Форум «Альтернативная история»
Продвинутый поиск

Сейчас онлайн: 123hjkl

Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Ответить
Владыка Континентов
Цитата

Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

😀
История вопроса и преимущества древесноугольной металлургии
Использование древесного угля в качестве твёрдого топлива в металлургии известно давно. Древесный уголь на протяжении столетий был основным сырьём для металлургического производства. В середине XVIII века англичане, испытывая недостаток лесных угодий, придумали технологию использования каменного угля для выплавки металла.

Спад потребления древесного угля в мировой металлургии активизировался в 80-х годах XIX века из-за его замещения коксом, давления органов экологического контроля и истощения запасов лесов. Решающим фактором стала ценовая конкуренция – чугун, приготовленный с использованием кокса, на мировом рынке стал гораздо дешевле.

Однако биотопливо сохранило свой приоритет в ряде регионов и металлургических технологий. Ряд предприятий продолжает применять древесный уголь в производстве чугуна, ферросплавов, свинца, алюминия, меди, олова, никеля, лантанидов, редких и ценных металлов. Его используют также как покровный флюс при выплавке некоторых видов бронзы и латуни, никелевых сплавов (мельхиор и нейзильбер). Возможно применение древесного угля в качестве карбюризатора для цементации при производстве брони. Кроме того, технологически биопродукт вполне способен заменить кокс в доменной печи.

Оценки объёма мирового производства древесного угля очень разнятся – от 9 до 23 млн. т в год, так как основная его часть изготавливается на малых мощностях кустарным способом в развивающихся странах, где со статистикой дела обстоят плохо. При этом считается, что в металлургию поступает около 20% этого продукта.

Известно, что использование древесноугольного топлива позволяет получать высококачественный чугун. Это наиболее актуально для стран-экспортёров товарного чугуна – Бразилии и России, которые по итогам 2013 г. экспортировали более половины мирового объёма экспорта чугуна.

Производство и экспорт чугуна в Бразилии и России в 2013 г.

Производство и экспорт чугуна в Бразилии и России в 2013 г.

Бразилия – лидер использования древесного угля для металлургии
На сегодняшний день в мировом углежжении и применении его продукции в металлургии остался по сути единственный игрок – Бразилия. Эта страна является ведущим экспортёром чугуна, в Бразилии имеются огромные запасы самовосстанавливающегося биоресурса – эвкалипта. При должном подходе оборот рубки эвкалипта составляет всего 7 лет (для сравнения: оборот рубки хвойных деревьев на Урале 60…70 лет).

Общий выпуск бразильского древесного угля для нужд металлургии оценивается в 7,5 млн. тонн в год. Из 1 тонны сырьевой древесины до домны (с учётом выхода побочных продуктов, сортировки и транспортных потерь) доходит около 170 кг древесного угля.

Интересно, что в Бразилии имеются крупные лесопромышленные компании, специализирующиеся на углежжении. Например, фирмы Mannesmann и Plantar Group высаживают быстрорастущие эвкалипты (E. Camaldulensis, Cloesiana, Urophylla и Pellita), а потом самостоятельно перерабатывают их в древесный уголь. Кроме того, в Южной Америке существуют объединённые древесноугольные металлургические холдинги, которые выращивают для себя лес, выжигают из него древесный уголь, а затем выплавляют на нём чугун. Средние показатели производства древесного угля: на эвкалиптовой плантации в 525 тыс. га при затратах $199,5 млн. в год производится 175 млн. куб. м древесного угля себестоимостью $10,25 за куб. м, что позволяет выплавлять 67 млн. т металла ежегодно.

Бразилия является единственной страной в мире, применяющей для производства товарного чугуна доменные печи, работающие на древесном угле. Согласно бразильским государственным законам, компании, использующие древесный уголь, должны выполнять программу по восстановлению лесонасаждений. На типичных лесопосадках выращивают эвкалиптовые деревья по семилетнему циклу, при котором каждая тонна получаемой сухой древесины обеспечивается растущей биомассой из 6,8 т древесины, корней, листьев, являющихся поглотителем диоксида углерода и обеспечивающих поступление кислорода в атмосферу. Схема лесопосадок с семилетним циклом, применяющаяся для производства товарного чугуна обеспечивает положительный баланс генерации кислорода и фиксации атмосферного углерода.

