Nghiên cứu xây dựng định hướng và nhiệm vụ ưu tiên phát triển KHCN phục vụ phát triển bền vững ngành luyện kim đen Việt Nam đến năm 2015

Hiện trạng công nghệ của ngành luyện kim đen 29 2.4.1 Các công nghệ mới trong sản xuất nguyên liệu cho luyện thép 35 3.. Đó là sự mất cân đối giữa các khâu thượng nguồn và hạ nguồn, quy

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM

VIỆN LUYỆN KIM ĐEN

Nguyễn Quang Dũng

Hà nội, 12/2012

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

MỤC LỤC

Trang

1 Hiện trạng ngành luyện kim đen Việt Nam 9

2 Hiện trạng công nghệ của ngành luyện kim đen 29

2.4.1 Các công nghệ mới trong sản xuất nguyên liệu cho luyện thép 35

3 Hiện trạng sử dụng năng lượng trong ngành luyện kim đen 40

3.5 Tổng hợp tình hình sử dụng năng lượng của ngành thép 46

4 Thực trạng ô nhiễm môi trường trong ngành luyện kim đen 48

4.5 Ô nhiễm môi trường trong nhà máy phero 58

5 Hiện trạng công tác nghiên cứu KHCN trong ngành luyện kim đen 59

6 Định hướng phát triển KHCN và các nhiệm vụ ưu tiên phục vụ phát triển bề vững ngành luyện kim đen Việt Nam đến năm 2015

MỞ ĐẦU

Hiện nay, thuật ngữ “phát triển bền vững” rất phổ biến và nhiều quốc gia trên thế giới trong

đó có Việt Nam đã xây dựng chiến lược phát triển bền vững Đối với ngành công nghiệp thép, theo Hiệp hội Thép thế giới, phát triển bền vững ngành thép là phải đảm bảo sử dụng hợp lý tài nguyên và năng lượng, ít phát thải gây tác hại đến môi trường Trong Chiến lược phát triển bền vững Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 432/QĐ-TTg ngày 12/4/2012 [1] cũng đã chỉ rõ một trong các mục tiêu phát triển bền vững đất nước là “Giảm thiểu các tác động tiêu cực của hoạt động kinh tế đến môi trường Khai thác hợp lý và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên không tái tạo Phòng ngừa, kiểm soát và khắc phục ô nhiễm, suy thoái môi trường, cải thiện chất lượng môi trường” Như vậy, đối với ngành luyện kim đen nước ta, phát triển bền vững là phải sử dụng hợp lý và hiệu quả tài nguyên và năng lượng, giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường

Từ ngày có chính sách mở cửa và đặc biệt là trong mươi năm gần đây, ngành thép Việt Nam

đã phát triển với tốc độ rất nhanh, đặc biệt là từ khi gia nhập Tổ chức Thương mại quốc tế [2] Đến nay, sản xuất thép đã trở thành một ngành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Năm 2011 ngành thép đã sản xuất được khoảng 600.000 tấn gang, 4.900.000 tấn thép phôi, 5.504.371 tấn thép xây dựng, 1.472.887 tấn thép tấm lá cán nguội, 731.159 tấn ống thép hàn và 1.478.489 tấn tôn mạ, đáp ứng được nhu cầu của đất nước về thép xây dựng, thép ống hàn và tôn mạ các loại

Tuy nhiên, ngành thép Việt Nam hiện nay vẫn còn nhiều bất cập Đó là sự mất cân đối giữa các khâu thượng nguồn và hạ nguồn, quy mô các nhà máy còn nhỏ và phân tán, trình độ công nghệ ở nhiều nhà máy còn lạc hậu nên tiêu hao nhiều nguyên liệu, năng lượng và hậu quả là tính cạnh tranh của các sản phẩm thép Việt Nam không cao, phát thải nhiều chất thải có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường

Trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu toàn cầu, Chính phủ Việt Nam đã cam kết cùng cộng đồng quốc tế tham gia tích cực và hiệu quả thể hiện ở việc ký kết Công ước Stocholm và Nghị định thư Kyoto và gần đây là Tuyên bố Công nghiệp Xanh Manila của 21 quốc gia Châu

Á Hội nghị Công nghiệp Xanh Tokyo được Chính phủ Nhật Bản đăng cai tổ chức cùng với

Cơ quan phát triển công nghiệp Liên hợp quốc (UNIDO) vào ngày 16 – 18/11/2011 mà Việt Nam cùng đại diện 25 nền kinh tế đang phát triển và mới nổi đã tham dự Đặc biệt Hội nghị thượng đỉnh về phát triển bền vững Rio+20 đã họp tại Rio de Jenero (Brazil) ngày 20 – 22/6/2012 mà Chính phủ Việt Nam là một thành viên tích cực

Để phát triển bền vững ngành luyện kim đen Việt Nam (tiêu thụ ít tài nguyên và năng lượng,

ít phát thải và tăng tính cạnh tranh) thì công tác KHCN đóng vai trò rất quan trọng, vừa là nền tảng vừa là động lực Vì vậy, năm 2012 Bộ Công Thương đã giao cho Viện Luyện kim đen cùng Hội Đúc-Luyện kim Hà Nội thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng định hướng và nhiệm vụ ưu tiên phát triển KHCN phục vụ phát triển bền vững ngành luyện kim đen Việt nam đến năm 2015”

Phạm vi nghiên cứu : Phạm vi nghiên cứu của đề tài là ngành luyện kim đen Việt Nam từ

khâu thiêu kết quặng sắt, luyện gang, luyện thép và cán thép Ngoài ra cũng đề cập đến khâu sản xuất phero

Phương pháp nghiên cứu : Nghiên cứu các báo cáo, tài liệu, quy hoạch, chính sách hiện tại

về phát triển ngành thép, trình độ công nghệ, tình hình sử dụng tài nguyên và năng lượng cũng như vấn đề ô nhiễm môi trường …Đặc biệt có kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây cũng như cập nhật những thông tin mới từ nhiều nguồn Tổ chức hội thảo để lấy ý kiến đóng góp của các chuyên gia

Nội dung nghiên cứu :

- Đánh giá thực trạng phát triển ngành luyện kim đen Việt Nam

- Nghiên cứu xác định nhu cầu của ngành luyện kim đen đối với hoạt động KHCN

- Nghiên cứu xây dựng định hướng và nhiệm vụ KHCN ưu tiên phục vụ phát triển bền vững ngành luyện kim đen Việt Nam đến năm 2015

- Đề xuất các giải pháp thực hiện

Bản báo cáo tổng kết đề tài bao gồm các nội dung như sau :

Mở đầu

1 : Hiện trạng ngành luyện kim đen Việt Nam

2 : Trình độ KHCN của ngành luyện kim đen

3 : Hiện trạng sử dụng năng lượng của ngành luyện kim đen

4 : Hiện trạng ô nhiễm môi trường

5 : Hiện trạng công tác nghiên cứu KHCN trong ngành luyện kim đen

6 : Xây dựng định hướng phát triển KHCN và các nhiệm vụ ưu tiên phục vụ phát triển bền vững ngành luyện kim đen Việt nam đến năm 2015

7 : Các giải pháp thực hiện

Kết luận và kiến nghị

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận được sự chỉ đạo, giúp đỡ và hợp tác của Vụ Khoa học và Công nghệ - Bộ Công Thương, Viện Luyện kim đen và nhiều nhà máy trong ngành thép Nhân dịp này, chúng tôi xin bầy tó lời cám ơn chân thành về sự chỉ

