Добыча руды цветных металлов
Обновлено: 20.05.2024
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ
ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Extraction and refining of non-ferrous metals
Введение
Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при добыче и обогащении руд цветных металлов.
В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1], объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, подразделяются на четыре категории.
Предприятия первой категории обязаны получать комплексные экологические разрешения на осуществление своей деятельности.
Общая цель комплексного подхода к экологическому нормированию хозяйственной деятельности заключается в совершенствовании регулирования и контроля производственных процессов с целью обеспечения высокого уровня защиты окружающей среды.
Хозяйствующие субъекты должны осуществлять все необходимые меры, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов, в частности, посредством внедрения НДТ, обеспечивающих выполнение экологических требований.
Краткое содержание справочника НДТ
Введение. Представлено краткое содержание настоящего справочника НДТ.
Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.
Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется настоящий справочник НДТ.
Раздел 1. В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития добычи и обогащения руд цветных металлов в Российской Федерации. Описаны основные предприятия-производители и потребители цветных металлов, географическое расположение горно-обогатительных предприятий, вещественный состав и характеристика руд цветных металлов, качество товарной продукции. Также в разделе 1 приведен краткий обзор экологических аспектов добычи и обогащения руд цветных металлов.
Раздел 2. В разделе 2 представлено описание типовых процессов добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов, управления отходами горного производства, очистки сточных и кондиционирования оборотных вод.
Приведены сведения о химических и физических методах интенсификации процессов разделения минералов, методах обработки реагентов перед флотацией и их дозирования в процесс с целью сокращения расхода, методах энерго- и ресурсосбережения в процессах рудоподготовки и обогащения, мероприятиях по снижению потерь металлов с отвальными хвостами, уровне потребления основных и вспомогательных производственных материалов, контроле и управлении процессами обогащения руд цветных металлов и отходов горно-металлургических производств.
Раздел 3. В разделе 3 приведена информация о регламентируемых и фактических уровнях эмиссий в окружающую среду для существующих технологических процессов и дана оценка потребления сырья, топлива, вторичных сырьевых и энергетических ресурсов, характерных для добычи и обогащения руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, с указанием применяемых методов определения.
Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями РФ в рамках разработки настоящего справочника НДТ, а также различных литературных источников.
Раздел 5. В разделе 5 приведено краткое описание НДТ для процессов добычи и обогащения руд, в том числе технические и технологические решения и методы минимизации негативного воздействия на окружающую среду при процессах добычи открытым способом, подземным способом, процессах рудоподготовки и обогащения. Описаны технологии обращения с отходами и побочными продуктами производства, обеспечивающие рост ресурсосбережения и энергоэффективности, снижение уровня эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду.
Раздел 6. В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических аспектах реализации НДТ на горно-обогатительных предприятиях Российской Федерации.
Раздел 7. В разделе 7 приведены сведения о перспективных технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки настоящего справочника НДТ, но находящихся на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения), позволяющих повысить эффективность производства и снизить влияние на окружающую среду эмиссий загрязняющих веществ и отходов горно-обогатительного производства. Указаны условия, при которых перспективные технологии станут доступными экономически и технически.
Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы (ТРГ 23), принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ. Даны рекомендации горно-обогатительным предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.
Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.
Предисловие
1 Статус документа
Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.
2 Информация о разработчиках
Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Добыча и обогащение руд цветных металлов" (ТРГ 23), состав которой утвержден приказом Росстандарта от 28 декабря 2016 г. N 2026 "О создании технической рабочей группы "Добыча и обогащение руд цветных металлов".
Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".
3 Краткая характеристика
Справочник НДТ содержит описание применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, потребление воды и сырья, повысить энергоэффективность. Из числа описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся НДТ. В справочнике НДТ установлены технологические показатели НДТ, где это необходимо и возможно.
4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами
Справочник НДТ разработан в соответствии с Федеральным законом [1] (статья 28.1, пункт 7) на основе результатов анализа отрасли в Российской Федерации и с учетом материалов проекта справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям по обращению с отходами и пустыми породами горнодобывающей промышленности (BREF for the Management of Waste from the Extractive Industries)* [3].
