железорудная мелочь что это
Железорудное сырье
Человек начал изготавливать и использовать изделия из железа в период «железного» века –примерно четыре тысячи лет назад. Сегодня железные руды –одно из наиболее распространенных полезных ископаемых. Пожалуй только угли и строительные материалы извлекаются из недр в больших объемах. Более 90% железных руд используются в черной металлургии для производства чугуна и стали.
Сталь – ковкий сплав железа с углеродом ( и легирующие добавки), основной конечный продукт переработки железных руд. Сталь обладает высокой прочностью, вязкостью, способностью легко изменять форму при горячей и холодной обработке давлением, приобретать в зависимости от химического состава и способа термической обработки нужные свойства: жаропрочность, сопротивление истиранию, коррозионную стойкость. Благодаря этому сталь является важнейшим конструкционным материалом.
Продукция черной металлургии применяется во всех сферах промышленного производства, но в основном в машиностроении и капитальном строительстве.
Железная руда является сырьем для производства черных металлов. Железную руду, извлеченную из недр, в горном деле принято называть «сырой рудой».
Железорудное сырье (ЖРС) – вид металлургического сырья, которое используется в черной металлургии для производства чугуна и металлизированного продукта (DRI и HBI), а также в незначительном количестве в выплавке стали. Железорудное сырье подразделяется на два вида – подготовленное (агломерированное) и неподготовленное (неагломерированное) сырье. Подготовленное ЖРС – это сырье готовое для использования в доменных печах для производства чугуна. Неподготовленное ЖРС является сырьем для производства агломерированного сырья. Неподготовленное ЖРС – это концентрат, доменная и аглоруда. Концентрат производится, в основном, в результате магнитной сепарации измельченной железной руды с низким содержанием железа. Извлечение железа в концентрат составляет в среднем около 80%, содержание железа в концентрате 60-65%.
Окатыши производятся из железорудного концентрата с добавлением известняка в результате окомкования смеси (гранулы диаметром 1 см) и последующего обжига.
Горячебрикетированное железо не являются ЖРС, т.к. фактически это уже продукты металлургического передела. В качестве сырья для производства агломерата используются смесь из аглоруды, сидерита, известняка и железосодержащих отходов производства с высоким содержанием железа (окалина и др.). Смесь также подвергается окомкованию и спеканию.
Содержание серы в товарной руде не должно превышать 0,15%. В рудах и концентратах, используемых для производства агломерата и окатышей, допустимое содержание серы может быть до 0,6%, так как при агломерации и обжиге окатышей степень удаления серы достигает 60- 90%. Предельное содержание фосфора в руде, агломерате и окатышах 0,07-0,15%. При выплавке обычных передельных чугунов допускается наличие в железорудной части доменной шихты (не более) As 0,05-0,1%, Zn 0,1-0,2%, Cu до 0,2%. Шлакообразующие примеси разделяются на основные (Ca, Mg) и кислые (Si, Al). Предпочтительны руды и концентраты с более высоким отношением основных окислов к кислым, так как сокращается ввод сырых флюсов при последующем металлургическом переделе.
Железные руды — природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда промышленное извлечение железа целесообразно. Хотя железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех горных пород, но под названием железных руд понимают только такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо.
Различаются следующие промышленные типы железных руд:
Существует три вида железорудной продукции, использующиеся в чёрной металлургии: сепарированная железная руда (обогащённая методом сепарации рассыпчатая руда), аглоруда (спечённая, окускованная путем термической обработки) и окатыши (сырая железосодержащая масса с добавлением флюсов (обычно, известняка); формуется в шарики диаметром около 1-2 см).
Х имический состав
По химическому составу железные руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнетит, или магнитный железняк; гётит, или железный блеск (красный железняк); лимонит, или бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды; наконец, сидерит, или шпатоватый железняк (железный шпат), и его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.
Богатая железная руда
Богатая железная руда имеет содержание железа свыше 57 %, а кремнезёма менее 8…10 %, серы и фосфора менее 0,15 %. Представляет собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, созданных за счёт выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах длительного выветривания или метаморфоза. Бедные железные руды могут содержать минимум 26% железа.
