О проблемах импортозамещения в горнометаллургическом

Леонтьев Л.И.
д.т.н., профессор, академик РАН, советник Президиума РАН
О ПРОБЛЕМАХ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ В
ГОРНОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
О проблеме титана и его диоксида
Занимая одно из первых мест в мире по запасам титаносодержащего сырья,
Россия не использует его для производства ценнейших продуктов - металлического
титана и его диоксида.
Металлический
титан
производится
ВМПО-АВИСМА
в
основном
из
украинского сырья (88% Вольногорский ГОК, Днепропетровская область). В случаях
отказа Украины сырьё приобретается в Индии, Австралии и других странах.
Пигментный диоксид титана в России вообще не производится, а закупается на
Украине, в Германии, Финляндии, Бельгии, Китае и других странах.
Он используется в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс,
бумаги, искусственных волокон, резины, катализаторов.
Потребность Российской Федерации в нём оценивается в 90 тыс. тонн,
закупается около 40 тыс. тонн, в том числе около 26 тыс. тонн на Украине.
Украинский пигментный диоксид титана поступал в Россию, в основном, от
ОАО «Крымский титан», который вместе с Крымом вошёл в состав России. Его
мощность по диоксиду титана около 100 тыс. тонн.
Сырьем
для
«Крымского
титана»
служили
Иршинские
ильменитовые
концентраты (Украина). В связи с возникшей, по известным причинам, проблемой
сырьевой базы для «Крымского титана» Минпромторг запросил возможность
использования
лейкоксеновых
концентратов
Ярегского
нефтетитанового
месторождения.
В своё время этот вопрос прорабатывался, и было показано, что в связи с
отсутствием в лейкоксеновых концентратах железа и соответственным уменьшением
расхода серной кислоты на вскрытие себестоимость пигментного диоксида титана
может уменьшиться на 7,5%.
ЧАО
«Крымский
титан» считает
невозможным
использовать
Ярегские
концентраты (письмо от 02.09.2014 г. №03-11-16/59361).
Перспективным для этой цели и для создания долговременной базы для
титановой и пигментнодиоксидной промышленности на Урале можно считать
1
Копанское
месторождение
коренных
ильменито-титаномагнетитовых
руд
с
примыкающими россыпями бассейна реки Ай, на базе которых целесообразно начинать
производство.
Балансовые запасы Ильменитовых руд около 2 млн. тонн и около 1,5 млн. тонн
титаномагнетитовых. (В Копанском месторождении около 2 млрд. тонн).
Возможно получение Ильменитового концентрата с TiO2 =46,0 %; Fe=36,0%, а
из него шлака с содержанием TiO2 = 84,0-85,0%.
По ориентировочным расчётам при мощности горно-обогатительного комбината
220 тыс. т ильменитового концентрата объем капитальных вложений составляет 160
млн. долларов США. Этот концентрат по железной дороге Бакал-Чусовая можно
транспортировать в Березники, где в электропечах получать шлак с содержанием 84,085,0 % TiO2 .
Если транспортировать в «Крымский Титан», то шлак, тем более что указанным
ранее письмом «Крымский титан» считает возможным использование только шлака
при дополнительной очистке от MnO.
Но в настоящее время транспортировка любых материалов в г.Армянск
(«Крымский титан») проблематична.
Целесообразно развивать полный комплекс переработки сначала песков, а затем
коренных руд на Урале с созданием полного горно-металлургического комплекса.
О проблеме нержавеющей и жаропрочной стали
В 2013 г. в мире было выплавлено 36,4 млн. т нержавеющей стали. В 2020 г.
планируется получить 49 млн. т, а в 2030 уже 70 млн. т.
В России произошло резкое падение производства нержавеющей стали в период
с 1990–1998 гг. (с 826 тыс. т до 50 тыс. т.), в последующие годы производится 110-130
тыс. т при спросе 390 тыс. т.
По прогнозам спрос в 2016 г. достигнет 435 тыс. т.
В настоящее время около 250 тыс. т нержавеющей стали импортируется, в
основном из Украины, Китая, Чили.