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
5 Сбор данных
Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств в Российской Федерации, собрана в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 апреля 2017 г. N 1234.
6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ
7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие
Область применения
Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности:
- добычу и обогащение руд и россыпей цветных металлов;
В соответствии с кодами ОКВЭД (см. Приложение А).
- добычу и обогащение отходов горно-металлургических производств;
- технологические процессы, применяемые при добыче и обогащении руд и россыпей цветных металлов и отходов их переработки.
Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:
- производственные процессы добычи (подготовительные работы - проходка и крепление выработок, очистная выемка и вспомогательные процессы - транспортировка и управление качеством руд, доставка людей, материалов и оборудования, содержание выработок в рабочем состоянии, вентиляция, водоотлив и др.) и обогащения (подготовительные - дробление, измельчение, классификация в воздушной и водной средах, основные - гравитационное обогащение, магнитное обогащение, электрическое обогащение, специальные - усреднение руд, рудосортировка, избирательные методы раскрытия минералов, комбинированные процессы, вспомогательные - сгущение, фильтрование и сушка, химические процессы в комбинированных схемах обогащения руд) руд и россыпей цветных металлов и отходов горно-металлургических производств;
- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;
- хранение и транспортировка продукции, пустой породы и хвостов обогащения.
Общие процессы и методы, относящиеся ко всей горнодобывающей промышленности, описаны в справочнике НДТ ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы".
1 ИТС 3-2015 "Производство меди";
2 ИТС 11-2016 "Производство алюминия";
3 ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";
4 ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";
5 ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов";
6 ИТС 24-2017 "Производство редких и редкоземельных металлов".
Добыча руд и песков драгоценных металлов (золота, серебра и металлов платиновой группы) описана в ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов". Описание добычи и обогащения железных руд приведено в ИТС 25-2017 "Добыча и обогащение железных руд".
Дополнительные виды деятельности при добыче и обогащении руд цветных металлов приведены в таблице.
Соответствующий справочник НДТ
Методы очистки сточных вод, направленные на сокращение сбросов металлов в водные объекты
Промышленные системы охлаждения (например, градирни, пластинчатые теплообменники)
ИТС 20-2016 "Промышленные системы охлаждения"
Хранение и обработка материалов
ИТС 46-2017 "Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)"
Обращение с отходами
ИТС 15-2016 "Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)"
Выработка пара и электроэнергии на тепловых станциях
Методы производства цветных металлов
ИТС 12-2016 "Производство никеля и кобальта";
ИТС 13-2016 "Производство свинца, цинка и кадмия";
ИТС 14-2016 "Производство драгоценных металлов"
Повышение энергетической эффективности
Общие процессы и методы горнодобывающей деятельности
ИТС 16-2016 "Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы"
Методы добычи драгоценных металлов
ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов"
Раздел 1 Общая информация о рассматриваемой отрасли промышленности
1.1 Добыча руд
1.1.1 Медные руды
Россия располагает значительной сырьевой базой меди - запасы металла составляют почти 98 млн т, из которых 70 млн т подсчитаны по категориям . Запасы меди высоких категорий разрабатываемых и осваиваемых месторождений составляют 58 млн т, что сопоставимо с сырьевой базой меди США и уступает лишь чилийской и перуанской. Российская Федерация имеет перспективы наращивания сырьевой базы меди, однако прогнозные ресурсы категории составляют всего 12,6 млн т, а большая часть прогнозных ресурсов оценена по категориям и (см. таблицу 1.1).
Цветная металлургия
Цветная металлургия – это отрасль, которая включает в себя добычу, обогащение и создание сплавов из цветных металлов. Ее состояние является определяющим для развития и функционирования всего промышленного комплекса в целом.
Под цветными металлами следует подразумевать такие вещества и сплавы, в которых отсутствует железо. Это является главным отличием рассматриваемой отрасли от черной металлургии, основа которой – добыча железной руды и выработка чугуна и стали.
