Цветные металлы в мире

Обновлено: 07.07.2024

Металлургическая промышленность состоит из черной и цветной отраслей. Они составляют единый функционирующий организм, являются базовой отраслью для хозяйств многих стран и отличаются высокой капитало- и материалоемкостью.
Сегодня, как и в древние времена, металл – самый важный и основной материал для человечества. В строительстве, машиностроении, изготовлении и развитии микропроцессорных технологий – не обойтись без применения различных металлических сплавов, разных по своему составу и назначению.
Цветная металлургия относится к тяжёлой промышленности и включает в себя добычу и обогащение руды, производство, обработку и плавку цветных металлов, и их сплавов (цветных, редких или благородных).

Промышленный комплекс, относящийся к цветной металлургии, состоит из горнодобывающих предприятий, обогатительных фабрик, переработчиков цветного лома, металлургических заводов.

Сырьевая база цветной металлургии имеет целый ряд важнейших особенностей:
– цветные металлы отличаются наличием разнообразных компонентов в своем составе. К примеру, некоторые уральские металлы отличаются высоким содержанием меди, железа, серебра, серы (число элементов может превышать число 30);
– цветные металлы отличаются высокой топливо- и энергоемкостью в процессе обработки. Топливоемкость характерна для изготовления – никеля, черновой меди, глинозема, а электроемкостью отличаются – алюминий, магний, титан и кальций.

Именно знание этих особенностей позволяет размещать отрасли цветной металлургии в регионах, обеспеченных электрической энергией.

Функциональные характеристики цветной металлургии

Цветная металлургия имеет наибольшее потребление сырья и материалов среди промышленных производств. Для переработки используется руда с низким содержанием ценных компонентов (от 0,3–0,5 до 2,1%). Исключение составляет обработка бокситов для получения алюминия.
Эта отрасль имеет самые значительные показатели электро- и топливопотребления. Также для обеспечения бесперебойной работы предприятиям цветной металлургии требуется большое число трудовых ресурсов, т. е. эта отрасль -трудоемкая.
Предприятия цветмета в основном занимаются переработкой полиметаллических руд.
Отрасль состоит из добычи рудного сырья, его обогащения, металлургического передела, дальнейшей переработки полученного металла. Прохождение всех перечисленных этапов – считается полным производственным циклом.
Предприятия отрасли цветной металлургии располагаются по географическому принципу в зависимости от месторасположения полезных ископаемых. В этом случае природно-сырьевой фактор является решающим.

Процесс извлечения металлов из руды

Алюминиевая руда

Извлечение металлов из руды требует большого количества энергии и характеризуется значительными выбросами парниковых газов в окружающую среду. Первичное производство включает в себя добычу металлов из руды, а вторичное – получение металла из сбора лома. Для вторичной фазы используется электродуговая печь, потребляющая значительно меньше энергии. Такая технология экономии энергии снижает воздействие на окружающую среду.
Переход на чистую энергетику требует экспоненциально большего количества металлов и других материалов для питания батарей, электромобилей, солнечных панелей и ветряных турбин.

Будет ли достаточно сырья, необходимого для эффективного перехода на «зеленые» технологии? Этим вопросом задаются сегодня все экономически развитые страны.

Наиболее популярные цветные металлы

Алюминий, медь, цинк – важны для обрабатывающей промышленности, устойчивости и экономического роста государств. Они незаменимы для автомобильной, аэрокосмической, машиностроительной и строительной отраслей. Их уникальные тепловые, электрические и изолирующие характеристики, в сочетании с бесконечными возможностями вторичной переработки и малым весом, делают их незаменимыми для достижения целей в области энерго- и ресурсоэффективности.
Эти металлы широко используются из-за их малого веса (алюминий), высокой проводимости (медь), устойчивости к коррозии и немагнитных свойств (цинк). Последние два свойства отличают их от черных металлов, к примеру, от стали.
Ведущую роль в мировой цветной металлургии играет алюминиевая промышленность. Основная часть запасов руды с этим ценным металлом сосредоточена в приэкваториальной зоне.

Однако успешное производство алюминия возможно только в странах, которые располагают крупными источниками недорогой энергии:

Канада, Норвегия, Россия, Бразилия и США – обладают весомыми гидрологическими ресурсами и мощными ГЭС;
Нидерланды, ОАЭ, Ирак, Великобритания – богаты природным газом;
Китай, Индия, Австралия – располагают большими запасами каменного угля;
В странах с дорогой энергией (Австрия, Венгрия, Франция), где выплавка алюминия считалась традиционным видом промышленности, производство этого цветного металла постепенно исчезает.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы подразделяются на:

легкие (магний, алюминий, титан);
тяжелые (олово, никель, свинец);
благородные (золото, серебро, платина);
рассеянные;
тугоплавкие;
редкоземельные;
радиоактивные.