Согласно данным некоторых исследований, весь процесс от посадки деревьев до производства товарного чугуна с применением древесного угля удаляет из атмосферы 1,1 т диоксида углерода на каждую тонну выплавленного чугуна. При производстве чугуна с применением кокса в атмосферу выделяется 1,8 т диоксида углерода. Таким образом, использование древесного угля вместо кокса уменьшает эмиссию диоксида углерода на 2,9 т/т чугуна.

Как известно, древесный уголь обладает существенно меньшей механической прочностью в сравнении с коксом, а также повышенными показателями прочности при восстановлении (RDI) и реакционной способностью (RI). Поэтому доменные печи, работающие на древесном угле, имеют меньшую высоту и больший диаметр в сравнении с доменными печами, работающими на коксе.

К отличительным особенностям доменной плавки на древесном угле относятся низкие выход шлака (120…150 кг/т чугуна) и его основность ((CaO+MgO)/SiO2) – 0,75…0,85. Расход древесного угля, в зависимости от его влажности и содержания кремния в чугуне, составляет от 650 до 1000 кг/т товарного чушкового чугуна.

Качество чугуна, выплавленного в доменных печах, работающих на древесном угле, превосходит качество чугуна, полученного при использовании кокса, поскольку он имеет более низкое содержание серы и фосфора. Кроме того, древесноугольный чугун, как правило, свободен от таких микроэлементов, как титан, хром, цинк, в значительной степени поступающих в доменную печь в составе золы кокса.

В Бразилии работают около 70 производителей товарного чугуна, в распоряжении которых находятся более 120 доменных печей. Это небольшие доменные печи, с объёмом производства от 1,5 до 12 тыс. т чугуна в месяц. Показатели работы бразильских доменных печей на древесном угле приведены в таблице:

Показатели работы бразильских доменных печей на древесном угле

Российские перспективы
Россия долгое время конкурирует с Бразилией на мировом рынке чугуна. Высококачественный ковкий металл с использованием древесного угля до 2006 г. производили на Урале в г. Куса и сейчас продолжают выпускать в г. Касли, в том числе для художественного литья, требующего высокого качества поверхности и стойкости к атмосферному воздействию. Металл, выплавленный на биотопливе, более ковок и менее хрупок. Кроме того, молотый древесный уголь (с кусковой известью, плавиковым шпатом и коксом) применяется для выплавки высококачественной углеродистой или легированной стали в электродуговых печах для эффективного удаления серы из металла.

Всего в СССР до 1990 г. древесный уголь выжигали восемь крупных заводов. Сейчас к этой категории можно отнести только Амзинский лесокомбинат и Моломский лесохимический завод, которые обеспечивают черным биопродуктом отечественную металлургию и поставляют свою продукцию на экспорт. Но и они заметно сократили выработку угля в последние годы, потому что металлургия перешла на более дешёвые энергоносители. В Свердловской области Каменск-Уральский металлургический завод (КУМЗ) потребляет ежемесячно до 1 тыс. тонн древесного угля, поставляемого Верхнесинячихинским лесохимзаводом, Нижнесергинским леспромхозом и Серовской лесопромышленной базой. Общая проектная мощность этих предприятий в советское время достигала 53 тыс. тонн биотоплива в год, однако сейчас они снизили выпуск до 20 тыс. тонн.

В оборонной промышленности, которая раньше потребляла огромное количество биопродукта для производства фильтров из активированного угля и адсорбентов, объёмы спроса тоже резко упали. Кроме того, отход металлургии от биотоплива был вызван рядом технологических проблем в углежжении, связанных с устареванием оборудования и технологий.

Что касается новых технологий выжигания древесного угля, то наибольшую популярность в последнее время получили пиролизные печи с автоматическим управлением. Правда, это ноу-хау разработано ещё в советские времена, чтобы самостоятельно насытить рынок чёрного биотоплива в РФ, а не импортировать его из Китая и других стран ЮВА.

В целом получается, что и в мире, и в России пока наблюдаются тенденции снижения производства и потребления древесного угля, в том числе и в металлургии.

Заключение
Древесноугольная металлургия как способ производства высококачественного чугуна имеет хорошие перспективы в регионах с возобновляемыми биоресурсами.

