Отрасли черной и цветной металлургии. мир и рф

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения. Сырье Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

https://youtube.com/watch?v=gkgFOipxxew

Свойства и характеристики

Физические качества металла очень сильно зависят от его чистоты. Разница между свойствами химически чистого железа и обычного технического, а тем более легированной стали, весьма существенна. Как правило, физические характеристики приводят для технического железа с долей примесей 0,8%.

Необходимо отличать вредные примеси от легирующих добавок. Первые – сера и фосфор, например, придают сплаву хрупкость, не увеличивая твердость или механическую стойкость. Углерод в стали увеличивает эти параметры, то есть, является полезным компонентом.

• Плотность железа (г/см3) в некоторой степени зависит от фазы. Так, α-Fe имеет плотность равную 7,87 г/куб. см при нормальной температуре и 7,67 г/куб. см при +600 С. Плотность γ-фазы ниже – 7,59 г/куб. см. а δ-фазы еще меньше – 7,409 г/куб.см.
• Температура плавления вещества – +1539 С. Железо относится к умеренно тугоплавким металлам.
• Температура кипения – +2862 С.
• Прочность, то есть стойкость к нагрузкам разного рода – давление, растяжение, изгиб, регламентируется для каждой марки стали, чугуна и феррита, так что об этих показателях говорить в общем сложно. Так, быстрорежущие стали имеет предел прочности на изгиб равный 2,5–2,8 ГПа. А тот же параметр обычного технического железа составляет 300 МПА.
• Твердость по шкале Мооса – 4–5. Специальные стали и химически чистое железо достигают куда более высоких показателей.
• Удельное электрическое сопротивление 9,7·10-8 ом·м. Железо проводит ток куда хуже меди или алюминия.
• Теплопроводность тоже ниже, чем у этих металлов и зависит от фазового состава. При 25 С составляет 74,04 вт/(м·К)., при 1500 С — 31,8 [Вт/(м.К)].
• Железо прекрасно куется, причем как при нормальной, так и повышенной температуре. Чугун и сталь поддаются литью.
• Биологически инертным вещество назвать нельзя. Однако токсичность его очень низкая. Связано это, правда, не столько с активностью элемента, сколько с неспособностью человеческого организма хорошо его усвоить: максимум составляет 20% от получаемой дозы.

К экологическим веществам железо отнести нельзя. Однако основной вред окружающей среде причиняет не его отходы, поскольку железо ржавеет и довольно быстро, а отходы производства – шлаки, выделяющиеся газы.

Цветная металлургия

Такая металлургия отвечает за добычу, а также обогащение руд благородных цветных или редких металлов. Она включает в себя алюминиевую, медную, никель-кобальтовую, свинцово-цинковую, титаномагниевую, а также вольфрамомолибденовую отрасль.

Рудам цветных металлов свойственно небольшое содержание полезного компонента и обычно они включают несколько видов металлов. Переработка такой руды является энергетически затратным и водоемким процессом. Поэтому наиболее перспективными районами можно считать Восточную Сибирь, Челябинскую область и Дальний Восток. На территории страны производится более семидесяти различных металлов. Значение металлов существенно возросло в ходе технической революции.

Алюминиевая промышленность имеется особое значение в структуре российской цветной металлургии. Её развитию способствуют сырьевые месторождения сырья северных российских регионов и мощные гидроэлектростанции Центра России и Сибири.

Медная промышленность является одной из самых первых отечественных отраслей цветной металлургии. Основной базой производства меди в России на протяжении долгих лет является Урал.

Основываясь на полиметаллических рудах, активно развивается свинцово-цинковая промышленность. Соответствующие предприятия действуют на территории Сибири и Северного Кавказа.

Норильский комбинат является крупнейшим отечественным никель-кобальтовым предприятием. Здесь производят не только кобальт и никель, но также медь и различные редкие металлы.

Титано-магниевая промышленность появилась относительно недавно. Специализированные предприятия находятся на территории Урала и Тимано-Печорского территориально-производственного комплекса. Они ориентированы на сырье и доступную электрическую энергию. Данная отрасль играет важную роль современном в ракетостроении и авиастроении.