đạo, giúp đỡ và hợp tác có hiệu quả đó

1 HIỆN TRẠNG NGÀNH LUYỆN KIM ĐEN VIỆT NAM

1.1 - Giới thiệu chung về công nghiệp thép thế giới

Gang thép giữ một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của nền văn minh nhân loại trong nhiều thiên niên kỷ qua do chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành chế tạo máy, xây dựng, giao thông vận tải, nông nghiệp, năng lượng, sản xuất hàng gia dụng, y tế, an ninh quốc phòng Ngày nay, mặc dù nhiều loại vật liệu đã được nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng như chất dẻo, thuỷ tinh, ceramic nhưng sắt thép vẫn giữ được vai trò trọng yếu trong thời gian dài nữa Chính vì vậy mà sản lượng thép trên thế giới đã tăng trưởng rất nhanh chóng, đặc biệt là mười lăm năm trở lại đây Sản lượng gang, sắt xốp, thép thô và thép cán của thế giới từ năm 2001 đến nay được thống kê trong bảng 1.1 Bốn mươi nước sản xuất nhiều thép nhất và hai mươi công ty thép lớn nhất thế giới được nêu trong bảng 1.2 và 1.3 Tiêu thụ thép trên đầu người của 10 nước cao nhất thế giới, của Việt Nam và trung bình của thế giới được nêu trong bảng 1.4 [3]

Bảng 1.2 : Bốn mươi nước sản xuất nhiều thép nhất trong năm 2011

Đơn vị tính : Triệu tấn

STT Tên nước Sản lượng STT Tên nước Sản lượng

1 Trung Quốc 683,9 21 Nam Phi 7,5

12 Đài Loan 22,9 32 Việt Nam 4,6

13 Mêhicô 18,1 33 Thái Lan 4,4

Bảng 1.3 : Hai mươi công ty thép lớn nhất thế giới (2011)

Đơn vị tính : Triệu tấn

STT Tên công ty Sản lượng STT Tên công ty Sản lượng

1 Arcelor Mital 97,2 11 Shandong Group 24,0

2 Hebei Group 44,4 12 Tata Steel 23,8

3 Baosteel Group 43,3 13 US Steel 22,0

4 POSCO 39,1 14 Gerdau 20,5

5 Wuhan Group 37,7 15 Nucor 19,9

6 Nippon Steel 33,4 16 Thyssen Krupp 17,9

7 Shagang Group 31,9 17 Evraz 16,8

8 Shougang 30,3 18 Maanshan 16,7

10 Ansteel Group 29,8 20 Hyundai 16,3

Nguồn : World Steel in figures 2012

Bảng 1.4 : Tiêu thụ thép theo đầu người của một số nước, năm 2011

Hiện nay, trên thế giới, thép được sản xuất bằng hai công nghệ chính :

- Công nghệ lò cao (BF) – lò chuyển thổi ôxy (BOF) – đúc liên tục

- Công nghệ lò điện hồ quang (EAF) – đúc liên tục

Ngoài hai công nghệ chính nêu trên còn có hai công nghệ mới phát triển là :

- Hoàn nguyên nấu chảy – lò chuyển thổi ôxy (BOF) – đúc liên tục và

- Hoàn nguyên trực tiếp – lò điện hồ quang (EAF) – đúc liên tục

Tuy nhiên, hai công nghệ mới này mới triển khai ở một số nước giầu tài nguyên khí thiên nhiên như Ấn Độ, Iran, Venezuela Sản lượng của hai công nghệ này còn rất nhỏ, chỉ chiếm khoảng 5% tổng sản lượng thép của thế giới Sản lượng thép của các khu vực và thế giới theo

công nghệ sản xuất được nêu trong bảng 1 5

Bảng 1.5 : Sản lượng thép năm 2011 theo công nghệ sản xuất

Đơn vị tính : Triệu tấn

Liên minh Châu

Âu 27

100,5 (56,7%)

75,8 (42,8%)

0,9 (0,5%)

177,2 (100%) Các nước Châu

Âu khác

10,2 (26,8%)

27,7 (73,2%)

16,9 (14,8%)

113,5 (100%)

(39,8%)

70,7 (60,2%)

- (1,1)

49,3 (100%)

(32,0%)

10,6 (68,0%)

0,9 (0,1%)

974,9 (100%) Châu Đại

Dương

5,7 (79,1)

1,5 (20,9%)

17,0 (1,2%)

1.518,0 (100%)

Nguồn : World Steel in figures 2012

1.2 Hiện trạng ngành luyện kim đen Việt Nam

1.2.1 Cơ sở tài nguyên

Việt Nam có một số tài nguyên cơ bản phục vụ cho việc phát triển ngành luyện kim đen Đó

là quặng sắt, quawczit, quặng mangan, crom, niken, than, đá vôi, đôlômit, đất sét chịu lửa [4]

Quặng sắt

Việt Nam có 216 mỏ và điểm mỏ quặng sắt với tổng trữ lượng 1,16 tỷ tấn Có thể nói Việt Nam là nước có nhiều quặng sắt nhất trong các nước ASEAN Các mỏ lớn nhất bao gồm :

- Mỏ sắt Thạch Khê (tỉnh Hà Tĩnh) : Tổng trữ lượng 544 triệu tấn loại magnetit;

- Mỏ sắt Quý Sa (Lào Cai) : 112,4 triệu tấn loại limonit;

- Các mỏ sắt ở tỉnh Thái Nguyên : 38,7 triệu tấn, đáng chú ý nhất là mỏ Trại Cau và Tiến Bộ ;

- Các mỏ sắt ở tỉnh Cao Bằng : 12 mỏ với tổng trữ lượng 60 triệu tấn loại magnetit ;

- Các mỏ ở tỉnh Hà Giang : Trên 200 triệu tấn ;

- Các mỏ ở tỉnh Yên Bái : 176,5 triệu tấn

- Các mỏ ở tỉnh Bắc Cạn : 50 triệu tấn

Nhìn chung khoáng sản quặng sắt của Việt Nam không nhiều, chất lượng không cao và điều kiện khai thác khó khăn Chính vì vậy mà sản lượng quặng sắt hàng năm mới chỉ đạt vài triệu tấn Trong thời gian tới, khi mỏ Thạch Khê đi vào khai thác thì sản lượng quặng sắt có thể đạt

15 triệu tấn/năm (Thạch Khê 10 triệu tấn, Quý Sa 3 triệu tấn và các mỏ khác 2 triệu tấn/năm)

Quặng mangan

Việt Nam có nhiều mỏ quặng mangan ở các tỉnh Cao Bằng, Hà Giang, Tuyên Quang, Bắc Cạn với tổng trữ lượng trên 14 triệu tấn Hiện nay các mỏ đang khai thác chủ yếu ở tỉnh Cao Bằng để sản xuất FeMn và FeSiMn

Quắc zit

Mỏ quắc zit lớn nhất là ở tỉnh Phú Thọ và tỉnh Bình Thuận Hiện nay mỏ quăczit Phú Thọ (trữ lượng 11.9 triệu tấn và chất lượng rất cao : 94 – 97% SiO2) đang được Công ty CP Gang-Thép Thái Nguyên khai thác để sản xuất FeSi và vật liệu chịu lửa Mỏ quăczit Bình Thuận với trữ lượng 0,5 triệu tấn cũng đang được khai thác

Quặng crom

Việt Nam chỉ có quặng crom tập trung ở tỉnh Thanh Hoá với tổng trữ lượng khoảng 21 triệu tấn Quặng crom của Việt Nam có đặc điểm là tỷ tệ Cr/Fe thấp và kích thước hạt quặng nhỏ gây khó khăn cho việc luyện FeCr Tuy nhiên, quặng crom Việt Nam còn chứa một số nguyên

tố cộng sinh rất có giá trị như Niken (khoảng 3.076.880 tấn) và Coban (khoảng 283.000 tấn)

