштабной реализации требуют времени.

На комбинате особое внимание уделяется охране воздушного бассейна. Все плавильные и обжиговые печи оборудованы газоочистными сооружениями, над повышением эффективности которых ведется постоянная работа. В 2000 г. Введены в эксплуатацию рукавные фильтры в цехе № 5. В связи с организацией выплавки марганцевых сплавов строятся рукавные фильтры печами цеха №7. Совсем недавно, впервые в России, в цехах электродного производства внедрен католический дожиг смолистых веществ, образующихся в результате обжига электродов. Это позволило значительно сократить выбросы внедренных веществ в атмосферу города.

Ключевской ферросплавный завод

Ключевской завод ферросплавов расположен в поселке Двуреченск Свердловской области, Основан на базе Ключевской хромообогатительной фабрики.

22 ноября 1941 г. из обогащенного хромового концентрата этой фабрики на открытой площадке были проведены первые промышленные плавки хромоалюминиевой лигатуры. Положившие начало ферросплавному заводу - единственному в России и странах бывшего Советского Союза, производящему уникальные ферросплавы и лигатуры методом восстановления металлов из их кислородных соединений. Это хром металлический, феррохром низко- и высокоуглеродистый, феррониобий, ферротитан, ферровольфрам, силикокальция, силикокальция с активными добавками, (ванадием, цирконием, титаном, алюминием и др.), силикованадий, ферросиликоцирконий, магний и барийсодержащие модификаторы, лигатуры с редкоземельными металлами и на основе хрома, ниобия и никеля, а также ряд высокоглиноземистых шлаковых продуктов. Продукция предприятия используется для раскисления, дегазации и легирования сталей и сплавов, в производстве коррозионностойких жаропрочных сталей, при модификации литейных чугунов и других процессах.

Энергетическую базу создаваемого завода составляли два локомобиля обогатительной фабрики. Дефицит энергоресурсов значительно сдерживал увеличение объемов выплавки необходимых для страны ферросплавов.

В 1943 г. был разработан проект реконструкции и развития завода, но из-за отсутствия финансирования капитальное строительство завода сдерживалось вплоть до 1954 г. Однако специфические особенности внепечного алюминотермического способа плавки позволили почти при полном отсутствии производственных зданий и оборудования, в условиях открытых площадках наладить в годы Великой Отечественной войны выпуск ферросплавов и лигатур.

Первым сплавом завода была хромоалюминиевая лигатура (60 % Cr и 20 % Al), параллельно ей выплавлялся металлический марганец (до 1949 г.). В 1942 г. налажено промышленное производство металлического хрома и через два года ферротитана низкопроцентного. В 1945-1950 г. г. освоена технология выплавки феррохрома низкоуглеродистого и азотированного. Все технологические операции выполнялись вручную, грузоперевозки осуществлялись гужевым транспортом. Тем не менее, к концу войны объем выпуска продукции возрос до 681 тонн.

Послевоенные годы бурное развитие производства сталей и сплавов для аэрокосмического комплексов потребовало значительного увеличение объема выпускаемых заводом сплавов. В 1947 г. с внедрением выплавки низкокремнистого феррониобия была завершена разработка основного сортамента предприятия. В 1951 г. построили минигидроэлектростанцию мощностью 300 кВт на р. Исеть у села Ключи и установили третий локомобиль-генератор. На этих мощностях завод работал до 1956 г.

В 1953 г. на правительственном уровне принято решение о реконструкции и фактически строительстве нового Ключевского завода ферросплавов. Институт "Гипросталь" (г. Харьков) выполнил первое проектное решение, реализация которого позволила ввести в эксплуатацию высоковольтную линию электропередач - 35 кВт и головную понизительную подстанцию - 35/6 кВт и значительно ускорить дальнейшее строительство. В 1954-1957 г. г. сданы в эксплуатацию комплекс ферросплавного цеха № 2, цех по производству алюминиевого порошка, обогатительная фабрика, газогенераторная станция, котельная и очистные сооружения, т. е. введена в эксплуатацию первая очередь завода. В эти же годы получила развитие инфраструктура поселка металлургов - Двуреченск.

До конца 50-х годов основной технологической схемой производства была внепечная алюминотермическая плавка "на блок", т. е. без разливки металла и шлака. Сама организация процессов была достаточно примитивной. Извлечение основных элементов из оксидов было низким и сопровождалось большими потерями в виде запутавшихся в шлаках корольков металлов. Реальная степень извлечения на сплавах основной номенклатуры составляла: титана - 49 %, хрома - 81 %, ниобия - 87 %.

В 1950 г. был создан экспериментальный участок. В сотрудничестве с исследовательскими институтами создавались новые сплавы и лигатуры. Были внедрены такие сплавы, как силикоцирконий, феррониобий, никель-ниобий, силиколантан, ферровольфрам и др.

Одновременно со строительством основных цехов с необходимым вспомагательным производством проводились работы по реконструкции, расширению и техническому перевооружению действующих объектов. В 1972 г. по программе улучшений условий труда построены две электропечи ДСП-ЗА с системой газоочистных сооружений. В отдельном помещении организован участок шихтоподготовки и создано производство вакуумного особочистого хрома, введены мощности по выпуску гранулированного алюминия и заводской котельной на природном газе. Позднее электропечи ДСП-ЗА были заменены на более мощные РКЗ-4. В результате новых разработок многократно реконструировались все установки для металлотермической плавки.

В 1972-1977 гг. был организован выпуск товарных глиноземистых полупродуктов, используемых для выплавки синтетических шлаков в сталеплавильном производстве, с целью десульфурации жидкой стали и созданные искусственные шлаковые композиции (клинкеры) на основе довостановленных шлаков металлического хрома для удовлетворения потребностей металлургов в высокоогнеупорных цементах. Осуществлен переход всех газопотребляющих агрегатов на 100%-ное обеспечение природным газом. Введен в эксплуатацию комплекс ферросплавного цеха № 5 с тремя электропечами ДС-6Н, организована выплавка лигатур с редкоземельными металлами, модификатор, силикокальция разных марок (до 30 % Са) силикокальция с активными добавками. В 1984 г. построена новая шахта печь для обжига известняка производительностью до 100 тонн в сутки высококачественной извести. В ферросплавных цехах № 1 и № 2 установлены два дополнительных электрофильтра на участках выплавки хрома металлического и ферровольфрама и построен ряд объектов вспомогательных цехов. В 1995 г. начата разработка мраморного карьера в районе д. Колюткино. В 1996 г. запущен в эксплуатацию цех камнеобработки. Энергоемкость производства с 1959 г. по 1967 г. увеличилась в 10 раз.