dúležitý zdroj železné substance pro vsázku ve výrobě

dúležitý zdroj železné substance pro vsázku ve výrobě

METAL 2004
Hradec nad Moravicí
ŠROT – DULEŽITÝ ZDROJ ŽELEZNÉ SUBSTANCE PRO VSÁZKU VE
VÝROBE OCELI
SCRAP – THE IMPORTANT IRON-BEARING CHARGE IN STEEL
PRODUCTION
Jaroslav Brezinaa
Jirí Bažanb
a
Ceská hutnické spolecnost, Ceskobratrská 6, 702 00 Ostrava 1, CR ,
[email protected]
b
VŠB – TU Ostrava, FMMI, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava, CR,
[email protected]
Abstrakt
Situace se šrotem ve svete. Zmeny v pomeru mezi podílem konvertorové oceli a
elektrooceli ve výrobe oceli ve svete. Klasifikace trech základních druhu ocelového šrotu:
vratný, obežný šrot, procesní, okamžitý šrot a výskytový, starý šrot. Zdroje a množství
ruzných druhu šrotu. Šrotová bilance pro výrobu konvertorové oceli a výrobu oceli
v elektrických pecích. Rovnovážný podíl konvertorové oceli ve svetové výrobe oceli
v budoucnu. Rovnovážný podíl konvertorové oceli pri ruzné efektivite sberu a úpravy šrotu.
Možná rešení pri zvyšování podílu výroby elektrooceli ve svete. Nové smery v rozvoji
technologie výroby oceli v elektrických pecích. Výroba a spotreba prímo redukovaného
železa (DRI) ve svetové výrobe oceli. Zdokonalení technologie výroby DRI a prínosy pri
výrobe kvalitnejšího DRI.
Abstract
Scrap situation worldwide. Changes in the share of BOF and EAF processes in the world
steel production. The three kinds of scrap: circulation scrap, process scrap and capital scrap.
Origin and amount of different scrap types. Net scrap balances for technology of BOF and
EAF. Equilibrium share of BOF in the world steel production in the future. Equilibrium share
of BOF with different scrap collection efficiences. Possible solutions to supply the expending
electric steelmaking plants in the world. New home of electric steelmaking. DRI production
and consumption in the world steel industry. Steps of improvement of DRI production and
benefits in production of improved DRI.
1. SITUACE SE ŠROTEM VE SVETE
1.1 Všeobecne
V soucasné dobe dominují ve svetové výrobe oceli dve základní technologie:
?? ocel vyrobená kyslíkovým, konvertorovým zpusobem (dále ocel BOF)
?? ocel vyrobená v elektrických obloukovýc h pecích (dále ocel EAF)
V roce 1974 dosáhl poprvé podíl konvertorové oceli na svetové výrobe oceli padesáti
procent, v 90. letech minulého století se vývoj zastavil na podílu cca 60 % a v soucasnosti
stagnuje. Duvodem pro tento stav jsou zmeny v druhé vetšinové svetové technologii výroby
oceli – v elektrických pecích, která v tomto období zvýšila prudce produktivitu výroby,
nahradila staré pochody výroby oceli v martinských pecích a využila mj. nekteré postupy ve
výrobe, které využívá konvertorová technolo gie (napr. použití kyslíku v procesu tavby).
Nekteré prednosti výroby oceli v elektrických pecích se posledním desetiletí 20. století
1
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
ukázaly jako velmi duležité, napr. vetší flexibilita procesu výhodná pro období cyklických
krizí, ve kterých se svetové ocelárství cas od casu ocitá, nebo vyšší duraz na ochranu
životního prostredí a maximální využití pro vsázku plne recyklovatelné suroviny - šrotu.
Vzhledem k temto skutecnostem bylo behem 90. let minulého století predvídáno, že proces
v EAF se stane prevažující svetovou technologií výroby oceli.