Выделяют два главных морфологических типа залежей богатой железной руды: плоскоподобные и линейные. Плоскоподобные залегают на вершинах крутопадающих пластов железистых кварцитов в виде значительных по площади с карманоподобной подошвой и относятся к типовым корам выветривания. Линейные залежи представляют падающие в глубину клиноподобные рудные тела богатых руд в зонах разломов, трещинуватостей, дробления, изгибов в процессе метаморфоза. Руды характеризуются высоким содержанием железа (54…69 %) и низким содержанием серы и фосфора. Наиболее характерным примером метаморфозных месторождений богатых руд могут быть Первомайское и Жёлтоводское месторождения в северной части Кривбасса. Богатые железные руды идут на выплавку стали в мартеновском, конвертерном производстве или для прямого восстановления железа(горячебрикетированное железо).
Запасы
Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, в которых содержится около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, на долю месторождений железной руды России и Бразилии приходится по 18% мировых запасов железа. Мировые ресурсы и запасы железных руд по состоянию на 01.01.2010:
Черные металлурги: так ли одинаковы три сестры?
В данной части взглянем на мировой рынок стали, постараемся разобраться в производственной цепочке по изготовлению стальной продукции и выявим основные критерии, на которые стоит обращать внимание, сравним по критериям ключевые российские компании, торгующиеся на ММВБ: ММК, НЛМК, Северсталь.
Рынок стали
В 2019 году в мире было произведено 1.869 млрд тонн стали, на 3,4% больше, чем в 2018 году. При этом спрос на сталь в мире увеличился на 3,9 % и составил 1,775 млрд тонн. Ключевыми факторам замедления роста спроса на сталь в мире являются замедление мирового роста ВВП и торговые войны между Китаем и США.
Ключевым игроком на рынке стали является Китай, который производит и потребляет основные объемы стали. Доля Китая в мировом производстве стали за 2019 год составила 53% или около 1 млрд тонн стали. За 2019 год Китай остался нетто экспортером стали с объемом примерно в 50 млн. тонн.
Остальные крупные игроки мирового рынка стали:
За 2020 год ожидается снижение мирового спроса на сталь на уровне 3,4% из-за пандемии коронавируса, при этом потребление стали в Китае относительно 2019 года вырастет. Такая ситуация привела к тому, что в течение 2020 года Китай стал нетто импортером стали, что сильно повлияло как на цены на сырье для стали (Китай — самый крупный импортер железорудного сырья(ЖРС) и угольного концентрата в мире), так и на цены на сталь.
Российский рынок стали
Российский рынок стали является нетто экспортным: при объеме производства в 2019 году в 71.9 млн. тонн (изменения г/г не существенны) спрос на сталь внутри страны составил всего 42,8 млн тонн ( рост на 4% г/г). Ключевыми отраслями, потребляющими металлопродукцию в России, являются за 2019 год:
Из-за пандемии коронавируса в 2020 году ожидается падение спроса на сталь в РФ на 5,5-6% и последующее восстановление спроса в 2021 году на 6%. Долгосрочно ожидается рост спроса на сталь в России примерно по 2-2,5% в год до 2025 года.
Особенности производства стали
Для лучшего понимания отрасли черной металлургии давайте разберемся в производственной цепочке изготовления металлопродукции.
Традиционно она разделяется на три части:
Добыча и переработка сырья для производства стали
Основным сырьем для производства стали являются ЖРС и коксующийся уголь.
ЖРС в свою очередь подразделяется на подготовленное (агломерированное) и неподготовленное (неагломерированное) сырье. Оба вида реализуются на товарных рынках.
Неподготовленное — сырье для производства подготовленного, по сути, это железорудный концентрат, доменная или аглоруда. Железорудный концентрат получается из измельченной железной руды с низким содержанием железа чаще всего с помощью процесса магнитной сепарации. Содержание железа в концентрате составляет 60-65%. Аглоруда — это железорудная мелочь, получаемая из богатой руды путем различных процессов дробления. Доменная руда (крупнокусковая) также вырабатывается из богатой руды.
Подготовленное сырье — готовое для использования в доменных печах для производства чугуна. Основные виды подготовленного сырья: агломерат и железорудные окатыши.