Одной из причин отказа от производства отечественной нержавеющей стали
было отсутствие качественного хромого сырья для производства низкоуглеродистого
высокопроцентного феррохрома, который был основным компонентом по принятой
технологии производства нержавейки.
Однако
в
настоящее
время
в
мире
широко
используются
схемы
с
использованием высокоуглеродистого феррохрома, например, в аргонно-кислородном
процессе.
2
Представляется, что в Свердловской области имеются все условия для
организации производства нержавеющей стали:

хромитовые руды (200 км от г.Серов)

никелевые руды ( 20 км от г.Серов).
Предприятия
феррохрома,
с
высококвалифицированным
ферроникеля
(«Серовский
персоналом
завод
по
выплавке
ферросплавов»
(«СЗФ»);
«Металлургический завод им. А.К.Серова» («СМЗ»).
ИМЕТ УрО РАН совместно с ОАО «СЗФ» разработана и опробована в
промышленных условиях технология производства 55%-го высокоуглеродистого
феррохрома, который в мире широко используется для выплавки нержавеющей стали.
ОАО «Режникель» выплавляет 15-40%-ый ферроникель из вторичного сырья, но
имеются готовые технологии производства ферроникеля из местных руд со средним
содержанием Ni=1,09%.
При
использовании
этих
местных
ресурсов
возможно
организовать
производство нержавеющей стали современным аргоно-кислородным процессом.
Принципиальная схема представлена на рис.1
Рисунок 1.Схема производства нержавеющей стали.
Площадками для реализации этой схемы могут стать «СЗФ» и «СМЗ». При этом
учитывается не только близость сырьевых источников, налаженное производство
3
феррохрома,
имеются
в
наличии
промышленные
площади,
коммуникации,
энергетическое обеспечение, но и высококвалифицированные кадры.
Безусловно схема требует основательной технологической и проектной
проработки, которая могла бы быть выполнена Уралгипромезом с участием ИМЕТ УрО
РАН, ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН и ЦНИИЧермет.
О проблеме воспроизводства РЗМ
Нет необходимости говорить о значении РЗМ в современной технике. Но в
России эта отрасль оказалась совершенно заброшенной. И только в последнее время к
этой проблеме приковано внимание настолько, что решено создать государственную
программу по освоению Тамторского месторождения. Наверное, это оправданно. Но,
видимо, потребуется время и значительные капвложения, с учетом неблагоприятных
климатических условий и удаленности месторождения от транспортных артерий.
В первоочередном порядке можно обеспечить потребности промышленности в
РЗМ за счет использования небольших месторождений Урала (см. табл. 1) и
фосфогипса,
находящегося
в
отвалах
Среднеуральского
и
Красноуральского
медеплавильных заводов ООО «УГМК-Холдинг».
Таблица 1
Геолого-промышленные и формационные типы, состав руд и запасы РМ и
РЗ месторождений
№
п/п Месторождение
1.
2.
3.
4.
ГеологоМинералогия
промышленный тип руд
Среднее содержание Запасы
и
РМ и РЗ и др. прогнозные
компонентов
руд, ресурсы, тыс.
масс, %
т.
Сибирка,
Тантал-ниобиевый
1) Колумбит, ильмено- 0,202 Nb2O5
120 Nb2O5
Саткинский
(с Zr,TR,Y, Mo, Be, рутил пирохлорошинит, 0,13 Ta2O5
10,1 Ta2O5
район,
Th,U), карбонатит- торит, флюорит, монацит, 0,34 ZrO2
174 ZrO2
Челябинской обл. щелочномолибденит,
содалит, 0,15 Tb2O5
90 Tb2O3
полевошпатовый
карбонат, полевой шпат; 2) 0,38 Mo
11 Mo
молибденит, флюорит,
0,02 BeO
полевой шпат
0,007 -0,2 ThO2
Хомутовское,
Циркон-иттриево- Циркон, черчит, моноцит, 0,3 – 0,4 ZrO2
160 ZrO2
Первоуральский земельный
ксенотим, ильменорутил 0,1 Tb2O3
70 Tb2O3
р-н Свердловской корвыветривания
обл.