Quặng Niken

Tài nguyên Niken có khoảng 3.485.363 tấn chủ yếu ở mỏ sa khoáng cromit Cổ Định, Thanh Hoá (3.076.880 tấn) và mỏ Bản Phúc, Sơn La (337.496 tấn)

Than mỡ luyện cốc

Việt Nam có rất ít than mỡ để luyện ra than cốc Tổng trữ lượng than mỡ khoảng 11,8 triệu tấn tập trung ở 2 vùng chính :

- Thái Nguyên (mỏ Làng Cẩm) : trữ lượng khoảng 5 triệu tấn

- Vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La và Hoà Bình+Ninh Bình) : 6,8 triệu tấn

1.2.2 Quá trình phát triển ngành thép

Ngành công nghiệp thép Việt Nam được bắt đầu từ năm 1959 bằng việc xây dựng Khu gang thép Thái Nguyên, ngày nay là Công ty gang thép Thái Nguyên, do Cộng hoà nhân dân Trung Hoa giúp đỡ với công suất thiết kế 100.000 tấn/năm Tiếp đó, nhà máy Luyện cán thép Gia Sàng cũng được khởi công xây dựng vào năm 1972 với sự giúp đỡ của CHDC Đức có công suất thiết kế 50.000 tấn/năm Sau khi đất nước thống nhất năm 1975, chúng ta tiếp quản các

cơ sở luyện kim mini của chế độ cũ để lại (Biên Hòa, Nhà Bè, Thủ Đức và Tân Thuận) và thành lập Công ty Thép Miền Nam với công suất khoảng 80.000 tấn/năm Từ năm 1994, một loạt các nhà máy liên doanh với nước ngoài được xây dựng và đi vào sản xuất như Công ty

liên doanh Natsteelvina (liên doanh với Singapore), VietNam-Posco Steel Co - VPS (liên doanh với Hàn Quốc), Công ty ống thép Việt Nam Vinapipe (liên doanh với Hàn Quốc), Vinausteel (liên doanh với Australia), Vinakyoei (liên doanh với Nhật Bản), Công ty Thép Tây Đô (liên doanh với Đài Loan) chuyên sản xuất thép xây dựng, Posvina (liên doanh với Hàn Quốc), Nipovina (liên doanh với Nhật Bản), Công ty Tôn Phương Nam (liên doanh với Malaysia), Vingal (liên doanh với Australia) chuyên sản xuất tôn mạ các loại Và sau đó nhiều nhà máy của các doanh nghiệp trong và ngoài quốc doanh ra đời Đó là các Công ty Thép Hoà Phát, Công ty Thép Việt- Ý, Công ty Thép Pomihoa, Công ty Thép Pomina (Thép Việt), Công

ty Thép Sunsteel, Công ty Thép Vinakansai, Công ty TNHH Thép Nam Đô, Công ty

Cổ phần Thép Hải Phòng, Công ty Thép Vinafco, … Gần đây, nhiều nhà máy luyện kim đã được xây dựng như nhà máy thép Phú Mỹ, nhà máy cán nguội Phú Mỹ, nhà máy thép Vạn Lợi, nhà máy thép Đình Vũ, nhà máy thép Lương Tài, Công ty CP Thép Sông Đà, Công ty

CP Thép Thái Hưng, nhà máy Thép Thép Việt, Công ty Thép đặc biệt Sheng Li, Công ty CP Thép Thái Bình Dương và nhiều nhà máy đang khởi công xây dựng như Dự án mở rộng sản xuất giai đoạn 2 của Công ty gang thép Thái Nguyên, Công ty liên doanh khoáng sản-luyện kim Việt Trung, nhà máy sản xuất phôi thép Hưng Thịnh Phát và một số nhà máy gang của các công ty Cửu Long, Vạn Lợi (ở Hải Phòng, Hà Tĩnh, Bắc Cạn), Đình Vũ … Đến nay, ngành thép Việt Nam đã trở thành một ngành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, có thể đáp ứng được về cơ bản thép tròn dài, thép hình nhỏ, thép ống hàn, tôn mạ các loại

và bắt đầu sản xuất thép tấm cán nguội Năm 2011 chúng ta đã sản xuất được khoảng 600.000 tấn gang, 4.900.000 tấn phôi thép và 9.152.000 tấn thép bao gồm thép thanh, thép dây, thép hình nhỏ, thép tấm lá cán nguội, thép ống hàn và thép tấm mạ các loại Như vậy, trong những năm gần đây (giai đoạn 2005 – 2010) ngành thép Việt Nam đã có tốc độ tăng trưởng cao, khoảng 20%/năm Sau đây là tình hình cụ thể của các khâu trong ngành công nghiệp thép nước ta [5]

Sản xuất gang

Sản xuất gang là khâu đầu tiên trong chu trình sản xuất thép Đây là khâu yếu nhất trong ngành thép Việt nam Cơ sở sản xuất gang đầu tiên là Nhà máy luyện gang Lưu Xá thuộc Công ty CP Gang-Thép Thái Nguyên (Tổng Công ty Thép Việt Nam) Nhà máy này do Trung Quốc giúp ta xây dựng bao gồm 2 máy thiêu kết 18 m2 và 3 lò cao 100 m3 với công suất thiết

kế khoảng 150.000 tấn/năm và bắt đầu hoạt động từ năm 1963 Nguyên liệu chính của nhà máy là quặng sắt được khai thác từ mỏ sắt Trại Cau (Thái Nguyên) Gần đây có thêm quặng sắt từ mỏ sắt Phúc Ninh (Tuyên Quang) và Ngườm Tráng (Cao Bằng) Than cốc được luyện trong nhà máy cốc của Công ty từ than mỡ Làng Cẩm và Phấn Mễ Sau nhiều năm sản xuất, máy móc thiết bị xuống cấp nặng nên năm 2000 nhà máy được cải tạo mở rộng Hiện tại nhà máy có máy thiêu kết 27 m2 và 2 lò cao 100 m3 và 120 m3

Trong những năm gần đây đã có một số cơ sở xây dựng các lò cao, cụ thể được thống kê trong bảng 1.6 như sau :

Bảng 1.6 : Các cơ sở sản xuất gang

STT Tên công ty Loại lò CS thiết kế

(Tấn/năm)

Địa điểm

1 Cty CP Gang thép Thái nguyên 100 + 120 m3 220.000 Thái Nguyên

4 Cty CP Khoáng sản Cao Bằng 2 x 22 m3 30.000 Cao Bằng

12 Cty LD Khoáng nghiệp Hằng Nguyên 150 m3 150.000 Tuyên Quang

14 Cty CP Gang thép Vạn Lợi-Hà Tĩnh 230 m3 250.000 Hà Tĩnh

Sản lượng gang của các nhà máy này trong những năm gần đây được nêu trong bảng 1.7

Bảng 1.7 : Sản lượng gang giai đoạn 2001 - 2011

Từ các số liệu trên ta thấy các nhà máy luyện gang ở ta mới sử dụng được khoảng 30% công suất thiết kế Đây là một sự lãng phí lớn, làm giảm hiệu quả đầu tư

Trong thời gian tới, nhiều dự án về sản xuất gang sẽ được xây dựng và đưa vào hoạt động :

- Công ty gang thép Thái Nguyên : 01 lò cao 550 m3 với sản lượng 500.000 tấn/năm;

- Công ty LD Khoáng sản-Luyện kim Việt Trung (Lào Cai) : 01 lò cao 550 m3 với sản lượng 500.000 tấn/năm;

