Цветные металлы в строительстве

Реферат
Содержание скрыть

Хозяйственная роль отрасли в развитии производственных сил общества

Металлургический комплекс включает черную и цветную металлургию, то есть совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции — чёрных и цветных металлов и их сплавов. Металлургический комплекс — это взаимообусловленное сочетание следующих технологических процессов:

  • добыча и подготовка сырья к переработке

(добыча, обогащение, агломерирование, получение необходимых концентратов).

  • металлургический передел — основной технологический процесс с получением цветных металлов.
  • производство сплавов.
  • утилизация отходов основного производства и получение из них вторичных видов продукции.

В зависимости от сочетания этих технологических процессов выделяются следующие типы производств в металлургическом комплексе:

Производства полного цикла, которые представлены, как правило, комбинатами, в которых одновременно действуют все названные стадии технологического процесса.

Производства неполного цикла — это предприятия, в которых осуществляются не все стадии технологического процесса. К неполному циклу относятся электротермия ферросплавов, электрометаллургия и др.

Металлургический комплекс — это основа индустрии. Он является фундаментом машиностроения, обеспечивающего вместе с электроэнергетикой и химической промышленностью развитие научно — технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства страны.

Металлургия относится к числу базовых отраслей народного хозяйства и отличается высокой материалоемкостью и капиталоемкостью производства.

На долю черных и цветных металлов приходится более 90% всего объема конструкционных материалов, применяемых в машиностроении России. В общем объеме транспортных перевозок Российской Федерации на металлургические грузы приходится свыше 35% всего грузооборота. На нужды металлургии расходуется 14% топлива и 16% электроэнергии, т.е. 25% этих ресурсов, расходуемых в промышленности.

Таблица 1.

Расход сырья, топлива и электроэнергии на производство 1т металлов.

Число сопутствующих веществ в руде

Расход руды, т

Металл

Расход топлива и электроэнергии

Цветные

Тяжелые

4

более 300

олово

11

более 100

медь

2-3т

18

16

цинк

2-3т

18

16

свинец

2-3т

Легкие

Электроемкие

15-16

титан

30-60тыс.кВт/ч

15-16

магний

18-20тыс.кВт/ч

7

4- 8

алюминий

17тыс.кВт/ч

Выбор технологии плавки на штейне

Почти столетие в металлургии меди и около полувека в металлур-гии никеля (в Канаде) «господствует» отражательная плавка. Свое широкое распространение она получила благодаря освоенности плавки применительно к переработке различных видов мелких руд-ных материалов, главным образом флотационных концентратов, простоте организации процесса почти в любых условиях металлургического производства. Основными причинами острой необходи-мости замены отражательной плавки стали высокие требования к предотвращению загрязнения окружающей среды выбросами окси-дов серы. В условиях отражательной плавки, характеризующейся образованием огромных количеств очень бедных по SO2 газов, их обезвреживание требует больших капитальных затрат и обходится дорого в эксплуатации. В связи с этим, а также в связи с необхо-димостью активного использования теплотворной способности суль-фидов и ряда других рассмотренных выше факторов были разрабо-таны и освоены новые способы плавки медного сырья. Главным образом это — автогенные процессы, совмещающие в себе обжиг, плавку и конвертирование. В этих процессах большая часть серы переходит в отходящие газы с достаточно высоким и постоянным содержанием SO2.

Ниже приведены сравнительные основные технико-эконо-мические показатели применяемых в настоящее время в медной промышленности пирометаллургических процессов.

Уже в начальной стадии освоения процесса плавки в жидкой ванне достигнута удельная производительность, превышающая более чем в 15 раз производительность отражательной печи при плавке сырой шихты, и в 6—8 раз производительность КВП и фин-ской технологии. Возможно широкое управление составом штейна и получение на богатых штейнах относительно бедных отвальных шлаков.

Процесс характеризуется низким пылеуносом и получением возгонов, богатых по содержанию ценных компонентов. Для осущест-вления процесса создана надежная и долговечная аппаратура. Про-цесс не требует сложной подготовки сырья и пригоден для переработки как кусковой руды, так и концентратов различного состава. По своим показателям он превосходит все известные в мировой практике процессы. Процесс следует считать в основном освоенным и заслуживающим широкого и быстрого внедрения в отечественной медной и никелевой промышленности.

Помимо основного использования для плавки сульфидных кон-центратов на штейн, плавка в жидкой ванне пригодна для более широкого применения. При внедрении процесса в жидкой ванне необходимо учитывать его возможности, пути и направления раз-вития, которые будут осуществляться уже в недалеком будущем.

К перспективным направлениям относятся прежде всего прямое получение черновой меди и глубокое обеднение шлаков, прямое получение медно-никелевого файнштейна, плавка коллективных медно-цинковых концентратов, комплексная переработка отвальных шлаков. Заслуживает внимания также использование принципов плавки в жидкой ванне для переработки окисленных никелевых и железных руд.