Промышленными считаются руды, содержащие медь, никель, свинец – около 1%, олова – менее 1%. К примеру, для получения 1 т меди требуется 100 т руды, 1 т олова – 300 т руды.
Размещение предприятий цветной металлургии происходит под влиянием многих природных и экономических факторов, среди которых особую роль играет сырьевой фактор.
Руды тяжелых цветных металлов отличаются от руд легких с низким содержанием металла.
Другая особенность руд тяжелых цветных металлов – их комплексность. В медных, оловянных, свинцово-цинковых рудах присутствуют десятки других металлов и сера. Поэтому большое значение имеет комплексное производство сырья. Так, на Норильском медно-никелевом комбинате, кроме никеля, меди и кобальта, получают еще более десяти видов продукции.
Особый интерес представляет комбинирование предприятий металлургии тяжелых цветных металлов и основной химии, например, при использовании сернистых газов в процессе производства цинка и меди.
Еще более сложные территориальные сочетания разных производств возникают при производстве легких цветных металлов. Так, при комплексной переработке нефелинов (из этого вида сырья получают глинозем, а затем алюминий), поташ и цемент (т. е. осуществляется комбинирование с предприятиями химической промышленности и производством строительных материалов).
Велико значение благородного металла – золота, по запасам которого Россия занимает третье место в мире (и по добыче которого страна спустилась со второго на шестое место). По официальным данным, ЮАР извлекает из своих недр 583 т золота, а Россия – чуть более 100 т. Месторождения этого металла сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке. Серебро получают при рафинировании тяжелых металлов. Оно используется и при изготовлении ювелирных изделий, и в промышленности. Без серебра, например, нельзя изготовить кино- и фотопленку.

Обзор рынка цветных металлов

Благодаря росту спроса на ресурсы со стороны быстроразвивающихся стран Азии, увеличились объемы мирового производства и международный трафик как необработанной руды, так и продуктов ее обогащения – концентратов. Также повысилась концентрация стран производящих и потребляющих сырьевые ресурсы.
С начала XXI в. сырьевая база цветной металлургии пошла по новому вектору развития. Если в 1985-2000 гг. мировое производство сырья для цветной металлургии выросло на 44% (с 35,3 млн т до 50,0 млн т), то в 2000-2019 гг. рост составил 109% (с 50,0 млн т до 104,3 млн т).
Этот бум был вызван беспрецедентным ростом спроса на минералы и металлы со стороны Китая, Индии, Южной Кореи.
Из сырьевого комплекса цветной металлургии добывается более 70 металлов. Но в 2019 г. 99% всей мировой добычи пришлось на четыре металла – алюминий, медь, цинк, свинец.
Доля первичного алюминия составила 62 %, меди – 20%, цинка – 12%, свинца – 5 %. При этом удельный вес производства первичного алюминия и меди имеет тенденцию к постепенному росту на фоне снижения добычи цинка и свинца.
Развитие новых отраслей промышленности потребовало использования новых материалов. В частности, рост спроса на электромобили вызвал резкое повышение потребности в сырье для аккумуляторов. Повсеместное применение мобильных устройств, ноутбуков потребовало использования высококачественных аккумуляторных батарей. Ключевыми материалами в технологиях создания различных аккумуляторов стали: литий, кобальт, никель, кадмий, графит.
В микроэлектронике, медтехнике, при производстве электроламп, нашел широкое применение – галлий.
В период 2000-2018 гг. производство лития возросло на 596%, галлия – на 521%, кобальта – на 265 %.
В 2019 г. в мировом сырьевом комплексе цветной металлургии лидировали шесть стран: Китай – на него пришлось 43% валовой добычи объема цветных металлов (или 32% в стоимостном выражении), Россия, Австралия, Чили, Перу, Канада.

Отличительные черты цветной металлургии:

– увеличение производства цинка и свинца за счет вторичной переработки;
– глобальная неравномерность и неравенство развития промышленности демонстрируют то, что добыча, первичная обработка, с одной стороны, и конечное производство, использование металла – с другой, осуществляются в различных странах;
– внешнеторговый оборот сырьевых ресурсов цветной металлургии по своему физическому объему сравним с добычей.
Так, в 2019 г. из 370 млн т добытых алюминиевых руд мировой экспорт (в виде руд и концентратов) составил 132,1 млн т, из 20 млн т добытой меди экспортировано в виде медных руд и концентратов – 36,6 млн тонн, из 13 млн т цинка – 11,9 млн т, из 4,5 млн т свинца – 3,5 млн т руд и концентратов.

Влияние пандемии на отрасль

Медь: баланс рынка, 2016-2023

Ситуация на мировом рынке цветных металлов в пандемийный и постпандемийный период оказалась неоднозначной. Megatrends ожидает, что дефицит на мировом рынке меди сохранится вплоть до 2023 года, так как рост спроса на металл продолжит опережать развитие производственных мощностей. Цена меди в период с 2019–го по 2023 год будет фиксироваться в районе 5 900–6 300 долл./т.