- Công ty CP Gang thép Hòa Phát : 01 lò cao 450 m3, sản lượng 450.000 tấn/năm

- Công ty CP Khoáng sản Cao Bằng : 01 lò cao 179 m3, sản lượng 170.000 tấn/năm

- Công ty Thép Tây Nguyên : 01 lò cao 80 m3, sản lượng 80.000 tấn/năm

Như vậy, nếu các dự án đi vào hoạt động đúng kế hoạch thì trong năm tới năng lực sản xuất gang nước ta sẽ được nâng lên 3.620.000 tấn/năm Nguyên liệu quặng sắt được cung cấp một phần từ các mỏ sắt trong nước như mỏ Thạch Khê (Hà Tĩnh), mỏ Quý Sa (Lào Cai) và một số

mỏ nhỏ ở các địa phương Ngoài ra cũng phải nhập khẩu thêm quặng từ nước ngoài Toàn bộ nhu cầu than cốc sẽ phải nhập khẩu

Ngoài công nghệ lò cao, gần đây một số cơ sở tư nhân đang xây dựng nhà máy sản xuất sắt hoàn nguyên trực tiếp :

- Nhà máy sắt xốp Cao Bằng (Cty MIREX) : 100.000 tấn/năm

- Nhà máy sắt xốp Bắc Cạn (Cty MATEXIM) : 100.000 tấn/năm

- Nhà máy sắt xốp Hải Phòng (Cty Nhật Phát) : 50.000 tấn/năm

- Nhà máy sắt hạt Nghệ An (Cty Kobelco-Nhật Bản) : 1.000.000 tấn/năm

Sản xuất phôi thép

Ngành sản xuất phôi thép của chúng ta bắt đầu bằng 2 lò mactanh 50 tấn/mẻ tại Công ty gang thép Thái Nguyên và 2 lò BOF 5 tấn/mẻ tại nhà máy Luyện cán thép Gia Sàng Sau một số năm vận hành, Công ty đã chuyển sang lò điện hồ quang Hiện tại, ngành thép đang sử dụng 100% công nghệ lò điện hồ quang Điều này xuất phát từ điều kiện thiếu gang lỏng của nước

ta Như đã nêu ở phần trên, cơ sở sản xuất gang lớn nhất nước ta là Công ty gang thép Thái Nguyên cũng chỉ sản xuất được khoảng 200.000 tấn/năm Vì vậy, việc áp dụng công nghệ luyện thép lò điện trong thời gian qua là phù hợp với bước đi ban đầu của ngành công nghiệp thép nước ta Các cơ sở sản xuất thép phôi của nước ta được thống kê trong bảng 1.8

Từ các số liệu ở bảng trên ta thấy hiện nay Việt Nam có 31 lò EAF từ 9 – 70T, 1 lò BOF

30T, 8 lò cảm ứng trung tần 12 T và hàng nghìn lò cảm ứng trung tần nhỏ (0,5 – 6 T) Các lò

điện sản xuất thép của ta đều rất nhỏ trừ nhà máy thép Phú Mỹ được trang bị lò điện hồ quang

kiểu DANARC 70 tấn/mẻ và Công ty CP Thép Sông Đà và Công ty Thép Thép Việt có lò

EAF CONSTEEL 60 tấn/mẻ mới được đưa vào vận hành Các lò điện này đã áp dụng một số

tiến bộ kỹ thuật như phun ô xy và than vào tạo xỉ bọt, dùng biến thế siêu cao công suất, sử

dụng các loại vật liệu chịu lửa siêu bền, ra thép đáy lệch tâm … Sản lượng phôi thép năm

2011 đạt 4.900.000 tấn, đáp ứng được gần 80% nhu cầu phôi của cả nước Từ năm 1992 trở

lại đây, ngành thép Việt Nam đã được trang bị một loạt lò thùng tinh luyện và máy đúc liên

tục đã làm cho chất lượng và năng suất thép thỏi được cải thiện rõ rệt Tỷ lệ thép đúc liên tục

đã đạt khoảng 85%

Sản lượng phôi thép của nước ta trong những năm gần đây được thống kê trong bảng 1.9

Nguồn : Hiệp hội Thép Việt Nam

Hiện nay, một số nhà máy luyện thép đang được xây dựng :

- Công ty Gang Thép Thái Nguyên : 01 lò BOF 50 tấn/mẻ

- Công ty Luyện kim-Khoáng sản Việt-Trung (Lào Cai) : 01 lò BOF 50 tấn/mẻ

- Công ty thép Thép Việt (Phú Mỹ) : 01 lò EAF 120T/mẻ

- Công ty CP gang thép Nghi Sơn (Thanh Hoá) : 01 lò EAF 120T

- Công ty CP Thép Hưng Thịnh Phát (Phú Thọ) : 01 lò EAF Consteel 70 tấn/mẻ

- Công ty CP thép Hà Tĩnh : 01 lò BOF 40 tấn/mẻ

- Công ty TNHH Fuco (Bà Rịa-Vũng Tàu) : 01 lò EAF 90T

- Công ty LD Vina-Kyoei : 01 lò EAF 70T

Trong những năm tới, nước ta có thể sản xuất được khoảng 9.500.000 – 10.000.000 tấn phôi thép/năm Công nghệ sản xuất chủ yếu vẫn là luyện thép trong lò điện hồ quang Nguồn nguyên liệu chủ yếu là thép phế nhập khẩu và gang sản xuất trong nước Ngoài ra còn có lò chuyển thổi ôxy và lò cảm ứng các loại

Sản xuất cán

Ngành sản xuất cán thép của nước ta bắt đầu là Nhà máy cán thép Gia Sàng do CHDC Đức cũ giúp với công suất thiết kế 50.000 tấn/năm, Nhà máy cán thép Lưu Xá do Trung Quốc giúp xây dựng với công suất thiết kế 100.000 tấn/năm và các nhà máy cán thép ở Miền Nam như Biên Hoà, Thủ Đức, Nhà Bè và Tân Thuận với công suất thiết kế khoảng 80.000 tấn/năm Ngành cán thép Việt Nam sau năm 1994 đã phát triển với tốc độ cao so với các ngành sản xuất gang và thép Các cơ sở sản xuất cán chính ở nước ta được trình bầy trong bảng 1.10

Tổng Công ty thép Việt Nam 1.620

12 Cty LD thép Việt Hàn Liên tục 250

13 Vinaausteel Bán LT 250

Cộng các LD với VNSteel 1.140

Cộng các Cty 100% vốn NN 600

23 Cty POMINA (Thép Việt) Liên tục 850

Cộng các Cty ngoài VNSteel 3.550

31 Các doanh nghiệp nhỏ Thủ công 1.090

Tổng cộng 8.000

Nguồn : Hiệp hội Thép Việt Nam

Trong tương lai, các nhà máy cán tấm nóng, cán tấm nguội công suất lớn từ 2.000.000 đến 3.000.000 tấn/năm và đặc biệt các nhà máy cán của nhà máy luyện kim liên hợp được xây dựng sẽ cải thiện trình độ công nghệ của ngành sản xuất cán nước ta Tình hình sản xuất thép xây dựng năm 2010 và 2011 được thống kê trong bảng 1.11

Bảng 1.11 : Sản lượng thép xây dựng năm 2010 và 2011

Nguồn : Hiệp hội Thép Việt Nam

Ngoài thép xây dựng (thép tròn cây và cuộn, thép hình nhó), những năm gần đây ngành thép Việt Nam đã bắt đầu sản xuất thép tấm lá cán nguội Hiện tại chúng ta có 6 nhà máy cán tấm

lá nguội Sản lượng thép tấm lá cán nguội năm 2010 và 2011 được nêu trong bảng 1.12