V souvislosti s touto skutecností budoucího vývoje obou svetových technologií výroby
oceli se dostává do popredí jako klícový problém otázka dodávek a bilance výskytu ocelového
šrotu, zajištující nižší náklady na vsázku 100% podílem šrotu ve vsázce EAF. Pritom se
ovšem ukázalo, že tento vývoj muže znamenat problémy s konecnou kvalitou finálních
ocelárských produktu a predevším následný bilancní nedostatek šrotu pro vsázku. Otázka
bilance a využívání šrotu pro výrobu oceli se tak stala otázkou ekonomické koexistence
výroby oceli v BOF a v EAF ve svete. Šrot je soucástí vsázky u obou technologií, má dopad
na ekonomiku výroby, s rozdílným vlivem na bilanci šrotu: zatímco proces v EAF je pouze
spotrebitelem cistého, kvalitního šrotu, proces v BOF je nejen výrobcem oceli, ale zároven
výrobcem cistého, velmi kvalitního ocelového šrotu ?1?. Z této úvahy lze kalkulovat pri jakém
pomeru výroby oceli v BOF a EAF je možno zajistit bilancne vsázkový šrot pro svetovou
spotrebu a výrobu oceli, pri dodržení vysoké kvality a užitné hodnoty finálních ocelárských
výrobku.
1.2 Klasifikace základních druhu šrotu pro vsázku
Pro následující úvahy je duležité klasifikovat ocelový šrot dle bežne užívaných kritérií,
které jsou k dispozici v materiálech IISI (International Iron and Steel Intitute) a UN (United
Nations) do 3 skupin podle puvodu na:
?? vratný (obežný) šrot, vznikající prímo pri výrobe oceli, který je vetšinou znovu použit ve
výrobe ve stejném podniku, jehož množství je hlavne závislé na podílu technologie
plynulého odlévání v podniku a klesá podstatne zároven se zvyšujícím se tímto podílem.
?? procesní (okamžitý) šrot, který vzniká u odberatelu finálních ocelárských výrobku prímo
pri zpracování do výrobku pro konecnou spotrebu. Jeho množství je závislé na spotrebe
oceli v daném roce, jeho kvalita je velmi stabilní a dobre dokumentovatelná. V zájmu
odberatelu je zvyšovat efektivitu zpracování puvodního materiálu a ocelárský prumysl
prispívá k tomuto cíli dodávkami ocelárských výrobku s lepší rozmerovou a tvarovou
presností a lepší povrchovou úpravou. Objem procesního šrotu je vyšší (ale všeobecne
klesající) v prumyslove vyspelých zemích.
?? výskytový, starý šrot, vznikající pri likvidaci výrobku zoceli, které jsou na konci svého
uživatelského cyklu. Je sbírán a upravován pro potreby zpetné recyklace pri výrobe oceli.
Je pro nej charakteristické, že jeho kvalita je ve všech smerech kolísavá a že jeho
množství je závislé na spotrebe oceli v daném roce výroby likvidovaného výrobku.
Uživatelský cyklus muže velmi kolísat, od nekolika mesícu v obalovém prumyslu do
nekolika desítek let u mostu a konstrukcí. Pro potreby bilancí se pocítá sprumernou
životností 15 let. Množství výskytového šrotu vsázky schopného pro ocelárství také závisí
na efektivnosti jeho sberu. Pocítá se, že vsoucasnosti je sbírána jedna tretina až jedna
polovina výskytového, starého šrotu, který je k dispozici. Urcitá cást výskytového šrotu
není vhodná pro sber pro potreby ocelárství, je zrezivelá, rozmelnená, netrídená a
smíchána a skladována s jinými odpady.