Никель: баланс рынка, 2016-2023

С одной стороны, равно как и рынок чёрных металлов, рынок цветных металлов, начиная со второй половины 2019 года, находился в нестабильном состоянии и характеризовался падением цен на основные металлы (никель, медь, цинк, алюминий и др.).

По оценкам Megatrends, на рынке никеля в 2019 году впервые за долгие годы сформируется профицит, который связан прежде всего с увеличением производства металла из российской руды, а также с запуском проектов в Индонезии, Бразилии и восстановлением производства на Филиппинах. В связи с увеличением профицита до 300 тыс. т мы ожидаем, что цены на никель в 2019–2023 годах будут находиться в диапазоне 12 100–13 000 долл./т.

Цинк: баланс рынка, 2016-2023

Дефицит на рынке цинка продлится до 2023 года, что связано с недостаточными инвестициями в добычу и геологоразведку металла в 2009–2017 годах. Однако стоит отметить, что глобальный дефицит уже не будет способствовать росту цен, поскольку их значительный подъем в 2016–2018 годах во многом объясняется спекулятивными, нежели фундаментальными факторами, влияние которых сошло на нет. Реализуемые проекты по добыче цинка в ЮАР (шахта Гамсберг — 250 тыс. т в год) и Иране (рудник Мехдиабад — 400 тыс. т) в будущем позволят сократить дефицит на рынке. В связи с этим мы ожидаем снижения цен на цинк в 2019–2023 годах до 2 200–2 500 долл./т.

Надо отметить, что влияние пандемии имело разновекторный характер на отдельных рынках. Так, спад на рынке алюминия продолжился, поскольку даже восстановление деловой активности в Китае, начавшееся ранее, чем в остальном мире, не оказало положительного воздействия из-за того, что страна является нетто-экспортёром этого металла. Кроме того, в период пандемии сильно сократились продажи и производство автомобилей, а автомобилестроение – один из ключевых потребителей этого металла. Избыток предложения алюминия повлиял на то, что цены на него продолжали падать.

Алюминий: баланс рынка, 2016-2023

Примечание: рост цен на алюминий в 2018 году позволил большому количеству производителей, в том числе в Китае, на который приходится половина мировых мощностей, увеличить объем производства металла. Суммарное мировое производство алюминия в 2018 году достигло 64,4 млн т, что привело к избытку предложения, который сохранится до 2021 года. Однако в 2022–2023 годах ситуация изменится на противоположную на фоне быстрого роста мирового потребления металла. По мнению Megatrnds, среди потенциальных рисков для рынка – возможность новых санкций против UC Rusal, что может значительно повлиять на уровень мирового предложения алюминия.

Противоположный «пандемический» вектор наблюдался на рынке золота ввиду его инвестиционной привлекательности. В период повышенной экономической неопределённости золото пользовалось повышенным спросом, составляя более стабильную альтернативу другим инвестиционным активам. Нестабильность финансовых рынков из-за негативных изменений в глобальной экономике привела к трудностям на валютных и фондовых рынках, и поэтому даже со стороны центральных банков спрос на физическое золото рос.

Золото: баланс рынка, 2012-2020

Проблемы, стоящие перед сектором

Важными вопросами, влияющими на конкурентоспособность цветной металлургии, являются изменение климата, защита окружающей среды, стоимость энергии, доступ к сырью, исследования, инновации и торговля.

Энергия: производство цветных металлов очень энергоемкое, а высокие цены на энергоносители препятствуют инвестированию в первичное производство. Недостаток производства частично компенсируется увеличением использования вторичного сырья и ростом импорта.
Партнерство: доступ к сырью – зависит от высокого спроса и политических мер в отдельных странах. Так, вопрос о сырье в ЕС рассматривается в специальном акте, принятом в ноябре 2008 года, об европейском инновационном партнерстве.
Господдержка: торговые меры, применяемые отдельными странами, часто пользуются государственной поддержкой.
Низкая гибкость: отрасль отличается высокой капиталоемкостью и низкой гибкостью. Основными факторами инвестиционных решений, принимаемых производителями металла, являются доступ к сырью и энергии по конкурентоспособным ценам, а также близость к конечным потребителям.
Стимулы: размещение производства – близость и размер перерабатывающих отраслей остается самым большим стимулом для сохранения отрасли. В то же время перенос производства в страны с более низкими ценами на энергоносители и небольшими социальными и экологическими издержками бросает вызов статус-кво во всем мире.
Инновации: будущее сектора цветных металлов будет зависеть от инноваций, повышения качества продукции, поиска нишевых рынков и новых продуктов для удовлетворения спроса, к примеру, использования антисептических свойств меди или новых передовых сплавов для проводов.
Цена: цикличность цен на сырьевые товары, определяемая мировым спросом и предложением, также влияет на сектор цветных металлов. Большинство цветных металлов торгуются на мировом рынке, и их цены устанавливаются Лондонской биржей металлов (LME). Этот ценовой механизм ограничивает способность производителей и переработчиков цветных металлов перекладывать расходы на клиентов.