Bảng 1.12 : Sản lượng thép tấm lá cán nguội năm 2010 và 2011

Gia công các sản phẩm sau cán

Sản xuất ống thép

Sản xuất thép ống ở mức độ công nghiệp đầu tiên là Liên doanh Vinapipe giữa Tổng Công ty Thép Việt Nam với Tập đoàn POSCO (Hàn Quốc) có công suất thiết kế ban đầu là 30.000 tấn thép ống đen và mạ kẽm/năm bắt đầu hoạt động năm 1994 Sau đó cơ sở này đã mở rộng đưa công suất lên 40.000 tấn/năm Do nhu cầu về ống thép các loại tăng nhanh nên trong những năm gần đây đã có nhiều cơ sở tham gia sản xuất mặt hàng này Các cơ sở chính và sản lượng

thép ống năm 2010 và 2011 được nêu trong bảng 1.13

Tôn mạ kẽm và mạ mầu

Do nhu cầu lợp nhà và bao che, nhất là ở các tỉnh phía Nam, một số cơ sở sản xuất tôn mạ kẽm và tôn mạ mầu đã được thành lập như POSVINA (Liên doanh giữa Công ty Thép Miền Nam với Tập đoàn thép POSCO-Hàn Quốc), NIPOVINA (Liên doanh giữa Công ty Thép Miền Nam với Nhật Bản), Tôn Phương Nam (Liên doanh giữa Công ty Thép Miền Nam với Malaysia) Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm và mạ mầu, cơ bản đáp ứng được cho nhu cầu của các ngành kinh tế và gia dụng Danh sách các nhà máy sản xuất tôn mạ và sản lượng năm 2010 và 2011 được thống kê trong bảng 1.14

Bảng 1.14 : Sản lượng tôn mạ năm 2010 và 2011

Nguồn : Hiệp hội Thép Việt Nam

1.2.3 Định hướng phát triển ngành thép đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025

Định hướng phát triển ngành thép được thể hiện trong Quy hoạch phát triển ngành thép Việt Nam giai đoạn 2007-2015, có xét đến năm 2025 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 145/2007/QĐ-TTg ngày 04 tháng 9 năm 2007 [6] với các nội dung chính sau :

Dự báo nhu cầu thép thành phẩm của Việt Nam đến năm 2025 được trình bầy trong bảng 1.15

Bảng 1.15 : Dự báo nhu cầu thép của Việt Nam đến năm 2025

Năm Tổng nhu

cầu thép (1.000 tấn)

Trong đó Thép dài (1.000 tấn) Thép dẹt (1.000 tấn)

Bảng 1.16 : Mục tiêu sản lượng của ngành thép giai đoạn 2007-2025

Đơn vị tính : 1.000 tấn

2010 2015 2020 2025

Thép thô 3.500-4.500 6.000-8.000 9.000-11.000 12.000-15.000 Thép cán

(Thép dẹt)

6.300-6.500 (1.800-2.000)

11.000-12.000 (6.500-7.000)

15.000-18.000 (8.000-10.000)

19.000-22.000 (11.000-13.000)

1.2.4 Hiện trạng ngành sản xuất fero

Các loại fero (FeSi, FeMn, FeCr, FeW, FeMo, FeTi, FeV …) là những vật tư không thể thiếu trong sản xuất luyện kim đen Trong luyện thép, FeSi và FeMn là chất khử ôxy với lượng tiêu hao rất lớn, khoảng 15 – 20 kg/tấn thép Còn trong luyện các loại thép hợp kim cần các loại fero để hợp kim hóa thép nhằm nâng cao các tính năng như độ bền, độ dẻo dai, độ cứng, độ chịu mài mòn, chống ăn mòn trong các môi trường xâm thực Ở nước ta mới sản xuất được 3 loại fero : FeSi, FeMn và FeCr

Sản xuất FeSi

FeSi là loại fero được sản xuất đầu tiên ở nước ta tại Nhà máy hợp kim sắt (Công ty Gang thép Thái Nguyên) và Nhà máy hợp kim sắt Nhà Bè (Công ty Thép Miền Nam) Ở Miền Bắc, FeSi được sản xuất từ quặng quăczit Thanh Ba (Phú Thọ) trong các lò điện hồ quang cỡ nhỏ

Sản lượng hàng năm khoảng 4 – 5.000 tấn Sản phẩm chủ yếu là loại phẩm cấp thấp : FeSi 45

và FeSi 65 Ở Miền Nam sản xuất với sản lượng ít hơn và hiện nay đã ngừng sản xuất

Hiện nay Công ty CP Gang thép Thái Nguyên đang đầu tư nhà máy sản xuất FeSi tại Thanh

Ba (Phú Thọ) với công suất thiết kế 15.000 tấn/năm Nhà máy sẽ đi vào hoạt động vào cuối năm nay, 2012

Sản xuất FeMn

Trước đây, FeMn chỉ được sản xuất ở Nhà máy hợp kim sắt thuộc Công ty Gang thép Thái Nguyên Nguyên liệu là quặng mangan từ Cao Bằng Sản phẩm là FeMn cacbon cao loại FeMn65 Sản lượng cũng chỉ đạt 4 – 5.000 tấn/năm

Gần đây, hàng loạt nhà máy sản xuất FeMn được xây dựng ở Thái Nguyên, Cao Bằng và Tuyên Quang Các nhà máy này được liệt kê trong bảng 1.17 dưới đây [7]

Bảng 1.17 : Các nhà máy sản xuất FeMn

(T/năm)

Năm đi vào sản xuất

Địa điểm

4 Cty CP Khoáng sản Tây Giang 21.600 2010 Cao Bằng

11 Nhà máy FeMn Long Bình An 30.000 Đang XD Tuyên Quang

Số lượng nhà máy sản xuất FeMn được xây dựng là nhiều nhưng do thiếu quặng mangan nên hiện nay chỉ còn 1 nhà máy hợp kim sắt ở Thái Nguyên và 3 nhà máy ở Cao Bằng là hoạt động Sản lượng hàng năm đạt khoảng 15 - 20.000 tấn Vì vậy, hàng năm ngành luyện kim đen nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn FeMn, chủ yếu là từ Trung Quốc, Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ …

Sản xuất FeCr

Như đã nêu ở phần trên, nước ta có nguồn quặng cromit khá lớn ở vùng Cổ Định, Thanh Hóa Tuy nhiên, cho đến nay mới có một nhà máy nhỏ của Công ty TNHH Tân An ở Ninh Bình sản xuất được FeCr cacbon cao Sản lượng hàng năm chỉ đạt 1.000 tấn Gần đây, công ty Nam Việt (Thanh Hóa) cũng bắt đầu sản xuất FeCr

Tại khu vực Cổ Định (Thanh Hóa) cũng đang chuẩn bị xây dựng nhà máy sản xuất FeCr với sản lượng thiết kế 30.000 tấn/năm

1.2.5 Tổng hợp ngành luyện kim đen năm 2001 và 2011

Sự phát triển của ngành luyện kim đen nước ta từ năm 2001 đến năm 2011 được tổng hợp trong bảng 1.18 dưới đây

Bảng 1.18 : Sự phát triển các phân ngành từ năm 2001 - 2011

- Về luyện gang : tăng sản lượng gấp 3 lần

- Về luyện thép : tăng gấp 15 lần, gần thỏa mãn nhu cầu phôi cho cán thép

- Về cán thép : tăng gần 3 lần, đặc biệt đã có sản phẩm cán tấm nguội

- Các sản phẩm gia công sau cán (thép ống hàn, tôn mạ kẽm, mạ mầu) cũng tăng mạnh (từ 7 –

10 lần)

