Формирование электродной промышленности, поддержание и расширение этой отрасли возможны только в странах с развитой экономикой. Первыми государствами, создавшими этот сектор, стали Германия, США, Япония. Следом за ними производство электродов началось и в СССР.
Значение отрасли
Производство электродов представляет собой один из важнейших хозяйственных секторов. Он обеспечивает экономическую независимость государства. Электродная промышленность выступает в качестве неотъемлемого элемента тяжелой индустрии – черной и цветной металлургии, авиации, машиностроения, электротехники и электроники, атомной энергетики и многих других отраслей. В данном случае стоит привести в пример Японию. В период кризиса эта страна, ликвидировав производство алюминия, перенаправила ресурсы на сохранение и развитие электродной промышленности. В результате сегодня в стране действует более 100 предприятий этой отрасли. Отечественные изготовители, несмотря на существенные сложности, связанные с сокращением потребления продукции, продолжают находиться на лидирующих позициях среди стран СНГ. В настоящее время на рынке создалась достаточно жесткая конкуренция между зарубежными и российскими производителями. В данных условиях на первые места выдвигается два главных обстоятельства. В первую очередь значение имеет себестоимость продукции. Она, в свою очередь, влияет на допустимую минимальную цену реализации. Второе обстоятельство – качество, которым обладают электроды для сварки, блоки для печей, конструкционные графиты и прочая продукция. В данном случае речь идет о том, каковы конкретные результаты их использования – каков удельный расход, сколько будут служить изделия.
Главный компонент себестоимости и качества
На формирование этих показателей влияет множество факторов. Среди них находятся затраты на транспорт, материалы, технологическое топливо, труд, электроэнергию и так далее. Все эти расходы составляют более 80% себестоимости продукции. Сырье для электродной промышленности является одним из важнейших факторов. Он оказывает влияние не только на себестоимость, но и на качество продукции. В этой связи, сырьевая база промышленности выступает как один из индикаторов экономической и технической конкурентоспособности.
Структура потребления материалов
Она определяется в соответствии с основной номенклатурой изготавливаемой продукции в России. В частности, отечественные предприятия выпускают:
- Графитированные электроды для электросталеплавильных печей.
- Углеграфитовые катодные блоки.
- Электроды и массы для производства кремния и алюминия.
- Конструкционные графиты для различных отраслей.
- Электроды для дуговой сварки и так далее.
Основные виды сырья
Отечественные предприятия используют различные материалы. Наиболее распространенными считаются:
- Нефтяной кокс. Он может быть специального или рядового качества.
- Сланцевый кокс и игольчатой структуры.
- Технологические антрациты.
- Каменноугольный пек.
Сложности с материалами
Сегодня в России отсутствуют предприятия, выпускающие малосернистый нефтяной кокс. Порядка 200 тыс. тонн сырого материала оказалось за пределами страны в Туркмении, где выпуск его по определенным причинам сократился. На сегодня актуальным вариантом считается создание гидроочистных установок для сырья коксования на нефтеперерабатывающих заводах. Это позволит организовать выпуск материала со сниженным содержанием серы на российской территории. Но реализация проектов по глубокой переработке нефти и необходимая для этого реконструкция многих НПЗ предполагают сокращение объема сырья для коксования. Материал игольчатой структуры закупается преимущественно за рубежом. Главными поставщиками выступают США и Япония. Это сырье для электродной промышленности выпускал и отечественный Новоуфимский НПЗ. Это предприятие показало реальные возможности и по требуемому объему, и по необходимому качеству продукции. Сначала выпускались опытные, а затем и промышленные партии материала. Объем выпуска оставлял 1.5 тыс. тонн. Сегодня он зависит от регулярности поставок малосернистой дефицитной нефти. Некоторые предприятия показывают достаточно стабильные результаты по выпуску материалов. Так, в течение последних лет в определенной степени стабилизировалось качество каменноугольного пека. Однако не на всех задействованных предприятиях налажен выпуск материала марок "А" и "Б". Именно это сырье для электродной промышленности имеет особое значение, что отражается в количестве заказов на него. Не отмечается стабильности и в выпуске других важных материалов. К примеру, это касается пиролизных пеков, которые могут выступать в качестве добавки в каменноугольные. В отдельных технологических операциях эти компоненты крайне необходимы. Отсутствует выпуск каменноугольного высоко температурного пека (марка "Т"). Он необходим для получения некоторых конструкционных материалов углеродного типа.