В заключение подчеркнем, что, в отличие от многих других отраслей, цветная металлургия, как и черная, была в предкризисном состоянии, начиная со второй половины 2019 года, что выражалось в падении цен на основные металлы. Вследствие этого влияние пандемии, хотя и было существенным, не оказало драматически негативного воздействия на отрасль и, более того, способствовало её оживлению в период восстановления мировой деловой активности после прохождения пиков пандемии. С одной стороны, основные показатели рынков чёрных и цветных металлов – производство, потребление и цены, демонстрируют устойчивый рост, начиная со второй половины 2020 года. С другой стороны, воздействие пандемии на организацию бизнес-процессов и операций привело к значительным изменениям в системах управления компаний, занятых в отраслях металлургии, что в долгосрочном периоде приведёт к росту их эффективности, адаптации к реалиям современного мира, которым до этого препятствовала традиционная консервативность отрасли. Таким образом, в целом, можно говорить об оживляющем воздействии пандемии на глобальные рынки цветной металлургии.
Мы планируем продолжить публиковать материалы по отрасли цветной металлургии и ее инвестиционной привлекательности в следующих постах. Поэтому, если вы хотите заработать на отрасли, вам остается только следить за нашими новостями на сайте или в телеграм-канале и быть готовым к диверсификации портфеля. Если же вы хотите первыми получать нашу аналитику, то вам надо всего лишь подписаться на новостную рассылку.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ — всё, кроме железа

Цветные металлы отличаются от черных. Цветных металлов много, а к черным относятся только железо, его сплавы. Часто к черным металлам относят ванадий, марганец, хром.

В Европе цветные металлы называют нежелезными, происхождение этих названий точнее отражает суть и свойства наших героев.

Англичане называют их non-ferrous metals.
Для немцев их название — Nichteisenmetalle, Buntmetalle.
Французы обозначили цветные металлы как меtaux non-ferreux.

Разделяем металлы по свойствам и группам

Условно цветные металлы различают на 2 большие группы — тяжелые и легкие.

Более подробная классификация проводится по свойствам (физико-химическим). Есть разделение на 5 и 7 групп.

Виды цветных металлов:

Легкие цветные металлы.
Тяжелые металлы. .
Редкие и малые.
Рассеянные.
Радиоактивные.
Тугоплавкие.

Свойства цветных металлов разнообразны. Это устойчивость к коррозии, высокие электро-и теплопроводность, устойчивость во многих агрессивных средах.

Где применяются

Представьте мир без цветных металлов. Выбросите телефон и компьютер, вместе с ними ключи от машины. Отключите свет — ведь ток течет по проводам из цветмета. Газовую и электрическую плиту тоже придется выбросить, а готовить на костре или построить печку. Поэтому к этим разным и таким нужным человечеству металлам давайте относиться уважительно.

Невозможно представить современный мир без использования цветных металлов.

Некоторые из них добываются миллионами тонн в год, другие по несколько тонн в год. Но все они абсолютно необходимы современной промышленности и нам, потребителям.

Электротехника, легировка сталей, сенсоры, диоды, термопары, инфракрасная оптика, военно-промышленный комплекс.

Знакомство с нежелезными металлами

Список цветных металлов обширен. Руд цветных металлов в разы больше.

Важными рудами на медь являются халькозин, борнит, халькопирит. Встречается и самородная медь, но редко. Про медь читайте здесь.

Добычу медных руд производят:

Познавательно: крупнейшее месторождение в мире находится в знойной пустыне Атакама, его пока не разрабатывают.

Алюминий

Главное сырье на алюминий — бокситы. Руды бокситов — диаспор (его ювелирная разновидность султанит подробно описана здесь), гетит, бемит, каолинит. Подробнее про этот металл читайте на этой странице.

Российские месторождения бокситов находятся в областях:

Архангельской;
Белгородской;
Свердловской;
Челябинской.

Богатые запасы бокситов расположены в Корее, Венгрии, Югославии, Китае.

Значительные запасы бокситовых руд в Австралии, Бразилии, США, Франции.

Свинец

Главная руда на свинец — галенит, кроме него церуссит и англезит.

Галенит образует полиметаллические руды со сфалеритом и халькопиритом.

48 стран мира могут добывать на своей территории свинец.

Основная цинковая руда — сфалерит. Это сульфид цинка, и в природе его естественными спутниками являются галенит и халькопирит.

Главные мировые запасы цинка находятся в Канаде, немногим отстают Китай, Австралия, США.

В России цинк добывают на Каменном Поясе. Есть месторождения в Сибири и Приморье.

Магний

Этого цветного металла в земной коре около 2%.