Агломерат получается в результате смешения железорудной фракции (концентрат или аглоруда), металлургического кокса и флюсующих добавок и дальнейшего обжига и разламывания спекшейся массы на фракции, подходящие по размеру для доменного производства.
Агломерат
Железорудные окатыши получаются в результате окомковывания железорудного концентрата, флюсов и упрочняющих добавок и дальнейших просушки и обжига получившихся комков.
Железорудные окатыши
Таким образом, производственная цепочка получения ЖРС выглядит следующим образом:
Коксующийся уголь также напрямую не используется в производстве стали. Используется же металлургический кокс, получаемый на коксохимическом производстве из коксующегося угля. Металлургический кокс является высококачественным бездымным топливом и используется как для получения чугуна, так и для обжига железорудного концентрата для получения агломерата. Суть технологического процесса получения кокса: бескислородный нагрев и спекание коксующегося угля при температурах свыше 1100 градусов.
Производство чугуна и стали
Рассмотрим техпроцесс доменного и сталеплавильного производства.
Доменное производство. Основной продукт доменного производства — передельный (жидкий) чугун. Ключевое отличие чугуна от стали — это высокое содержание углерода (более 2,14%), что снижает его пластичность и делает более хрупким. В качестве смеси исходных материалов (шихты) используется смесь из кокса, агломерата, окатышей и известняковых флюсов.
Схематичное изображение доменного процесса
Коротко физико-химический процесс выглядит как постепенная (сверху вниз) плавка шихты при высоком давлении и высокой температуре подаваемого дутья (разогретого воздуха). Происходящие физико-химические процессы при высоких температурах позволяют очистить руду от примесей и горных пород. В результате процесса образуется расплав чугуна, а также выделяется огромное количество доменного газа, который затем повторно используется как топливо для хозяйственных нужд производства.
Сталеплавильное производство. По сути, процесс заключается в снижении в чугуне содержания углерода и прочих примесей. В России используется 2 основных способа производства стали:
Самый распространенный как в России, так и в мире. В качестве сырья используются в основном переделный чугун и подготовленный металлический лом (для регулирования теплового баланса плавки), которыми заполняется конвертер. По сути, осуществляется продувка сплава в конвертере (емкость, где находится сплав) разогретым кислородом через фурму (тугоплавкая трубка, погружаемая в сплав). Это позволяет за счет ряда физико-химических процессов убрать углерод и примеси из сплава.
После получения заданного содержания углерода и физико-химических свойств сталь передают в сталеразливочные ковши, где происходит дополнительная внепечная обработка (добавление ферросплавов и т.д.) и дальнейшая разливка и порезка на толстолистовые (те самые слябы) и сортовые (различных сечений) заготовки. Заготовки еще называют стальными полуфабрикатами.
Стальной сляб
Производство прокатной продукции
Выделяется несколько ключевых видов продукции:
Основным по объему производства является листовой прокат.
По способам прокатки также есть разделение на 2 типа:
Для каждого типа проката существует огромный ассортимент продукции. Весь прокат производится специальными станами соответствующей прокатки с различными параметрами (например, станы 2000, 2500, 5000. Числа означают максимальную ширину выпускаемых изделий).
Виды станов: листовые, широкополосные, рельсобалочные, сортовые и т.д.
Рулоны стали горячей прокатки
В свою очередь среди всего ассортимента металлопродукции выделяется отдельный сегмент: продукция с высокой добавленной стоимостью (HVA-продукция). По сути, это либо конечная продукция, которая не требует еще одного производственного этапа обработки, либо продукция с какими-то особыми физико-химическими свойствами. Примеры: холоднокатаный прокат, горячекатаный прокат с полимерными/оцинкованным покрытиями, толстолистовой прокат и многое другое.