В России

Предприятие чёрной металлургии — Нижнетагильский металлургический комбинат, Россия

Особенность промышленности России заключается в больших расстояниях между производствами различных циклов. Металлургические комбинаты, производящие чугун и сталь из руды, традиционно располагались около месторождений железных руд в районах, богатых лесом, так как для восстановления железа использовали древесный уголь. И в настоящее время металлургические комбинаты металлургической отрасли России расположены вблизи месторождений железной руды: Новолипецкий и Оскольский — около месторождений центральной России, Череповецкий («Северсталь») — около Карельского и Костомукшского, Магнитогорский — около горы Магнитная (уже выработанное месторождение) и в 300 км от Соколовско-Сарбайского в Казахстане, бывший Орско-Халиловский комбинат (в настоящее время «Уральская сталь») около месторождений природнолегированных руд, Нижнетагильский — вблизи Качканарского ГОКа, Новокузнецкий и Западно-Сибирский — около месторождений Кузбасса. Все комбинаты России расположены в местах, где ещё в XVIII веке и ранее существовало производство железа и изделий из него с использованием древесного угля. Месторождения коксующегося угля расположены чаще всего вдали от комбинатов именно по этой причине. Только Новокузнецкий и Западно-Сибирский металлургические комбинаты расположены непосредственно на месторождениях каменного угля Кузбасса. Череповецкий металлургический комбинат снабжается углём, добываемом в Печорском угольном бассейне.

В центральной части России большая часть железорудного сырья добывается в районе Курской аномалии. В промышленных масштабах железорудное сырьё производится также в Карелии и на Урале, а также в Сибири (добыча ведётся в Кузбассе, Красноярском крае, Хакасии и близких им районах). Большие запасы железной руды в Восточной Сибири практически не осваиваются из-за отсутствия инфраструктуры (железных дорог для вывоза сырья).

Два основных района производства коксующегося угля в России — Печорский и Кузнецкий угольные бассейны. Крупные угольные поля есть также в Восточной Сибири; они отчасти разрабатываются, однако промышленное их освоение упирается в отсутствие транспортной инфраструктуры.

Центральная часть России, в частности Орел, Белгород, Воронеж, Тула не богаты металлами, поэтому в основном для внутренних нужд все сырьё привозится из других регионов. Крупнейшими поставщиками металла в центральный регион являются общероссийские компании, такие как ЕВРАЗ Металл Инпром, и местные, такие как ПРОТЭК и Союзметаллкомплект.

При строительстве всех крупных металлургических комбинатов России (в советское время) одновременно велось и строительство ориентированного на каждый завод горно-обогатительного комбината. Однако, после распада СССР, некоторые комплексы оказались разбросанными по территории СНГ. Например, Соколовско-Сарбайское ГПО, поставщик руды на Магнитогорский меткомбинат, теперь находится в Казахстане. Железорудные предприятия Сибири ориентированы на Западно-Сибирский и Новокузнецкий меткомбинаты. Качканарский ГОК поставляет руду на Нижнетагильский меткомбинат. Костомукшский ГОК поставляет руду в основном на Череповецкий металлургический комбинат.При размещении предприятий учитывалось также обеспечение водой, электроэнергией, природным газом.

В России созданы три металлургические базы:

• Уральская металлургическая база
• Центральная металлургическая база
• Сибирская металлургическая база

Металлургия

Металлургия — отрасль промышленности, связанная с получением металлов из руд, разработкой и производством различных сплавов.

Практически ни одна отрасль производства не может сегодня обойтись без использования металлов: ежегодно человечество потребляет более 800 млн тонн различных металлов, которые являются основными конструкционными материалами благодаря таким свойствам, как твёрдость, высокая плотность, температура плавления, электропроводность, звукопроводность, внешний вид и другим.

В металлургическом производстве общепринято деление металлов на чёрные и цветные. К первым относятся железо и получаемые на его основе сплавы. К остальным — все другие металлы.

Чёрная металлургия производит востребованные в строительстве, машиностроении и других отраслях чугун, различные виды сталей, ферросплавы.

Цветные металлы, в свою очередь, по физическим свойствам и назначению подразделяются на тяжёлые (медь, свинец, олово, цинк, никель) и лёгкие (титан, магний, алюминий).