Руд, содержащих магний, около 60, но для промышленной добычи используют:

доломит;
магнезит;
брусит;
карналлит;
морская вода.

Каждая страна обладает запасами магния. Магнезит находят в США, Испании, Австралии, Канаде, Югославии, Греции. Карналлит используют в странах СНГ.

Огромные запасы магния находятся в воде залива Кара-Богаз-Гол.

Никель

Никелевые руды могут быть сульфидные и силикатные. Подробнее о металле читайте здесь.

халькопирит;
пирротин;
магнетит;
пентландит.

Силикатные никелевые руды:

гарниерит;
гетит;
ревдинскит;
контронит;
асболан.

Кобальт

В природе немного кобальтсодержащих руд, особенно пригодных для промышленного использования. Среди них кобальтин, скуттерудит, линнеит, шмальтин, эритрин.

По минеральному и химическому составу кобальтовые руды делятся на сульфидные, арсенидные, оксидные. В основном все руды комплексные, собственно кобальтовые встречаются только среди мышьяковых (арсенидных) руд.

За рубежом кобальтосодержащие месторождения находятся в Канаде, Финляндии, Австралии, Африке.

В России — на Урале, в Красноярском крае, на Кольском полуострове.

Основные добытчики кобальта — Заир и Замбия.

Олово

Главные минералы для добычи олова — касситерит и станнин. Половина добычи олова приходится на месторождения Юго-Восточной Азии. Подробнее про олово написано здесь.

Немного отстает Китай, за ним идут Индонезия, Малайзия, Бразилия, Россия.

Молибден

Основной рудный минерал на молибден — молибденит. В природе «дружит» с сульфидами меди и касситеритом.

В добыче металла первенствуют США, следом идут Чили и Китай, на третьем месте — Канада.

В России тоже есть молибденовые руды, в Забайкалье, на Северном Кавказе, на юге Западной Сибири.

Вольфрам

Основные руды на вольфрам — вольфрамит и шеелит.

Китаю повезло, у него более 40% мировых запасов вольфрамита. Россия отстала не сильно, у нас шеелит есть на Кавказе, в Забайкалье, на Чукотке.

Есть месторождения в Германии, Канаде, Турции, США.

Висмут

Существует самородный висмут. В Боливии и Австралии его добывают вместе с висмутином. Подробнее о нём читайте здесь.

Боливия единственная страна, где металл добывают прямо из висмутовой руды. В основном висмут извлекают из полиметаллических руд.

Мировые лидеры по запасам:

Перу;
Мексика;
Китай;
Австралия;
Канада.

Месторождения висмутовых руд редки и невелики по масштабам.

Сурьма

Главный источник сурьмы — антимонит. Кроме него, рудой на сурьму могут служить бертьерит, джемсонит, ливингстонит, стибиконит.

Австралия, Россия и Китай обладают залежами антимонита, остальные страны могут только облизываться на такое богатство. Среди завидующих США, КНР, ЮАР. У них есть полиметаллические месторождения.

Ртуть

Киноварь — единственный минерал для качественной добычи ртути.

Основные производители жидкого металла:

Россия обладает небольшими запасами киновари на Чукотке, Алтае, Камчатке.

У Америки с этим и того хуже — маленький рудничок в Неваде.

А вот на юге Испании известно ртуть добывают почти две тысячи лет.

Вторичное сырье

Уже понятно, что добыча цветмета не всегда обеспечивает потребности промышленности. Приходится изворачиваться. То есть организовывать пункты приема вторсырья, собирать металлолом для сдачи в этих пунктах. Кстати, за лом цветных металлов платят довольно неплохо.

Стоимость металлических отходов формируется, исходя из нескольких компонентов:

Металл (тип, редкость).
Габариты.
Размер партии.
Чистота металла, его качество.

Охотникам за металлоломом

Большим спросом у приемщиков пользуются медь, алюминий, свинец, титан.

Медь содержат сплавы меди (латунь).
Олово гораздо дороже меди, особенно в чистом виде, но и в виде посуды, баббита (в подшипниках, например).
Никель металл дорогостоящий, но в чистом виде попадается редко. В мельхиоровой посуде, отработанных электродах, ТЭНах бытовых приборов.
Свинец сдают «в виде» аккумуляторов, типографского оборудования, оплетки кабелей.
Алюминий стоит недорого.
Чистый цинк найти проблематично, сдают его в виде сплавов.
Самые дорогие металлы — молибден и вольфрам.

Плюсы и минусы переработки вторсырья

Перерабатывать металлолом выгодно, это понижает себестоимость продукции.

Цветмет приходится сортировать — это самый нудный и трудоемкий этап работы.

Рассортированное сырье измельчают. Для этого применяют газовые резки, шредеры, а потом прессуют для уменьшения объемов и удобства транспортировки.

Далее подготовленное сырье отправляют на металлургические комбинаты, или продают (чаще всего на экспорт).

