Эра обновления

Восстановив прежний производственный потенциал, предприятия цветной металлургии принялись внедрять новые технологии. Цель — убить трех зайцев сразу: стать экономически более эффективными, увеличить объемы производства и улучшить экологию

Задумав сделать обзор новых технологий и описать процессы, происходящие при их внедрении в отечественной цветной металлургии, мы обнаружили, что у компаний в числе первичных целей стоит улучшение экологии. Решение этой задачи зачастую для них важнее, чем увеличение объемов производства.

Концентрированное сырье

В советское время при очень низких тарифах на электроэнергию и транспорт цветные металлурги спокойно возили издалека сырье низкого качества, предназначенное для металлургического производства. Сейчас тарифы выросли, но работа по повышению качества сырья дала свои плоды, позволив существенно экономить на других статьях. Так, по словам председателя совета директоров Новосибирского оловянного комбината (НОК) Владимира Шерстова, в начале 1990-х содержание олова в концентрате, поступавшем с ГОКов, было около 28%, и на заводе его доводили до требуемых 56% на собственном обогатительном производстве. В концентрате было много серы, мышьяка и прочих примесей, что отрицательно сказывалось на экологии, и половина сырья уходила в отвалы. Но благодаря целенаправленной политике повышения требований к концентрату со стороны комбината ГОКи были вынуждены совершенствовать технологии обогащения на местах, в результате сейчас содержание олова в концентрате, поступающем на предприятие, приближается к 60%. Это дало сокращение объема транспортных перевозок (основные источники сырья комбината расположены на Дальнем Востоке и на Крайнем Севере) и избавление от отвалов сырья на заводской территории. Уменьшение объема примесей позволило отказаться от нескольких дополнительных технологических переделов, что положительно сказалось на экологической обстановке вокруг предприятия.

«Чтобы строить заводы, приходится работать с западными банками, они требуют проводить аудит технологии, под которую дают деньги, а аудит признают только западный»

На предприятиях РУСАЛа, куда, помимо алюминиевых заводов, входит производство глинозема, также совершенствуют сырьевое направление. По словам директора инжинирингово-строительного дивизиона РУСАЛа Валерия Матвиенко, в компании разработали новую для России технологию производства глинозема из очень сложных бокситов при высокотемпературном выщелачивании (около 280 градусов), и сейчас на ее основе ведется строительство глиноземного завода в Коми. Аналогов в России нет, а существующая подобная технология на Западе отличается по набору оборудования. Раньше сложные бокситы отправляли на трудоемкий и дорогостоящий спекательный процесс. Сейчас в компании занимаются разработкой еще одного вида новой технологии в глиноземном производстве, которую намерены использовать в будущем.

Новые технологии — новая эффективность

На НОК до недавнего времени один из процессов, бывший очень энергоемким, — вакуумного рафинирования — был заменен на метод кристаллизационной очистки. Проанализировав зарубежный опыт, производители олова приобрели за рубежом кристаллизатор и в начале 2007 года, после двух лет доводки и настройки под нужды комбината, стали получать стабильную продукцию. На данном кристаллизаторе энергоемкость процесса снизилась примерно в два раза, а получаемые новым методом примеси могут использоваться в припойном производстве, что технологически более удобно.

Кроме того, раньше на комбинате применялся обжиг оловянных концентратов от серы и мышьяка в многоподовых печах. В мире в это же время применялись печи барабанного типа. После изучения опыта металлургов в Индонезии, у которых печь работает циклически, на комбинате разработали барабанную печь непрерывного действия. Проработка технологии непрерывного процесса — скорости вращения барабана, угла наклона, скорости перемещения, состава газовой фазы и температуры — длилась около года, и в I квартале 2007 года печь стабильно заработала.

По основной технологии заводчане осуществили переход с фьюминг-процесса (шлаковозгоночный процесс) на двухстадийную плавку. Процесс шлаковозгонки требовал добавления серного колчедана, что отрицательно сказывалось на окружающей среде и требовало больших затрат на улавливание в элетростатических аппаратах. Фьюминг остается, но продолжительность его работы на 90% меньше, чем на прежней технологии, что даст значительную экономию энергии, воды воздуха и в конечном счете улучшит экологию. Как говорит Владимир Шерстов, «мы сейчас обкатываем все процессы и уже резко сократили выбросы».

Но особых успехов в деле совершенствования технологий добились в РУСАЛе, хотя эту компанию и некорректно сравнивать с НОК. Условно ее деятельность можно разделить на разработку технологий для новых строительств и для действующих производств. Для новых строек в компании разрабатывают технологии на основе современнейших подходов к производству алюминия с использованием обожженного анода с улучшенными показателями: РА-300, РА-400, РА-500 (последние цифры означают силу тока в килоамперах). Отличает РА-300 от существовавших ранее электролизеров уменьшение потребления электроэнергии и увеличение срока эксплуатации. Этот тип уже используется на достраиваемом Хакасском алюминиевом заводе (ХАЗ) и будет установлен на Богучанском алюминиевом заводе. Интересно, что возведение мощностей нового завода для выработки тонны металла на Западе стоит 5,5–6 тыс. долларов. Благодаря меньшей материалоемкости строительства на ХАЗе удалось прийти к показателю 2,5 тыс. долларов.