1.3 Spotreba šrotu ve svete a v Evrope v posledních triceti letech
Ackoli existují nesrovnalosti ve statistických datech o šrotu ve svete (i o železné rude)
mužeme odhadnout (viz tabulka 1) vývoj dodávky šrotu pro ocelárství spolu s dodávkami
dalších surovin pro ocelárskou vsázku - železné rudy, tekutého surového železa a DRI (prímo
redukované železo). Pro doplnení je prezentována výroba surové oceli vpríslušných letech
2
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
celkem a z toho v EAF ?2?. Výše výroby surové oceli je statisticky nejvíce spolehlivá a dalším
duležitým vstupním údajem je spotreba oceli v konecných produktech, která je prezentována
dále.
Tabulka 1. Vývoj dodávek šrotu a železných komponentu vsázky pro výrobu oceli ve svete
v letech 1994 – 2000 ?2?
Table 1.
Evolution of scrap and iron ore inputs for the world iron and steel industry ?2?
Rok
1974
1980
1990
2000
Spotreba
železné rudy
prepoctená na
kovové Fe
(Mt)
470
475
500
560
Spotreba
šrotu
310
330
385
400
Výroba
tekutého
surového
železa
(Mt)
502
508
502
576
Výroba
DRI
3
7
18
43
Výroba oceli (Mt)
Celkem
709
716
770
846
v EAF
86
162
215
286
podíl (%)
12,1
22,6
27,9
33,8
Pres nárust spotreby šrotu o cca 30 procentních bodu v uvedených letech je nutno dále
uvést že:
?? ve stejné dobe klesl rocní výskyt vratného, nejlepšího šrotu ze 180 Mt vroce 1974 na
80 Mt v roce 2000
?? sber výskytového, starého šrotu narostl mezi rokem 1974 až 2000 z60 Mt na 180 Mt
rocne,
tzn., že struktura použitelného šrotu pro ocelárství se radikálne zmenila v neprospech jeho
kvality a celková spotreba šrotu ve svete roste pomaleji vdusledku existence dvou tendencí
nevýhodných pro uživatele šrotu:
?? rychle klesajícího výskytu vratného šrotu,
?? rychle rostoucího sberu výskytového, starého šrotu.
Tabulka 2 ukazuje relativne pomalejší zvýšení svetové výroby surové oceli a její spotreby
ve srovnatelném casovém období.
Tabulka 2. Výroba a spotreba surové oceli a konecných výrobku z oceli ve svete v letech
1974 – 2000 ?2?
Table 2.
Evolution of crude and finished steel production and consumption in the world ?2?
Rok
1974
1980
1990
1997
2000
Výroba (Mt)
Surová ocel
Výrobky
709
560 - odhad
716
570 - odhad
770
607
799
689
846
761
Spotreba (Mt)
Surová ocel
Výrobky
702
552
711
579
773
649
787
702
860
762
Další vývojové zmeny v ocelárství charakterizuje další tabulka 3 ?2? ze které je patrné
?? zrušení SM procesu výroby oceli,
3
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
?? rychlý rozvoj efektivního a ekonomického kyslíkového BOF procesu, který je ovšem
limitován možnostmi využití šrotu ve vsázce.
Tabulka 3
Table 3
Vývoj struktury procesu výroby oceli ve svete v letech 1970 až 2000
Evolution of the steelmaking processes for the world iron and steel industry
Rok
1970
1974
1990
2000
Celkem
595
709
770
846
SM pece
224
215
115
39
Výroba oceli ( Mt/rok )
Konvertor dmýchaný vzduchem
52
19
18
25
BOF
233
352
422
496
EAF
86
123
215
286
Z tabulky 3 je jasne patrné, že v roce 1970 byl svetový výrobní pomer technologií BOF ku
EAF na úrovni 2,8:1, zatímco vroce 2000 byl tento pomer již pouze 1,7:1, pritom výroba
v BOF se od roku 1970 zvýšila 2,1 krát , kdežto výroba v EAF 3,3krát. Došlo tedy k navýšení
podílu výroby v EAF ve svete, pri likvidaci zastaralých procesu vSM pecích a vzduchem
dmýchaných konvertorech.