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Цветная металлургия

Цветная металлургия – это не только комплекс мероприятий по получению цветных металлов (добыча, обогащение, металлургический передел, получение отливок чистых металов и сплавов на их основе), но и переработка лома цветных металлов.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, и цветные металлы на сегодняшний день широко используются для разработки инновационных конструкционных материалов. Только отечественная металлургическая промышленность выпускает порядка 70 видов сплавов, используя разнообразное сырье.

В связи с низким содержанием необходимого компонента в руде и примесей других элементов, цветная металлургия является энергозатратным производством и имеет сложную структуру. Так, меди в руде содержится не более 5%, а цинка и свинца не более 5,5%. Колчеданы, добываемые на Урале, многокомпонентные, и в их составе находится порядка 30 химических элементов.

Цветные металлы подразделяются на шесть категорий, согласно своим физическим свойствам и предназначению:

Тяжелые. Имеют высокую плотность, соответственно, и вес. К ним относятся Cu, Ni, Pb, Zn, Sn.
Легкие. Имеют малый вес из-за незначительной удельной плотности. К ним относятся: Al, Mg, Ti, Na, Ka, Li.
Малые: Hg, Co, Bi, Cd, As, Sb.
Легирующие. В основном используются для получения сталей и сплавов с необходимыми качествами. Это W, Mo, Ta, Nb, V.
Благородные. Широко известны и используются для изготовления ювелирных украшений. Среди них Au, Ag, Pt.
Редкоземельные, рассеянные: Se, Zr, Ga, In, Tl, Ge.

Специфика отрасли

Руды цветных металлов, как было выше сказано, содержат малое количество добываемого элемента. Поэтому на тонну той же меди необходимо до 100 т руды. Из-за большой потребности в сырье цветная металлургия, по большей части, располагается вблизи своей сырьевой базы.

Цветные руды для своей переработки требуют большого количества топлива или электроэнергии. Энергетические затраты достигают половины общих затрат, связанных с выплавкой 1 т металла. В связи с этим металлургические предприятия располагаются в непосредственной близости от производителей электроэнергии.

Производство редких металлов в основном основано на восстановлении из соединений. Сырье поступает с промежуточных этапов обогащения руд. Из-за небольших объемов и трудности производства получением редких металлов занимаются лаборатории.

Состав отрасли

Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:

производство меди;
производство алюминия;
производство никеля и кобальта;
производство олова;
производство свинца и цинка;
добыча золота.

Получение никеля тесно связано с местом добычи никелевых руд, которые расположены на Кольском полуострове и в Норильском районе Сибири. Многие отрасли цветной металлургии отличаются многоступенчатым металлургическим переделом промежуточных продуктов.

На этом основании эффективен комплексный подход. Это сырье для получения других сопутствующих металлов. Утилизация отходов сопровождается получением материалов, использующихся не только в других отраслях тяжелого машиностроения, но и в химической и строительной отраслях.

Металлургия тяжелых металлов

Получение меди

Основными этапами получения чистой меди являются выплавка черновой меди и ее дальнейшее рафинирование. Черновая медь добывается из руд, а низкая концентрация меди в уральских медных колчеданах и большие ее объемы не позволяют перенести производственные мощности с Урала. В качестве резерва выступают: медистые песчаники, медь-молибденовые, медь-никелевые руды.

Рафинирование меди и переплавка вторичного сырья производится на предприятиях, которые удалены от источников добычи и первичной плавки. Благоприятствует им низкая стоимость электричества, так как для получения тонны меди расходуется до 5 кВт энергии в час.

Утилизация сернистых газов с последующей переработкой послужила стартом для получения серной кислоты в химической промышленности. Из остатков апатитов производит фосфатные минеральные удобрения.

Получение свинца и цинка

Металлургия цветных металлов, таких как свинец и цинк, имеет сложную территориальную разобщенность. Добычу руды ведут на Северном Кавказе, в Забайкалье, Кузбассе и на Дальнем Востоке. А обогащение и металлургический передел проводится не только возле мест выемки руды, но и на других территориях с развитой металлургией.

Свинцовые и цинковые концентраты богаты на химическую элементную базу. Однако сырье имеет разное процентное содержание элементов, из-за чего не всегда цинк и свинец можно получить в чистом виде. Поэтому технологические процессы в районах различны:

В Забайкалье получают только концентраты.
На Дальнем Востоке получают свинец и цинковый концентрат.
На Кузбассе получают цинк и свинцовый концентрат.
На Северном Кавказе ведут передел.
На Урале производят цинк.

Металлургия легких металлов

Наиболее распространенным легким металлом является алюминий. Сплавы на его основе обладают свойствами, присущими конструкционным и специальным сталям.

Для получения алюминия сырьем являются бокситы, алуниты, нефелины. Производство разделено на две стадии:

На первой стадии получают глинозем и необходим большой объем сырья.
На второй стадии электролитическим методом производят алюминий, на что требуется недорогая энергия. Поэтому этапы производства находятся на разных территориях.

Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.

Металлургия

Металл с давних времен стал незаменимым элементом в повседневной жизни человека. Благодаря ему у нас есть возможность использования электроэнергии, транспорта, гаджетов и других благ цивилизации. Именно поэтому металлургию можно считать ключевой отраслью промышленности каждого государства. Металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, в которую вовлечены множество финансовых, материальных, энергетических и человеческих ресурсов.

Современная металлургия достигла значительного развития. Благодаря достижениям науки, у нас есть возможность использовать не только металлы, данные нам природой, но и инновационные композитные материалы и сплавы. Они обладают улучшенными свойствами и характеристиками.

Классификация разновидностей металлургии

Выплавка металлов требует колоссального объема энергии и ресурсов, поэтому большинство горнодобывающих предприятий работают именно для обеспечения потребностей металлургии.

Для дальнейшего изучения особенностей этой отрасли следует выделить ее основные виды. На сегодняшний день выделяют две основные отрасли: черную и цветную металлургию.

Черная отвечает за производство сплавов на основе железа. В то же время к ней относят другие элементы, такие как хром и марганец. Все остальное производство изделий из других металлов называют цветным.

Технология производства имеет схожий цикл, независимо от типа сырья, и состоит из нескольких этапов, указанных ниже:

Добыча сырья и ее переработка. Большинство металлов не содержится в природе в чистом виде, а входит в состав различных руд, переработка которых называется обогащением. В процессе обогащения руду дробят на мелкие составляющие, из которых в процессе сепарации отделяют элементы метала и пустую породу. Из выделенных элементов производят сплавы.
Передел. Металлургическим пределом называют процесс изготовления полуфабрикатов, которые в свою очередь применяются для изготовления готовых продуктов. В процессе передела изменяется состав, структура и свойства сплавов, а также агрегатное состояние. К переделу можно отнести прокат и обжатие, трубное производство, плавку и разливку.
Переработка отходов. Большинство отходов металлургического производства либо утилизируют, либо перерабатывают, получая другие полезные продукты. Некоторая часть пустой породы и шлаков складываются на территории больших хранилищ под открытым воздухом. Но на сегодняшний день производители стараются максимально эффективно перерабатывать побочную продукцию. Некоторые шлаки повторно обрабатывают, получая дополнительный продукт, некоторые используют для производства сельскохозяйственных удобрений, но большинство уходит на изготовление строительных материалов, которые широко используются в повседневной жизни.

Большая часть производимого металла проходит стадию проката, то есть изготовления полуфабрикатов для производства готовой продукции. Подобную операцию выполняют на специальном устройстве, которое представляет собой систему вращающихся валков. Между ними пропускают металл, который под высоким давлением меняет толщину, ширину и длину.

Выделяют холодный и горячий прокат, отличия которых заключаются в разной температуре обрабатываемого сырья. Холодный прокат применяется для сырья, имеющего высокий уровень пластичности, что позволяет сохранять структуру металла и не изменять его физические свойства.

Процесс проката не всегда является конечным этапом производства полуфабрикатов. Например, для изделий черной металлургии могут применяться такие методы обработки, как покрытие защитным слоем или закалка. Это позволяет улучшить устойчивость к коррозии, повысить прочность и снизить степень износа.

Следует отметить, что большую часть продукции, производимой металлургической отраслью, составляют стальные трубы. На втором месте расположился листовой и сортовой металл, применяющейся в машиностроении.

Среди главных потребителей продукции этой сферы стоит выделить строительную сферу, машиностроение и металлообработку.

При этом практически каждая сфера народного хозяйства не может обойтись от использования продукции металлургии, а также заготовок и полуфабрикатов из него.

Черная металлургия

Черная металлургия основывается на переработки железа, а именно руд, в которых оно содержится. Большинство железных руд являются природными оксидами. Именно поэтому первым этапом производства является выделение железа из оксида. Для этого используют большие доменные печи. Данный способ производства чугуна проводится при температуре свыше 1000 градусов.

При этом свойства полученного сырья напрямую зависят от температуры доменной печи и времени плавления. При дальнейшей обработке чугуна получают сталь или литейный чугун, с помощью которого выполняют отлив заготовок и изделий.

Для производства стали используют железо и углерод, добавление которого придает полученному сплаву желаемые свойства. Также могут применяться различные легирующие компоненты, необходимые для получений определенных особенностей стали.

Существует несколько способов производства стали, которые основываются на выплавке металла в жидком состоянии. Следует выделить следующие: мартеновский, кислородно-конверторный и электроплавильный.

Каждый вид стали называется маркой, которая указывает на ее состав и свойства. Для изменения свойств стали используют метод легирования, то есть добавления в сплав дополнительных компонентов. Наиболее часто для подобных целей используют такие элементы, как хром, марганец, бор, никель, вольфрам, титан кобальт, медь и алюминий. Обычно такие компоненты добавляют в расплавленную сталь.