Классификация цветных металлов
В современной промышленности выделяют несколько групп цветных металлов, которые различаются между собой по их эксплуатационным свойствам и качествам. Рассмотрим некоторые из них:
Подотрасли
Цветная металлургия включает в себя подотрасли, в рамках которых осуществляется выпуск различных металлов:
На его долю приходится более 45% объема выплавки всех цветных металлов. Сырьем являются бокситы, которые перерабатываются в глинозем. Основные месторождения находятся в Австралии, Бразилии, экваториальной Африке, Китае и России.
Ведущими производителями алюминия в мире признаны Россия, США, Италия, Китай, Германия.
Более четверти от всего объема выплавки приходится на медь. Она добывается из медной руды, где концентрация металла может достигать порядка 30-35%. Кроме этого, значительную роль играет переработка вторичного сырья.
Основные месторождения медных руд находятся в России, Казахстане, Чили, США, Канаде, экваториальной Африке, Китае.
Ведущими производителями являются Россия, Китай, США, страны Европы.
Эти металлы выпускаются из полиметаллических руд. Основные залежи находятся в США, Мексике, Канаде, Китае, Австралии. Производство сконцентрировано в Китае, США, Японии, Австралии, странах ЕС. На долю выплавки цинка и свинца приходится более 22% от всего объема.
Крупнейшие месторождения находятся в России, она же и является главным мировым производителем. На долю производства данного металла приходится менее 7% от мировой выплавки. Основным сырьем выступают никелевые руды.
Данный металл получают из оловянных руд. Большая часть мировых запасов приходится на Боливию и Юго-Восточную Азию. Ведущими центрами выплавки являются Боливия, Малайзия, Китай, Россия.
Производство остальных цветных металлов менее развито и имеет локальные масштабы.
Этапы производственного процесса
В цветной металлургии задействован ряд производственных процессов, включающий в себя как добычу сырья, так и выплавку.
Схемы изготовления цветных металлов хоть в целом и схожи, однако в силу особенностей того или иного ресурса имеют некоторые отличия.
В этой связи для примера следует упомянуть цикл получения алюминия, выпуск которого имеет наибольшие масштабы и значимость.
Он состоит из следующих этапов:
- добыча бокситов;
- обогащение алюминиевой руды (промывка, грохочение);
- производство глинозема;
- выплавка металлического материала;
- выпуск алюминиевых заготовок и полуфабрикатов.
Также из глинозема производят фтористые соли и электроды.
Общий обзор состояния цветной металлургии в России
Данная отрасль промышленного производства является одной из наиболее развитых в России. Это объясняется большими запасами сырья и природных ископаемых, а также развитой производственной базой, оставшейся после распада СССР.
История развития отрасли
Человечество начало выплавлять металл и использовать сплавы достаточно давно, что подтверждается археологическими находками.
В России производство цветных металлов и развитие горного дела в целом во многом связано с именем Петра I. Именно по его указам на Урале строятся первые плавильные заводы.
К началу XX века страна становится одним из мировых лидеров металлургического производства, но события 1917 года надолго остановили его развитие. Однако в 30-е годы, во времена первых пятилеток, страна смогла восстановить и преумножить свою индустриальную мощь.
После ВОВ в СССР возводятся крупнейшие ГОКи и металлургические заводы, многие из которых продолжают работать и сейчас. Кризис 90-х годов негативно отразился на состоянии данной отрасли, однако уже в 2000 г. производство цветных металлов в стране значительно выросло.
Размещение промышленных производств
В силу экономической целесообразности большинство предприятий цветной металлургии расположено в районе мест добычи соответствующих руд. По этой причине в России выделяется несколько основных производственных баз. Стоит отметить, что для выплавки легких металлов требуется большое количество энергии, в этой связи заводы построены вблизи ее источников (преимущественно ГЭС).
Размещение основных производственных центров:
Крупные комплексы находятся в районах с развитой энергетикой (Иркутская область, Красноярский край).
Преимущественно Урал, где находится большая часть разведанных месторождений.
Запасы полиметаллических руд в стране не очень высоки. Производственные центры есть в Сибири и на Дальнем Востоке.
Предприятия размещены возле месторождений. Наиболее крупные из них – на Кольском полуострове, а также севере Сибири.
Крупнейшие игроки отрасли
Предприятия-лидеры цветной металлургии в России:
Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Заводы цветных металлов.