В наше время получение металлов возможно посредством следующих видов технологических процессов:

• протекающие при высоких температурах (пирометаллургия), например обжиг, плавка, плазменные технологии;
• с использованием воды и водных растворов реактивов (гидрометаллургия) — извлечение металлов из руд с последующим выделением их из растворов, например с помощью электролиза;
• посредством биотехнологий — применение для извлечения металлов различных микроорганизмов, например биокисление, биосорбция и т.д.

С каждым годом потребность экономики в металлах растёт, а их доступные запасы, содержащиеся в земной коре, снижаются. Решение проблемы заключается не только в развитии технологий геологоразведки и добычи, но и в повторном использовании металлов.

Самыми потребляемыми металлами в настоящее время являются сталь (более 90%), а также алюминий, медь, цинк, свинец. К редким, но очень ценным металлам относятся селен, теллур, платина, золото, осмий и др.

Каждый из металлов имеет свою сферу применения. Например, железо и сталь, благодаря твёрдости и прочности, незаменимы в строительстве. Алюминий, обладающий низкой плотностью и высокой прочностью, находит применение в самолётостроении. Такой пластичный металл с высокой электропроводностью, как медь, используют при производстве электрокабелей и в энергетическом машиностроении. Золото традиционно применяется в ювелирной промышленности, а также для изготовления неокисляемых электрических соединений.

В современной металлургии использование металлов в чистом виде давно вытеснено применением сплавов, обладающих особыми индивидуальными свойствами. Широко применяются такие сплавы, как углеродистая, нержавеющая сталь, медно-никелевые сплавы и мн. др.

Сегодня, как и десятилетия назад, невозможно переоценить роль металлургии в развитии промышленности. Новые современные сплавы, получаемые с использованием передовых технологий, востребованы практически во всех отраслях народного хозяйства — от машиностроения до медицины.

Особенности металлургического комплекса

Металлургический комплекс включает в себя все стадии производства черных и цветных металлов: добычу и обогащение руды, выплавку металлов, производство сплавов и проката, вторичный передел металлов. В комплекс входят и другие производства, связанные с выплавкой металла — коксовое, огнеупорное, флюсовое, магнезитовое и др.

Наряду с ТЭК, металлургия — базовая отрасль индустрии. Поэтому первые места по выплавке металлов удерживают развитые страны мира — США, Япония, Германия, Россия и Китай. Но, как и в случае с энергоресурсами, добыча металлических руд перемещается из развитых стран в развивающиеся.

СССР создал мощный металлургический комплекс, выпускавший практически все виды черных и цветных металлов и их сплавов, занимая первые-третьи места в мире по выплавке стали, производству проката, алюминия, платины, золота и других металлов. После распада страны в России осталась половина мощностей металлургии. В связи с сильным спадом в машиностроении упал спрос на металлы. Общий спад в металлургии России оценивается в 35-40%, но к 2000 г. начался ее рост и сейчас достигнут уровень, близкий к 1990 г. Россия по объему выплавки металлов находится в первой пятерке государств мира, может увеличить их выпуск в 1,5—2,0 раза. Страна экспортирует металлы в Европу, США, Китай, что дает около 20% валютных поступлений страны. Однако из-за сильной конкуренции и таможенных барьеров отдельных стран Россия не может, хотя имеет возможность, увеличить экспорт и черных и цветных металлов.

Проблемы и перспективы

В России металлургическая отрасль занимает устойчивое положение. При этом выделяется несколько направлений ее развития:

1. Модернизация. На производстве ведется внедрение новейших технологий с целью повышения конкурентоспособности продукции.
2. Увеличение количества передельных заводов. Причина состоит в том, что они ориентированы на вторсырье, что значительно удешевляет конечную продукцию.
3. Строительство новых заводов вдали от густонаселенных пунктов, чтобы не засорять атмосферу городов.
4. Закрытие заводов, на которых присутствует устаревшее оборудование.

Несмотря на то что в 90 годы наблюдался общий спад производства, в настоящее время отрасль имеет перспективы на будущее. Сюда относится внедрение бездоменной выплавки чугуна. Это значительно снизит энергетические затраты производства продукции, сделав ее более чистой, за счет отсутствия вредных примесей.

Технологии и безопасность производства

Темпы технологического перевооружения российской черной металлургии превышают другие промышленные отрасли.