Podobný trend v Evrope charakterizuje vývoj v puvodní evropské patnáctce (EU 15) vývoj v zemích východní a strední Evropy byl trochu odlišný, v dusledku politických zmen,
které tam pred cca 14 lety nastaly. V tabulce 4 je vývoj výrobních výstupu a struktury
výrobních procesu ?2?.
Tabulka 4. Vývoj výstupu a procesu v EU 15 ?2?
Table 4.
Evolution of EU 15 for output and steelmaking prosesses ?2?
Rok
1974
1997
2000
Výroba (Mt)
Výrobky
Surová ocel
148
180
145
155
148
163
BOF
110
96
98
Procesy výroby (Mt)
SM
37
0
0
EAF
33
59
65
V další tabulce 5 je prezentován vývoj ve spotrebe surovin pro výrobu oceli – železné
rudy a ocelového šrotu celkem a podle puvodu v EU 15 v letech 1974 až 2000.
Tabulka 5.
Table 5.
Vývoj ve spotrebe surovin pro ocelárství v E 15 ?2?
Evolution of EU 15 for raw materials consumption (input) ?2?
Rok
1974
1997
2000
Mt
225
140
143
Železná ruda
prepocteno Mt Fe
113
85
87 - odhad
vratný
39
15
15 - odhad
Ocelový šrot (Mt)
procesní
výskytový
21
25
21
46
21 - odhad
48 - odhad
Pro vývoj v západní Evrope bylo charakteristické:
?? posledních 25 letech se vyhranily dva technologické toky vysoká pec – BOF a šrot – EAF
4
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
?? celkové dodávky šrotu zustávají stejné (85 – 82 Mt za rok), ale spotreba vratného šrotu
silne poklesla a sber a spotreba výskytového šrotu se zvedla
?? ve stejné dobe došlo ke zvýšení produkce v EAF a presto nedošlo k bilancnímu nedostatku
šrotu, protože zvýšený sber výskytového šrotu a hlavne zvýšené dovozy z transformujících
se zemí strední a východní Evropy vyrovnávaly zvýšené požadavky šrotu pro EAF
?? v soucasnosti není aktuální stavet nové velké integrované hute. Stávající budou technicky
a ekologicky zdokonalovány a rozvíjeny ekonomicky do vyšší konkurenceschopnosti
?? pokud se budou stavet nové EAF ocelárny, tedy jedine pro sofistikovanejší výrobky
?? dostupnost šrotu po rozšírení EU o pristupující kandidáty vkvetnu 2004 se všeobecne
v Evrope zhorší, což muže situaci s bilancemi zkomplikovat.
2. BILANCE ŠROTU V PROCESECH BOF A EAF
2.1 Bilance šrotu v procesu BOF
Pro zkujnování v BOF je bezpodmínecne nutné mít ve vsázce vyšší množství fyzikálního
a chemického tepla obsaženého v tekutém surovém železe a pro tepelnou vyváženost procesu
a ekonomickou kontrolu teploty taveniny je zároven nutné mít ve vsázce limitované množství
pevného materiálu- ocelového šrotu. Toto limitované množství se v praxi podílove pohybuje
od nekolika procent až špickove k 35 – 38 % v celkové vsázce BOF. Výše podílu je
ohranicena tepelnou kapacitou lázne a požadovanou cistotou oceli vyrobené z taveniny. Snaha
využít ekonomické výhody vysokého podílu šrotu ve vsázce BOF vede nekdy k nutnosti
pridávat doplnková paliva do taveniny behem procesu. Strategie v tomto prípade závisí na
bilanci a cene surového železa, šrotu, doplnkových paliv a požadované kvalite výstupního
produktu – tekuté oceli. Celosvetove je dosahován prumerný podíl šrotu ve vsázce BOF okolo
15 – 20 %.