Проблемы и перспективы развития
Значительной трудностью цветной металлургии в стране является зависимость от источников электрической и тепловой энергии.
К примеру, выработка более 75% энергии на Братской ГЭС направлена на обслуживание алюминиевого комбината. Это удорожает производство и в ряде случаев (при неблагоприятной мировой конъюнктуре) может лишить его рентабельности. Выходом из ситуации является внедрение более энергоемких технологий.
Кроме этого, предприятия цветной металлургии являются одними из основных причин экологического загрязнения. Модернизация производств требует многомиллиардных вложений, однако, несмотря на расходы, проводимые меры снижают нагрузку на окружающую среду.
Добыча цветных металлов
Металлургическая промышленность представлена черной и цветной отраслью. Эти две части составляют единый функционирующий организм и вместе являются базовой отраслью хозяйства страны, которые отличаются высокими показателями капиталоемкости и материалоемкости.
Цветная металлургия является одной из отраслей промышленной хозяйства страны, занимающаяся добычей недр, их обогащением и дальнейшей обработкой руд металлов (цветных, редких или благородных).
Характерные черты отрасли
Функциональные характеристики цветной металлургии обусловлены следующими ее отличительными чертами:
- Цветная металлургия имеет наибольшее потребление сырья и материалов среди прочих промышленных производств. Для обеспечения ее работы требуются значительные объемы сырья. В основном для переработки используется руда с низким содержанием ценных компонентов (от 0,3–0,5 до 2,1%). Исключение составляет обработка бокситов для создания алюминия.
- Эта отрасль имеет самые значительные показатели электро- и топливопотребления. Самыми энергопотребляемыми отраслями является индустрия свинца, меди, никеля и кобальта.
- Для обеспечения бесперебойной работы предприятия цветной металлургии требуется большое число трудовых ресурсов, т. е. эта отрасль, в том числе, трудоемкая.
- Предприятия этой производственной сферы в основном занимаются переработкой полиметаллических руд.
- Эта отрасль промышленности состоит из нескольких обязательных стадий. К ним относят этапы добычи рудного сырья, его обогащению, металлургический передел, дальнейшую переработку полученного металла. Только прохождение всех перечисленных этапов составляет полный производственный процесс (цикл).
- Предприятия отрасли цветной металлургии располагаются по географическому принципу в зависимости от месторасположения полезных ископаемых. В этом случае природно-сырьевой фактор служит решающим.
- Цветная металлургия считается одной из самых опасных в индустрии для окружающей среды. Ее деятельность связана с постоянными выбросами больших объемов отравляющих веществ.
Отрасли цветной индустрии
Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.
Рассмотрим подробнее ее строение:
- Алюминиевая. Нуждается в высококачественном сырье в сравнении с другими ветками промышленности. Основой, обеспечивающей ее деятельность, служат бокситы. Эти сырьевые ресурсы в промышленных объемах распространены на Урале и Северо-Западе страны. На этих территориях и располагаются основные производственные мощности по их добыче и дальнейшей переработке.
- Медная. Заводы медной, как и алюминиевой, промышленности располагаются в непосредственной близости от месторождений полезных ископаемых. В нашей стране для производства меди добывают и используют сырье, называемое медным колчеданом. Основные залежи его находятся на территориях Урала. Вторым по величине месторождением принято считать Восточную Сибирь с ее медистыми песчаниками.
- Свинцово-цинковая. Предприятия этой отрасли находятся в непосредственной близости от месторождений полиметаллических руд. К таким территориям относят Кузбасс, Северный Кавказ, Дальневосточное Приморье и Забайкалье.
- Никель-кобальтовая. Эта подотрасль цветной индустрии занимается добычей и обогащением руд для дальнейшего производства кобальта и никеля, драгоценных металлов, меди, строительных материалов и сопутствующей химической продукции. Территориально предприятия никель-кобальтовой промышленности находятся в Норильском районе, на Урале и низовьях Енисея.
- Золотодобывающая. Эта отрасль добычи и производства базируется на золотосодержащих рудах и песках. Основное ее назначение — создание драгоценных сплавов и металлов. А также в ведении золотодобывающей промышленности находится переработка драгметаллов.
