Прямые перспективы

В Украине может появиться собственное производство DRI, которое позволит выплавлять более высококачественную сталь. В мире спрос на DRI также продолжает расти.

В 2021 г. группа «Метинвест» объявила о планах строительства нового сталеплавильного производства с применением технологии прямого восстановления железа (англ. direct reduced iron, DRI). По словам гендиректора холдинга Юрия Рыженкова, это, в частности, позволило бы существенно сократить выбросы углекислого газа, CO2, и тем самым продвинуться на пути декарбонизации. Так, внедрение DRI дает возможность не использовать кокс и, как следствие, снизить выбросы CO2 практически в 2 раза по сравнению с традиционными технологиями. Соответственно, при этом упадет потребность компании в коксе, некоторые коксохимические мощности могут быть приостановлены или закрыты.

Топ-менеджер отметил, что новое производство на 4,5 млн т стали в год могут быть созданы на метпредприятии или в Мариуполе, или в Запорожье, срок создания – 7-10 лет, общая стоимость проекта – $3,5-4 млрд. Новый электросталеплавильный комплекс будет включать 2 модуля DRI, две электропечи и две МНЛЗ. «На первом этапе можно совмещать доменное производство с технологией прямого восстановления железа и электрометаллургией, это даже более эффективно. Один модуль DRI в сочетании с электросталеплавильным комплексом стоит не менее €1 млрд. Для строительства завода годовой мощностью 4-4,5 млн т электротехнической стали потребуется не менее €2 млрд.», – сообщил Ю. Рыженков. И добавил: при получении DRI активно используется природный газ, но его можно заменить на водород, что позволит свести выбросы парниковых газов к нулю.

Технологический аспект

Напомним, рыночный интерес к DRI в мире в последние годы поступательно растет. Дело в том, что применение этого материала при выплавке стали позволяет получать высококачественный металл с относительно низкой энергоемкостью и в то же время экологически чистый (в т.ч. в сравнении с доменным процессом), подходящий под высокие требования машиностроителей (авто-, авиа-, судостроение и др.). Притом DRI дает возможность заменить стальной лом, доступность которого бывает ограничена (это касается и Украины).

Промышленное производство железа непосредственно из руды, минуя доменный передел с использованием кокса, появилось в 1970-х гг. Широкое распространение технологии пришлось на 1980-е, когда в ГМК начали активно применять природный газ. Наряду с этим, при прямом восстановлении Fe в качестве топлива-восстановителя можно привлекать продукты газификации углей (включая бурые) или попутный газ нефтедобычи.

Развитие технологий в 1990-е гг. позволило существенно уменьшить капитало- и энергоемкость различных процессов DRI, затем последовал всплеск рыночного интереса к этой продукции, который продолжается по сей день. Обычно при восстановления железа основной компонент природного газа – метан – разлагают окислением в специальных аппаратах (реформерах), получая смесь восстановительных газов (окись углерода, водород). Она поступает в реактор, как и железорудное сырье с содержанием Fe не менее 70%, которое в результате до содержания Fe 85-90% и более, до 99%. Поэтому ключевая часть мирового производства DRI находится в странах, располагающих большими запасами газа, нефти (с попутным газом) и железных руд: это Индия, Ближний и Средний Восток, Латинская Америка, Россия. Профильные эксперты обращают внимание, что для выпуска 1 т DRI нужно примерно 1,35 т ЖРС и 400 м3 природного газа.

Рыночная динамика

Как ожидают аналитики, по итогам 2021 г. глобальное производство DRI вырастет на 3,4% до уровня 108 млн т. Это означает восстановление рынка после «вирусного» 2020-го, когда показатели просели на 6% до 104,4 млн т. Лидером остается Индия, которая по результатам 2020 г. произвела 33 млн т. Далее в рейтинге следуют Иран – 30,2 млн т, РФ – 8 млн т, Саудовская Аравия и Мексика – по 5,2 млн т (все показатели за 2020).

Интересно, что одним из знаковых производителей Америки является небольшое государство Тринидад и Тобаго, а в Африке, среди прочего, это Ливия, где много лет идет гражданская война – но которая выпускает больше DRI, чем, скажем, промышленно развитая ЮАР: 856 тыс. т и 660 тыс. т соответственно в 2020-м.

В разрезе регионов мира лидирует MENA (Ближний Восток плюс Северная Африка), где в 2020 г. было получено совокупно свыше 50 млн т DRI. В целом за 2015-2019 гг., по данным одного из лидеров планетарного рынка, компании Midrex (американское подразделение Kobe Steel Group, Япония), мировой выпуск DRI вырос почти на 49% или на 35,5 млн т, прежде всего за счет увеличения производства на основе углей в Индии, новых и существующих мощностей в Иране на газовой основе, а также новых площадок в других странах (например, предприятие турецкой группы Tosyali в Алжире).

В числе актуальных производственных проектов – новый завод индийского промхолдинга Essar в Саудовской Аравии, где предполагается два DRI-модуля ежегодной производительностью по 2,5 млн т в год и 2 электродуговые печи, которые будут выдавать до 3 млн т/год слябов для стана горячей прокатки. Пока что горячекатаный прокат в Саудовской Аравии выпускает только Saudi Iron and Steel Co. (Hadeed), это единственный производитель такой продукции в арабских странах Персидского залива.

Кроме того, корпорация ArcelorMittal анонсировала проект перевода своего актива ArcelorMittal Mining Canada (AMMC) с выпуска железорудных окатышей на DRI), смета проекта – 205 млн канадских долларов ($165,6 млн). Сегодня AMMC ежегодно изготовляет до 10 млн т окатышей, а после модернизации, которая должна закончиться в 2025-м, будет производить столько же DRI – для электродуговых печей, которые ArcelorMittal намерен создать на своих меткомбинатах в Канаде, Бельгии, Испании. По оценкам корпорации, переход от доменно-конвертерного процесса к выплавке стали из DRI позволит значительно урезать выбросы углекислого газа, а в целом обновление AMMC даст сокращение его эмиссии на 20%. Для DRI будет использоваться природный газ, но ArcelorMittal допускает его замену водородом в будущем.

К слову, на базе своего МК в г. Гамбург (Германия) ArcelorMittal собирается запустить промышленную установку по получению DRI с помощью водорода. На первом этапе его источником станет коксовый газ, поступающий с коксохимических мощностей комбината, но в дальнейшем предполагается извлекать водород путем электролиза с использованием возобновляемой энергии. Общая стоимость проекта – 110 млн евро.

Также, метгруппа Hebei Iron & Steel (HBIS, Китай) в конце 2020 г. подписала контракт с компанией Tenova (Италия; входит в Techint Group), которая построит в КНР первую в мире площадку по выпуску DRI с использованием водорода. Годовая мощность предприятия – 600 тыс. т; восстановительная газовая смесь для DRI будет примерно на 70% состоять из водорода, его можно получать посредством высокотемпературного разложения природного газа. При этом выбросы CO2 составят всего 250 кг на 1 т продукции, это в 5 раз меньше, чем в традиционном технологическом процессе. Около половины CO2 предполагается улавливать и утилизировать.

Украинские возможности

Что касается отечественной металлургии, то упомянутый проект «Метинвеста» – далеко не первый в нашей стране, однако все предшествующие остались лишь в планах. Так, еще в 2005 г. был готов бизнес-план создания завода DRI производительностью 3 млн т/год на базе Полтавского ГОКа, а в 2007 г. появился проект изготовления DRI на Северном и Центральном ГОКах. Кроме того, в те же годы фирма Hares Engineering (входит в Hares Group, Австрия) приобрела у Kobe Steel лицензию на внедрение технологии ITmk3 на украинском рынке – и достигла договоренности о строительстве на базе Ингулецкого ГОКа мощностей DRI на 0,5 млн т/год.

Одним из препятствий являются цены на природный газ, который, как известно, в основном импортируется. Впрочем, как мы рассмотрели выше, в мире активно действуют технологии получения прямовосстановленного железа без природного газа, с применением угольных материалов. Причем для этого подходят не только коксующиеся, но и энергетические угли, которые добываются украинскими шахтами. А также водород, о котором упоминает «Метинвест» при обнародовании своих планов.

Вместе с тем, в Украине есть необходимое для DRI сырье – высококачественные окатыши. Так, в 2020 г. началось производство концентрата с содержанием железа 70,5% и окатышей Fe 67,5% на ЦГОКе, в результате модернизации обогатительной фабрики сметой около $20 млн. Аналогичный проект готовится на СевГОКе, в т.ч. с учетом «зеленой» трансформации металлургических активов «Метинвеста». Речь об окончании строительства флотационного комплекса для обогащения концентрата и о запуске новой обжиговой машины. Холдинг Ferrexpo в 2020-м тоже начал изготовление окатышей с содержанием Fe более 67%. Прогнозируется, что к моменту запуска отечественных линий DRI внутренние поставщики смогут обеспечить их окатышами надлежащего качества.

Что же до рынков DRI как такового, то в Международном энергетическом агентстве (IEA) ожидают роста годового выпуска этой продукции к 2050 году до 411 млн т, то есть почти в 4 раза больше нынешнего уровня. Такой тренд во многом связан с задачами формирования «безуглеродной экономики», к которым все активнее подключаются украинские металлурги. При поступательной реализации проектов развития, ГМК нашей страны способен не только обеспечить себя прямовосстановленным железом, но и выйти с ним на региональные и глобальные рынки.

Максим Полевой