Pro bilanci šrotu v procesu BOF je nutno pomocí empirických a technicky
odhadnutelných parametru vycíslit kolik šrotu vygeneruje proces BOF v soucasnosti a kolik
ho tento proces bude potrebovat pri svém budoucím vývoji. Vychází se z techto predpokladu:
?? 5 – 20 kg šrotu se prosazuje pri výrobe surového železa ve vysoké peci, což je asi 1 %
z výroby surové oceli v BOF
?? prumerné množství šrotu sázeného do BOF ciní 10 – 35 % z vyrobené surové oceli
v BOF.
Požadavek na šrot pro proces BOF je:
SBOF = 0,01 PBOF + rBOF . PBOF
(1)
kde SBOF je spotreba šrotu v BOF, PBOF je výroba surové oceli v BOF a rBOF je podíl šrotu ve
vsázce BOF (0,1 – 0,35). Na druhé strane bilance je šrot, který generuje proces BOF, jako
soucet zdroju vratného, procesního a výskytového šrotu z BOF:
?? množství vratného šrotu
Svrat BOF = a . PBOF
?? množství procesního šrotu SprocBOF = b . PBOF
?? množství výskytového šrotu Svysk BOF = PBOF – c . PBOF
(2)
(3)
(4)
kde a - je podíl vratného šrotu z výroby surové oceli v BOF – 10 %
b - je podíl procesního šrotu z produkce surové oceli v BOF – 8 – 13 %
c - je podíl výskytového šrotu zprodukce surové oceli vBOF pri 50 % efektivnosti
sberu šrotu.
Dosazením predpokládaných císelných podílu na obou stranách bilancní rovnice zdroju a
potreb šrotu celosvetove pro proces BOF vychází bilance šrotu pro BOF kladná:
5
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
BBOF » + ( 0,2 – 0,4 ) PBOF
(5)
Znamená to, že proces BOF produkuje globálne ve svete cca 200 až 400 kg šrotu na tunu
oceli, vyrobené procesem BOF.
2.2 Bilance šrotu v procesu EAF
Technologie výroby oceli v EAF je výhradne založena na pevné kovové vsázce, v níž
podíl ocelového odpadu se blíží hodnote 100 %. To je z hlediska ekonomického a
ekologického velká prednost tohoto procesu. Z hlediska požadované cistoty vyrábené oceli je
však tato prednost, zvlášte v soucasné situaci, kdy se dominantním bilancním druhem šrotu
stává výskytový znecistený šrot, znacne zpochybnena. Z toho duvodu byly v soucasnosti
zkoušeny a vpraxi aplikovány nekteré technologické postupy, které pri výrobe oceli v EAF
využívají urcitý podíl tekutého surového železa ve vsázce EAF ?3?. Zpusob nazývají nekterí
autori novou perspektivní cestou rozvoje technologie EAF. Uvádí se, že použitím tekutého
železa se zredí necistoty v prosazovaném šrotu, sníží se podstatne obsah dusíku v tavenine a
vznikají i další ekonomické profity ve výrobe: snížená specifická spotreba elektrické energie,
snížená spotreba žáromateriálu, elektrod a prípadne snížená nutnost prísady materiálu na bázi
uhlíku do vsázky. Technologie s použitím tekutého Fe umožnuje v EAF vyrábet i vysoce
jakostní znacky oceli s prísnými požadavky na obsahy znecištujících doprovodných prvku,
napr. hlubokotažné oceli pro automobilový prumysl. Další cestou je zredování šrotové vsázky
v EAF prisazováním prímo redukované železné substance DRI nebo HBI.
Pro bilanci šrotu v procesu EAF využíváme stejnou metodu jako u bilance procesu BOF,
tedy kolik šrotu spotrebuje proces EAF na výrobu jedné tuny oceli. Požadavek na šrot pro
EAF je:
SEAF = 1,15 PEAF
(6)
kde SEAF je spotreba šrotu vprocesu EAF a PEAF je výroba surové oceli v EAF. Šrot, jehož
zdrojem je ocel vyrobená v EAF je možno definovat jako
d . PEAF ,
kde
d - je podíl vratného, procesního a výskytového šrotu z výroby v EAF (45 – 65%).
Bilance šrotu procesu EAF je pak vysoce záporná:
BEAF » (0,45 …0,65). PEAF – 1,15 PEAF » - (0,5..0,7) PEAF
(7)
Z bilance vyplývá, že proces EAF potrebuje na výrobu 500 - 700 kg šrotu na 1 tunu oceli
produkovanou technologií BOF.
2.3 Rovnovážný pomer procesu BOF a EAF ve svete
Zpracovaných bilancí šrotu pro oba klícové zpusoby výroby oceli ve svete je možno
využít pro úvahy o dalším rozvoji obou technologií Základem v tomto prípade musí být
vypoctený rovnovážný pomer mezi výrobami oceli v BOF a v EAF pri perspektive
dlouhodobého zajištení vyrovnané bilance šrotu. Pokud se prosazuje v BOF procesu do 10 %
šrotu do vsázky, muže rovnovážný pomer BOF ku EAF v % ve svetové výrobe oceli
dosáhnout hodnoty 60:40. V 90. letech minulého století byl podíl BOF vyšší (pomer cca
65:35), umožnovalo to prosazovat vBOF prumerne o dalších 10 % šrotu více, tzn. celkem
6
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
20 %. Pro budoucnost však bude platit, že dalším zvyšování podílu výroby v EAF na úkor
BOF bude muset být rešen vznikající nedostatek šrotu v zásade dvojím zpusobem:
?? pridáváním DRI do vsázky EAF
?? zvyšováním efektivnosti sberu výskytového, starého šrotu výrazne nad 50% svetového
výskytu.
Tyto predpoklady byly nekterými autory bilancne zpracovány ve výhledu do roku 2010 ?1?.
Tabulka 6 charakterizuje teoreticky propoctený rovnovážný podíl technologie BOF a EAF
ve svete v roce 2010 pri ruzných objemech prosazovaného DRI do vsázky.
Tabulka 6. Rovnovážný podíl technologií BOF a EAF ve svete v roce 2010 pri ruzných
množstvích použitého DRI ve vsázce ?1?
Table 6.
Equilibrium BOF and EAF shares in 2010 with different DRI additions ?1?
Vsázka DRI (Mt)
80
150
250
Podíl BOF (%)
61
54
43
Podíl EAF (%)
39
46
57
Z tabulky vyplývá, že ve zvyšování podílu technologie EAF na úkor poklesu podílu BOF
je pro zachování šrotové bilance ve svete bezpodmínecne nutné také zvyšovat vsázku DRI,
pro podíl 50:50 by bylo prípadne nutné prosadit cca 170 – 180 Mt DRI rocne.
Tabulka 7 charakterizuje teoreticky propoctený rovnovážný podíl procesu BOF a EAF pri
predpokladu prosazování 80 Mt DRI do vsázky a ruzné efektivite sberu a úpravy šrotu ve
svete v roce 2010.
Tabulka 7. Rovnovážný podíl technologií BOF a EAF ve svete v roce 2010 pri ruzné
efektivite sberu a úpravy šrotu ?1?
Table 7.
Equilibrium BOF a EAF shares in 2010 with different scrap collection
effeciencies ?1?
Efektivita sberu šrotu (%)
40
50
60
Podíl BOF (%)
61
54
43
Podíl EAF (%)
39
46
57
Aby byl stejne dodržen rovnovážný pomer mezi BOF a EAF pro rok 2010 jako v tabulce
6 pri prosazování dolního hranicního množství DRI 80 Mt, je nutno zvyšovat efektivitu sberu
a úpravy šrotu až o 20 procentních bodu.
3. DRI JAKO NÁHRADA ŠROTU PRI VÝROBE OCELI
3.1 Soucasný stav a perspektivy využití DRI
Do celkových bilancních propoctu ocelového šrotu jako vsázkové suroviny vstupuje již
pocátkem 80. let minulého století prímo redukované železo (DRI) ve forme briket nebo
železné houby, které muže nahrazovat železnou substanci (šrot nebo pevné surové železo) ve
vsázce EAF, prípadne i BOF. Výhodnost použití DRI (HBI) je v tom, že se jedná o surovinu,
vyrobenou zprimárních zdroju, tj. ze železné rudy, a že je z hlediska obsahu nežádoucích,
doprovodných neželezných kovu velmi cistá. Pri narustajícím bilancním deficitu vratného,
7
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
cistého šrotu a soucasném zvyšování podílu silne znecisteného výskytového šrotu pro
ocelárskou vsázku je to velká výhoda. DRI muže pusobit jako vsázkový komponent, který
zredí obsahy nežádoucích prvku na požadovanou úroven, zvlášte když šrot tvorí vetšinový
podíl ve vsázce, tedy hlavne v EAF.
Podle mnohých prognóz mel nastat v prubehu po roce 1980 velký vzrust produkce DRI.
Nicméne, do dnešních dnu se prognózy nenaplnily, i když soucasná svetová výroba DRI (rok
2000) dosahuje cca 43 miliónu tun rocne (viz tabulka 1). Duvodu, proc tato kvalitní vsázková
surovina prozatím neprispívá ve vetší míre ke zkvalitnení vsázkové bilance pro výrobu oceli
je více a jsou hlavne v oblasti ekonomické. Nynejší situace se šrotem dává pro využití DRI do
budoucna slibnou perspektivu. Podle ?1, 2? je možno zvyšovat podíl technologie EAF na úkor
technologie BOF ve svetové výrobe oceli jedine prosazováním znacných objemu DRI do
vsázky EAF, jak to ukazuje výše uvedená tabulka 7.
3.2 Poslední vývoj v produkci DRI a ekonomické dopady na jeho spotrebu
DRI se v soucasné dobe vyrábí technologií Midrex a technologií HyL – III.Duležitá je
pozornost venovaná výrobe DRI temito dvema pochody v šachtových pecích. Kvalita
výchozích surovin je pritom duležitým prvkem ve výrobe. Ruda pro procesy se bere z Brazílie
a Mexika, dále zPeru a Kanady. Ruda musí mít, vedle základního požadavku, vysokého
obsahu železa, také nízký obsah hlušiny, nízký obsah P a S, dále je venována pozornost
redukovatelnosti rudných pelet, jejich odolnosti proti meknutí a nalepování. Provádejí se
zkoušky s povlakovanými peletami se základem vápence.
Ve vlastním procesu výroby se venuje pozornost zvyšování teploty reakcního plynu
v šachte, regulaci teploty vhánením zemního plynu v zóne chlazení v prechodové zóne, zkouší
se používání kyslíku v reakcní zóne pro zvýšení reakcní teploty a zvýšení stupne metalizace
konecného produktu.
V oblasti skladování konecného produktu se venuje pozornost inertizaci materiálu v silech
po vyklopení ze šachtové pece, ochrane pred deštem nebo snehem,ochrane inertním plynem
po nakládce. Pri preprave se kontroluje teplota a složení plynu behem prepravy po mori a
dodržuje se zákaz styku morské vody s materiálem.
Tento systémový prístup uplatnuje hlavne nejvetší soucasný výrobce DRI na svete, firma
ISPAT a dosahuje velmi dobrých výsledku v kvalite DRI ?4?. Tabulky 8 a 9 charakterizují
DRI z hlediska kvalitativních ukazatelu a obsahu nežádoucích doprovodných prvku.
Tabulka 8. Standardní ukazatele kvality DRI ?4?
Table 8.
Typical DRI Quality ?4?
Parametr
Stupen metalizace
Celkové Fe
Kovové Fe
Uhlík
Hodnota (%)
94 – 96
92 – 94
87 – 90
1,8 – 2,5
Parametr
Síra
Fosfor
Popel
Prach pod 6,3 mm
Hodnota (%)
0,003
0,04 – 0,05
3 – 4,5
2-4
Tabulka 9. Obsahy nežádoucích prvku v DRI ?4?
Table 9.
Residuals content in DRI ?4?
Prvek
V
Nb
Sn
Obsah (%)
0,0004
0,002
0,0009
Prvek
Cr
Mo
Cu
8
Obsah (%)
0,0006
0,0008
0,008
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Pri této úrovni obsahu doprovodných prvku je možno v prípadech, kdy je pro vsázku
k dispozici pouze vysoce znecistený a zároven laciný šrot, v kalkulovaném pomeru míchat tento
šrot ve vsázce s DRI, abychom dostali požadovaný obsah doprovodných prvku ve vsázce.
Všechny systémové kroky výrobcu smerují k prekonávání prozatímní vysoké ceny
konecného produktu, která brání širokému uplatnení DRI jako náhrady šrotu ve
vsázce.Ekonomická výhodnost využívání DRI ve vsázce závisí v budoucnosti na techto
skutecnostech:
?? jak se využije teritoriální blízkost a dostupnost težby základní suroviny, kvalitní železné
rudy, s vlastní ocelárskou výrobou
?? do jaké míry se podarí zefektivnit vlastní výrobu DRI, zlepšit technické parametry
produktu a prekonat cenové bariéry v zemním plynu, jehož využití je nezbytné pro
technologii výroby DRI
?? jak se podarí využít teritoriální dohody a kooperace pri organizování mezinárodního
obchodu s DRI
2. ZÁVER
Šrot, jako základní vstupní surovina pro výrobu oceli je soucasne bilancním regulátorem
pomeru dvou základních technologií výroby oceli ve svete. Prípadné zvyšování podílu výroby
oceli v EAF a snahy dosáhnout svetového podílu EAF na úrovni 50 % a více vyvolají
zákonite v budoucnu problémy v bilanci šrotu , které musí být rešeny:
?? zlepšením efektivnosti sberu a úpravy výskytového šrotu nad 50 % dispozicních zásob ve
svete
?? rozvojem technologie výroby DRI, zvýšením jeho výroby a užití ve vsázce ocelárských
agregátu
Duležitejším prvkem v techto procesech se stane zahranicní obchod se šrotem, který bude
v nekterých prípadech vyrovnávat prebytky šrotu v jedné cásti sveta se šrotovými deficity
v jiných svetových teritoriích. Nepominutelnou podmínkou je i vysoká úroven techniky
úpravy a zpracování šrotu.
Ekonomická hlediska šrotové politiky budou v tomto prípade úzce spojena nejenom
s cenou šrotu, ale s cenou dalších duležitých komodit, úcastnících se výroby: železné rudy,
zemního plynu, šrotových substitutu, uhlíkových materiálu, elektrické energie a dopravních
nákladu. Pro Evropu bude v budoucnu platit:
?? podstatne zvýšit sber a úpravu výskytového šrotu
?? navýšit import šrotu z jiných teritoriálne blízkých oblastí
?? rozvíjet systémem technických a ekonomických spoluúcastí výhodný obchod s materiály
substituující šrot (DRI)
Práce byla rešena v rámci grantových projektu reg. císlo. 106/02/0415 a 106/04/0024
za financní podpory Grantové agentury Ceské republiky.
LITERATURA
?1? P. TARDY, G. KÁROLY. Equilibrium Shares of Oxygen/Electric Steel Making
Considering Charge Supply, Berg – u. Huettenm. Mh., No. 7, 2003, s. 261-266
?2? J. E. ASTIER. Scrap supply and electric steelmaking development in EU 15, La Revue
Métallurgie, No. 6, 2002, s. 493-498
?3? G. J. MCMANUS. The new home of electric steelmaking , Steel Technology, No 2, 2000,
s. 71-72
?4? G. TSVIK, H.M. PIELET. ISPAT DRI for continuos steel plant improvement. La Revue
de Métallurgie, No. 3, 2001, s. 223-230
9