Владыка Континентов
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Хоба! Как говорится никто даже и не догадывался... Ну теперь с чистой совестью можно альтернативить Бразилию в 19 20 веках. Каменный уголь видимо до определённой степени можно заместить эвкалиптом.
Ну а в РИ так не получится(

Последний раз отредактировано: 123hjkl на 01 Июн '22, всего отредактировано 1 раз
yyz
альтистории кабинет-советникъ
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

вот это я понимаю тщательно проработанная альтернатива с технико-экономическим обоснованием.

Паровые двигатели бы вернуть

Владыка Континентов
Цитата

yyz пишет: вот это я понимаю тщательно...

yyz пишет:

вот это я понимаю тщательно проработанная альтернатива с технико-экономическим обоснованием.
Паровые двигатели бы вернуть

Ну текст писал не я, забыл ссыль вставить.

Den
Творец и Повелитель Мировъ
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Действительно годнота👍

Я очень не люблю слова унтерменши, но глядя как воюют и правят укронаци...

Владыка Континентов
Цитата

Den пишет: Действительно годнота 👍 ...

Den пишет:

Действительно годнота 👍

Рад, что понравилось)
П.С. Тут подумал, а ведь на быстрорастущей иве можно неплохую металлургию построить. Они дают до 60 кубометров древесины в год, или 27.3 тонны влажной древесины.
На один миллион тонн чугуна положим тратится около 640 000 кг угля. Соответсвенно нам нужно около 3.7 миллиона тонн древесного угля.
Для этого потребна площадь в 140 000 гектар или 1400 кв.километров.
А древоугольная металлургия уже не кажется столь безнадёжной🤔
Надо прикинуть сколько это будет стоить? Наверно имеет смысл строить малые домны? Для минимизации логистических расходов? ( Мао одобряэ)
Надо и трудоёмкость сбора прикинуть, но очевидно она будет выше чем у угледобычи.
И надо посмотреть на состав лесных дач у Уральских заводов...

Последний раз отредактировано: 123hjkl на 01 Июн '22, всего отредактировано 1 раз
yyz
альтистории кабинет-советникъ
Цитата

123hjkl пишет: древоугольная металлургия уже ...

123hjkl пишет:
древоугольная металлургия уже не кажется столь безнадёжной

  1. В основном древесный уголь, как и брикеты, используется для отопления частных домов, а не ТЭС. Дело в том, что стоит биотопливо практически в два раза дороже, чем, например, каменный уголь
    1.1. Уголь для металлургии явно с доптребованиями, еще дороже
  2. У каменноугольного кокса вроде куски крупнее и прочнее, чо позволяет плавки больше делать
  3. Сейчас, наверное, все же актуальнее газ для восстановления железа использовать. метан, а еще лучше водород.
    и т.д. и т.п.
    впрочем, в современном Тунберг-мире возможны любые энергетические и металлургические технологии

althistory.ru альтистория.рф

Владыка Континентов
Цитата

yyz пишет: 123hjkl пишет : древоугол...

yyz пишет:

123hjkl пишет :
древоугольная металлургия уже не кажется столь безнадёжной

В основном древесный уголь, как и брикеты, используется для отопления частных домов, а не ТЭС. Дело в том, что стоит биотопливо практически в два раза дороже, чем, например, каменный уголь
1.1. Уголь для металлургии явно с доптребованиями, еще дороже
У каменноугольного кокса вроде куски крупнее и прочнее, чо позволяет плавки больше делать
Сейчас, наверное, все же актуальнее газ для восстановления железа использовать. метан, а еще лучше водород.
и т.д. и т.п.
впрочем, в современном Тунберг-мире возможны любые энергетические и металлургические технологии

Коллега, я для АИ рассуждения приводил)))
В наше время доменный процесс на каменно-угольном коксе, и мидрекс процесс наше всё. Пример Бразилии- исключение из правил. Очень повезло ребятам с быстрорастущим эвкалиптом.
П.С. У древесного угля только одно не оспоримое качество, чистота. Чугун на нём чище выходит.

yyz
альтистории кабинет-советникъ
Цитата

123hjkl пишет: для АИ рассуждения...