- Về sản xuất fero : tăng 4 lần

2 HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ CỦA NGÀNH LUYỆN KIM ĐEN

Hiện trạng công nghệ của ngành thép Việt Nam đã được đánh giá tương đối toàn diện tại [8]

và sau khi cập nhật ta có kết quả như trình bầy dưới đây

2.1 Hiện trạng công nghệ của khâu sản xuất gang

Lưu trình công nghệ thiêu kết quặng sắt

Hiện nay, liệu cho lò cao sản xuất gang bao gồm quặng cục, quăng thiêu kết và quặng vê viên Ngoài ra cũng còn một số ít gang me bụi gang thép được dùng lại Ở Việt Nam mới chỉ dùng quặng cục và quặng thiêu kết Thiêu kết là quá trình chuẩn bị liệu có sản lượng nhiều nhất trong các phương pháp chuẩn bị liệu cho lò cao Thiêu kết cải thiện được tính chất vật lý

và luyện kim cho quặng sắt

Quặng sắt sau khi khai thác phải trải qua quá trình tuyển khoáng để làm sạch các tạp chất đất

đá, làm tăng hàm lượng sắt chứa trong quặng Quá trình này bao gồm nghiền nhỏ, rửa, sàng

và các kỹ thuật tuyển khoáng Vì vậy, kích thước của các hạt quặng thường là nhỏ, ≤ 8 mm, nên phải thiêu kết để tạo cục

Nguyên liệu cho thiêu kết bao gồm quặng cám (loại ≤ 8 mm), than cốc vụn hoặc than cám và

đá vôi Than cốc vụn ( thường ≤ 5 mm) hoặc than cám và đá vôi được nghiền đến kích thước phù hợp rồi được trộn với quặng cám theo tỷ lệ nhất định Hỗn hợp liệu như vậy được chuyển đến máy thiêu kết bằng băng tải Sau đó liệu được nạp vào băng thiêu kết Lớp liệu thường có chiều dầy là 200 – 600 mm, tuỳ theo kích thước của băng thiêu kết Phía trên của băng thiêu kết là các mỏ đốt sử dụng khí than lò cốc hay hỗn hợp khí than lò cốc với khí than lò cao Nhờ những mỏ đốt này mà than cốc trong liệu cháy, tạo ra một lượng nhiệt đủ để nâng nhiệt độ liệu lên 1.380 – 1.400˚C làm cho các hạt quặng nhỏ thiêu kết lại với nhau tạo thành bánh thiêu kết có kích thước to và độ xốp nhất định phù hợp với yêu cầu của quá trình luyện gang trong

lò cao Hơn nữa, do than cốc cháy trong điều kiện thiếu khí nên tạo ra nhiều CO nên đã hoàn nguyên một phần quặng sắt, làm tăng tính hoàn nguyên của quặng sắt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hoàn nguyên quặng sắt trong lò cao

Sau khi ra khỏi máy thiêu kết, bánh thiêu kết được đưa vào khu vực làm nguội bằng quạt gió Sau đó bánh thiêu kết được nghiền vỡ , sàng phân cấp rồi vận chuyển đến nhà máy luyện gang

Lưu trình công nghệ luyện gang trong lò cao

Luyện gang bằng lò cao là một công nghệ đã được phát triển trên 300 năm nay Đây là công nghệ chủ yếu cung cấp nguyên liệu cho luyện thép Năm 2011 sản lượng gang thế giới đã đạt 1.099,9 triệu tấn Ở nước ta năm 2011 mới sản xuất được 600.000 tấn gang

Nguyên liệu chính cho lò cao sản xuất gang là quặng sắt và than cốc Quặng sắt bao gồm quặng cuc (có kích thước từ 8 – 50 mm), quặng thiêu kết hoặc quặng vê viên Ở nước ta mới chỉ sử dụng quặng cục và quặng thiêu kết Trước đây do nguồn quặng còn dồi dào và máy thiêu kết bị hỏng nên một thời gian dài chỉ dùng 100% quặng cục Từ năm 2001 khi tiến hành

Dự án cải tạo mở rộng sản xuất giai đoạn 1, Công ty Gang Thép Thái Nguyên đã xây dựng mới máy thiêu kết 27 m2 nên đã cung cấp được khoảng 50% liệu cho nhà máy luyện gang Quặng sắt (quặng cục và quặng thiêu kết) cùng với than cốc được nạp vào lò cao cùng với các chất trợ dung như đá vôi, đôlômit từ đỉnh lò Gió sau khi được quạt vào hệ thống lò nung gió (thông thường mỗi lò cao có 3 lò nung gió nóng) sẽ được nâng lên 700 - 800˚C Ở các nước, gió thường được ngung lên đến 1.100 – 1.300˚C Với nhiệt độ gió cao thổi ngược dòng với chiều rơi của liệu sẽ tạo ra quá trình cháy cacbon của than cốc tạo ra khí CO Chính khí CO này tiếp xúc với các hạt quặng tạo ra quá trình hoàn nguyên quặng sắt từ hoá trị cao xuống hoá trị thấp và thành sắt kim loại Do nhiệt độ cao trong lò mà các phần nhỏ sắt được hoàn nguyên sẽ nóng chảy thành gang lỏng và rơi xuống phía dưới bụng lò Cùng với gang lỏng,xỉ

do các chất trợ dung tạo ra cũng nóng chảy Các tương tác hoá học giữa gang lỏng và xỉ lỏng

đã khử được các tạp chất có hại như lưu huỳnh, phốt pho Do có nhiệt độ nỏng chảy và tỷ trọng thấp hơn gang nên xỉ lỏng nổi lên trên gang lỏng, ngăn cách và bảo vệ bể gang lỏng với cột liệu phía trên Định kỳ xỉ lỏng được tháo ra qua lỗ tháo xỉ Còn gang lỏng cũng được tháo

ra qua lỗ tháo gang Xỉ lỏng thường được xử lý thành xỉ hạt để bán cho các cơ sở sản xuất xi măng hay san lấp đường Gang lỏng được rót vào thùng chứa gang rồi cung cấp cho lò luyện thép (lò chuyển thổi ôxy hoặc lò điện hồ quang) hoặc rót vào thùng chứa gang lỏng dự trữ (mixer hay torpedo)

Hiện trạng công nghệ của khâu sản xuất gang

Hiện tại khâu sản xuất gang ở Việt Nam mới chỉ có một số ít các cơ sở đang vận hành :

- Công ty gang thép Thái Nguyên : 2 lò cao 100 m3 và 120 m3

- Công ty Khoáng sản Cao Bằng : 2 lò cao 22 m3

- Công ty Cổ phần 30/4 (Cao Bằng) : 1 lò cao 50 m3

- Công ty Kim khí Gia Sàng : 1 lò cao 22 m3

- Công ty Gang Bắc Cạn : 1 lò cao 25 m3

- Công ty CP gang thép Hoà Phát : 1 l ò cao 350 m3

Như vậy, ngành sản xuất gang nước ta mới chỉ có những lò nhỏ và rất nhỏ với tổng công suất thiết kế khoảng 600.000 tấn/năm Với quy mô nhỏ như vậy, việc áp dụng những công nghệ tiên tiến là rất hạn chế và do vậy các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của ngành sản xuất gang nước ta còn ở mức rất thấp

Hiện trạng công nghệ của khâu sản xuất gang của nước ta được đánh gía thông qua các thông

số kinh tế-kỹ thuật nêu trong bảng 2.1

Bảng 2.1 : Các chỉ tiêu KT-KT của ngành sản xuất gang

TT Các chỉ tiêu KT-KT Việt Nam Thế giới Nhật Bản

1 Thể tích lò, m3 22 – 350 1.000 – 5.500 4.400

2 Năng suất, T/m3.ngày 1,8 – 2,7 2,0 – 3,0 2,0

3 Sản lượng, T/ngày 50 – 800 2.000 – 12.000 10.000

4 Tiêu hao than cốc, kg/T 600 – 1.100 350 – 450 378

- Quy mô của các lò cao quá nhỏ;