Сравнительные технико-экономические показатели некоторых видов плавки сульфидных медных концентратов

Показатель

ПЖВ

КФП

Финская

КИ ВЦЭТ

Норанда

Мицубиси

Отража-тельная плавка сырой шихты

Удельный проплав,

т/(м 2 * сут)

60—80

10—13

9—12

3—5

10—11

До 20

4—5

Содержание меди, %:

в штейне

45—55

37—40

60

40—50

70-75

65

20—30

в шлаке (без обед-

нения)

0,5—0,6

До 1,2

1—1,5

0,3—0,6

5

0,5

0,4—0,5

Содержание Si02 в

шлаке, %

30—32

28—34

29—30

30—34

22

30—35

34—42

Влажность шихты, %

6—8

<1

<1

<1

10—13

<1

6—8

Максимальная круп-

ность шихты, мм

До 50

0,1

0,1

0,1

10

1

5

Пылевынос, %

1

9—12

7—10

5

3—5

1—2

Содержание Оа в

дутье, %

60—65

95

35—40

95

26—28

45

До 25

Содержание SOz в

газах, %

20—40

70—75

18—20

35—50

6—7

35

1—2

Расход условного топ-

лива, %

До 2

До 2

До 5

10—12

9—10

3—5

18—22

Процесс ПЖВ обеспечивает лучшую производительность среди всех типов процессов, превосходя их на десятки процентов. Содержание меди в штейне составляет порядка 45-55%, что является средним уровнем; в шлаке меди, фактически, минимальное количество, допустимое сегодняшними технологиями. Благодаря этому процессу достигается уверенное распределение 30% SiO2 в шлак. Процесс может перерабатывать достаточно крупную шихту, что снижает затраты на ее измельчение и обработку. Низкий расход топлива также вносит свою лепту в то, что технологический процесс А.В.Ванюкова один из лучших по своим технико-экономическим показателям.

Процесс плавки в жидкой ванне (ПЖВ)

Оригинальный процесс автогенной плавки сульфидных мед-ных и медно-цинковых концентратов, названный авторами данной книги «плавкой в жидкой ванне», начал разрабатываться в Советском Союзе в 1951 г Дальнейшие разработка и внедрение до 1986 г. велись под общим научным руководством проф. А. В. Ванюкова.

Первые испытания этого метода плавки были проведены в лабо-раторных и заводских условиях в 1954—1956 гг. В настоящее время по методу плавки в жидкой ванне работают промышленные установки на медном заводе Норильского ГМК и Балхашском горнометаллургическом комбинате.

Схема печи для плавки в жидкой ванне:

1 — шихта; 2 — дутье; 3 — штейн; 4 — шлак; 5 — газы; 6 — кладка печи; 7 — медные литые кес-соны; 8 — фурмы; 9 загрузочная воронка; 10 — аптейк; 11 — штейновый сифон; 12 шлаковый сифон

Процесс ПЖВ запатентован в ряде зарубежных стран. При разработке процесса плавки в жидкой ванне ставилась задача создания максимально благоприятных условий для проте-кания всех физико-химических процессов. Предложено несколько вариантов технологического и аппара-турного оформления процесса в зависимости от состава исходного сырья и конечных результатов его переработки. Рассмотрим работу плавильной печи для автогенной и полуавтогенной плавки сульфид-ных медных концентратов с получением богатого штейна. Для осуществления процесса плавки предложено использовать частично кессонированную печь шахтного типа. Оптимальная длина промышленных печей определяется потреб-ной единичной мощностью агрегата, т. е. его абсолютной суточной производительностью, и может изменяться от 10 до 30 м и более. Ширина печей при этом с учетом возможностей дутьевого хозяйства и свойств расплавов составляет 2,5—3, высота шахты 6—6,5 м. Отличительной особенностью конструкции печи является высокое расположение дутьевых фурм над подом (1,5—2 м).

Содержание кислорода в дутье для обеспечения автогенного режима при плавке сухой шихты с влажностью менее 1—2% со-ставляет 40—45%, влажной (6—8% влаги) 55—65%. В печи можно плавить как мелкие материалы, так и кусковую шихту. Крупную и влажную шихту загружают непосредственно на поверхность рас-плава. При необходимости сухие мелкие и пылевидные материалы могут вдуваться через фурмы. Таким образом, плавление шихты и окисление сульфидов в процессе ПЖВ осуществляются непосред-ственно в слое расплава.

Шлак и штейн выпускаются раздельно из нижней части ванны с помощью сифонов.

Характерной особенностью плавки в жидкой ванне, отличающей ее от всех рассмотренных ранее процессов, является то, что плав-ление и окисление сульфидов осуществляются в ванне шлака, а не штейна, и шлак движется в печи не в горизонтальном направлении, как это имеет место во всех известных процессах плавки, а в верти-кальном — сверху вниз.

Горизонтальной плоскостью по осям фурм расплав в печи делит-ся на две зоны: верхнюю надфурменную (барботируемую) и ниж-нюю подфурменную, где расплав находится в относительно спокой-ном состоянии.

