Зеленая металлургия будущего: тенденции и перспективы

Несмотря на расхожее мнение о том, что металлургия — «грязная» отрасль, крупные компании, в том числе российские, на протяжении последних десятилетий занимаются внедрением и разработкой новых экологичных решений, совершенствуют производственные процессы и делятся опытом с коллегами. Велик шанс, что уже в ближайшем будущем металлургия станет полноценной зеленой отраслью с минимальным количеством отходов и вредной эмиссии. О том, какие шаги компании предпринимают для достижения этой цели, рассказывает Никита Воробьев, директор по экологии и климату Группы НЛМК.

Первопроходцами в вопросах «озеленения» металлургии выступили западные компании: первые меры, направленные на защиту природы, они стали внедрять еще полвека назад. Тогда речь в основном шла об очистных сооружениях — о полноценном замкнутом цикле производства не могло быть и речи.

Российские компании присоединились к общемировой тенденции позже, но сегодня они наверстали отставание и в некоторых вопросах даже опережают конкурентов. Например, подходы к повторному использованию в производственном процессе воды значительно опережают аналоги от западных компаний — мы стремимся к полному исключению стоков, а где-то его уже и достигли.

В целом сегодня можно выделить два основных направления, по которым металлургия движется в сторону повышения экологичности производства.

1. Разработка и развертывание технологий, направленных на снижение вредной эмиссии и очистку производственных процессов. Одна из самых заметных тенденций — применение сухих методов очистки, прежде всего рукавных фильтров, которые снижают уровень выбросов в десятки раз по сравнению с предыдущими решениями;
2. Замыкание производственного цикла, когда различные материалы и ресурсы используются по несколько раз или продаются для дальнейшей переработки. Здесь конечная цель — ноль воздействия, то есть полностью замкнутый цикл, что в части эмиссии в атмосферу, что в части водных стоков или вторичного сырья.

Снижение вредных выбросов

В начале XXI века удельная эмиссия в атмосферу в металлургии легко превосходила значение в 40 кг на тонну. Спустя 20 лет благодаря современным технологиям этот показатель может быть снижен более чем в два раза. Многие компании, в том числе НЛМК, уже достигли значения в 18 кг на тонну.

Уменьшение числа вредных выбросов возможно в основном за счет внедрения более продвинутых систем очистки газа и испарений. Можно представить себе пылесос или домашний очиститель воздуха: специальное устройство затягивает в себя воздух с частицами пыли и вредных соединений, а затем пропускает их через рукавный фильтр, где избавляет от примесей. Только такой фильтр очищает воздух примерно в 30 раз лучше пылесоса. А значит, и качество воздуха растет многократно.

Один из факторов, который тормозит процесс экологизации производства, — время, необходимое на реконструкцию систем воздухоочистки. Их число на предприятии может достигать десятков, если не сотен, — даже если в несколько раз повысить эффективность одной системы, это не окажет серьезного влияния на общую картину.

Другая причина — современные системы имеют более высокую эффективность и способны пропускать через себя гораздо больше газообразных отходов. И даже несмотря на то, что они улавливают больший объем вредных соединений, в абсолютных значениях показатели эмиссии могут расти.

Как обернуть газы себе на пользу

Чтобы сделать производство по-настоящему экологичным, необходимо снижать эмиссию всеми возможными способами. Один из них — повторное использование газов.

Раньше газообразные вещества от производящих сталь и сырье агрегатов сжигали — это самый простой способ очистки. Сегодня же их используют для выработки электричества.

Получается, что:

1. Снижается эмиссия — газы дополнительно очищаются от вредных соединений в процессе выработки электроэнергии;
2. Уменьшается потребление внешней электроэнергии — а значит, становится меньше потребность в сжигании энергоносителей вроде угля или мазута.

Как еще можно снизить эмиссию

Для того чтобы процесс экологизации был максимально эффективен, решение проблемы нужно искать не только на этапе очистки газа. Производственный процесс состоит из множества ступеней — и каждую можно оптимизировать в угоду снижения эмиссии.

Например, большое количество углекислоты поступает в атмосферу в результате работы доменной печи. Но если повысить содержание железа в руде, затраты кокса станут меньше, а вместе с ними и эмиссия CO₂ и пыли в атмосферу.