Цены на сырье и продукцию
Коксующийся уголь. Для коксующегося угля самый верный бенчмарк — австралийские цены на премиальный и обычный угольный концентрат, а именно DBCT (DALRYMPLE BAY COAL TERMINAL) FOB. Многие международные продажи идут по ценам, которые являются его производными в зависимости от марок реализуемого угля. На сколько мне известно, внутренние цены в РФ также привязаны к этому бенчмарку, но с определенным дисконтом к цене. Из существенного: отдельно есть бенчмарк для угля на китайском рынке — цены в порту Цзиньтан (CFR Jintang). Обычно они идут синхронно с примерно одинаковым спредом (из-за разных базисов поставки), но из-за недавнего отказа Китая покупать уголь у австралийских компаний спред разошелся очень сильно, и цены движутся в противофазе (DBCT FOB — 90$; CFR Jintang — 178$), что в целом логично и рано или поздно вернется к нормальному состоянию по мере исчерпания конфликта и перераспределения сбыта на рынке угля.
Аббревиатуры FOB («Free on board») и CFR («cost and freight») — это разновидности базисов поставки (есть и другие). Если простыми словами, то какая сторона сделки платит за погрузку на судно, фрахт, прохождение таможни и т.д.
ЖРС. Цены на разные виды ЖРС в зависимости от концентрации железа и типа ЖРС в китайском порту Циндао (CFR QingDao) в целом неплохо отражают ситуацию на мировом рынке. Как уже упоминал в обзоре рынка стали, спрос на сталь и производство стали со стороны Китая во второй половине 2020 года начали резко расти, что привело к сильному ралли в ценах на ЖРС. При средних ценах на железорудный концентрат с содержанием 62% железа в диапазоне 60-80$ за тонну за последние 5 лет сейчас цена составляет около 166$ за тонну.
Сталь. С ценами на сталь сложнее всего, и на это есть ряд причин:
По вышеуказанным причинам цены на внутренних рынках могут плохо коррелировать с международными бенчмарками. Для общего понимания цен на сталь можно пользоваться: LME Steel Scrap (фьючерс на стальной лом), LME Steel HRC FOB China (фьючерс на горячекатаный прокат в портах Китая). Для российских металлургов наиболее актуальны внутренние цены на стальную продукцию и экспортные цены (FOB Black Sea).
Касательно текущих цен на сталь: сильный спрос на ЖРС и сталь со стороны Китая во втором полугодии 2020 и медленное восстановление после остановки сталепроизводительных мощностей в мире привело к ралли в ценах на сталь вслед за ценами на ЖРС. Текущие мировые цены держатся у рекордных отметок в районе 700$ за тонну горячекатаного проката.
Сравнение трех сестёр
Теперь перейдем к сравнению ключевых игроков на российском рынке стали, торгующихся на ММВБ, а именно: ММК, НЛМК, Северсталь. С учетом разобранной стальной производственной цепочки и ценообразования сравнивать будем по следующим критериям:
Ключевые активы, объемы продаж, рынки сбыта
ММК. ММК представлен 3 ключевыми дивизионами:
Объем продаж металлопродукции по итогам 2019 года составил 11.3 млн тонн, 10.6 из которых приходятся на ММК-Россия и около 0.7 млн тонн на ММК-Турция. Доля продаж продукции с высокой добавленной стоимостью составляет около 48.5%. Основным и ключевым рынком сбыта для ММК является внутренний российский рынок. Доля продаж на российском рынке составляет около 75%, экспорт+Турция — около 17%, внутри СНГ — около 8%.
НЛМК. Структура и активы НЛМК гораздо разнообразнее:
Доля продаж на российском рынке составляет 35-40%. Доля продаж продукции с высокой добавленной стоимостью составляет всего около 35%.
Северсталь. У Северстали также непростая структура активов:
Около 65% металлопродукции Северсталь реализует на внутреннем российском рынке, а остальное экспортирует. При этом доля продукции с высокой добавленной стоимостью составляет примерно 45%.
Сырьевая база и уровень вертикальной интеграции
В целом, наши металлурги являются одними из самых эффективных компаний в мире с высоким уровнем вертикальной интеграции. Все три компании находятся в 1 квартили кривой затрат на производство. Но и тут есть существенные различия между компаниями.
ММК. У ММК очень низкий уровень обеспечения собственным сырьем. Около 37% потребностей компании в угле добывается на ММК-Уголь, остальной концентрат закупается у третьих лиц. Весь кокс компания производит своими силами. Обеспеченность ЖРС еще ниже, всего около 20%. При этом стоит отметить, что компания закупает как железорудный концентрат, так и окатыши. Производство агломерата из руды у ММК полностью собственное.