В надфурменной зоне осуществляются плавление, растворение тугоплавких составляющих шихты, окисление сульфидов и укрупне-ние мелких сульфидных частиц. Крупные капли сульфидов быстро оседают в слое шлака, многократно промывая шлак за время его движения сверху вниз в подфурменной зоне. При непрерывном осу-ществлении процесса устанавливается динамическое равновесие между количеством поступающих с загрузкой мелких сульфидных частиц, скоростью их укрупнения и отделения от шлака. В резуль-тате одновременного протекания этих процессов устанавливается постоянное содержание сульфидов (капель) в шлаке, лежащее на уровне 5—10% от массы расплава. Таким образом, все процессы в надфурменной области протекают в шлако-штейновой эмульсии, в которой преобладает шлак.

Окисление сульфидов, как известно, является очень быстрым процессом и обычно не ограничивает конечную производительность агрегатов. В производственных процессах желательно не только не повышать, но даже замедлять скорость окисления сульфидов. Дей-ствительно, большие скорости окисления сульфидов, например при продувке жидких сульфидов кислородом, приводят к чрезмерному повышению температуры в области фурм.

Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии протекает менее интенсивно, чем в сульфидном расплаве, фокус горения рас-тягивается, что позволяет избежать локального повышения темпе-ратуры в области фурм даже при использовании чистого кислорода. Это в свою очередь облегчает задачу создания надежной и дол-говечной аппаратуры. При этом скорость окисления остается доста-точно высокой и степень использования кислорода на окисление сульфидов практически равна 100% при любом необходимом его количестве, подаваемом в расплав. Таким образом, и при окислении сульфидов в шлако-штейновой эмульсии скорость их окисления не лимитирует производительности агрегата. Возможность интенсив-ного окисления сульфидов в шлако-штейновой эмульсии без боль-шого локального повышения температуры в области фурм является важным достоинством плавки в жидкой ванне.

Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии представля-ет собой сложный многостадийный процесс, состоящий из окисле-ния капелек штейна, окисления растворенных в шлаке сульфидов, окисления FeO шлака до магнетита и окисления сульфидов магне-титом. Таким образом, шлак также является передатчиком кисло-рода. По последним данным, наибольшее значение имеет стадия окисления сульфидов, растворенных в шлаке.

Характерная особенность окисления сульфидов в шлако-штейно-вой эмульсии состоит в том, что оно не сопровождается образова-нием первичных железистых шлаков и выпадением мелких суль-фидных частиц. Оксиды, образующиеся на поверхности сульфидных капель, немедленно растворяются в шлаке конечного состава.

Отсутствие условий для образования значительных количеств мелкой сульфидной взвеси является важным достоинством плавки в жидкой ванне, создающим предпосылки для получения бедных отвальных шлаков.

Высокая степень использования кислорода обеспечивает про-стое управление составом штейна и соотношением количеств пода-ваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диа-пазоне вплоть до получения белого матта или даже черновой меди. Напомним, что потери меди со шлаком начинают резко воз-растать, когда ее содержание в штейне превысит 60%. Поэтому при плавке на штейн, если в технологической схеме не предусматрива-ется специальное обеднение шлака, увеличивать содержание меди в штейне свыше 50—55% нецелесообразно. При получении белого матта или черновой меди в технологическую схему должна обяза-тельно включаться операция обеднения шлаков.

Растворение тугоплавких составляющих шихты является одним из относительно медленных процессов. Энергичный барботаж ванны резко ускоряет процесс растворения кварца и компонентов пустой породы, что позволяет использовать даже сравнительно крупные флюсы. Промышленные испытания показали, что при крупности кварца около 50 мм скорость его растворения не влияет на произ-водительность печи, по крайней мере, вплоть до удельного пропла-ва, равного 80 т/(м 2 * сут).

Высокая скорость растворения туго-плавких составляющих является важной особенностью плавки в жидкой ванне.

Минимальное содержание магнетита в шлаках — обязательное условие совершенного плавильного процесса. Как уже говорилось, с увеличением содержания магнетита резко возрастает содержание растворенной меди в шлаках. Кроме того, повышение содержания магнетита (степени окисленности системы) приводит к снижению межфазного натяжения на границе раздела штейна и шлака.

Методы производства некоторых цветных металлов.

Производство меди.

Медь получают главным образом пирометаллургическим способом, сущность которого состоит в производстве меди из медных руд, включающем ее обогащение, обжиг, плавку на полупродукт — штейн, выплавку из штейна черновой меди и ее очистку от примесей (рафинирование).

Для производства меди применяют медные руды, содержащие 1 — 6% Cu, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах медь обычно находится в виде сернистых соединений , , оксидов или гидрокарбонатов Перед плавкой медные руды обогащают и получают концентрат. Для уменьшения содержания серы в концентрате его подвергают окислительному обжигу при температуре Полученный концентрат переплавляют в отражательных или электрических печах. При температуре восстанавливаются оксид меди (CuO) и высшие оксиды железа. Образующийся оксид меди, реагируя с , дает Сульфиды меди и железа сплавляются и образуют штейн, а расплавленные силикаты железа растворяют другие оксиды и образуют шлак. После этого расплавленный медный штейн заливают в конвертеры и продувают воздухом для окисления сульфидов меди и железа и получения черновой меди. Черновая медь содержит 98,4-99,4% Cu и небольшое количество примесей. Эту медь разливают в изложницы.

Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей и газов. Сначала производят огневое рафинирование в отражательных печах. Примеси S, Fe, Ni, As, Sb и другие окисляются кислородом воздуха, подаваемым по стальным трубкам, погруженным в расплавленную черновую медь. Затем удаляют газы, для чего снимают шлак и погружают в медь сырое дерево. Пары воды перемешивают медь и способствуют удалению и других газов. При этом медь окисляется, и для освобождения ее от ванну жидкой меди покрывают древесным углем и погружают в нее деревянные жерди. При сухой перегонке древесины, погруженной в медь, образуются углеводороды, которые восстанавливают

После огневого рафинирования получают медь чистотой 99-99,5%. Из нее отливают чушки для выплавки сплавов меди (бронзы и латуни) или плиты для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от примесей меди (99,5% Cu).

Электролиз ведут в ваннах, покрытых изнутри винипластом или свинцом. Аноды делают из меди огневого рафинирования, а катоды — из листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор (10-16%) и (10-16%).

При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы меди

Примеси (мышьяк, сурьма, висмут и др.) осаждаются на дно ванны, их удаляют и перерабатывают для извлечения этих металлов. Катоды выгружают, промывают и переплавляют в электропечах.

Производство алюминия.

Сущность процесса производства алюминия заключается в получении безводного, свободного от примесей оксида алюминия (глинозема) с последующим получением металлического алюминия путем электролиза растворенного глинозема в криолите.

Основное сырье для производства алюминия — алюминиевые руды: бокситы, нефелины, алуниты, каолины. Наибольшее значение имеют бокситы. Алюминий в них содержится в виде минералов — гидроксидов , корунда и каолинита . Алюминий получают электролизом глинозема — оксида алюминия в расплавленном криолите с добавлением фтористых алюминия и натрия , . Производство алюминия включает получение безводного, свободного от примесей алюминия (глинозема); получение криолита из плавикового шпата; Электролиз глинозема в расплавленном криолите.

Глинозем получают из бокситов путем их обработки щелочью: .

Полученный алюминат натрия подвергают гидролизу:

В результате в осадок выпадают кристаллы гидроксида алюминия . Гидроксид алюминия обезвоживают во вращающихся печах при температуре и получают обезвоженный глинозем .

Для производства криолита сначала из плавикового шпата получают фтористый водород, а затем плавиковую кислоту. В раствор плавиковой кислоты вводят , в результате чего образуется вторалюминиевая кислота, которую нейтрализуют содой и получают криолит, выпадающий в осадок: .

Его отфильтровывают и просушивают в сушильных барабанах.

Электролиз глинозема проводят в электролизере, в котором имеется ванна из углеродистого материала. В ванне слоем 250-300 мм находится расплавленный алюминий, служащий катодом, и жидкий криолит.

Анодное устройство состоит из угольного анода, погруженного в электролит. Постоянный ток силой 70-75 кА и напряжением 4-4,5 В подводится для электролиза и разогрева электролита до температуры 1000С

Электролит состоит из криолита, глинозема, AlF3 и NaF. Криолит и глинозем в электролите диссоциируют; на катоде разряжается ион Al3+ и образуется алюминий, а на аноде—ион О 2- , который окисляет углерод анода до СО и СО2, удаляющихся из ванны через вентиляционную систему.

Алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита. Его периодически извлекают, используя специальное устройство.

Для нормальной работы ванны на ее дне оставляют немного алюминия.

Алюминий, полученный электролизом, называют алюминием-сырцом.

В нем содержатся металлические и неметаллические примеси, газы.

Примеси удаляют рафинированием, для чего продувают хлор через расплав алюминия. Образующийся парообразный хлористый алюминий, проходя через расплавленный металл, обволакивает частички примесей, которые всплывают на поверхность металла, где их удаляют. Хлорирование алюминия способствует также удалению Na, Ca, Mg и газов, растворенных в алюминии. Затем жидкий алюминий выдерживают в ковше или электропечи в течение 30—45 мин при температуре 690— 730° С для всплывания неметаллических включений и выделения газов из металла. После рафинирования чистота первичного алюминия составляет 99,5—99,85%.

ПРОИЗВОДСТВО МАГНИЯ

Для производства магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей магния (хлористого магния), электролизе этих солей в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.

Основным сырьем для получения магния являются карналлит (MgCl2*KCL*6H2O), магнезит (MgCO3), доломит (СаСОз * MgC03), бишофит (MgCl2*6H2O).

Наибольшее количество магния получают из карналлита. Сначала карналлит обогащают и обезвоживают. Безводный карналлит (MgCl2* КС1) используют для приготовления электролита. Электролиз осуществляют в электролизере, футерованном шамотным кирпичом. Анодами служат графитовые пластины, а катодами—стальные пластины. Электролизер заполняют расплавленным электролитом состава 10% MgCl2, 45% CaCI2, 30% NaCI, 15% КСl с небольшими добавками NaF и CaF2. Такой состав электролита необходим для понижения температуры его плавления (720 ±10° С).