- Khâu chuẩn bị liệu chưa tốt (tỷ lệ quặng thiêu kết mới chỉ đạt 53% ở Công ty gang thép Thái Nguyên, cón các lò cao khác chỉ dùng quặng cục);

- Nhiệt độ gió thấp;

- Chưa làm giầu ô xy cho gió để cường hoá quá trình luyện gang;

- Chưa áp dụng công nghệ phun than cám để giảm suất tiêu hao than cốc; Ở Công ty CP gang thép Thái nguyên và Công ty CP gang thép Hoà Phát có áp dụng phun than cám nhưng còn rất hạn chế;

- Vấn đề điều khiển các quá trình công nghệ bằng các hệ thống điều khiển tự động còn rất hạn chế

Trong thời gian tới, nhiều dự án về sản xuất gang sẽ được xây dựng sẽ đem lại sức sống mới cho lĩnh vực quan trọng này Các lò cao mới xây dựng được áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới sẽ cải thiện được các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật Tuy nhiên, các lò cao này cũng thuộc loại nhỏ, chỉ phù hợp với điều kiện cung cấp nguyên liệu của các mỏ quặng sắt nhỏ ở Miền Bắc Phải đợi đến khi ra đời các nhà máy luyện kim liên hợp với những lò cao 2.000 – 4.000 m3được xây dựng thì trình độ công nghệ ngành sản xuất gang nước ta mới có cơ hội tiếp cận với trình độ của thế giới Ngoài ra, các công nghệ luyện kim phi cốc nếu được lựa chọn áp dụng cũng sẽ giúp chúng ta xây dựng ngành công nghiệp nguyên liệu cho luyện thép phù hợp với điều kiện tài nguyên về than và quặng sắt của nước ta

2.2 Hiện trạng công nghệ của khâu sản xuất phôi thép

Hiện tại, ngành thép đang sử dụng chủ yếu là công nghệ lò điện hồ quang Điều này xuất phát từ điều kiện thiếu gang lỏng của nước ta Như đã nêu ở phần trên, cơ sở sản xuất gang lớn nhất nước ta là Công ty gang thép Thái Nguyên cũng chỉ sản xuất được khoảng 200.000 tấn/năm Vì vậy, việc áp dụng công nghệ luyện thép lò điện là phù hợp với bước đi ban đầu của ngành công nghiệp thép nước ta

Lưu trình công nghệ luyện thép trong lò điện hồ quang

Nguyên liệu để sản xuất thép trong lò điện hồ quang là thép phế, gang và các loại vật liêu chứa sắt khác như sắt xốp, sắt hoàn nguyên đóng bánh nóng Gần đây, ở Trung Quốc, Ấn

Độ và cả Việt Nam đã sử dụng gang lỏng làm liệu cho lò điện hồ quang Tỷ lệ gang lỏng chiếm tới 50% mẻ liệu Sử dụng gang lỏng là tận dụng được nhiệt vật lý của gang và cacbon

có trong gang Chỉ cần thổi ôxy vào là có thể cường hoá được quá trình luyện thép Như vậy vừa tiết kiệm được năng lượng vừa tăng suất thiết bị Ngoài nguyên liệu chính còn dùng chất tạo xỉ, chủ yếu là vôi luyện kim

Sắt thép phế thu mua được xử lý : loại các tạp chất như đất đá, nhựa, giẻ rách Sau đó được cắt băm để tăng tỷ trọng khối Trong một số trường hợp có thể đóng bánh Sau khi xử lý, thép vụn được chất vào thùng chứa liệu để vận chuyển đến khu vực lò điện hồ quang và nạp vào

lò Trước khi nạp liệu, các điện cực được nâng lên cao, nắp lò được xoay để mở lò Sau khi nạp liệu thì đóng lò, hạ điện cực xuống và đóng điện để phóng hồ quang Khi mẻ liệu đầu chảy hết thì tiếp tục nạp liệu lần hai Khi mẻ nấu chảy hoàn toàn thì vớt xỉ, tạo xỉ mới và xử lý tiếp như khử cacbon, phốt pho Sau đó thép lỏng được rót vào thùng để đưa sang lò thùng tinh luyện

Ngày nay, tất cả các nhà máy luyện thép lò điện hồ quang đều được trang bị lò thùng tinh luyện để đồng đều hoá nhiệt độ, thành phấn, điều chỉnh các nguyên tố hợp kim, khử sâu các tạp chất như lưu huỳnh, tạp chất khí Khi thép lỏng đạt yêu cầu về chất lượng thì rót vào thùng trung gian để đúc phôi

Hầu hết các nhà máy luyện thép hiện nay sử dụng máy đúc liên tục Công nghệ đúc liên tục đã giảm được tiêu hao khuôn kim loại, giảm khuyết tật, tăng năng suất lao động Phôi thép sau khi ra khỏi hộp kết tinh tiếp tục được làm nguội và cắt phân đoạn Có thể dùng phôi còn nóng (400 - 500˚C) cho vào lò nung phôi cán để cán Như vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng nung phôi Nếu không, phôi thép được làm nguội rồi xuất sang xưởng cán thép

Hiện trạng công nghệ của khâu sản xuất phôi thép

Các lò điện sản xuất thép của ta đều rất nhỏ trừ nhà máy thép Phú Mỹ được trang bị lò điện hồ quang kiểu DANARC 70 tấn/mẻ và Công ty CP Thép Sông Đà và Công ty Thép Việt

có lò CONSTEEL 60 tấn/mẻ Các lò điện này đã áp dụng một số tiến bộ kỹ thuật như phun ô

xy và than vào tạo xỉ bọt, dùng biến thế siêu cao công suất, sử dụng các loại vật liệu chịu lửa

siêu bền, ra thép đáy lệch tâm … Từ năm 1992 trở lại đây, ngành thép Việt Nam đã được trang bị một loạt lò thùng tinh luyện và máy đúc liên tục đã làm cho chất lượng và năng suất thép thỏi được cải thiện rõ rệt Tỷ lệ đúc liên tục đạt khoảng 85%

So sánh các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của các nhà máy luyện thép nước ta với các nước trên thế giới được nêu trong bảng 2.2

Bảng 2.2 : Các chỉ tiêu KT-KT luyện thép của nước ta và thế giới

TT Chỉ tiêu KT-KT Việt Nam Thế giới Nhật Bản

6 Tiêu hao điện cực, kg/T 2,2 – 6,0 1,5 – 3,5

7 Tiêu hao thép vụn, kg/T 1.150 – 1.170 1.100 – 1.130

Về trình độ công nghệ của ngành luyện thép Việt Nam có thể chia làm 3 nhóm như sau :

Các nhà máy hiện đại

Đó là các nhà máy mới được xấy dựng có dung lượng lò lớn (60 – 70T/mẻ) và công nghệ tiên tiến như Công ty thép Miền Nam (lò EAF DANARC 70T) ; Công ty CP Thép Sông Đà (lò EAF Consteel 60T) ; Công ty Thép Pomina (lò EAF Consteel 60T) Các nhà máy đã áp dụng nhiều tiến bộ kỹ thuật như dùng biến thế siêu cao công suất, sấy trước thép phế, phun than và ôxy tạo xỉ bọt, ra thép lệch tâm, tinh luyện ở lò LF, đúc liên tục Chính vì vậy mà các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của các nhà máy này đạt tương đương với các nhà máy trên thế giới