- Титано-магниевая. Основное назначение этой подотрасли — добыча полезных ископаемых, их переработка и обогащение для создания титана, магния и прочих производных.
- Оловянная. Занимается добычей полезных ископаемых, дальнейшим обогащением руд с целью производства олова.
- Вольфрамо-молибденовая. Эта отрасль базируется на добыче и дальнейшем обогащении вольфрамо-молибденовых руд, их концентратов и производной продукции.
- Промышленность по добыче и производству редких металлов, материалов с полупроводниковыми свойствами.
- Сурьмяно-ртутная. Основное назначение этой отрасли — добыча руд (ртутных и сурьмяных) и их дальнейшее обогащение с целью создания ртути, сурьмы и производной продукции.
- Промышленность по обработке цветных металлов. Основное назначение этой составляющей — создание проката всех типов, труб из цветного металла и сплава.
- Промышленность по переработке вторичных цветных металлов. Основной вид деятельности этой индустрии заключается в сборе, переработке и изготовлению цветного металла из лома и различных отходов.
- Электродная. Основной род занятий электродной промышленности состоит в производстве электродной продукции из угля или графита.
- Промышленность жаропрочных, а также твердых и тугоплавких металлов.
Технологические этапы производства цветной металлургии
Цветная металлургия в процессе производства проходит несколько этапов, включаемых в единый цикл.
К технологии относят:
- Добыча производственного сырья.
- Подготовка сырья к его дальнейшей промышленной переработке, в том числе обогащение. Обогащение руд — необходимый процесс для изготовления концентрата. Обогащение предполагает дробление породы и дальнейшее ее разделение на пустую породу и ценные элементы. Полученный концентрированный продукт необходим для дальнейшего производства металла.
- Металлургический передел.Передел представляет собой такую обработку сырья, при которой на выходе получается полуфабрикат, используемый для дальнейшего использования. В процессе металлургического передела возможно изменить химический состав сырья, его физико-химические свойства, а также допустить переход из одного агрегатного состояния в необходимое другое. В цветной промышленности металлургический передел в основном связан с обработкой металла. Это плавка, его разливка, дальнейшее обжатие с целью создания проката.
- Обработка полученных сопутствующих отходов. Она подразумевает утилизацию или дальнейшую переработку. Из полученного шлака в дальнейшем можно получить продукцию или сырье для других видов промышленности.
Цветная металлургия находится в стадии своего развития. Основные направления, в которых ведется работа:
Особенности добычи алюминия
Алюминиевая руда занимает особое место в современной промышленности. Благодаря определенным физическим и химическим свойствам алюминий используют во многих отраслях деятельности человека. Автомобилестроение, машиностроение, строительство, изготовление множества потребительских товаров и бытовых приборов уже невозможно без применения такого вида цветного металла. Добыча алюминия — сложнейший, трудоемкий процесс.
Особенности алюминиевой руды
Руда — это природное минеральное образование, в составе которого содержится определенный металл или минерал. В чистом виде алюминия в природе практически нет, потому добывают его из алюминиевой руды. В земной коре ее содержание составляет около 9%. Сегодня насчитывается порядка 250 разновидностей минеральных соединений, включающих алюминий, но не все из них выгодны в обработке. Наиболее ценными для алюминиевой промышленности считаются следующие типы руды:
- бокситная;
- алунитовая;
- нефелиновая.
Бокситная чаще всего используется как сырье для добычи металла, ведь именно она содержит до 60% оксидов алюминия. Еще состав включает оксиды кремния и железа, кварц, магний, натрий и другие химические элементы и соединения. В зависимости от состава, бокситы имеют разную плотность. Цвет горной породы преимущественно красный или серый. Для производства 1 тонны алюминия необходимо 4,5 тонны боксита.
Алунитовая руда не сильно отстает от бокситной, так как содержит до 40% глинозема — основного поставщика алюминия. Отличается пористой структурой и имеет немало примесей. Добыча алюминия рентабельна только тогда, когда общее количество алунитов равноценно совокупности добавок.