Для электролитического разложения хлористого магния через электролит пропускают ток. В результате образуются ионы хлора, которые движутся к аноду. Ионы магния движутся к катоду и после разряда выделяются на поверхности, образуя капельки жидкого чернового магния. Магний имеет меньшую плотность, чем электролит, поэтому он всплывает на поверхность, откуда его периодически удаляют вакуумным ковшом. Черновой магний содержит 5% примесей, поэтому его рафинируют переплавкой с флюсами. Для этого черновой магний и флюс, состоящий из MgCl;,, КС1, Bad,, CaF,, NaCI, CaCI;,, нагревают в электропечи до температуры 700—750″ С и перемешивают. При этом неметаллические примеси переходят в шлак. Затем печь охлаждают до температуры 670 е С и магний разливают в изложницы на чушки.

ПРОИЗВОДСТВО ТИТАНА

Титан получают магнийтермическим способом, сущность которого состоит в обогащении титановых руд, выплавке из них титанового шлака с последующим получением из него четыреххлористого титана и восстановлении из последнего металлического титана магнием.

Сырьем для получения титана являются титаномагнетитовые руды, из которых выделяют ильменитовый концентрат, содержащий 40—45% TiO2, ~30% FeO, 20% Fe2O3 и 5—7% пустой породы. Название этот концентрат получил по наличию в нем минерала ильменита Feo*TiO2.

Ильменитовый концентрат плавят в смеси с древесным углем, антрацитом в рудно-термических печах, где оксиды железа и титана восстанавливаются. Образующееся железо науглероживается, и получается чугун, а низшие оксиды титана переходят в шлак. Чугун и шлак разливают отдельно в изложницы. Основной продукт этого процесса—титановый шлак содержит 80— 90% TiO2, 2—5% FeO и примеси SiO2, Al2O3, CaO и др. Побочный продукт этого процесса — чугун используют в металлургическом производстве.

Полученный титановый шлак подвергают хлорированию в специальных печах. В нижней части печи располагают угольную насадку, нагревающуюся при пропускании через нее электрического тока. В печь подают брикеты титанового шлака, а через фурмы внутрь печи—хлор. При температуре 800— 1250° С в присутствии углерода образуется четыреххлористый титан, а также хлориды CaCI2, MgCl2 и др.Ti02+2C+2Cl2=TiCl4+2CO.

Четыреххлористый титан отделяется и очищается от остальных хлоридов благодаря различию температуры кипения этих хлоридов методом ректификации в специальных установках.

Титан из четыреххлористого титана восстанавливают в реакторах при те-мпературе 950—1000° С. В реактор загружают чушковый магний; после откачки воздуха и заполнения полости реактора аргоном внутрь его подают парообразный четыреххлористый титан. Между жидким магнием и че-тыреххлористым титаном происходит реакция

2Mg+TiCl4=Ti+2MgCl2.

Твердые частицы титана спекаются в пористую массу—губку, а жидкий MgCl2 выпускают через летку реактора.

Титановая губка содержит 35—40% магния и хлористого магния.

Для уда-ления из титановой губки этих примесей ее нагревают до температуры 900—950° С в вакууме.

Титановую губку плавят методом вакуумно-дугового переплава.

Вакуум в печи предохраняет титан от окисления и способствует очистке его от примесей. Полученные слитки титана имеют дефекты, поэтому их вторично переплавляют, используя как расходуемые электроды. После этого чистота титана составляет 99,6— 99,7%. После вторичного переплава слитки используют для обработки давлением.

Место отрасли в хозяйстве России, ее структура.

Состояние и развитие металлургической промышленности в конечном итоге определяют уровень научно — технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства. Металлургический комплекс характеризуется концентрацией и комбинированием производства. Спецификой металлургического комплекса являются несопоставимый с другими отраслями масштаб производства и сложность технологического цикла. Для производства многих видов продукции необходимо 15-18 переделов, начиная от добычи руды и других видов сырья. При этом передельные предприятия имеют тесные связи между собой не только в пределах России, но и в масштабах стран Содружества.

Так, в производстве титана и титанового проката сложилась устойчивая межгосударственная кооперация предприятий России, Украины, Казахстана и Таджикистана.

Исключительно велико комплексообразующее и районообразующее значение металлургического комплекса в территориальной структуре народного хозяйства России. Современные крупные предприятия металлургического комплекса по характеру внутренних технологических связей представляют собой металлургическо-энергохимические комбинаты.

Кроме основного производства, в составе металлургических предприятий создаются производства на основе утилизации разного рода вторичных ресурсов сырья и материалов (сернокислотное производство, тяжелый органический синтез по производству бензола, аммиака и другой химической продукции, производство строительных материалов — цемент, блочные изделия, а также фосфорных и азотных удобрений и т.п.)

Таблица 2.

Экономия за счет использования 1т металлолома.

Ресурсы

Экономия

Сокращение

Медная руда

530т

выбросов в атмосферу в 7 раз, загрязнения воды в 4 раза, количество отходов в 16 раз.

