Новая печь на Надежде

«Норникель» приступил к полной замене одной из двух действующих печей взвешенной плавки (ПВП) на Надеждинском металлургическом заводе (НМЗ), конкретно – ПВП №2, с котлом-утилизатором. По данным компании, активное развитие минерально-сырьевой базы Норильского дивизиона требует повышения эффективности переработки никелевых концентратов, в том числе за счет совершенствования и металлургических мощностей. Теперь «старая» печь, как это уже делали с ней двадцать лет назад, будет полностью снесена, а на ее месте смонтируют современную, с учетом новейших достижений в технологии. 

Напомним, НМЗ остается единственным в России заводом, где еще в советские годы была внедрена уникальная технология взвешенной плавки. Это один из автогенных процессов в пирометаллургии цветных металлов, в середине ХХ века доработанный и запатентованный финской компанией Outokumpu и впервые внедренный ею же на заводе Харьявалта в Финляндии (ныне это предприятие принадлежит «Норникелю»). К моменту запуска ПВП на «Надежде», в начале 1980-х, завод, построенный на скальном основании недалеко от Кайеркана, стал 26-м предприятием на планете, где был внедрен этот процесс. И до настоящего времени две ПВП на НМЗ остаются единственными во всем мировом Заполярье. 

Как отмечал ранее «Кислород.ЛАЙФ», внедрение автогенных процессов на предприятиях Норильского комбината в 1980-е стало закономерным ответом на технический прогресс. Необходимость такого рывка в те годы была обусловлена расширением рудной базы – открытием богатых залежей Талнаха, с переработкой которых действовавшие на тот момент Медный (МЗ) и Никелевый заводы (НЗ) справится не могли. На МЗ тогда пошли более трудным путем, начав внедрять отечественную технологию плавки в жидкой ванне, в т.н. «печах Ванюкова» (тоже автогенный процесс). Но для переработки концентратов Талнахской обогатительной фабрики, в том числе никель-пирротинового, решено было построить новый завод (НМЗ), и сразу с ПВП, «под ключ» приобретенных тогда у финской компании (о том, как шло возведение этого уникального предприятия, читайте по этой ссылке и еще вот по этой).

«Пирометаллургический процесс автогенной взвешенной плавки с обогащением кислородом обладал фантастическими преимуществами по сравнению с электроплавкой (технологией, реализованной на Никелевом заводе) и отражательной плавкой (Медный завод). Взвешенная плавка протекает без значительных затрат электроэнергии, по большей части – за счет тепла, выделяющегося из сырья в процессе самого плавления. При этом получается горячий пар в специальных котлах, и вырабатывается электроэнергия, которая обеспечивает 70% потребности плавильного цеха. Просто технологическое чудо уровня вечного двигателя!», – описывал причины выбора норильский краевед Станислав Стрючков. 

Кроме того, из отходящих газов ПВП можно было утилизировать до 84% диоксида серы, что обеспечивало необходимый экологический эффект. Во многом именно поэтому «Серная программа» уже современного «Норникеля» стартовала именно с «Надежды». Кстати, строительство ПВП-2 с запуском первого этапа масштабной экологической инициативы компании не связано – газоходы, из которых серный комплекс на НМЗ будет «забирать» выбросы, остаются те же. Причины замены агрегата другие, более, скажем так, прозаические.

С момента запуска пирометаллургической части (если кто не в курсе, на «Надежде» действует и гидрометаллургический передел), то есть с начала 1980-х, на НМЗ работало две ПВП, предназначенные для переработки медно-никелевого концентрата. Из которого получают файнштейн – готовую продукцию Заполярного филиала (далее он уплывает на переработку в Кольскую ГМК). Каждая из этих печей печь состоит из трех основных узлов.

Основной – это реакционная шахта: в нее поступает взвесь концентрата, одновременно подается песок и кислородно-воздушная смесь, что обеспечивает запуск окислительной реакции и расплавления шихты (смеси концентрата и песка). Второй важный узел – это сеттлер, или отстойник, где автогенные процессы завершаются, а также происходит разделение расплава на штейн и шлак. Наконец, третья часть – аптейк (специальная вертикальная шахта), через который отходящие газы поступают сначала в котел-утилизатор, где охлаждаются. А далее, пройдя через электрофильтры (для улавливания мелкодисперсной пыли), уходят по газоходам в дымовую трубу.

Штейн дальше направляется в горизонтальные конвертеры типа Пирс-Смита, а шлаки – в обеднительные электропечи, которых на «Надежде» четыре – по две на каждую из ПВП. Дело в том, что при автогенной плавке шлаки как от печей, так и от конвертеров получаются достаточно богатыми, содержание никеля в них достигает 1,2%, поэтому складировать такую массу в отвалах – терять ценное сырье. 

За минувшие десятилетия обе ПВП проходили как через капитальные ремонты, так и через полномасштабные модернизации. В эти моменты менялась геометрия агрегатов, внедрялись все современные на текущий момент ноу-хау, росла производительность. ПВП-2, например, уже полностью перестраивали в 2005 году, а в 2014-м она прошла последний большой ремонт. «Так как межремонтный интервал подходит к концу, нужно было решать – или проводить очередной капремонт, или строить новую печь. В итоге было принято решение на месте существующей печи, которую снесут до основания, построить новый агрегат усовершенствованной конструкции», – рассказал «Кислород.ЛАЙФ» руководитель проекта дирекции по реализации проектов металлургии Заполярного филиала «Норникеля» Марк Ильинов. 

Новая печь будет высотой с девятиэтажный дом. Общий вес ее комплектующих – около 3,5 тыс. тонн, их доставили в Норильск в разобранном виде. Сборкой непосредственно в плавильном цехе НМЗ сейчас занимаются специалисты «Норильскникельремонта». В новом агрегате, как подчеркнули в «Норникеле», будут реализованы все новейшие достижения как технологии взвешенной плавки, так и автоматизации, повышена надежность основного и вспомогательного оборудования. По словам Ильинова, производительность печи не изменится – до 240 тонн в час по загружаемой шихте.

Цель у проекта – решить проблемы с т.н. «настылеобразованием». «В последние годы, после модернизации Талнахской обогатительной фабрики, поменялся гранулометрический состав входящей шихты – она стала более мелкодисперсной. Из-за этого некоторые зоны в печах стали зарастать. Наши ПВП просто не были рассчитаны на то сырье, которое мы получаем сейчас. Кроме размеров, изменились и диапазоны содержания в шихте серы. Чтобы исключить все эти проблемы, конструктивно печь предстанет в новом исполнении. Увеличение высоты реакционной шахты позволит увеличить время пребывания газо-концентратной взвеси и обеспечит более полное протекание окислительных реакций. Высота аптейка, наоборот, уменьшится, изменится геометрия и котла-утилизатора, и сеттлера печи. За счет более обтекаемой формы ожидается улучшенная картина газового потока в зоне входа в радиационную часть котла-утилизатора с меньшими обратными потоками. В силу данных изменений снижается риск настылеобразования в переходе аптейк – котел-утилизатор и передней части котла-утилизатора», – объяснил Ильинов.

Новый конструктив печи позволит плавить шихту с содержанием серы большего диапазона во входящем сырье, чем в действующих агрегатах. По словам куратора проекта, главного менеджера НМЗ Максима Саулича, «мы получим возможность перерабатывать концентраты с более низким содержанием серы при загрузках от 100 до 240 тонн в час без потери качества штейна и шлака». Для этого в новой печи еще будет установлено девять дополнительных топливных горелок (к тем 16, что есть в нынешних), которые можно будет зажигать при необходимости. «Новые горелки на своде отстойника будут способствовать переходу пыли из газов в расплав. Если шихта придет с низким содержанием по сере, мы сможем привносить новое тепло. Реакции ведь могут протекать не только за счет автогенных процессов, но и за счет автономного тепла от топливных горелок», – объяснил Саулич. 

В конечном итоге, запуск ПВП-2 позволит повысить стабильность и надежность работы пирометаллургического передела НМЗ, а также эффективность переработки никелевых концентратов – как при текущем составе сырья, так и при перспективном. «Под эффективностью мы понимаем, прежде всего, что сможем работать с более широким составом по входящему сырью, и сократить внеплановые простои, которые периодически возникают сейчас именно для очистки технологических отложений, тех самых настылей», — резюмировал Ильинов. 

Запуск модернизированной линии в работу намечен на начало 2024 года. Пуско-наладка займет порядка 4,5 месяцев, с учетом 15 суток, которые уйдут на разогрев нового агрегата. «После окончания всех строительно-монтажных работ огнеупорную футеровку необходимо будет подготовить к работе на проектных режимах. Для этого нужно будет прогреть печь по специальной программе, после чего, при достижении определенных температур, в нее можно будет подавать сырье», – рассказал Максим Саулич. 

По словам Марка Ильинова, впервые в истории НМЗ специалисты «Норникеля» будут заниматься и строительством, и пуско-наладкой самостоятельно, без поддержки держателя технологии. Финская Metso Outotec Finland Oy, которая является правопреемником Outokumpu, основное технологическое оборудование «Норникелю» поставило еще до всех нынешних событий (часть, правда, все равно придется импортозамещать). «Иностранный партнер разработал все решения, конечно, с учетом мнения эксплуатирующей организации. Изменения в конструктив печи, о которых я рассказывал, предлагали как раз работники НМЗ. Финские специалисты провели моделирование и расчеты, и в итоге родился тот проект, который и будет реализован. Сейчас команда «Норникеля» будет самостоятельно запускать агрегат в работу», – отметил Ильинов. 

Основную нагрузку на время сноса старой печи и запуска новой возьмет на себя первая технологическая линия НМЗ. Все это, по логике, может повлиять на объемы производства основной продукции «Норникеля» – хотя ПВП-1 и будет весь год «пахать» на максимальных режимах, за двоих справится она все равно не сможет. Сырье, которое она не сможет взять, будет вовлечено в производство после запуска ПВП-2. Впрочем, еще в январе «Норникель» анонсировал снижение производства в текущем году – до диапазона 204-214 тыс. тонн никеля (по итогам 2022 года было 219 тыс. тонн), и 2,4-2,562 млн унций палладия (с 2,79 млн унций по итогам прошлого года). Основной причиной более высоких, чем ожидалось, результатов по производству никеля и палладия в 2022-м в компании называли как раз перенос проекта перестройки ПВП-2 на текущий год.