Состояние отечественных предприятий
Снижение внимания к проблеме поставки сырья для электродной промышленности вызвало дефицит углеродистого материала и увеличение объема импорта - от 35 до 100%. Так, несвоевременность подготовки разрезов и карьеров Колыванского месторождения технологических антрацитов, расположенного в Новосибирской области, и запаздывание вскрышных работ больше чем на 5 лет, вызвали резкое сокращение добычи и обогащения этого сырья. Значительные изменения имели место и в поставках материалов для выпуска конструкционных графитов. В связи с прекращением изготовления пиролизного кокса в 1992-94 гг. резко сократился их объем. Возникшая острейшая проблема поиска альтернативных материалов требовала незамедлительного решения. Московский электродный завод, а вслед за ним и НЭЗ (Новочеркасское предприятие) начали исследования и работы по разработке технологии изготовления конструкционных графитов. Для этого было налажено сотрудничество со Сланцехимическим комбинатом в Эстонии.
Достижения российских предприятий
Челябинский электродный завод впоследствии также занялся аналогичными работами. В результате проведенных исследований были запущены новые линии на предприятии. В результате ЧЭЗ выпустил партии различных марок конструкционных графитов на основе пекового кокса. Материал для них поставляют отечественные предприятия. Характеристики полученных графитов соответствуют тем, которые изготовлены с использованием нефтяного кокса. Таким образом, была решена задача поставок разных марок материала широкого назначения. Кроме этого, восстановлено изготовление и отправка на атомные электростанции продукции из конструкционных графитов, необходимых для строительства и ремонта блоков РБМК. Для завершения освоения пекового кокса, выступающего в качестве наполнителя в конструкционных графитах, необходимо выполнить определенные технологические и технические мероприятия в процессе его получения и подготовки.
Характеристика материалов
При производстве всех видов углеграфитового сырья используются естественные и искусственные компоненты. Главной составляющей в них выступает углерод. Среди естественных материалов следует выделить натуральные графиты и антрациты. Искусственные компоненты, однако, составляют основную массу углеродистого сырья. Разные формы главного ингредиента сырья получают путем разложения органических соединений. Они могут образоваться из жидкой или газовой фазы. Также их получение возможно при разложении твердых соединении. Из газовой фазы образуются, к примеру, определенные сорта сажи, из жидкой, в свою очередь, - нефтяные коксы. Исходный материал и метод переработки оказывают решающее влияние на характеристики конечного продукта.
Все сырье для электродной промышленности можно поделить на 2 группы: твердые углеродистые компоненты и связующие вещества. Рассмотрим их.
Твердые материалы
1. Антрацит. Он выступает в качестве основного компонента угольных блоков и электродов, используемых при кладке и футеровке ванн, печей и пр. Главными требованиями к антрациту являются:
- Низкая сернистость.
- Термическая стойкость.
- Низкая зольность.
- Механическая прочность.
- Высокая электропроводность.
Применение антрацита в композициях способствует улучшению эксплуатационных характеристик изделий, в первую очередь их теплопроводности.
2. Кокс. Это один из самых важных компонентов для электроугольной и электродной промышленности. Сегодня выпускается два вида этого материала. Первый – нефтяной – получают посредством коксования нефтяных остатков. Его свойства зависят от вида исходного материала. Производство этого вида осуществляется 2 способами. В соответствии с первым проводится коксование в обогреваемых металлических кубах. Второй способ – замедленный процесс в необогреваемых камерах. Второй вид получают посредством переработки каменноугольного пека.
Графит
Этот компонент используется в большинстве углеграфитовых материалов. При введении графита в массу улучшается ее пластичность, снижается внутреннее и внешнее трение. Это позволяет получать более плотные электроды для сварки и прочие изделия. Даже небольшой объем графита (4-6%) положительно влияет на свойства продукции. В частности, повышается ее термостойкость, тепло- и электропроводность. Главными показателями, определяющими качество марок графита, выступают гранулометрический состав и зольность. Однако они достаточны только в том случае, когда идет речь о материале определенного месторождения и метода изготовления. При одинаковом значении показателей графиты различного происхождения могут иметь отличия в других свойствах.
Технологический процесс
Замедленный метод получения кокса сегодня считается наиболее популярным. Суть этого процесса состоит в том, что материал, предварительно нагретый до 500 градусов, закачивается в изолированные снаружи необогреваемые реакторы. По различным схемам в блоке может быть установлено от 2-х до 4-х реакторов. Температура в них составляет 470-480 градусов, а давление - до 1.7 атм. Агрегат рассчитан на заполнение в течение суток. После его отключения заполненный реактор пропаривают. Это необходимо для отгона от материала дистиллятных фракций нефти. Они, в свою очередь, отправляются в ректификационную колонну.