Таблица 3.

Заготовка металлолома, млн.т

ЛОМ

ГОДЫ

1990

1993

Цветных металлов

1,1

0,2

Наиболее распространенными спутниками металлургических предприятий являются: теплоэлектроэнергетика, металлоемкое машиностроение (металлическое и горное оборудование, тяжелое станкостроение), производство металлоконструкций, метизов.

1) особенности используемого сырья (руды),

2) применяемый для получения металла вид энергии,

3) география сырьевых и энергетических источников.

Металлургические предприятия выгоднее всего создавать в сырьевых и энергетических базах, а иногда и между ними. При размещении учитывают также обеспеченность водой и транспортными путями, необходимость охраны природы. Цветная металлургия включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов.

Ресурсная база отрасли или ее главное целевое назначение.

Россия обладает мощной цветной металлургией, отличительная черта которой — развитие на основе собственных ресурсов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.

Особенности сырьевой базы цветной металлургии:

  • крайне низкое в количественном отношении содержание полезных компонентов в сырье ( медные — от 1 до 5%, свинцово-цинковые — от 1,5 до 5,5%, никелевые — от 0,3 до 5,5%, оловянные — от 0,01 до 0,7%, молибденовые — от 0,005 до 0,04%).Практически для получения, например, 1т меди требуется переработать не менее 100т руды, никеля — до 200т, олова — до 300т. Расход сырья на 1 т готовой продукции в сотни раз превосходит объем готового изделия, а при производстве редких металлов — в десятки и даже сотни тысяч раз;
  • исключительная многокомпонентность сырья (например, уральские медные колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро, селен, теллур, индий, галлий и другие элементы, в общей сложности до 30, например, карабахские руды в Челябинской области);
  • огромная топливоемкость и электроемкость сырья в процессе его переработки ( для производства никеля, например, до 55 т топлива на 1 т готовой продукции; для цинка — до 3 т; черновой меди — до 3,5 т; глинозема — до 12 т и т.д.).

Для производства 1 т алюминия требуется до 17 тыс. кВт * ч. электроэнергии, 1 т титана — до 20-60 тыс. кВт* ч., магния — до 20 тыс. кВт* ч. и т.д.

Особенности сырьевой и топливно-энергетической баз оказывают сильное влияние на размещение цветной металлургии, которая является материалоэнергоемкой отраслью промышленности. В связи с этим размещение цветной металлургии зависит главным образом от сырьевой базы. При этом обогащение непосредственно к местам добычи руд цветных металлов, за исключением тех случаев, когда вблизи отсутствуют достаточно надежные источники водоснабжения, так как обогащение требует большого количества воды (8-10 тыс. м 3 на 1 т медно-никелевых руд и т.д.).

Особенностью цветной металлургии, как уже было отмечено, является высокая энергоемкость сырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и переработке. В связи с этим в отрасли различают топливоемкие и электроемкие производства. Высокая топливоемкость (50-55% на 1 т готовой продукции) характерна, например, для производства никеля, гливозема из нефелинов (11,5 т на 1 т готовой продукции), черновой меди и др. Повышенной электроемкостью отличается производство алюминия (17-18 тыс. кВт ч) на 1 т готовой продукции, магния (18-20 тыс. кВт . ч), кальция (30-50 тыс. кВт ч), титана (20-60 тыс. кВт. ч) и др. В целом, по отрасли доля топливно-энергетических затрат составляет от 10 до 50-65% общих затрат на 1 т производимой продукции.

Эта особенность сырьевой базы обусловливает размещение цветной металлургии в регионах наиболее обеспеченных электроэнергией.

Урал является старейшим из регионов России по производству цветных металлов, особенно меди, алюминия, цинка, никеля, кобальта, свинца, золота и многих редких металлов. В настоящее время на Урале действует 11 предприятий медной промышленности, в состав которых входят 16 рудников, 8 обогатительных фабрик, 5 медеплавильных и 2 медеэлектролитных заводов. Из числа этих предприятий следует выделить наиболее крупные: Башкирский и Учалинский горно-обогатительный комбинаты и Бурибаевское рудоуправление (Башкортостан), Карабашский медеплавильный и Кыштымский медеэлектролитный заводы (Челябинская область), Красноуральский и Кировоградский медеплавильные комбинаты, Дегтярское рудоуправление, Среднеуральский медеплавильный завод и комбинат «Уралэлектромедь» (Свердловская обл.), Гайский ГОК и Медногорский медносерный комбинат (Оренбургская обл.)

На Уральских предприятиях производится почти 43% рафинированной меди, около 65% цинка в концентрате от общего производства их в России, а также значительное количество золота, серебра, редких и рассеянных металлов.

Развита цветная металлургия в Северном и Северо-Западном районах, где ведется добыча и обогащение нефелинов, бокситов, титановых, медно-никелевых руд. Алюминиевые заводы размещаются в Кандалакше, Надвоицах, Бокситогорске, медеплавильный — в Мончегорске, никелевый — в г.Никель. В перспективе добыча алюминиевых руд может существенно возрасти за счет разработки новых месторождений: Северо-Онежского (Плесецк), Средне-Тиманского.