НЛМК. Ситуация у НЛМК лучше. Компания обеспечена собственными необходимыми видами ЖРС на 100%. При этом у НЛМК нет своей добычи концентрата коксующегося угля, он закупается в полном объеме. А вот кокс из покупного угля компания производит самостоятельно в полном объеме.
Северсталь. Обеспеченность сырьем у Северстали самая высокая среди сестер. Компания обеспечена всеми видами ЖРС на 130%, т.е. часть окатышей и концентрата руды она реализует третьим лицам, где еще неплохо зарабатывает. С коксующимся углем ситуация чуть хуже, обеспеченность составляет 80%, но при этом компания дополнительно реализует третьим лицам энергетический уголь.
Стратегия развития и инвестиции
Все три компании в конце 2017-начале 2018 утвердили новые стратегии. Суть у всех примерно одна — увеличение экологичности производства, эффективный CAPEX и рост отдачи от бизнеса акционерам.
Дивидендная политика
Компании не просто так называются сестрами. Действующие дивидендные политики у компаний, по сути, одинаковые. Суть их следующая:
Принцип расчета базового FCF у всех компаний одинаков. Но и тут оказалось не все так просто. На периоды действия стратегий и, как следствие, повышенного CAPEX компании сделали следующие идентичные исключения (это не закреплено в див. политике): для расчета выплаты дивидендов берется нормализованный FCF. Суть нормализации заключается в том, что учитывается не весь размер CAPEX, а его предельное установленное значение. В случае, если за заданный период CAPEX превысил это значение, то превышение на дивидендную базу никак не влияет, если не превысил — то берется фактическое значение CAPEX. Таким образом, на время периода активных инвестиций компании готовы платить дивиденды частично в долг.
Базовые мультипликаторы
Для расчета базовых мультипликаторов в качестве EBITDA будем брать не LTM результаты 2020 года, а EBITDA2019 с добавлением эффектов от реализации стратегий компаний. Такой подход используем, чтобы не учитывать слабые 1 и 2 кварталы 2020 из-за пандемии и заложить прогнозируемое восстановление спроса в 2021 году. На мой взгляд, это будет более показательным. Более того, 2019 год был очень сбалансированным по ценам как на сырье, так и на сталь. Остальные показатели берем актуальными на данный момент.
EBITDA*: ММК — 1.8 млрд; НЛМК — 2.8 млрд; Северсталь — 2.9 млрд
NetDebt/EBITDA*: ММК — (-0.02); НЛМК — 0.7; Северсталь — 0.62
EV/EBITDA*(средняя за 2015-2019): ММК — 4.9 (3.9); НЛМК — 7.2 (6.45); Северсталь — 5.95 (5.78).
Можно выделить несколько интересных моментов:
Выводы
Отрасль черной металлургии действительно очень непростая. В ней много деталей и особенностей, без понимания которых сравнивать «в лоб» мультипликаторы компаний выглядит немного опрометчивым. Давайте подведем основные итоги:
Возможность обсудить статьи на авторском канале «Спроси Василича» в Telegram и Вконтакте
Данный материал не может рассматриваться или использоваться как индивидуальная инвестиционная рекомендация. Автор не осуществляет деятельность по инвестиционному консультированию и не является инвестиционным советником.
Аналитический обзор: «Производственные мощности и особенности использования различных видов железорудных окатышей, производимых в РФ»
Анализ производственных мощностей по железорудным окатышам и производителей чугуна, как основных потребителей железорудных окатышей; особенностей использования различных видов железорудных окатышей, производимых в РФ, в доменном производстве; характеристик рудной мелочи Iron Ore CFR China (62% Fe Fines) и ее идентичности (однородности) с видами ЖРО, производимых ОАО «Карельский Окатыш»; подходов к определению металлургической ценности ЖРО, производимых ОАО «Карельский Окатыш», и комплексных показателей для определения металлургической ценности окатышей.