Проведенная в последние годы модернизация базовых переделов позволила снизить издержки производства, что и является основным конкурентным преимуществом.

А также повысилась энергоэффективность, потребность в ресурсах, что привело к снижению энергозатрат на экологически вредной мартеновской выплавке стали, которая теперь производится на конверторных, а также электросталеплавильных мощностях.

Одна из насущных проблем на этой стадии развития металлургии – это рациональное природопользование и обеспечение безопасности окружающей среды. При работе оборудования, применяемого при производстве черных металлов, осуществляются вредные выбросы в атмосферу, что негативно влияет как на окружающую природу, так и на здоровье людей.

По объему выбросов в воздух эта отрасль стоит на третьем месте, перед ней только энергетическая область и цветная металлургия.

В городах, где функционируют крупные комбинаты, которые занимаются переработкой, выплавкой и выпуском товаров этой отрасли, в воздухе наблюдается уровень загрязнения различными примесями с высоким классом опасности.

Особо высокую концентрацию примесей фиксируют в Магнитогорске, где этилбензол, диоксид азота имеют угрожающие показатели, а также аналогичная ситуация в Новокузнецке с диоксидом азота.

Рост производства провоцирует увеличение сбросов отходов, то есть происходит загрязнение вод. По результатам исследований, каждый девятый кубометр сточных вод, получающийся при работе российских промышленных предприятий, это отходы черной металлургии.

Хотя эта проблема стоит достаточно остро, в нынешней ситуации всевозрастающей конкуренции с производителями из СНГ маловероятны широкомасштабные работы, требующие серьезных финансовых вливаний, направленных на решение экологических проблем

Значение черной металлургии часто превышает важность экологии в стране. Предприятия, специализирующиеся на производстве стали, редко задумываются о чистоте окружающей среды. Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной

Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной.

Видео по теме: Черная металлургия

09.11.2020

Наталья Либерта / автор статьи

Образование — Омский государственный университет им. Достоевского, журналист. Опыт работы -8 лет.

Написано статей

4

Цветная металлургия

Производство такой продукции мало чем отличается от технологий черной металлургии. Цикл цветной металлургии также состоит из обогащения руд, плавки металлов, переделки и проката. Но в некоторых случаях может применяться также рафинирование металлов, то есть очищение первичных продукта от примесей.

Цветная металлургия

Очищение руды цветных металлов более сложная задача, так как она содержит намного больше сторонних примесей, в том числе других полезных компонентов. Как и в черной металлургии, побочная продукция цветной широко применяется в перерабатывающей промышленности, особенно в химическом производстве.

Следует выделить две подотрасли: металлургию тяжелых и легких металлов. Принцип подобного деления основывается на различных свойствах обрабатываемых цветных металлов. При производстве тяжелых металлов требуется значительно меньше энергии.

Иногда выделяют третью группу, так называемых, редкоземельных металлов. Такое название связано с тем, что раньше такие элементы были малоизучены и редко находились в природных условиях. Хотя на самом деле их количество не уступает многим тяжелым или легким цветным металлам. Их используют обычно при производстве высокотехнологичных приборов.

Изделия этой отрасли широко применяются в машиностроении, космической сфере, химической промышленности и приборостроении.

Роль в экономике

Металлургия всегда являлась основой экономики, так как без её продукции невозможна работа таких отраслей, как машиностроение, сельское хозяйство, строительство, транспорт, энергетики. Также велика роль этой отрасли в формировании оборонного комплекса, освоении космического пространства и создании условий для развития самых передовых технологий. В конечном счёте,именно текущее состояние металлургического комплекса отражает уровень научно-технического потенциала страны и определяет развитие всех отраслей народного хозяйства.

Только на его основе возможно осуществление новых «прорывных» технологий, способных вывести нашу страну на самые передовые рубежи мировой экономики. Потому что именно здесь сегодня создаётся абсолютное большинство материалов, наделённых особыми физико-химическими свойствами без которых невозможно материальное осуществление любых достижений прогресса.

Чёрная металлургия

Черная металлургия – одна из базовых отраслей промышленности, связанная с переработкой различных видов сырья, главным образом минерального.