Нефелины — это щелочная порода магматического происхождения. По содержанию оксидов алюминия они занимают третье место. Из первого сорта нефелиновой руды можно переработать от 25% и более глинозема. Из второго сорта — до 25%, но не менее 22%. Все минеральные соединения, включающие оксиды алюминия меньше этого значения, не имеют промышленной ценности.
Методы добычи алюминия
Алюминий — сравнительно молодой металл, впервые добыть который удалось чуть более века назад. На протяжении всего времени технология добычи алюминия все время совершенствовалась, с учетом всех химических и физических свойств.
Получение металла возможно только из глинозема, для образования которого руда измельчается до состояния порошка и прогревается паром. Так удается избавиться от большей части кремния и оставить оптимальное сырье для последующей выплавки.
Добыча алюминиевой руды ведется открытым способом, если глубина залегания небольшая. Бокситы и нефелины, ввиду их плотной структуры, обычно срезают с помощью карьерного комбайна фрезерным способом. Алуниты относятся к ряду рыхлых пород, потому для ее снятия оптимален карьерный экскаватор. Последний сразу же грузит породу на самосвалы для дальнейшей транспортировки.
После добычи первичного сырья следует несколько обязательных этапов обработки породы с целью получения глинозема:
- Транспортировка в подготовительный цех, где дробильными аппаратами порода измельчается до фракции около 110 мм.
- Подготовленное сырье вместе с дополнительными компонентами отправляется на дальнейшую обработку.
- В печах осуществляется спекание породы. При необходимости алюминиевая руда выщелачивается. Так получается жидкий алюминатный раствор.
- Следующая стадия — декомпозиция. В результате образуется алюминатная пульпа, которая отправляется на сепарацию и выпаривание жидкости.
- Очистка от лишних щелочей и печная прокалка.
В итоге получают сухой глинозем, готовый для получения алюминия. Заключительным этапом выступает гидролизная обработка. Помимо описанного выше способа, алюминий добывают и шахтным способом. Так порода вырубается из пластов земли.
Места добычи алюминия в России
В мировом рейтинге по объему добычи алюминиевой руды Россия занимает седьмое место. По всей территории разведано порядка 50 месторождений, среди которых еще есть неразработанные залежи. Самые богатые запасы руды сосредоточены в Ленинградской области и на Урале, где работает одна из самых глубоких «алюминиевых» шахт. Глубина последней достигает 1550 метров.
Несмотря на широко развитую цветную металлургию,и производство алюминия, в частности, полученного объема не хватает для обеспечения промышленности всей страны. Поэтому Россия вынуждена импортировать глинозем из других стран. Эта необходимость еще обусловлена более низким качеством руды. На одном из наиболее прибыльных месторождений на Урале извлекают боксит с 50% содержанием глинозема. В Италии же добывают породу, где содержится 64% оксидов алюминия.
Порядка 80% от общей массы алюминиевой руды в России добывается закрытым способом на шахтах. Достаточно много месторождений находится в Белгородской, Архангельской, Свердловской областях, а также Республике Коми. Помимо бокситовых, добываются и нефелиновые руды. Рентабельность такого вида получения металла меньше, но все же результат отчасти компенсирует дефицит сырья страны.
Особое место в алюминиевой промышленности занимает производство металла из вторичного сырья. Такой способ существенно экономит энергетические и рудные ресурсы, и снижает уровень вреда, нанесенного окружающей среде. Здесь Россия несколько отстает от других стран, но показатели большинства отечественных предприятий ежегодно заметно улучшаются.
Мировая добыча алюминиевых руд
За последние сто лет уровень добычи алюминиевой руды возрос до невероятных значений. Если в 1913 году общемировой объем породы составлял приблизительно 550 тыс. тонн, то на сегодня этот показатель превышает 190 млн тонн. Около 30 стран сейчас занимаются добычей алюминиевой руды. Лидирующую позицию занимает Гвинея (Западная Африка), где сосредоточено множество месторождений с запасами, равными 28% от мировой доли.