Дополнительная информация
Анализ производственных мощностей по железорудным окатышам и производителей чугуна, как основных потребителей железорудных окатышей; особенностей использования различных видов железорудных окатышей, производимых в РФ, в доменном производстве; характеристик рудной мелочи Iron Ore CFR China (62% Fe Fines) и ее идентичности (однородности) с видами ЖРО, производимых ОАО «Карельский Окатыш»; подходов к определению металлургической ценности ЖРО, производимых ОАО «Карельский Окатыш», и комплексных показателей для определения металлургической ценности окатышей.
Анализ производственных мощностей по железорудным окатышам и производителей чугуна, как основных потребителей железорудных окатышей
Производственные мощности по железорудным окатышам в РФ
Отечественный горно-металлургический сектор насчитывает четыре производителя железорудных окатышей для использования в качестве сырья для доменных печей:
Все они являются производственными единицами вертикально-интегрированных холдингов и поставляют железорудное сырье как для внутрихолдингового использования, так и на свободный внутренний рынок и на экспорт.
Михайловский ГОК (Металлоинвест)
Михайловский ГОК, входящий в состав холдинга Металлоинвест, расположен в г. Железногорске Курской области. ГОК производит практически все виды металлургического сырья – железорудный концентрат, окатыши, аглоруду и доменную руду. По итогам 2012 г. объём продукции Михайловского ГОКа по перечисленным продуктам составил 18% от общего производства в РФ. (Рудпром, 2012).
Железорудные окатыши составляют 58% от производства товарной продукции Михайловского ГОКа. Динамика и структура поставок окатышей в тыс. т приведены на диаграммах:
Химический состав окатышей Михайловского ГОКа приведен в таблице:
Показатель
% масс.
Обращает на себя внимание относительно высокое содержание кремнезёма, низкое содержание оксида титана и серы.
Лебединский ГОК (Металлоинвест)
Лебединский ГОК входит в состав холдинга Металлоинвест, расположен в г. Губкине Белгородской области. ГОК производит железорудный концентрат и окатыши, а также является единственным в РФ производителем товарного горячебрикетированного губчатого железа (ГБЖ). По итогам 2012 г. объём железорудной продукции Лебединского ГОКа без учёта ГБЖ составил 17% от общего производства в РФ. (Рудпром, 2012)
Железорудные окатыши составляют 32% от производства товарной продукции Лебединского ГОКа. Динамика и структура поставок окатышей в тыс. т приведены на диаграммах:
Химический состав окатышей Лебединского ГОКа приведен в таблице:
Показатель
% масс.
Железорудные окатыши Лебединского ГОКа отличаются высоким содержанием железа, низким содержанием SiO2, серы и фосфора.
Костомукшский ГОК (Северсталь)
Костомукшский ГОК входит в состав ОАО «Северсталь», расположен в г. Костомукша Республики Карелия. ГОК производит железорудные окатыши и является единственным производителем товарных офлюсованных окатышей в РФ. По итогам 2012 г. объём производства окатышей составил 11% от общего производства товарного железорудного сырья в РФ. (Рудпром, 2012).
Динамика и структура поставок окатышей в тыс. т приведены на диаграммах:
Химический состав окатышей Костомукшского ГОКа приведен в таблице:
Показатель
% масс.
неофлюсованные
офлюсованные
Неофлюсованные окатыши Костомукшского ГОКа отличаются высоким содержанием железа, однако и содержание вредных примесей (серы и фосфора) – самое большое из всех ГОКов РФ.
Качканарский ГОК (Евраз)
Качканарский ГОК, входящий в Евраз, расположен в г. Качканар Свердловской области. Рудная база Качканарского ГОКа существенным образом отличается от других ГОКов – Качканар разрабатывает месторождение титаномагнетитов, что определяет специфический состав окатышей его производства, а именно наличие оксидов титана и ванадия. Окатыши в основном потребляются Нижне-Тагильским металлургическим комбинатом в схеме комплексной переработки титаномагнетитов. По итогам 2012 г. объём производства окатышей составил 6% от общего производства товарного железорудного сырья в РФ. (Рудпром, 2012)
Динамика и структура поставок окатышей в тыс. т приведены на диаграммах:
Качество окатышей Качканарского ГОКа приведено в таблице:
Показатель
% масс.