субщелочных пород
Тенякское,
ИттриевоЧерчит,
глинистые 0,132 Tb2O3
5,5 Tb2O3
Сысыертский р-н земельный
сорбенты РЗ
и в том числе 0,04
Свердловской
Корвыветривания
Y2O3
обл.
Верхнемакаровск
Черчит,
сорбенты
РЗ: 0,204Tb2O3 в том
32,5 Tb2O3
ое, Олевской р-н
глинистые гидроксилы Fe, 0,094 Y2O3
Свердловской
Mn
обл.
4
По данным Гиредмета, Унипромеди и ИМЕТ УрО РАН содержание суммы РЗМ
в фосфогипсе составляет 0,5-0,6 %, т.е. в 3,5 раз больше, чем в рудах. При этом высоко
содержание
наиболее
ценной
итриевой
группы.
Показано,
что
кислотным
выщелачиванием может быть извлечено до 90% РЗМ.
Ориентировочный состав концентрата %: 1,5-2,0 Y; 30-35 Ce; 20-25 La; 10-12
Nd; 2,5-3,0 Pr; 1-1,5 Sm; 0,3-0,4 Gd; 2 – 2,5 сумма остальных в РЗ.
Технологией и технической документацией по переработке концентрата на
высокочистые оксиды РЗМ обладает ОАО «Уралредмет», на котором ранее они
производились.
О пентооксиде ванадия
В России существует потребность в пентоксиде ванадия (V2O5) повышенной
чистоты
Потребителем
(99,6-99,8%).
Салдинское
металлургическое
алюминиевых
сплавов.
является
объединение)
Потребность
V2O5
«ВСМПО
для
АВИСМА» (Верхне-
легирования
составляет
1500
титановых
кг;
в
связи
и
со
строительством «Титановой долины» потребность увеличится до 3500 кг.
V2O5 в настоящее время полностью удовлетворяется за счет импорта.
Марганцовистый
ванадиевый
шлак
производится
на
Нижнетагильском
металлургическом комбинате (НТМК) при плавке титаномагнетитов и продается за
рубежом.
В Институте металлургии УрО РАН разработана технология получения V2O5
повышенной чистоты из шлака НТМК.
Предлагается построить цех по переработке шлаков на НТМК или Уралредмете.
Возможно
производится
переоборудование
незначительное
предприятия
количество
«Тула-Ванадий»,
низкокачественного
на
котором
ванадиевого
концентрата, пригодного для легирования стали.
Разработанная в ИМЕТ УрО РАН технология является комплексной и
экологически чистой, при которой предусматривается извлечение ванадия, оксидов
марганца и комплексной лигатуры из твердых остатков (кека) после извлечения
ванадия и марганца.
Организация
импортозамещающих
нанопорошков
тантала
и
микроконденсаторов на их основе
Производимые
на
ОАО
«Элеконд» конденсаторы,
изготавливаемые
из
импортных порошков, в следствии их дефектной структуры имеют высокие показатели
тепловых
потерь,
повышенные
величины
самопроизвольному возгоранию.
5
токов
утечки,
склонность
к
По госконтракту с Федеральным агентством «Роснаука» ИМЕТ УрО РАН
совместно с ООО «Технология Тантала» разработана технология производства
агломерированных
нанокристаллических
бездефектных
порошков
тантала
конденсаторного типа, соответствующее оборудование (рис.2), наработаны опытные
партии
порошков,
изготовлены
и
опробованы
опытные
партии
образцов
конденсаторов, имеющие токи утечки на порядок ниже, чем конденсаторы
аналогичных номиналов из порошков фирмы «Штарк».
Рисунок 2. Установка производства нанокристаллических порошков тантала
конденсаторного сорта.
Технические условия на производство импортзамещающих порошков тантала
согласованы
с
производителем
электролитических
высоковольтных
и
чип-
конденсаторов ОАО «Элеконд», планирующим использование до 10 тонн порошков в
год.
Технология защищена 3 патентами РФ.
Бездефектные нанокристаллические порошки тантала, полученные по новой
технологии, являются компонентной базой по созданию новых классов миниатюрных
танталовых конденсаторов для военной и космической аппаратуры.
В России металлический тантал не производится, хотя сырьё имеется в
достаточном количестве. В частности тантал извлекают из комплексных лопаритовых
руд, добываемых в Апатитах на Кольском полуострове.
Переработкой этих руд занимается Ловозерский ГОК. Производимый им
концентрат отправляется на дальнейшую переработку на ОАО «Соликамский
6
магниевый завод» (СМЗ). На СМЗ концентрат перерабатывают в пентахлорид тантала
высокой чистоты, из которого получают конечный продукт - пятиокись тантала.
Пятиокись тантала пользуется на мировом рынке весьма ограниченным спросом
и низкой добавочной стоимость.
Порядка 80% мирового потребления тантала приходится на металлический
тантал, который имеет более высокую добавочную стоимость по сравнению с
пятиокисью тантала.
Исходя из экономической целесообразности, производство металлического
порошка тантала следует размещать на СМЗ, что позволит значительно упростить и
удешевить его производство , т.к. отпадает необходимость в разработке и изготовлении
таких узлов электролизера как: испаритель и дозатор пентахлорида тантала, установка
поглощения хлора и хлорпроводы.
Также нет необходимости производить многочисленные согласования по работе
с хлором, утилизации хлора и отработанного электролита.
Необходимо отметить, что ИМЕТ УрО РАН и ООО «Технологии тантала»
имеют вакуум-плазменную печь мощностью 300 кВт, которая позволяет из порошка
тантала плавит слиток размером Ø120х1000 мм.
По сравнению с электронно-лучевой печью расход электроэнергии в 1,5 раза
ниже и отпадает необходимость предварительного компактирования порошков в
штабик.
Азотсодержащие стали
В
настоящее
время
предприятия
машиностроительной,
добывающей,
перерабатывающей отраслей испытывают потребность в высокопрочных коррозионностойких деталях, узлах и конструкциях, для изготовления которых принято
использовать зарубежные азотсодержащие марки сталей.
С учетом принятой стратегии импортозамещения проектно-конструкторскими
организациями высоко востребованы отечественные аналоги таких сталей, либо
заменители с аналогичным или более высоким комплексом свойств.
Пример: ООО ЦНИИ Проектный Институт
«Современные Технологии
Арматуростроительного Комплекса», (ЦНИИ «СПАРК») необходимы стали взамен
азотистых сталей ASTM A276 Type XM-19, ASTM A276 UNS S31803,ASTM A351 GR
CK3MCuN,ASTM A182 GR F51 для изготовления корпусных и внутренних деталей
арматуры для предприятий нефтеперерабатывающей отрасли.
В ИМЕТ им.А.А.Байкова РАН в последние годы создан ряд оригинальных марок
азотсодержащих
высокопрочных
коррозионностойких
7
сталей
(аустенитные
деформируемые стали, аустенитная литейная сталь, группа мартенситных сталей), с
уникальными уровнями и сочетаниями свойств, которые, при условии их внедрения,
могут в значительной мере удовлетворить возникший спрос.
О марганце
Выплавка стали практически любых марок и назначений без марганцевых
сплавов невозможна.
Потребление марганцевых сплавов в России на объем выплавки стали 75 млн. т
составляет 600-650 тыс. т.
Собственное
производство,
в
основном,
доменного
ферромарганца,
на
привозном сырье, в настоящее время в России не превышает 100-150 тыс. т.
Основным поставщиком марганцевых сплавов является Украина.
Россия располагает запасами марганцевых руд для производства всех видов
марганцевых сплавов ферромарганца, силикомарганца, металлического марганца. Это,
прежде всего, Усинское месторождение (Кемеровская область), Порожинское
месторождение (Красноярский край), месторождение Урала, включая Полуночную
группу (Свердловская область) и Парнокское месторождение (Республика Коми).
Имеются также месторождения в Алтайском крае, Архангельской, Иркутской и
Оренбургской областях.
Отечественные
руды
имеют
ряд
особенностей
по
химическим
и
минералогическим характеристикам, что требует выполнения дополнительных научноисследовательских работ по их обогащению, подготовке к плавке и доработке
технологических режимов производства сплавов.
8