Восточная Сибирь и Дальний Восток отмечаются высоким уровнем развития цветной металлургии. Она является одной из важнейших отраслей промышленности Дальнего Востока, на его долю приходится основная часть общероссийской добычи олов янных руд, золота, свинцово — цинковых руд, вольфрама, ртути.

Особенно быстро развивается в восточных районах России алюминиевая промышленность. Целесообразность продвижения ее на восток и в первую очередь в Восточную Сибирь обусловлена относительно низкой трудоемкостью производства алюминия и небольшой долей в стоимости металла, транспортных затрат на перевозку глинозема из европейской части страны на Восток. В целом цветная металлургия, и алюминиевая промышленность , в частности, отличающиеся высокой энергоемкостью и ресурсоемкостью, опираются в своем развитии на крупнейшие энергетическую и минерально-сырьевую базы в регионе. Важнейшие центры их — Красноярский, Иркутский, Братский, Саянский, Шелеховский алюминиевые заводы, где осуществляется производство глинозема, металлического алюминия, цветного и легкого алюминиевого проката. Создается глиноземное производство в г.Ачинске.

Быстро развивается свинцово-цинковая промышленность с ориентацией на хорошую сырьевую и топливную базы (Кузбасс — Салаир, Забайкалье — Нерчинск, Дальний Восток — Дальнегорск и др.).

В районе производится не только металл, но и более разнообразная продукция из него ( экономичные профили проката, проволока, трубы, фольга, лента и т.п.).

Высокоразвитой отраслью цветной металлургии Сибири и Дальнего Востока является оловянная промышленность, имеющая некоторые особенности: во-первых, предприятия по обогащению и подготовке к переделу руд размещаются в местах добычи сырья, так как содержание полезного компонента в рудах очень малое, велик объем вскрышных пород при добыче сырья, содержание же олова в концентрате требуется весьма высоким (40-70%); во-вторых, предприятия металлургического передела размещаются в районах с большим потреблением готовой продукции, а также на пути транспортировки концентратов, что связано с их высокой транспортабельностью. Основные районы производства олова: Восточная Сибирь и Дальний Восток (Шерловогорский, Хрустальненский, Солнечный, Эсе-Хайский, Депутатский горно-обогатительные комбинаты).

Крупным центром металлургии является Норильский горно-металлургический комбинат, где не только наращиваются объемы производства, но и все полнее и комплекснее используется сырье. Здесь производятся никель, кобальт, платина, медь и другая продукция, получаемая в результате использования вторичного сырья.

Влияние отраслевого производства на экологические условия

Одной из острейших проблем на современном этапе развития металлургического комплекса России являются рациональное природопользование и охрана окружающей среды.

По уровню выбросов вредных веществ в атмосферу и водоемы, образованию твердых отходов металлургия превосходит все сырьевые отрасли промышленности, создавая высокую экологическую опасность ее производства и повышенную напряженность в районах действия металлургических предприятий.

Защита окружающей среды в отраслях металлургического комплекса требует огромных затрат.

Различие их существенно влияет на выбор основного технологического процесса. Иногда более целесообразным оказывается применение технологического процесса, менее загрязняющего окружающую среду, чем контроль (с огромными затратами ) уровня загрязненности и организация борьбы с этими загрязнениями при использовании традиционных технологий.

В настоящее время снижение социальной напряженности в районах действия металлургических предприятий может быть обеспечено, прежде всего, снижением экологической опасности, внедрением экологически чистых технологий и созданием безотходных производств.

Безотходная технологическая система — это сочетание организационно — технических мероприятий, технологических процессов и способов подготовки сырья и материалов, обеспечивающих комплексное использование сырья и энергии.

Переход к малоотходной и безотходной технологии, совершенствование способов утилизации вредных веществ, комплексное использование природных ресурсов — основные направления ликвидации вредного влияния металлургического производства на состояние окружающей среды.

В обозримой перспективе должны произойти существенные изменения в техническом состоянии металлургического комплекса, в процессах природопользования, что позволит в значительной степени решить многие экологические проблемы. Только в цветной металлургии, например, к 2000 г. ожидается снижение количества вредных загрязняющих выбросов на 12-15% и на подавляющем большинстве предприятий будут достигнуты нормативы предельно допустимых выбросов. Рост применения систем разработки с закладкой выработанного пространства в районах добычи сырья на 20%, предусмотренной программой, позволит наряду с улучшением технических и экономических показателей при добычи руд обеспечить сохранение земной поверхности в горном отводе, значительно снизить расход материалов на крепление, в том числе очень дорогостоящих металлов.

Огромнейшие резервы и возможности решения экологических проблем заключены в комплексности переработки сырья, в полном использовании полезных компонентов в его составе и в месторождениях.

Перспективы развития отрасли.

В условиях становления и развития рыночных отношений Комитетом Российской Федерации по металлургии разработана концепция акционирования и приватизации предприятий металлургической промышленности, которая в качестве основы приватизации выдвинула решение следующих важнейших задач:

1. Сохранение оптимальных технологических связей, позволяющих эффективно использовать имеющийся в металлургическом комплексе производственный потенциал.