Несмотря на повышенное содержание титана, такие окатыши находят спрос. Главной причиной является тугоплавкость соединений титана, что используется для восстановления футеровки и защиты изношенного горна доменной печи. Также отличительной особенностью окатышей Качканарского ГОКа является выраженный глинозёмный характер пустой породы.
Потребители доменных окатышей в РФ
В РФ насчитывается 9 интегрированных производителей чугуна, имеющих в своём составе сталеплавильный передел, и 4 производителя товарного чугуна. Структура производства чугуна в РФ по итогам 2012 г. приведена на диаграмме (по данным Рудпром), % :
С позиции потребления железорудных окатышей производителей чугуна можно подразделить на две категории:
Остальные предприятия являются большей частью производителями товарного чугуна и не входят в крупные компании.
Практически все перечисленные предприятия в той или иной степени потребляют железорудные окатыши. В 2012 г. удельный расход окатышей на предприятиях РФ колебался в пределах 0,317…1,538 т/т чугуна (см. диаграмму):
Расход окатышей на металлургических предприятиях Российской Федерации в 2012 г. (по данным Рудпром), т/т чугуна.
Высокий удельный расход окатышей характерен для производителей чугуна, не имеющих в своём составе агломерационных мощностей.
Распределение поставок железорудных окатышей среди основных потребителей РФ по итогам 2012 г. приведено на диаграмме:
Распределение поставок железорудных окатышей в РФ в 2012 г. (по данным Рудпром), тыс. т
Подавляющее большинство потребителей используют в своём производстве окатыши одного производителя. Исключение составляют ММК (кроме окатышей трёх российских ГОКов потребляют также импортные окатыши ССГПО), НЛМК (существенное расширение мощностей по производству чугуна привело к необходимости потреблять окатыши двух ГОКов) и ЗСМК (имеет ограничение по потреблению окатышей Качканарского ГОКа из-за содержащегося в них оксида титана).
Анализ особенностей использования различных видов железорудных окатышей, производимых в РФ, в доменном производстве.
Особенности потребления различных видов окатышей
Окатыши подразделяют по степени и виду офлюсования на следующие типы:
Для офлюсования окатышей на фабриках окомкования в СНГ используют известняк или доломитизированный известняк, в зависимости от требований технологии производства и доменного передела. Разработана технология производства окатышей с использованием в качестве флюса доломита, что позволяет производить магнезиальные окатыши.
Чёткой границы между офлюсованными и неофлюсованными окатышами нет. Условно можно считать офлюсованными окатыши с модулем основности CaO/SiO2 более 0,5. Если офлюсование производится с добавлением магнийсодержащих флюсов, то такие окатыши обозначают как магнезиальные. Отсутствие чётко обозначенных границ между разными типами окатышей является результатом того, что окатыши с точки зрения химического состава (содержание железа, оксидов кремния и пр.) являются однородными видами окомкованного металлургического сырья и могут взаимозаменяться в доменном переделе. Ограничениями по замещению различных видов окатышей являются:
При рассмотрении последствий воздействия различных типов окатышей принято оценивать:
Отличия минералогического состава
Микроструктура неофлюсованных окатышей является относительно однородной и состоит из основы в виде гематитовых зёрен крупной фракции и минералов нерудной части, каркас окатышей образуют рекристаллизованные кристаллы мелкой и средней фракции гематита.
Офлюсованные окатыши представляют собой более сложную систему. Если в неофлюсованных окатышах направление минералообразования и их конечный состав определяются вещественным составом концентрата, то в офлюсованных окатышах направление минералообразования и конечный состав зависят не только от фазового состава железорудного концентрата, но и от состава флюса и степени офлюсования окатышей.