Добиться повышения содержания железа в руде можно разными способами.

• За счет более эффективных мельниц. Они очищают руду от пустой породы. Таким образом, снижается эмиссия от сжигания руды в доменной печи и перевозки пустой породы от добычи до производства;
• За счет использования более современных способов выделения железа из породы. Современные технологии позволяют достичь значения в 69% железа в руде. Предыдущие методы давали возможность добиться только 67%. Рост на 2 п. п. кажется незначительным, но с учетом масштабов производства даже такое увеличение выливается в существенное снижение эмиссии и экономию миллионов тонн угля в год.

Эволюция вместо революции

Большого эффекта можно достичь и без внедрения новых технологий и революционных решений — достаточно усовершенствовать уже существующие методы очистки. Например, установки по очистке газа за 20 лет смогли снизить остаточную запыленность со 100 до 2-5 мг на м³.

Кроме того, за тот же период произошел большой скачок в области рециклинга. И здесь предприятия в сфере металлургии не ограничиваются повторным использованием газов для выработки электричества или замыканием производственного цикла. Компании смотрят дальше — на близлежащие города — и стремятся снизить вред, который наносят природе. Например, поощряют использование сотрудниками экологичного транспорта, занимаются уборкой улиц, стараются вносить свой вклад в озеленение пространства вокруг.

Анализ опыта коллег

Решение любой проблемы, особенно такой глобальной, как экологизация производства, начинается с бенчмаркинга — изучения самых эффективных мировых практик. Так, российские компании переняли опыт австрийского конкурента и планируют повторно использовать отходящие газы агломерационного производства (там, где производится сырье для доменной печи) — это снизит эмиссию в атмосферу и позволит сэкономить расход топлива на агломерационный процесс: вместо того чтобы использовать дополнительный уголь, мы повторно пропустим через железорудный концентрат уже использованный газ, тем самым получив и экологический, и экономический эффект.

Следующий шаг — внедрение технологии сероочистки в самых разных цехах. Она уже доказала свою эффективность на Западе, и сегодня российские компании активно работают над развертыванием таких систем у нас.

Кроме того, опыт мировых компаний толкает российских производителей в сторону более пристального контроля за состоянием различных агрегатов и компонентов. Так, одно из слабых мест на металлургическом производстве — двери коксовых батарей. В процессе производства кокса на них оказывается огромное давление — и вместе с готовым продуктом через них нередко прорывается большое количество вредных газов. Поэтому важно двери вовремя обслуживать и постоянно следить за их состоянием. Раньше это происходило в ручном режиме, а сегодня контролем занимаются видеокамеры и даже нейросети — они помогают вовремя заметить проблему (машинное зрение определяет, где идет газование) и заняться ее устранением (сигнал передается непосредственно диспетчеру производства, от него — мастеру на месте, что позволяет снизить время реакции от часов до минут).

При этом и российские предприятия нередко выступают примером для зарубежных коллег. Так, на одном из предприятий Группы в Липецке используется замкнутая система водоснабжения по промышленным стокам. Но мы идем дальше — будем использовать повторно и бытовые стоки. Металлургическое производство — это целый город в городе, на нем трудятся десятки тысяч человек. Вместо того чтобы отправлять использованную ими воду в канализацию, ее можно использовать на нужды предприятия. Хотя кажется, что бытовые воды должны быть чище производственных, на самом деле ситуация обратная. В бытовых водах (из прачечных, столовых, туалетов, душевых) большое количество различных органических веществ, которые необходимо не просто очистить, но еще и сделать безопасными. Это требует сложных, комплексных систем очистки и продуманного подхода, поэтому проект, внедренный на российском предприятии, станет бенчмарком для мировой металлургической отрасли в целом.

Несмотря на то что быть экологичным все еще дорого (модернизация оборудования и внедрение новых технологий нередко может обойтись предприятию в миллиарды рублей), важно, что компании начали задумываться о снижении вреда для окружающей среды. Технологии постоянно развиваются и совершенствуются, становятся более доступными — и чем сильнее индустрия по всему миру сплотится для достижения поставленных целей, тем быстрее металлургия станет зеленой.