Но существует иной способ, который заключается в прессовании мелкозернистого порошка компонентов с последующим запеканием при высоких температурах.

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.

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.

Добывающая металлургия

Это сфера промышленности, отвечающая за извлечение ценных металлов из руд¸ переплавки полученного сырья и получения готового продукта. Отделение металла от пустой породы и других шлаков может производиться путем химического, электролитического или физического воздействия.

Главная задача этой отрасли металлургии – оптимизация процесса выделения чистого металла, качественное отделение полезных компонентов от пустой породы и минимизация потерь.

Металлы используются в различных целях, как для изготовления различных драгоценностей и бижутерии, так и в высокотехнологических сферах. Например, в строении высокоточных приборов, современных гаджетов, компьютеров и других электроприборов. А также в космической сфере, авиастроении, и других сферах, где требуются особые свойства, которые имеют только ценные металлы.

Следует отметить, что раньше металлургия ориентировалась строго на переработку добываемого сырья. Но в последнее время, в связи с тем, что металлы не восстанавливающийся ресурс, острой стала проблема переработки вторичного сырья.

Повторной переработке подвержены цветные и черные металлы. Поэтому производители стараются максимально эффективно и в полной мере собирать и перерабатывать металлические изделия, вышедшие из эксплуатации. Рынок металлолома постоянно растет, в связи с чем растет количество больших и малых перерабатывающих предприятий. Их задача заключается в очищении металлов от сопутствующих материалов и последующей переплавки. Для сохранения качественной структуры и свойств, вторсырье плавят вместе со свежедобытым сырьем.

Дальнейшее развитие невозможно только с использованием природных ресурсов, количество которых постоянно уменьшается. Поэтому главной задачей на сегодняшний день можно считать переработку вторсырья и поиск аналогов, способны полноценно заменить металлы.

Развитие металлургии напрямую связано с интеллектуальным развитием человечества и его потребностей. Так как новые технологии требуют от уже существующих металлов улучшенных свойств и характеристик, а также создания инновационных сплавов, не имеющих аналогов ранее.

Цветные металлы: список, названия, классификация и использование

Ведущей отраслью в экономике нашей страны является металлургия. Для успешного ее развития нужно много металла. В данной статье речь пойдет о цветных тяжелых и легких металлах и их использовании.

Классификация цветных металлов

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.

Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
Редкоземельные металлы - селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
Тугоплавкие металлы - ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
Сплавы – латунь и бронза.

Легкие металлы

Они имеют широкое распространение в природе. Эти металлы обладают маленькой плотностью. У них высокая химическая активность. Они представляют собой прочные соединения. Металлургия этих металлов начала развиваться в девятнадцатом веке. Их получают путем электролиза солей в расплавленном виде, электротермии и металлотермии. Легкие цветные металлы, список которых имеет много пунктов, используются для производства сплавов.

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Магний

Он относится к группе легких цветных металлов. Имеет серебристо-белый цвет и пленочное окисное покрытие. Обладает маленькой плотностью, хорошо обрабатывается. Металл устойчив к воздействию горючими веществами: бензином, керосином, минеральными маслами, но подвержен растворению в кислотах. Магний не магнитен. Обладает низкими упругими и литейными свойствами, подвергается коррозии.

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Цветные металлы, список которых представлен выше, в промышленности используются не все. В данном случае речь идет о распространенном тяжелом металле – меди. У нее высокая теплопроводность, электропроводность и пластичность.

Сплавы меди нашли широкое применение в такой отрасли промышленности, как машиностроение, а все благодаря тому, что этот тяжелый металл хорошо сплавляется с другими.

Он тоже представляет цветные металлы. Список названий большой. Однако далеко не все тяжелые цветные металлы, к которым относится цинк, используются в промышленности. Этот металл хрупкий. Но если нагреть его до ста пятидесяти градусов, он будет без проблем коваться и с легкостью прокатываться. У цинка высокие антикоррозионные свойства, но он поддается разрушению при воздействии щелочью и кислотой.

Свинец

Список цветных металлов будет неполным без свинца. Он серого цвета с проблеском голубого оттенка. Температура плавления составляет триста двадцать семь градусов. Он тяжелый и мягкий. Хорошо куется молотком, при этом не твердеет. Из него выливают различные формы. Устойчив к воздействию кислот: соляной, серной, уксусной, азотной.

Латуни

Это сплавы из меди и цинка с добавлением марганца, свинца, алюминия и других металлов. Стоимость латуни меньше, чем меди, а прочность, вязкость и коррозионная стойкость – выше. У латуни хорошие литейные свойства. Из нее производят детали путем штамповки, раскатки, вытяжки, вальцовки. Из этого металла делают гильзы для снарядов и многое другое.

Использование цветных металлов

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый "чермет": железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией. Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.

Читайте также: