3.4. Элементопоток марганца.

Рассчитаны характерные балансы марганца для интегрированных предприятий черной металлургии передовых индустриальных стран и России. При составлении балансов использованы данные источников /198…203, 104…109, 264, 265, 279…281/, а также Международного института черной металлургии (IISI), Национального консультативного совета по материаловедению (NMAB) и Бюро технической оценки проектов при Конгрессе США (OTA). В качестве основных исходных допущений были приняты следующие:

• производительность комбината составляет 5 млн. т. стального проката в год;

• сырьевая база представлена рудами Курской магнитной аномалии и углями Кузнецкого бассейна;

• расходные коэффициенты сырьевых материалов (железорудных концентратов, окатышей, коксующихся углей, металлолома, флюсов и т. п.), продуктов металлургических переделов и вторичных материалов (оборотного лома, шлаков, шламов и проч.) соответствуют условиям работы предприятий Европейской части России.

Вариант №1 соответствует технологической схеме с использованием конверторного производства и выплавкой рядовых углеродистых сталей, а вариант №2 – до сих пор применяемой в нашей стране схеме производства марганцовистых сталей в мартеновских печах (таблица 42).

Таблица 42. Баланс марганца при производстве проката на интегрированных предприятиях черной металлургии, кг/т проката:

Статья баланса	Передовые страны ЕС и США				Россия
	1980	1990	2000	2005	ЗСМК	«Носта»
Приход
Железорудные материалы, флюсы, коксующиеся угли	4,38	4,02	3,22	3,12	3,61	2,89
Марганцевые руды	0,64	0,86	0,43	0,32	1,70	-
Металлолом "со стороны"	1,69	1,89	2,31	2,42	0,71	1,12
Ферросплавы	5,40	4,35	4,17	4,01	4,60	12,27
Приход «со стороны», итого	12,11	11,15	10,13	9,87	10,62	16,28
Конверторный шлак	1,41	1,91	2,95	3,12	1,85	-
Приход, итого:	13,52	13,06	13,08	12,99	12,47	16,28
Расход
Стальной прокат	6,26	6,01	6,44	6,52	4,35	8,92
Доменный шлак, корольки, шлам, пыль	1,26	1,29	0,95	0,85	1,80	0,90
Сталеплавильные шлаки, корольки, шлам, пыль	5,80	5,60	5,55	5,50	6,05	6,25
Не уловленная пыль	0,20	0,16	0,14	0,12	0,27	0,21
Доля марганца, перешедшего в прокат, % от прихода "со стороны"	51,7	53,9	63,6	66,1	41,0	54,8
Доля марганца конверторного шлака, подвергаемого производственному рециклингу, %	24,3	34,1	53,2	56,7	30,6	-
Расход марганца природных ресурсов на производство готовой продукции, кг/кг Mn проката	1,66	1,54	1,21	1,14	2,70	1,70

Вариант № 1 – на основе данных ОАО ЗСМК, 2005 год

Вариант № 2 – на основе данных ОАО «Носта», 2005 год

На передовых зарубежных предприятиях четко прослеживается тенденция существенного увеличения поступления марганца в производственный цикл в рамках глобального (с металлоломом) и производственного (в частности с конверторным шлаком) рециклинга. За двадцать пять (с 1980 по 2005 год) лет это позволило добиться повышения степени перехода марганца в готовую продукцию из материалов, поступающих на предприятие со стороны почти на 12% (с 51,7% до 63,6%). Для отечественных предприятий данный показатель до сих пор составляет немногим более 40% и существенно уступает схеме с использованием мартеновских печей. Расход марганца природных ресурсов (руд, флюсов, углей и ферросплавов) на производство готовой продукции (кг/кг Mn проката) на предприятиях ведущих индустриальных стран понизился с 1,66 до 1,14. В России он до сих пор находится на уровне 2,7.

Важно отметить, что низкий уровень использования вторичных материалов заставляет применять в производстве марганцевые руды, расход которых на предприятиях черной металлургии России почти в 4 раза превосходит передовые зарубежные показатели. При этом не используются возможности повышения прихода марганца с металлоломом и конверторным шлаком. На последнем материале следует остановиться особо. По объему образования на металлургических заводах конвертерные шлаки занимают второе место после доменных. Поэтому до сих пор актуальными остаются проблемы снижения выхода шлака и его максимального использования в собственном производстве и других отраслях индустрии.

Технологический маршрут, который позволил бы минимизировать объем образующегося шлака и связанные с ним затраты и, вместе с тем, обеспечил бы высокую производительность зависит от многих факторов. На его выбор оказывают влияние наличие и качество сырья, состав оборудования завода, маркетинговая стратегия и сортамент продукции, а также экономические факторы, действующие по отдельности и совместно. Например, металлургические предприятия США, как правило, предпочитают не применять предварительную обработку чугуна, так как стремятся к высокой доле лома в завалке конвертеров, когда требуется высокое содержание кремния в жидком чугуне, заливаемом в конвертер.

Основными отраслями индустрии, в которых применяются конверторные шлаки, являются автодорожная и строительная промышленность. Однако использование конверторного шлака зависит от конкретной ситуации на отдельном заводе. Например, в Китае основное внимание уделяется производству цемента. Завод фирмы POSCO в Корее больше внимания уделяет использованию шлака для частичной или полной замены флюса в доменных печах и на агломерационных фабриках.

В Японии активное применение конвертерного шлака началось в 1980-х годах, когда около 40% всего образующегося шлака использовали для подъема грунта. Однако в дальнейшем неуклонно увеличивалось потребление конверторного шлака в качестве вторичного сырья.

Богатый опыт переработки металлургических шлаков имеют страны Евросоюза. Наиболее показательно отношение к этой проблеме в Германии, где уже в 1949 г. было организовано специальное научно-техническое общество - РЕПЗ - для всестороннего исследования свойств металлургических шлаков с целью их максимального использования в промышленности и сельском хозяйстве. В 1995 г. было принято решение об исключении металлургических шлаков из Европейского каталога отходов и Европейских правил обращения отходов в Европейском сообществе. В 2000 г РЕПЗ стал ядром общеевропейской ассоциации шлаков ЕВРОШЛАК, которая была основана Европейской конференцией по шлакам в Дюссельдорфе.

В настоящее время в странах ЕС конверторные шлаки применяются в трех основных направлениях: для вторичной переплавки в доменных печах, в качестве оснований дорог и составляющих асфальтобетонных покрытий, а также для рекультивации почв. При этом наиболее перспективным признается вариант использования шлака в рамках производственного рециклинга, и активно исследуются возможности его вдувания в доменные печи с целью улучшения условий шлакообразования.