По объемам непосредственно добычи руды на первое место следует поставить Китай. Так, страна «заходящего солнца» за год добывает более 80 млн тонн сырья. Пятерка лучших выглядит следующим образом:
После следует Ямайка с показателем в 9,7 млн тонн и, наконец, Россия, общий объем добычи алюминиевой руды которой составляет 6–7 млн тонн. Лидеры в алюминиевой промышленности на протяжении многих лет все время менялись.
Впервые руда была добыта во Франции, в местечке Бокс, благодаря чему самый распространенный тип руды называется бокситом. Вскоре лучшими показателями могли похвастать Западная Европа и Северная Америка. Через полвека неоспоримым лидером стала Латинская Америка. Сейчас же вперед выбились Африка, Австралия, Китай и другие развитые страны.
Цветные металлы являются неотъемлемой частью современной промышленности. Без них не было бы возможным развитие множества отраслей. Алюминий, как легкий, прочный и функциональный металл, считается ключевым конструкционным материалом нынешнего времени.
Какие страны лидируют в производстве металлов?
Производство черных и цветных металлов издавна занимало одну из главных промышленных областей. Благодаря металлургии люди обеспечены материалами, служащими для сооружения различных конструкций во многих технологических сферах. До 70-х годов прошлого столетия металлургическая промышленность развивалась с ускоренными темпами, но затем наступило некоторое снижение активности, связанное с уменьшением производственных металлоемкостей. На сегодняшний день металлургия взяла курс развития в следующих направлениях:
- нацеленность на потребительские запросы;
- повышенный интерес в развитии транспортных путей вместо экспорта сырья.
- предпочтение развитию предприятий с малыми и средними мощностями;
- уклон на развитие отрасли в развивающихся государствах.
Металлургическая отрасль подразделяется на производство черных и цветных металлов.
Развитие чёрной металлургии в мире
Черная металлургия подразумевает следующие этапы:
- разработка рудных месторождений;
- сырьевая подготовка;
- выплавка таких материалов, как чугун, сталь, прокат и ферросплавы.
Черная металлургия использует в качестве базового исходного сырья руду с содержанием таких металлов как железо, хром и марганец. Помимо этого, многие предприятия работают со вторсырьем, таким как амортизационный лом и отходы металлургии.
Использование лома позволяет значительно удешевить производство, поскольку пропускается этап литья чугуна, и сразу идет процесс получения стали. В качестве топлива для чугунного производства используется коксующийся уголь.
Черная металлургия полного цикла в каждой стадии выпускает свой продукт. В зависимости от этого существует несколько видов предприятий, таких как:
- заводы малых мощностей;
- предприятия передельной металлургии;
- полноцикличные комбинаты;
- предприятия по получению ферросплавов;
- электросталеплавильные заводы.
В соответствии с расположением каменноугольных или железорудных бассейнов черная металлургия зачастую была непостоянна в своей локализации. В нынешний период научно-технического прорыва ориентиры сместились в сторону топливно-сырьевых грузопотоков.
Благодаря этому размеры строящихся предприятий уменьшаются, а их географическое расположение не зависит от месторождений. Например, металлургические комбинаты западноевропейских стран и Японии теперь располагаются в районах с выходом в морской порт.
Главные страны в добыче железной руды
Месторождения разрабатывают разные страны, лидеры по производству, тем не менее, далеко не все. До 40-х годов прошлого столетия основные разработки железорудных месторождений проводились Германией, Францией, США, Великобританией и Швецией. В послевоенные годы эти страны уступили свое первенство ЮАР, Австралии, Канаде и СССР. Сегодня ситуация несколько поменялась, и в этой области лидируют следующие страны:
Больше 40 государств в мире занимаются разработкой месторождений руды, а общее количество добытого полезного ископаемого составляет почти 1 млрд т. Примерно 70% от общей добытой руды приходится на такие государства, как Китай (23%), Бразилия (17%), Австралия (13%), Россия (9%), Индия (8%).
Несмотря на внушительные объемы, далеко не все из этих стран экспортируют данный вид сырья. Австралия и Бразилия — важнейшие экспортеры, которые обеспечивают больше половины мирового экспорта.