Объем инвестиций в проект по разработке РА-400 в компании оценивают в 11,3 млн долларов. У электролизера РА-400 по сравнению с РА-300 сокращен удельный расход по металлоемкости, применен спаренный анод, повышена герметизация створчатых укрытий, уменьшены габариты ванны по высоте за счет усовершенствованной компоновки механизмов подъема анодного устройства. Запуск РА-400, рассчитанного на производство трех тонн алюминия в сутки, позволит Объединенной компании повысить производительность на 30%, при снижении на такое же количество объема выбросов загрязняющих веществ. На Саяногорском алюминиевом заводе (САЗ) работают уже несколько агрегатов РА-400. По этой же технологии будет работать Тайшетский алюминиевый завод проектной мощностью 750 тыс. тонн металла, строительство которого началось 25 июня этого года.

На строящейся пятой очереди Иркутского алюминиевого завода (ИркАЗ, до объединения входившего в состав СУАЛа) будут использоваться технологии с мощностью 300 килоампер (разработка бывшего СУАЛа), она близка к РА-300.

Сейчас в РУСАЛе приступили к разработке РА-500. Тестирование прототипа проводится на Красноярском алюминиевом заводе (КрАЗ), и под него расширяется опытный участок на САЗе. При этом в компании гордятся новыми типами электролизеров и отмечают, что они соответствуют мировому уровню. По словам Валерия Матвиенко, «чтобы строить заводы, приходится работать с западными банками, они требуют проводить аудит технологии, под которую дают деньги, а аудит признают только западный. Поэтому аудит электролизеров на Хакасском алюминиевом заводе мы провели с западными специалистами высочайшего класса. Они дали заключение, что наши электролизеры не хуже зарубежных, а по некоторым параметрам даже лучше. Мы имеем объективную оценку трехсотых и четырехсотых электролизеров, пятисотые им еще не показывали».

Но если на САЗе и на вновь возводимых предприятиях и мощностях применяется экологичная технология обожженных анодов и сухой способ газоочистки, то остальные российские предприятия компании пока работают по не совершенной в экологическом плане технологии Содерберга. Для снижения экологической нагрузки в РУСАЛе пошли по пути разработки так называемого чистого электролизера Содерберга. Опытные работы по нему ведутся на КрАЗе, их должны завершить в 2010 году, когда планируется получить новый электролизер и провести его испытания. Затем в Объединенной компании намерены начать замену электролизеров на действующих предприятиях. «Сейчас вы можете видеть на существующих кразовских электролизерах элементы нового», — отметил Валерий Матвиенко.

Характерно, что не имея действующей технологии «чистого» Содерберга, в РУСАЛе реализуется обширная программа модернизации существующих производств, основная цель которой — улучшение экологии. На КрАЗе завершается первый этап модернизации, в процессе которого здесь поставили две сухих газоочистки, внедрили сухой анод и автоматическую подачу глинозема (АПГ). Это дало резкое снижение выбросов и возможность дополнительно получать 65–80 тыс. тонн продукции в год. Уже в этом году стартует первый этап модернизации на Братском алюминиевом заводе (БрАЗ), с объемом инвестирования в 400 млн долларов. Он будет включать в себя установку сухих газоочисток, сухой анод, АПГ и обрабатывающий конденсат. С появлением «чистого» электролизера Содерберга в 2011 году начнется модернизация действующих сейчас. Поскольку объединение СУАЛа и РУСАЛа было завершено совсем недавно, пока единой целостной программы модернизации заводов бывшего СУАЛа нет, но планы по ее разработке имеются. Задумываются и о создании такой программы для Новокузнецкого алюминиевого завода (НкАЗ). На САЗе в результате модернизации стоимостью 180 млн долларов был проведен ряд мероприятий экологической направленности, введена новая технология производства анодов, и сейчас все усилия направлены на опытный участок, где обкатываются новые разработки.

Особняком стоит группа «Энергопром», которая хоть напрямую и не входит в число компаний цветной металлургии, но тем не менее, поставляя электродную продукцию на заводы отрасли, тесно с ними связана. На одном из предприятий группы — Новосибирском электродном заводе (НовЭЗ) — в начале июня запущена новая печь обжига электродов №1. По словам заместителя главного инженера по техническому перевооружению Михаила Подгорбунских, «на печи применены самые новые конструкционные материалы, новый способ кирпичной кладки, закольцовка газохода, пневмовыгрузка пересыпки (до этого на НовЭЗе применялся грейферный способ ее удаления), АСУТП и другие».

Печь не имеет аналогов в России, а нововведения увеличат ее производительность на 50% (выход продукции новой печи — 1 200 тонн в месяц вместо 800 тонн прежней), позволят экономить до 50% потребляемого газа и дадут возможность получать более качественную продукцию. Применение пневмовыгрузки позволит на 60–70% реже ремонтировать печь, а автоматизированная система управления исключит человеческий фактор при регулировании температурных режимов печи.

В 2004 году на заводе запустили пресс вакуумирования заготовок, дооснащенный собственными силами. Удалось получить величину вакуума на 40% большую, чем на взятом за образец прессе, действующем на входящем в группу Новочеркасском заводе. «После его запуска плотность получаемых заготовок увеличилась на 0,07 граммов на сантиметр кубический, что очень много для наших потребителей», — резюмирует Михаил Подгорбунских.

Конструкторский задел

Все опрошенные представители компаний отметили, что ведут разработку инноваций собственными силами и не собираются отказываться от этой политики. При этом все компании в той или иной степени использовали зарубежный опыт. Иногда это выражалось в покупке отсутствующей технологии и ее последующей доводке, как в случае с кристаллизатором на НОКе, либо опыт изучался, и собственными силами осуществлялась его адаптация под условия действующих на предприятии технологических процессов.

Опора на собственные силы осуществляется по-разному. Так, на НовЭЗе это собственный конструкторский отдел, на НОКе — тесное взаимодействие с аффилированным институтом ЦНИИОловО, но наибольшее развитие направление разработки получило в РУСАЛе. Там существует инжинирингово-строительный дивизион, поставленный в один ряд с алюминиевым, глиноземным, упаковочным, сырьевым и энергетическим. В его составе несколько структур, среди которых Всероссийский алюминиево-магниевый институт (ВАМИ), Инженерно-технологический центр (ИТЦ), «Глинозем-сервис».

Основные роли между интересующими нас подразделениями распределены так: ИТЦ разрабатывает технологии и подходы, которые после прохождения испытаний могут использоваться в компании. ВАМИ имеет право на основании разработок делать рабочие чертежи для будущих или для модернизации действующих производств, и, в отличие от ИТЦ, не имеет права на эксперименты. Так, разработчиком упомянутой глиноземной технологии является специально созданный ИТЦ «Глинозем». А проектированием занимается ВАМИ.

Причиной появления у РУСАЛа такого дивизиона и его развития явилась цель стать алюминиевой компанией номер один в мире. Наличие собственной технологии производства алюминия — конкурентное преимущество для любой современной алюминиевой компании. Только пять из общего их числа обладают собственной технологией его производства, включая Alcan, Аlcoa и китайские компании, при этом никто из владельцев в настоящее время свои лучшие технологии не продает. Стремясь занять первое место по производству алюминия, по этому же пути пришлось идти и РУСАЛу. По словам Валерия Матвиенко, «покупать технологии за границей можно, если нужен один завод, но если вы объявили себя глобальной компанией и лидером в производстве алюминия, то вы должны поставить завод в любой момент и адаптировать его к любому месту, а это можно сделать, только если вы сами являетесь владельцем технологии. Вы можете привнести туда свою технологию изготовления оборудования, управления этим оборудованием, и это даст ожидаемый эффект. Если вы ставите на поток строительство новых заводов, собственные технологии являются основой процесса. Под существующий процесс электролиза вы разработали оборудование, знаете, где и как его изготовят, привезут, смонтируют, запустят и как оно будет эксплуатироваться и ремонтироваться. Весь комплекс — это и есть технология. Все что связано с понятием основного технологического оборудования, мы делаем сами или организуем совместное предприятие. А все, что не связано с этим напрямую, например, производство анодов, мы не разрабатываем, а покупаем. Потому что есть компании, которые лучше нас умеют это делать, и нет смысла нам самим это разрабатывать».

Что интересно, тезис об организации совместных предприятий получил развитие в виде создания одного из подразделений инжинирингово-строительного дивизиона — «Промпарк-Сибирь». В этот проект приглашаются западные инжиниринговые компании, на основе разработок которых РУСАЛ сам изготавливает оборудование, или те и другие организуют совместное предприятие. Например, тяжелую ошиновку РУСАЛ делает вместе с французской фирмой Lefebvre в Красноярске. В итоге в компании научились изготавливать этот элемент так же, как в Lefebvre. Кроме французской компании в проекте участвуют множество других, а филиалы «Промпарка» организованы на других заводах компании.

Экология

По не очень хорошей традиции мы поставили экологию на последнее место в обзоре. Но как показал опрос, при внедрении инноваций на предприятиях это далеко не так. Что радует. Зачастую именно экологические требования выступают катализатором процессов перевооружения производства. Пожалуй, не стоит повторяться об упомянутых выше экологических моментах той или иной технологии. Приведем лишь один пример. На НОКе реализация всех описанных мероприятий привела к тому, что уже в 1997 году санитарно-защитная зона вокруг территории завода была уменьшена с полутора километров до одного, а совсем недавно пришло подтверждение о ее сокращении до 500 метров. Все это позволило высвободить около 600 га ценной городской территории. Как сказал Владимир Шерстов, «мы будем дальше работать над оптимизацией всех остальных процессов, чтобы закрыться в своей коробочке».

Подводя итог, можно отметить, что мировые лидеры цветной металлургии российского происхождения делают все для того, чтобы это лидерство закрепить не только посредством увеличения объемов производства и улучшения его эффективности, но и путем улучшения экологической ситуации.