Đó là các nhà máy cũ với các lò điện hồ quang nhỏ, từ 15 T/mẻ trở xuống như công ty CP luyện cán thép Gia Sàng (4x9T), Cơ khí Gang thép Thái Nguyên (1x12T), CP Thép Đà Nẵng (1x15T) Các nhà máy này dùng biến thế thường, không có lò tinh luyện và đúc liên tục (trừ nhà máy thép Đà Nẵng) Tiêu hao điện của các nhà máy này rất cao, chất lượng phôi và năng suất thấp

Trong thời gian tới, ngành thép sẽ có những lò chuyển thổi ô xy 50T, lò điện hồ quang 120T và đặc biệt khi xây dựng các nhà máy luyện kim liên hợp sẽ có lò chuyển thổi ôxy 200T Lúc đó, trình độ công nghệ ngành luyện thép sẽ đươc nâng lên một tầm cao mới, đáp ứng được nhu cầu của công cuộc xây dựng đất nước và hội nhập kinh tế

2.3 Hiện trạng công nghệ của khâu cán thép

Lưu trình công nghệ cán thép

Cán thép là khâu cuối cùng để tạo ra sản phẩm luyện kim Cán thép được chia làm 2 loại :

- Cán nóng : là quá trình cán ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại của kim loại

- Cán nguội : là quá trình cán ở dưới nhiệt độ kết tinh lại của kim loại

Ở nước ta hiện nay mới chỉ vận hành 6 nhà máy cán nguội Còn lại là các nhà máy cán nóng

mà sản phẩm là thép tròn dài, thép hình nhỏ và thép dây với công suất thiết kế khoảng 8.000.000 tấn/năm Trong khuôn khổ của báo cáo này chúng tôi chỉ giới hạn khảo sát tiêu hao năng lượng trong các nhà máy cán nóng

Phôi thép sau khi được cắt phân đoạn đang nóng hoặc đã nguội được đưa vào lò nung phôi của nhà máy cán Sau khi đạt nhiệt độ (1.150 – 1.250˚C) và giữ đủ thời gian (thường khoảng

2 giờ) thì được đem cán.Tuỳ theo kích thước phôi thép và kích thước sản phẩm mà người ta thiết kế hệ thống lỗ hình cho phù hợp Thông thường, quá trình cán được tiến hành trước tiên

ở máy cán thô, sau đó ở máy cán trung và cuối cùng là máy cán tinh Sau khi ra sản phẩm thì phải đảm bảo nhiệt độ còn trên 850˚C Sau đó vật cán được đưa vào sàn làm nguội rồi cắt phân đoạn và đóng bó sản phẩm

Ngành cán thép Việt Nam đã phát triển với tốc độ cao so với các ngành sản xuất gang và thép Phần lớn các nhà máy cán thép mới được xây dựng trong mươi năm trở lại đây nên có

trình độ công nghệ tương đối cao

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các nhà máy thép của nước ta và thế giới được nêu trong bảng 2.3

Bảng 2.3 : Các chỉ tiêu KT-KT của các nhà máy cán thép

TT Chỉ tiêu kt-kt Việt Nam Thế giới

4 Tiêu hao phôi thép, kg/T 1.050 – 1.150 1.030 – 1.060

5 Tiêu hao trục cán, kg/T 0,5 – 3,0 0,2 – 0,5

Về trình độ công nghệ ngành cán thép nước ta có thể chia làm 3 nhóm :

- Các nhà máy hiện đại : Bao gồm các nhà máy liên doanh Vinakyoei, Thép Việt-Hàn VPS, các nhà máy mới được xây dựng như Hoà Phát, Việt-Ý, Pomihoa, Pomina, Thép Phú Mỹ, Thép tấm lá Phú Mỹ, cán mới Lưu Xá … Đây là những nhà máy sử dụng công nghệ và thiết bị của Italia, Nhật Bản Các nhà máy này có công suất 250.000 – 500.000 tấn/năm

- Các nhà máy trung bình : Đó là các nhà máy cũ của Công ty CP gang thép Thái Nguyên, Công ty Thép Miền Nam (Bien Hoà, Nhà Bè, Thủ Đức và Tân Thuận), Công

ty Thép Đà Nẵng, các liên doanh Vinausteel, Natsteelvina, Tây Đô, các công ty cổ phần thép Hải Phòng, Thái Nguyên, Nam Đô … Các nhà máy này sử dụng thiết bị của Trung Quốc, Đài Loan …và có công suất 120.000 – 200.000 tấn/năm

- Các nhà máy lạc hậu : Đây là những nhà máy cán quy mô rất nhỏ, sử dụng thiết bị tự chế tạo trong nước Công suất của các nhà máy này thường là 5.000 – 20.000 tấn/năm Chất lượng sản phẩm thấp, tiêu hao vật tư và năng lượng cao và đặc biệt là ảnh hưởng xấu đến môi trường

Trong tương lai, các nhà máy cán tấm nóng, cán tấm nguội công suất lớn từ 2.000.000 đến 3.000.000 tấn/năm và đặc biệt các nhà máy cán của nhà máy luyện kim liên hợp được xây dựng sẽ cải thiện trình độ công nghệ của ngành sản xuất cán nước ta

2.4 Các công nghệ mới sẽ áp dụng

2.4.1 Các công nghệ mới trong sản xuất nguyên liệu cho luyện thép [9]

Trữ lượng than cốc trên thế giới ngày càng giảm và các yêu cầu về môi trường ngày càng khắt khe nên việc nghiên cứu để tìm ra các công nghệ mới không phải dùng đến than cốc như công nghệ luyện gang lò cao đã được triển khai mạnh mẽ trong nửa cuối của thế kỷ trước Một ngành công nghiệp mới ra đời : luyện kim phi cốc Đến nay đã có trên 30 công nghệ được phát triển và đưa vào sản xuất ở các mức độ khác nhau Sản phẩm của các công nghệ này

được dùng để luyện thép trong lò chuyển thổi ôxy (đối với kim loại lỏng) hay lò điện hồ quang (đối với sắt xốp) Mặc dù sản lượng còn ở mức độ hạn chế song tốc độ tăng trưởng của lĩnh vực này khá cao Sản lượng sắt hoàn nguyên trực tiếp của thế giới từ năm 2000 đến 2010 được thống kê trong bảng 2.4

Bảng 2.4 : Sản lượng sắt hoàn nguyên trực tiếp

Theo sản phẩm tạo ra thì công nghệ luyện kim phi cốc được chia thành 3 nhóm :

- Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp : Sản phẩm tạo ra là sắt xốp (Direct Reduced Iron –

DRI) hoặc sắt đóng bánh nóng (Hot Brequeted Iron – HBI) Vì sản phẩm ở trạng thái rắn nên chúng được dùng làm nguyên liệu cho luyện thép bằng lò điện hồ quang Các công nghệ thuộc nhóm này gồm :

+ Công nghệ MIDREX : nguyên liệu là quặng sắt cục hoặc sắt vê viên, chất hoàn nguyên là khí thiên nhiên chuyển hoá Đây là công nghệ phi cốc có sản lượng lớn nhất Lò lớn nhất có thể đạt 1,5 triệu tấn/năm

+ Công nghệ HYL : Nguyên liệu và chất hoàn nguyên cũng giống như công nghệ MIDREX, chỉ khác nhau ở cấu tạo lò phản ứng và chất xúc tác chuyển hoá khí thiên nhiên Đây là công nghệ có sản lượng chỉ sau MIDREX

+ Công nghệ SL/RN : Thiết bị hoàn nguyên là lò quay như trong sản xuất xi măng Nguyên liệu là quặng sắt cục và chất hoàn nguyên là than antraxit Công nghệ này chủ yếu phát triển ở Ấn Độ