Ее значение, даже в условиях конкуренции других отраслей, определяется тем, что стальной прокат продолжает оставаться главным конструкционным материалом для промышленности и строительства. В течение ряда лет металлургический комплекс переживал довольно тяжелый период приспособления к структурным сдвигам в экономике, в связи с чем доля черной металлургии в мировом ВВП снизилась до 4,7%.

При этом в развитых странах этот показатель находится на уровне 4% и имеет тенденцию к уменьшению, в развивающихся, наоборот, повышается, составляя около 7%, в то время как в странах с переходной экономикой имеет устойчивую динамику (около 8 – 9 %).

Прокат – конечный продукт цикла черной металлургии.

Его стоимость, в зависимости от сортамента, в 2-5, а иногда и более раз, превышает стоимость стали, и именно он идет непосредственно потребителям во все отрасли народного хозяйства. Прокат также – главный товар внешней торговли продукцией черной металлургии. Изделия из проката очень разнообразны, их сортамент в странах развитого машиностроения достигает 20 – 30 тыс. наименований и продолжает расти и обновляться в зависимости от требований рынка.

В начале ХХI в. важным фактором размещения новых предприятий черной металлургии становится комбинация стоимости железосодержащего сырья и цен на сталь, дифференцированных по странам и регионам мира. Сдвиги в размещении предприятий определяются изменением в пространственной организации ТНК. При этом главным принципом размещения является ориентация на прибыль (инвестиционные бизнес проекты).

Географические сдвиги в производстве продукции черной металлургии заключаются в постепенной «миграции» этой отрасли из экономически развитых стран в развивающиеся страны.

Причины географического сдвига:

• быстрая индустриализация ряда стран Азии, Африки и Латинской Америки;

• стремление развитых государств переместить часть своих металлургических мощностей в развивающиеся страны, прежде всего, по экологическим обстоятельствам.

Если в середине XX в. на Западную Европу и Северную Америку приходилось 93% производства чугуна и более 80% выплавки стали, то к его завершению первенство перешло к Азии. В 2012 г. она обеспечила более 75% производства чугуна и свыше 65% выплавки стали в мире.

Группы стран:

• Страны СНГ, где после длительного и стабильного роста этой отрасли в бывшем СССР, в 1990-х гг. произошел резкий спад производства. Северная Америка и Европа, где производство черных металлов также почти не растет.

• Азия, доля которой в мировой выплавке на протяжении полувека постоянно возрастала.

• Остальные регионы, в которых динамика почти не прослеживается.

Исходным сырьем для черной металлургии служат железная, марганцевая и хромовая руды. Кроме того, металлургия расходует большое количество топлива. Дополнительную и весьма крупную по размерам сырьевую базу черной металлургии составляют ресурсы металлического лома.

Железная руда

До второй мировой войны почти всю добычу железной руды в зарубежном мире обеспечивали такие страны, как США, Франция, Швеция Великобритания, Германия. Однако после войны из-за оскудения месторождений и ухудшения качества руды добыча в этих странах стала сокращаться. Одновременно стала увеличиваться добыча в СССР, Канаде, Австралии, ЮАР, во многих развивающихся странах. В настоящее время в мире ежегодно добывается более 1 млрд т железной руды. Места среди регионов по добыче железной руды распределяются следующим образом: зарубежная Азия (310 млн т.), Латинская Америка (235), СНГ (180), Австралия и Океания (170); Северная Америка (95); Африка (50), зарубежная Европа (20). Железная руда добывается более чем в 40 странах мира.

Выплавка чугуна

Самый материалоемкий процесс в черной металлургии. Из чугуна получают около половины всей стали в мире. Сложные экономические и экологические проблемы доменного производства замедляют рост выплавки чугуна в мире. Произошли изменения в географии доменного производства: суммарная доля Западной Европы и Северной Америки за период с 1950 по 2000 гг. в выплавке чугуна уменьшилась с 75% до 30%, а Восточной Европы и Азии возросла с 20 до 60%. Менялось и лидерство стран: в 1950-1960 гг. – США; в 1970 – 1990 – СССР, а после 1991 г. абсолютным лидером стала КНР. Особенно сильно уменьшилось производство чугуна в России и на Украине.

Сталь — основной полупродукт для получения проката, от качества которого зависят все изделия разных отраслей машиностроения и строительства.