2. Создание и развитие конкурентной среды.

3. Привлечение финансовых средств для технического перевооружения предприятий.

В процессе реализации этих задач все предприятия металлургической промышленности (вне зависимости от масштабов производства и численности персонала) должны быть отнесены к федеральной собственности и преобразованы в акционерные общества как объекты федеральной собственности. Закрепленные в собственность федеральных органов пакеты акций будут использованы для проведения единой государственной политики, направленной на формирование сбалансированности рыночного металлургического комплекса, на стабилизацию производства и создание условий для ускоренной интеграции в мировую экономику.

Обязательное государственное регулирование и непосредственное участие государства в деятельности металлургической промышленности подтверждается опытом развитых промышленных стран, где третья часть выпускаемой в этих странах стали производится компаниями, находящимися в государственной собственности.

Необходимо решить проблему взаимодействия технологически связанных между собой предприятий, начиная от горнодобывающих и кончая четвертым переделом. Такое взаимодействие, соответствующее характеру рыночных отношений, может быть обеспечено созданием холдинговых структур и приобретением акций взаимозаинтересованными предприятиями, вне зависимости от доли федеральной собственности в их акционерном капитале.

В настоящее время созданы и формируются различные холдинговые структуры в металлургическом комплексе России. Так, по инициативе Свердловской области создана холдинговая компания «Уралалюминвест», объединившая акционерный капитал Уральского алюминиевого, Полевского криолитового, Каменск-Уральского металлургического заводов, Михайловского завода по обработке цветных металлов, объединения «Севуралбокситруда» и института «Уралгипромез». Инвестиционная холдинговая компания создается по согласованию с трудовыми коллективами предприятий, представляющих полный технологический цикл переработки алюминия — от добычи сырья до выпуска конечной продукции высокой переработки (прокат, фольга, товары народного потребления).

Другая форма акционирования металлургических предприятий — создание межгосударственных компаний (МК).

В настоящее время МК создаются в алюминиевой, титаномагниевой и редкоземельной промышленности, а также по добыче хромовых и марганцевых руд и производству ферросплавов.

Создание межгосударственных компаний в металлургической промышленности должно способствовать выходу из кризиса и, помимо разрешения имеющихся проблем, позволит обеспечить общий внутренний рынок отдельными дефицитными видами металлопродукции и сократить импорт их из третьих стран, а также успешно конкурировать на внешних рынках металлопродукции.

Формирование межгосударственных компаний поможет решить проблему организационно-экономической интеграции предприятий и восстановления хозяйственных связей, причем вне зависимости от формы собственности.

Для поддержания и укрепления рудной базы Национальной программой развития металлургии России на период до 2000-2005 гг. предусматривается:

  • _Завершение строительства новых мощностей на Стойленском ГОКе по добыче сырой руды и производству концентрата;
  • _ Дальнейшее строительство Яковлевского рудника;
  • _Реконструкция Михайловского, Лебединского, Костомукшского, Ковдорского, Оленогорского и Коршуновского ГОКов;
  • _Завершение строительства объектов технического перевооружения Качканарского ГОКа;
  • _Строительство новой обогатительной фабрики глубокого обогащения на Шерегешском руднике НПО «Сибруда»;
  • _Строительство шахты «Одиночная» для поддержания мощности Краснокаменского рудоуправления;
  • _Строительство шахты «Естюнинская-Новая» для поддержания мощности Высокогорского ГОКа;
  • _ Наращивание мощностей по добыче руды на Тырныаузском вольфрамомолибденовом, Жирекейском ГОКах, на Сорском молибденовом комбинате;
  • _Строительство новых рудников и карьеров (Сибайский, Узельчинский, Узалинский, Рубцовский, Ново-Широкинский рудники);
  • _Создание сырьевой базы титановой промышленности в России за счет ввода мощностей по добыче руды и производству титанового концентрата на базе Туганского, Тарского и Тулунского месторождений;
  • _Строительство объектов рудной базы на новых месторождениях для обеспечения необходимых объемов добычи после 2000 г.

(Горевский, Озерный ГОКи, предприятия на базе Правоурмийского месторождения, Бугдаинский и Бом-Горханский рудники).

В алюминиевой промышленности необходима реконструкция глиноземных производств с установкой оборудования большой единичной мощности.

Проблема обеспечения сырьем уральских алюминиевых предприятий на длительную перспективу будет решена освоением крупнейших в России Среднетиманских бокситовых месторождений.

Используемая литература:

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/tsvetnyie-metallyi-v-stroitelstve/

1. Региональная экономика: Учеб. пособие для вузов/Т.Г. Морозова, М.П. Победина, Г.Б. Поляк и др.; Под ред. проф. Т.Г. Морозовой. — М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1995. — 304с.

Ром В.Я., Дронов В.П. География России. Население и хозяйство. 9кл.: Учеб. для общеобразовательного учеб. заведений. — 4-е изд. — М.: Дрофа, 1998. — 400 с.: ил., карт.