123hjkl пишет:
для АИ рассуждения
в условиях снова возможной ядерной войны может быть и хорошая футуристическая проработка 😀
с распределенной металлургией на локальных ресурсах

Владыка Континентов
Цитата

yyz пишет: 123hjkl пишет : для АИ ра...

yyz пишет:

для АИ рассуждения
в условиях снова возможной ядерной войны может быть и хорошая футуристическая проработка 😀
с распределенной металлургией на локальных ресурсах

Ну я больше про 19 век, и РИ. Дескать второе дыхание Уральской металлургии, до освоения Донбасса. ( типа как пальчиковые лампы, пока ссср не смог в полупроводники ).
Но как металлургия после тмв почему бы и нет?
Но как мне кажется, металлолома будет столько, что куции послеядерные потребности будут удолетворены надолго)
Ну и для Бразили древесно-угольная металлургия, суровая реальность)

Пойташ
Владыка Континентов
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Статья интересная и позновательная. В Бразилии хорошо быстрорастущий эвкалипт, у нас таких фишек нет. Заводам давали лесные дачи , углежогство проходило зимой, летом с/х в главнее, плюс пожаробезопасность, зима все таки. У нас леса хорошо горят летом.
Могу добавить по статье, на Мотовилихинских заводах были опытные плавки на ... шишках, это не шутка. Чугун ещё лучше чем на древесном угле, но экономическая состовляющая взяла свое.

Подчиненный перед лицом начальствующим должен иметь вид лихой и придурковатый, дабы разумением своим не смущать начальства.

Никогда не бойся делать то, что ты не умеешь. Ковчег построил любитель, а профессионалы сделали "Титаник".

Владыка Континентов
Цитата

Пойташ пишет: Статья интересная и познова...

Пойташ пишет:

Статья интересная и позновательная. В Бразилии хорошо быстрорастущий эвкалипт, у нас таких фишек нет. Заводам давали лесные дачи , углежогство проходило зимой, летом с/х в главнее, плюс пожаробезопасность, зима все таки. У нас леса хорошо горят летом.
Могу добавить по статье, на Мотовилихинских заводах были опытные плавки на ... шишках, это не шутка. Чугун ещё лучше чем на древесном угле, но экономическая состовляющая взяла свое.

Да, я честно говоря сам не ожидал, что они на эвкалипте плавят.
А на Шишках, когда плавили?

Пойташ
Владыка Континентов
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Первые плавки при Александре 2, потом были ещё. Выходные подробней могу написать, сейчас книги под рукой нет.

Подчиненный перед лицом начальствующим должен иметь вид лихой и придурковатый, дабы разумением своим не смущать начальства.

Никогда не бойся делать то, что ты не умеешь. Ковчег построил любитель, а профессионалы сделали "Титаник".

Владыка Континентов
Цитата

Пойташ пишет: Первые плавки при Александр...

Пойташ пишет:

Первые плавки при Александре 2, потом были ещё. Выходные подробней могу написать, сейчас книги под рукой нет.

Было бы замечательно.)

Пойташ
Владыка Континентов
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Чуток истории. В 1863 году медеплавильный завод закрыли из-за отсутствия сырья — истощились рудники, а возить медистый песчаник издалека было невыгодно. Но тогда же по соседству начали строить сталепушечный и чугуннопушечный заводы, которые стали считать преемниками медеплавильного. Закладка первого состоялась 27 августа 1863 года, второго — 8 августа 1864-го.
Первым управляющим Пермского сталепушечного стал горный инженер капитан Николай Воронцов (он же отвечал за строительство завода). Пробное орудие — двенадцатифунтовую стальную облегченную пушку — предприятие выпустило еще до окончания строительства, в 1864 году.
Чугуннопушечным заводом руководил горный инженер капитан Григорий Грасгоф, при котором уже в 1865 году начался выпуск чугунных артиллерийских орудий. Самое известное из них — так называемая пермская Царь-пушка, изготовленная в 1868 году по образцу американских пушек Родмана. Для выплавки отбирали самую лучшую руду с рудников на реках Чусовая, Косьва и Вишера. Тщательно подбирали и древесный уголь, шел с Добрянского завода.
В 1871 году два предприятия объединили под общим названием «Пермские пушечные заводы». Первым руководителем стал уже упомянутый выше Николай Воронцов. Здесь изготавливали артиллерийские орудия и снаряды к ним для армии и флота, а также детали боевых кораблей.
На Мотовилихинских заводах всегда старались следовать прогрессу. В 1873-1875 годах был реализован знаковый исторический проект по строительству 50-тонного парового молота. В его разработке принимал участие руководитель завода Николай Воронцов. Именно здесь в 1876 году была запущена первая на всем Урале мартеновская печь и первая внутризаводская железная дорога. А спустя десять лет, в 1886 году, здесь заработала первая на Урале электростанция.
Первые годы становления заводов шел массовый брак, первые заказы на пушки отдали немцам (Круппу). Думали проблема в углях, тогда и по пробывали шишки, качество чугуна устроила, но экономия зашкаливала, примерно: вместо одного воза угля нужно пять/шесть возов шишек.

Подчиненный перед лицом начальствующим должен иметь вид лихой и придурковатый, дабы разумением своим не смущать начальства.

Никогда не бойся делать то, что ты не умеешь. Ковчег построил любитель, а профессионалы сделали "Титаник".

Владыка Континентов
Цитата

Пойташ пишет: Чуток истории. В 1863 году ...

Пойташ пишет:

Чуток истории. В 1863 году медеплавильный завод закрыли из-за отсутствия сырья — истощились рудники, а возить медистый песчаник издалека было невыгодно. Но тогда же по соседству начали строить сталепушечный и чугуннопушечный заводы, которые стали считать преемниками медеплавильного. Закладка первого состоялась 27 августа 1863 года, второго — 8 августа 1864-го.
Первым управляющим Пермского сталепушечного стал горный инженер капитан Николай Воронцов (он же отвечал за строительство завода). Пробное орудие — двенадцатифунтовую стальную облегченную пушку — предприятие выпустило еще до окончания строительства, в 1864 году.
Чугуннопушечным заводом руководил горный инженер капитан Григорий Грасгоф, при котором уже в 1865 году начался выпуск чугунных артиллерийских орудий. Самое известное из них — так называемая пермская Царь-пушка, изготовленная в 1868 году по образцу американских пушек Родмана. Для выплавки отбирали самую лучшую руду с рудников на реках Чусовая, Косьва и Вишера. Тщательно подбирали и древесный уголь, шел с Добрянского завода.
В 1871 году два предприятия объединили под общим названием «Пермские пушечные заводы». Первым руководителем стал уже упомянутый выше Николай Воронцов. Здесь изготавливали артиллерийские орудия и снаряды к ним для армии и флота, а также детали боевых кораблей.
На Мотовилихинских заводах всегда старались следовать прогрессу. В 1873-1875 годах был реализован знаковый исторический проект по строительству 50-тонного парового молота. В его разработке принимал участие руководитель завода Николай Воронцов. Именно здесь в 1876 году была запущена первая на всем Урале мартеновская печь и первая внутризаводская железная дорога. А спустя десять лет, в 1886 году, здесь заработала первая на Урале электростанция.
Первые годы становления заводов шел массовый брак, первые заказы на пушки отдали немцам (Круппу). Думали проблема в углях, тогда и по пробывали шишки, качество чугуна устроила, но экономия зашкаливала, примерно: вместо одного воза угля нужно пять/шесть возов шишек.

Благодарю. Как я понял, это были лишь опытные плавки.

Думали проблема в углях, тогда и по пробывали шишки, качество чугуна устроила, но экономия зашкаливала, примерно: вместо одного воза угля нужно пять/шесть возов шишек.

Кстати, а в чём была реальна проблема?

Пойташ
Владыка Континентов
Цитата

Re: Древесноугольная металлургия в 21 веке. факультатив.

Воронцов, нашел причину: в стальных болванках присылаемые с Серебрянского завода было слишком много серы, ствол орудия разрывало после сотни выстрелов. Проблему решили после смены поставщика, заготовки стали получать с Воткинских заводов.

Подчиненный перед лицом начальствующим должен иметь вид лихой и придурковатый, дабы разумением своим не смущать начальства.

Никогда не бойся делать то, что ты не умеешь. Ковчег построил любитель, а профессионалы сделали "Титаник".

Ответить