Вследствие разнообразия процессов минералообразования, протекающих на стадии низкотемпературного упрочнения, офлюсованные окатыши представляют собой многофазную гетерогенную систему. Окатыши разной степени офлюсования, полученные из железорудных концентратов различной глубины обогащения, на стадии твердофазного упрочнения имеют одинаковое направление процессов минералообразования и отличаются друг от друга только количественным соотношением минеральных фаз. Микроструктура офлюсованных окатышей представляет собой ферритно-гематитовый каркас, в массе которого заключены зёрна гематита крупной фракции, кварц и включения остаточного флюса. (Журавлев Ф.М., 1991)
Степень офлюсования окатышей
Одним их важных показателей, характеризующих металлургическую ценность окатышей, является величина их степени офлюсования. Повышение основности окатышей способствует выводу из шихты доменных печей сырого флюса, экономии кокса и повышению производительности. Однако введение флюса в окатыши влечёт за собой снижение содержания железа, что в свою очередь снижает эффективность их использования относительно неофлюсованных окатышей.
На определённом этапе развития технологии производства окатышей считали экономически целесообразным производить неофлюсованные окатыши. Однако длительное потребление неофлюсованных окатышей показало их отрицательное влияние на некоторые технико-экономические показатели работы доменных печей, а также на стойкость засыпных аппаратов и футеровки доменных печей. Это привело к осознанию необходимости производства офлюсованных окатышей «оптимальной» основности. Дальнейшие исследования показали сложный характер влияния степени офлюсования на металлургические свойства окатышей.
При увеличении основности окатышей, изготовленных из концентратов, содержащих 7-10% SiO2, возрастает открытая пористость. Если у неофлюсованных окатышей объёмная доля общих и открытых пор составляет, соответственно, 18% и 14%, то у окатышей основностью 0,5 – 24% и 15%, а у окатышей основностью 1,2 – 37% и 34%. Это объясняется тем, что при увеличении в шихте количества известняка на стадии твердофазного спекания происходит диссоциация карбонатов. В результате структура окатышей разрыхляется, а увеличение количества расплава на стадии жидкофазного спекания приводит к коалесценции пор и увеличению их объёма. (Журавлев Ф.М., 1991)
Неофлюсованные окатыши и окатыши низкой основности (0,3…0,7) имеют высокие прочностные свойства в холодном состоянии и при низкотемпературном восстановлении (в условиях верхней части доменной печи). Однако, их высокотемпературные свойства далеки от требований, предъявляемых доменным производством.
Высокоосновные окатыши (1,0…1,2) существенно уступают неофлюсованным и низкоосновным по прочностным характеристикам в холодном состоянии и при низкотемпературном восстановлении, однако имеют высокую степень восстановления, дают низкую усадку и, таким образом, создают низкий перепад давления газа в зоне высоких температур (в нижней части шахты доменной печи).
Комплексная оценка влияния неофлюсованных окатышей на показатели работы доменных печей показывает, что увеличение доли окатышей в шихте с 28% до 100% ведёт к увеличению производительности и увеличению удельного расхода кокса вследствие ухудшения восстановимости и газопроницаемости нижней части столба шихты, связанных с этим колебаний теплового состояния горна и ограниченного использования химической энергии потоков газов. (Маерчак, 1982)
При большом содержании неофлюсованных окатышей в шихте ухудшаются защитные свойства гарнисажа и увеличивается количество вышедших из строя холодильников в нижней части шахты, в распаре и заплечиках. Указанные явления были связаны с образованием кислых первичных шлаков, содержащих 25…40% FeO, а также с увеличением горизонтального давления шихты при увеличении газопроницаемости в верхней части печи.
Применение офлюсованных окатышей в доменных печах снижает эффективность их использования из-за повышенного образования мелочи в области низкотемпературного восстановления и ухудшения газопроницаемости верхней части столба шихты.
Выбор типа используемых окатышей зависит от требований, предъявляемых конкретным потребителем, и может изменяться под влиянием дополнительных факторов – изменение баланса флюсов на предприятии, переход на агломерат другой основности, изменение параметров доменных печей в результате проведения капремонтов и пр.
Поведение различных типов окатышей в верхней части доменной печи
Оценка степени разупрочнения окатышей из магнетитового концентрата в зависимости от количества и состава пустой породы даёт очень близкие значения, что позволяет считать воздействие на верхнюю часть доменной печи при изменении типа потребляемых окатышей минимальным (см. таблицу). Из таблицы видно, что при значительном изменении химического состава окатышей содержание мелкой фракции практически не изменяется.