Некоторые государства, экспортирующие железорудные ресурсы, занимаются и ее импортом. К таким странам относятся Китай, США, Италия и Великобритания, поскольку на их территории находятся полноцикличные предприятия, отличающиеся повышенной производственной материалоемкостью.
В этом случае расход используемого сырья и топлива превосходит количество полученного чугуна в 4–5 раз по массе. Особенно значительны затраты на железную руды по сравнению с коксующимся углем.
По этой причине самым экономически выгодным местом расположения полноцикличных комбинатов являются территории, богатые сырьем и топливом одновременно. Представителями таких государств являются Украина, Индия, Китай, Австралия. В остальных случаях центры черной металлургии возникли рядом с железорудными или каменноугольными месторождениями.
Локализация металлургических центров в приморских зонах дает альтернативу в качестве морских поставок угля и железной руды. Порой эксплуатация импортного сырья и топлива является более прибыльной, чем разработка собственных месторождений.
В частности, Индия и Латинская Америка перевозят по морю железорудное сырье на прибрежные заводы Японии, а Австралия и КНР — энергетическое сырье. В государства ЕС уголь поставляется таким же образом из США, а руда поставляется Бразилией и ЮАР.
Основной промежуточный продукт в процессе производства черных металлов — чугун, посредством которого получают 50% общей стали в мире. В последнее время объемы чугунной промышленности медленно снижаются, поскольку это экономически невыгодно и загрязняет атмосферу. С начала 90-х годов прошлого столетия лидирующую позицию в чугунном производстве занимает Китай, до этого первенство было у СССР.
Лидирующие в производстве стали
Сталеплавильное производство считается важным процессом в черной металлургии.
Обычно чугун поставляется в роли первичного сырья для получения стали, но все чаще доменное производство заменяется на использование вторсырья в виде металлического лома. Благодаря научно-технической революции современные технологии практически вытеснили прежние способы получения стали.
Электротермический и кислородно-конвертный способы затрачивают меньше ресурсов, сокращают энергозатраты и длительность выплавки. Новая методика получения стали путем переработки металлизированных окатышей позволила отказаться от классического чугунного производства и сооружать сталеплавильные заводы вне зависимости от расположения железорудных месторождений.
Главными странами-производителями черной металлургии являются:
- КНР;
- Япония;
- США;
- Российская Федерация;
- Германия;
- Южная Корея;
- Бразилия;
- Индия;
- Италия.
Прокатное производство
Самым востребованным товаром в производстве черных металлов является прокат, представляющий конечный продукт полного цикла. Сталь стоит в несколько раз меньше проката, из которого производится около 30 тыс. видов изделий в смежных промышленных областях.
Перечень государств, выпускающих качественный прокат:
Лидирующие в производстве цветных металлов страны
Цветная металлургия подразделяется на две крупные отрасли: тяжелую (производство Pb, Cu, Zn, Sn, Ni) и легкую (производство Al, Mg, Co, Ti, Li, Be и других металлов). По своим производственным масштабам металлургия черных металлов превосходит цветные приблизительно в 20 раз.
Обычно комбинаты цветной металлургии сооружаются в зависимости от локализации месторождений, поскольку количество ценного металла в руде незначительное.
Другие факторы, влияющие на локализацию заводов цветной металлургии:
- энергетический;
- потребительский;
- транспортный.
Начальные производственные стадии меди, подразумевающие добычу и обогащение руды, локализованы в странах третьего мира. Государства, не обладающие большими медными запасами, ориентированы на окончательные продукты производственного цикла.
Лидирующие позиции в получении меди занимают следующие страны:
Перевозка алюминиевой руды более рентабельна, чем сырья для тяжелых металлов, поскольку содержание алюминия в бокситах составляет около 50%. Суммарное расстояние транспортировки бокситов по морю составляет больше 7 тыс. км, поскольку основные их месторождения расположены в регионах с тропическим и субтропическим климатом.
Государства, добывающие самые большие объемы алюминиевой руды:
- Австралия;
- Гвинея;
- Ямайка;
- Бразилия.
В алюминиевом производстве первенство занимают США, Германия, Япония, Норвегия, Россия, Канада.
Видео по теме:
Металлургическая промышленность
Читайте также: