Месторождения цветных и черных металлов

Обновлено: 16.05.2024

С давних времен и до сегодняшних дней металл остается основным конструкционным материалом. В последнее время, благодаря НТР, удельный вес металла во многих производствах снижен. Но он продолжает играть важную роль в развитии экономики любой страны.

Металлургия – это совокупность производств и предприятий, отвечающих за добычу металлургического сырья, его обогащение и производство металла.

Металлургия состоит из двух основных частей: черной металлургии и цветной металлургии. Каждая из них делится, в свою очередь, на ряд отраслей. В основу подобного разделения лег конечный продукт производства (собственно металл). Именно металл определяет принципы размещения каждого производства.

Основой металлургического производства являются горнодобывающие отрасли. Они развиваются в местах нахождения сырья. Там же размещаются горно-обогатительные производства. Они позволяют увеличить содержание полезного вещества в сырье, «отсеять» пустую породу, повысить эффективность транспортировки сырья.

На базе горнодобывающих производств развивается производство самого металла (собственно металлургия). Готовый металл поступает на производство проката.

Все отрасли металлургии тесно связанны с химической промышленностью, машиностроением и энергетикой. Россия занимает лидирующие позиции по количеству получаемого металла. Но производство нуждается в техническом и технологическом перевооружении, снижении энергозатрат.

Готовые работы на аналогичную тему

Черная металлургия России

Черная металлургия является основой для развития машиностроения и металлообработки. Она отвечает за производство таких металлов, как железо, марганец, хром. Именно эти металлы называют черными. Главное производство – производство железа (чугуна и стали). Добываемая железная руда обогащается. Для выплавки металла требуются коксующийся уголь, огнеупорные материалы. Процесс получения чугуна из руды происходит в доменных печах. Чугун разливается в формы или направляется на сталеплавильное производство. Сталь получают с помощью мартеновских печей или с помощью конвертеров. В развитых странах мира большую часть стали производят именно конвертерным способом. Он менее энергоемок.

Характерной чертой черной металлургии является концентрация производства, создание крупных объединений – комбинатов. Это позволяет оптимизировать затраты и повысить производительность труда.

Основные районы черной металлургии России в европейской части – Курская магнитная аномалия (КМА) в Центральном районе, Поволжье, Северный Кавказ, Кузбасс и Урал.

Весьма перспективны месторождения железных руд Сибири и Дальнего Востока. Они находятся вблизи важных энергетических баз. Важным источником металла являются предприятия передельной металлургии, которые ориентируются на переработку металлолома.

Цветная металлургия России

Цветная металлургия отвечает за добычу, обогащение руд цветных, благородных и редких металлов. Она включает в себя такие отрасли, как: медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титаномагниевая, вольфрамомолибденовая.

Стоит отметить, что руды цветных металлов имеют малое процентное содержание полезного компонента, характеризуются комплексностью (включают сразу несколько металлов). Переработка руд цветных металлов – энергозатратное и водоемкое производство. Поэтому большие перспективы развития цветной металлургии в Восточной Сибири (Красноярский край), Челябинской области, на Дальнем Востоке. В России производится свыше $70$ разнообразных металлов и элементов. Особенно возросла роль цветной металлургии в ходе НТР. Цветные металлы широко применяются в радиотехнике и электронике, авиации и космонавтике.

Алюминиевая промышленность играет ведущую роль в структуре цветной металлургии страны. Она развивается на основе месторождений сырья северных регионов России и мощных ГЭС Центра России и Сибири (Волгоград, Волхов, Кандалакша, Надвойцы, Братск, Иркутск, Шелехов, Красноярск).

Одной из старейших отраслей цветной металлургии России является медная промышленность. Традиционная база производства меди в стране – Урал (Красноуральск, Кировоградск, Среднеуральск, Медногорск).

Свинцово-цинковая промышленность развивается на основе полиметаллических руд. ЕЕ предприятия находятся на Северном Кавказе, в Сибири.

Норильский комбинат – крупнейшее предприятие никель-кобальтовой промышленности России. Здесь производят никель, кобальт, медь, редкие металлы.

Титано-магниевая промышленность является относительно новой отраслью цветной металлургии. Ее предприятия размещены на Урале и на территории Тимано-Печорского ТПК. Они ориентированы на сырье и дешевую электроэнергию. Важную роль эта отрасль играет в современном авиа- и ракетостроении.

Добыча полезных ископаемых

Добыча полезных ископаемых – одна из важнейших сфер деятельности, призванная обеспечить сырьём многие отрасли промышленности, строительство, транспорт и энергетику. Начиная с древнейших времён, она позволяет извлекать газообразные, жидкие и твёрдые природные ресурсы с поверхности Земли, а также из её недр, а начиная с середины прошлого века – со дна морей и океанов.

Месторождения полезных ископаемых в России

Самая большая страна в мире располагает более 20 тысячами месторождений полезных ископаемых, оцениваемых по запасам ресурсов в 30 трлн. долларов. Этого гигантского природного богатства, практически равномерно распределённого по территории России должно хватить на несколько веков непрерывного использования. Поэтому по запасам природных ресурсов наше государство занимает одно из лидирующих мест на планете.

Экономическая география полезных ископаемых Российской Федерации такова, что:

Наибольшие природные запасы золота сосредоточены на Дальнем Востоке и в Якутии.
Углеводородами больше всего богат Ямало-Ненецкий автономный округ. Частично они есть в Татарстане, Башкортостане, Удмуртии, Оренбургской области, на территории бассейна реки Волги и на острове Сахалин.
Серебро в значительных количествах присутствует на территории Восточной Сибири и в горах Урала.
Нерудные строительные материалы обнаружены в Восточной Сибири.
Большая часть каменного угля залегает за Уральским Хребтом.
Горючие сланцы находятся в районах, прилегающих к Балтийскому морю.
Железная руда обнаружена на Балтийском щите, в Курской области и на Кольском полуострове.
Запасы урана присутствуют в Забайкалье.
Алюминием богат Урал и Западная Сибирь.
Цветные металлы сконцентрированы на Таймыре и на востоке Сибири.
Драгоценные и полудрагоценные камни распространены в горных массивах Урала, Алтая и Саян.

Однако необходимо отметить, что большинство природных ресурсов расположено в труднодоступных районах и отличаются низким содержанием полезных компонентов.

Основные способы добычи

В зависимости от глубины залегания минеральных ресурсов избирают тот или иной способ их добычи:

Карьерный или открытый способ. С его помощью добывают металлическую руду, нерудные строительные материалы, уголь. Это самый экономичный, но в то же время достаточно сильно воздействующий на почву способ. Что в дальнейшем снижает её плодородность и вредно влияет на окружающую среду.
Шахтный или подземный способ. Его также называют закрытым. Этот способ применяют при глубинном залегании минерального сырья, руд и полиметаллов. Его недостатком являются значительные затраты и высокий уровень производственного риска для шахтёров и горняков.
Открыто-подземный или комбинированный способ. Фактически он сочетает в себе первые два и используется в тех случаях, когда полезные ископаемые залегают как на поверхности, так и в глубине земной коры.
Скважинный или геотехнологический способ. Применяется для извлечения сырья, пребывающего в жидком или газообразном состоянии. Обычно с его помощью из пробуренных скважин добывают нефть и газ, серу и литий, уран и фосфор, прибегая к выщелачиванию, осаждению и плавлению. Для того чтобы затем по трубам извлекать столь нужные в народном хозяйстве минеральные ресурсы.
Дражный способ. Он сочетает в себе добычу и обогащение полезных ископаемых. Чаще всего к нему прибегают при освоении россыпей алмазов, золота, касситерита и платиноидов.

Топливно-энергетические полезные ископаемые

Нефть

Седьмое место в мире занимает наша страна по количеству разведанных нефтяных запасов. Месторождения, оцениваемые в 14,1 млрд. т располагаются в 9 нефтегазоносных провинциях:

Волго-Уральской,
Енисейско-Анабарской,
Западно-Сибирской,
Лено-Вилюйской,
Лено-Тунгусской,
Охотской,
Прикаспийской,
Северо-Кавказско-Мангышлакской,
Тимано-Печорской,

и в 3 нефтегазоносных областях:

Анадырской,
Восточно-Камчатской,
Балтийской.

Лидером среди отечественных нефтяных месторождений считается Самотлорское – 7,1 млрд. т. Продуктивный период использования запасов этого жидкого вида углеводородного топлива на территории нашего государства оценивается в 22 года.

Природный газ

Россия является безусловным общемировым лидером по запасам голубого топлива, общий объём которого оценивается в 40 млрд. т. с перспективой добычи, составляющей более 80 лет.

Наибольшая его часть (свыше 75%) приходится на месторождения Сибири. Самыми крупными среди них являются: Уренгойское – 10 трлн. м 3 и Ямбургское – 8,9 трлн. м 3 .

Уголь

По запасам этого природного ископаемого, оцениваемого в 2,23 трлн. т, Россия находится на третьем месте. Причём значительную часть залежей – 69%, составляет бурый уголь. Большая часть запасов, составляющая 63% этого ценнейшего энергоресурса, расположена в восточной части страны:

Кузнецкий угольный бассейн – один из самых крупный в мире, располагающий гигантскими запасами каменного и коксующегося угля.
Канско-Ачинский (бурый уголь).
Печерский.
Южно-Якутский.

Большая часть отечественной угледобычи – 75% ведётся закрытым шахтным способом, что значительно повышает его себестоимость.

Горючие сланцы

Большая часть месторождений горючих сланцев располагается в Европейской части России, на территории Ленинградской и Самарской областей. Также имеются крупные месторождения на севере страны и в Сибири.

Однако активной разработке они не подвергаются, вследствие конкуренции со стороны более распространённых видов топлива, таких как нефть и газ. Возможно, к ней приступят после исчерпания основных углеводородных запасов.

По запасам этого природного ископаемого Россия уверенно входит в первую десятку. Согласно исследованиям пятилетней давности, его запасы составляют 507,8 тыс. т, что является десятой частью общемировых урановых ресурсов. Основные месторождения сосредоточены в Якутии и Бурятии и на территории Забайкальского края.

Металлические ископаемые

Металлы играют важнейшую роль в жизни общества. Без них невозможно представить себе ни промышленное производство, ни быт нынешнего человека.

Руды чёрных металлов

К чёрным металлам относятся железо и его сплавы: сталь, чугун и ферросплавы. Их руды подразделяются на группы, носящие название основного минерала:

Красные железняки или гематиты – это оксиды железа (Fe₂O₃), наиболее употребляемые в чёрной металлургии; а также применяемые в качестве красителя, известного под названием «сурик».
Магнитные железняки или магнетиты, представляющие собой закиси и окиси железа (FeOи Fe₂O) отличаются своими магнитными свойствами.
Бурые железняки или гетиты, называемые также лимонитом или болотной рудой, являются водной окисью железа. Их ценность заключается в том, что они могут непосредственно использоваться в процессе выплавки чугуна в домнах. Наиболее ценится металлургами лимонит Керченского месторождения, имеющий в своём составе ванадий, марганец и фосфаты.
Шпатовые железняки или сидериты – минералы серого цвета, содержащие в своём составе углекислое железо (FeCO₃). Россия является мировым лидером по месторождениям железняка: подтверждённые запасы оцениваются в 264 млрд. т.

Руды цветных металлов

Значительная часть полезных ископаемых носит название цветных металлов – это все металлы кроме железа, получившее своё название за специфический цвет.

Сырые руды этих металлов отличаются крайне низким содержанием металла и весьма разнообразным составом. Неудивительно, что они получили название полиметаллических руд. В связи с этим в цветной металлургии часто имеет место комплексное использование природного сырья.

В зависимости от плотности, они подразделяются на руды лёгких металлов: алюминия, титана, калия, кальция, лития, магния.И руды тяжёлых металлов: меди, олова, свинца, цинка.

Руды редких металлов

Обширная группа из 36 химических элементов получила своё название чисто по историческим причинам. На самом деле, они встречаются в природе нисколько не реже, а подчас значительно чаще чёрных, цветных и благородных металлов.

Руды редких металлов или залегают самостоятельно, или присутствуют попутно при разработке других полезных ископаемых. Значительную часть редких металлов извлекают из руд цветных металлов, а также из других минералов: германий – из бурых углей, ванадий – из руд железа и титана, гафний и рубидий – из руд других редких металлов.

На территории России значительные скопления руд редких металлов обнаружены на Кавказе, Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, а также в Якутии (Томторское месторождение).

Руды благородных металлов

К этой группе относят драгоценные металлы: золото и серебро, а также платину и металлы платиновой группы: иридий, осмий, палладий, родий и рутений, отличающиеся устойчивостью против окисления и коррозии.

Наше государство обладает значительными запасами месторождений благородных металлов:

Золото – 25 тыс. т. Из них 4/5 составляют рудные месторождения, 1/5 – россыпные. Наиболее значимыми являются Бодайбинское месторождение золота в Восточной Сибири и Бамское золоторудное месторождение на Дальнем Востоке.
Серебро. По его запасам Россия держит первое место в мире, располагая 16-ью непосредственными месторождениями серебра (27% общероссийских запасов) и целым рядом комплексных месторождений. Первые из них расположены на территории Чукотки и Якутии.
Платиноиды – 6-10 тыс. т, что является третьим показателем в общемировом списке. Лидирующие позиции в отрасли занимают Нижнетагильское месторождение на Урале и Федорово-Панское месторождение в Мурманской области.

Неметаллические ископаемые

Неметаллические или нерудные природные ресурсы, используемые в своём непосредственном виде для строительства и промышленности или в качестве сырья, встречаются в природе в виде минералов или горных пород.

Горно-химическое сырьё

Горным сырьём для химического производства выступают:

Апатиты. На территории нашего государства находится крупнейшее месторождение апатитов на Кольском полуострове (Хибинское).
Бариты. Используется для получения бариевой соли, глазури и эмали.
Бораты. Выступают в качестве смягчителей воды при производстве стиральных порошков.
Фосфатные руды. Россия обладает более чем двумя сотнями крупных месторождений фосфоритов.
Сера, в значительной степени используемая для производства серной кислоты. Большими запасами этого природного сырья располагают Самарская область, Урал (серный колчедан), Камчатка, Курильские острова.

Горнотехническое сырьё

К этому виду полезных ископаемых относятся материалы, используемые в металлургии, а также при производстве абразивов, диэлектриков, керамики, стекла и теплоизоляционных материалов. Основными минералами в качестве горнотехнического сырья являются:

разнообразные глины, доломиты, известняки, кварцевые пески, фарфоровые камни;
ангидрид, гипс, перлит, доломиты, известняки, тальк, графит и многое другое.

Оптические материалы

Материалы природного или искусственного происхождения, обладающие прозрачностью и предназначенные для изготовления оптических устройств. В основном это стёкла, фотоситаллы (синтезированные материалы) и монокристаллы.

Соли и рассолы

Группа минералов, имеющих солёный привкус и легко растворяющихся в воде. По своему химическому составу они подразделяются на бораты, галогениды, йодиты, карбонаты, сульфаты калия, магния, натрия и хлориды.

Соли и рассолы находят применение в строительстве, при выпуске минеральных удобрений и в качестве пищевой добавки:

Калийные соли. Крупнейшее Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВМКМС) располагается в Пермском крае.
Каменная или поваренная соль. Крупнейшими поставщиками на российский рынок являются:

ОАО «Бассосль», г. Астрахань – 1,3 млн. т в год;
ОАО «Уралкалий», г. Березники – 1,0 млн. т в год;
ОАО «Илецксоль», г. Оренбург – 0,5 млн. т в год.

Гипс или водный сульфат кальция находит широкое применение в строительстве, медицине, декоративно-прикладном искусстве.

Драгоценные и поделочные камни

Минералы, используемые в производстве ювелирных изделий и камнерезном производстве. Отличительными особенностями драгоценных камней являются красивый цвет, яркий блеск, прозрачность, разнообразные оптические эффекты. Кроме того, они обладают высокой прочностью и долговечностью.

Поделочные камни не отличаются прозрачностью, хотя и имеют красивую фактуру, а также хорошо подвергаются механической обработке. Обычно они находят применение при отделке зданий и некоторых изделий.

Залежи этих полезных ископаемых присутствуют на Урале (самоцветы), в Якутии (алмазы) и в Восточной Сибири.

Строительные материалы

К естественным природным минералам, используемым в строительстве, относятся:

Гравий – мелкий камень округлой формы.
Щебень – остроугольные камни, диаметром не более 70 мм, используемые в качестве наполнителя.
Песок – мелкозернистая каменная фракция размером до 5 мм.

А также полезные ископаемые, применяемые при изготовлении бетона, цемента и других вяжущих веществ.

На территории России имеется 8500 месторождений более 100 наименований нерудных строительных материалов. Самые крупные из них расположены в Вяземской, Кировской, Московской и Смоленской областях.

Объёмы добычи

Россия обладает гигантскими запасами полезных ископаемых и последовательно их использует. О чём говорит рост добывающей отрасли в 2019 году на 1,1%.

Показатели 2019 года:

Нефть и газовый конденсат – 561 млн. т.
Газ – 738 млрд. м 3 ; попутный нефтяной газ – 94,7 млрд. м 3 .
Каменный уголь – 357 млн. т.
Бурый уголь – 82,2 млн. т.
Золото (11 месяцев) – 337,26 т.
Добыча металлических руд (июль 2019 года) выросла по сравнению с аналогичным показателем на 1,9 %.
Добыча цветных металлов выросла на 3,1 % (соотношение: июль 2019 – к июлю 2018 года).
Добыча нерудных ископаемых выросла на 15,7 % (соотношение: июль 2019 – к июлю 2018 года).

Приведённые данные говорят о том, что доля России в общемировом масштабе, оцениваемом в 20 млрд. т ежегодной добычи полезных ископаемых, весьма значительна, а перспективы их дальнейшего использования даже пока в должной степени не оценены, вследствие своей огромности.

ПАО "Уралкалий" - ведущий вертикально интегрированный мировой производитель калия, одного из важнейших элементов, необходимых для развития всех живых организмов.

Металлургия в России: обзор черной и цветной металлургической промышленности

Металлургия является одной из важнейших отраслей народного хозяйства, в которой Россия традиционно занимает одно из ведущих мест в мире.

История

История металлургического производства на территории нашей страны насчитывает пять тысячелетий. Именно такой возраст насчитывают первые бронзовые предметы, найденные в Европейской части России. Ближе к началу V века нашей эры у славянских племён начинают появляться железные ножи, топоры, плуги, серпы и другие предметы труда и обихода.

Основой металлургии Московского государства вплоть до XVII века был лимонит, так называемое «болотное железо». Разведанных запасов, залегающих на глубине несколько сот метров под землёй, тогда не было, а болота располагались повсеместно. Так же, как и лес, играющий в те времена роль металлургического топлива.

Центрами производства железа того времени были города:

Новгород.
Устюг Железный.
Римов.
Тула.
Тихвин.
Олонец.
Орешек.

Тем не менее, значительное количество металла закупалось в Швеции и Германии. А добыча и производство цветных металлов до XVII века практически отсутствовала (небольшие медные источники на Печоре и в Олонецком крае не удовлетворяли потребности страны).

Коренным образом ситуация изменилась при Петре Первом, решившим отдать разведку, добычу и переработку руд в частные руки. Хотя первые попытки создания отечественной металлургии Иваном III и Иваном IVГрозным предпринимались и ранее. В этой связи следует упомянуть голландца Виниуса и целую плеяду известных русских промышленников:

Демидовых.
Баташевых.
Ареховых.
Красильниковых.
Мосоловых.

Во многом благодаря им возникли Тульские доменные и железоделательные заводы, открылись предприятия на Урале. С развитием металлургического производства, Россия не только избавилась от импорта, но и сама стала крупнейшим производителем, а также экспортёром железа и чугуна.

О чём свидетельствуют следующие показатели:

1725 год. Выплавлено 1165 тыс. пудов чугуна, что соответствует показателю более 19 тыс. тонн.
1740 год. Россия производит чугуна на 30 тыс. тонн больше, чем Великобритания.
В 1750 году в Российской империи работают 72 завода по производству железа и 29 медеплавильных заводов.
1767 год. 83 тыс. т чугуна.
1793 год. 134 тыс. т чугуна, 89760 железа и стали.
Конец XVIIIвека. Страна добывает и перерабатывает: 2900 т меди, 1300 т свинца, 28,7 т серебра, 0,4 т золота.

В начале и середине XIXвеке темпы роста российской металлургии значительно снизились, что объясняется: установлением государственной собственности на крупнейшие предприятия, и как следствие: нежеланием обновлять и совершенствовать оборудование, устанавливать новые капиталистические отношения.

Производство чугуна и стали на территории Российской Империи в XIX– начале XX веках

Годы	Сталь (тыс. т)	Чугун (тыс. т)
1830	178,72	108,8
1850	222,24	328,0
1870	350,40	221,20
1900	2865,60	2643,20
1913	4884,80	4803,20

Крупные политические события начала XXвека привели к ликвидации добывающей отрасли и остановке предприятий металлургии. Однако, к началу Второй Мировой войны, СССР сумел не только восстановить, но и значительно приумножить, а также модернизировать отрасль. Внутриполитические и общемировые экономические проблемы конца XX – начала XXI столетия существенно повлияли на производство металла. Тем не менее, и сегодня Российская Федерация удерживает высокие показатели, оставаясь одним из крупнейших мировых экспортёров данного вида продукции.

Роль в экономике

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

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

Чёрная металлургия

Одна из основных отраслей, обеспечивающих тяжёлое машиностроение и ряд других министерств:

Сталью.
Чугуном.
Ферросплавами.
Прокатом.

Чёрная металлургия обеспечивает до 10% промышленного производства страны, при занятости в 385,6 тыс. человек. При этом она является одной из крупнейших составляющих притока иностранной валюты. Так в 2019 году экспорт чёрных металлов принёс в бюджет страны 10,1 млрд. долл.

Особенности производства

Чёрные металлы – это железо, марганец, хром. Ископаемые руды этих металлов богаты содержанием нужного компонента и могут разрабатываться открытым и шахтным способом. Сам процессполучения конечного продукта включает ряд последовательных этапов:

Добычу и обогащение железной, марганцевой и хромовой руды, а также используемого в производстве нерудного сырья: огнеупорных глин, флюсовых известняков, формовочных материалов.
Окускование – формирование небольших объёмов сырья с необходимыми для доменной плавки свойствами.
Выплавка или изготовление: углеродистой стали, чугуна.
Производство: проката, порошков чёрных металлов.
Выпуск чугунных или стальных труб.
Переработка лома и отходов чёрных металлов с целью их вторичного использования.

Непосредственно технологический цикл состоит из таких производств, как:

Чугунно-доменное.
Электросталеплавильное.
Кислородноконвертерное.
Мартеновское.
Непрерывная разливка.
Прокатное.

Предприятия

Крупнейшие предприятия чёрной металлургии:

АО «Объединенная металлургическая компания».
ОАО «Трубная металлургическая компания».
ОАО «Холдинговая компания «Металлоинвест».
ПАО «Группа Мечел».
ПАО «Северсталь».
Публичная компания «Евраз».

Цветная металлургия

Отрасль, занимающаяся добычей и производством цветных металлов и их сплавов, в том числе: лёгких, тяжёлых, драгоценных, редких, тугоплавких. По сравнению с чёрной металлургией, её объёмы производства в 20 раз меньше, хотя доля в ВВП равняется 7,8%, что отражается и в количестве персонала, составляющего 193 тыс. человек.

Однако в плане экспорта цветная металлургия значительно опережает чёрную. В 2019 году отрасль поставила на международный рынок:

Цветных металлов на сумму 11,2 млрд. долл.
Драгметаллов – на 11,2 млрд. долл. (золота – 124 тонны).
Проката – на 2,4 млрд. долл.

К цветным металлам относятся все металлы, кроме железа и его сплавов. Технология их производства представляет определённую последовательность, в которую входят:

Добыча и обогащение руд.
Выплавка, а иногда ещё и рафинирование металла.
Получение передела.
Изготовление металлопроката.

Отличительными особенностями производства в цветной металлургии выступают:

Сырьевая «бедность» руд, компенсируемая большим разнообразием сопутствующих элементов.
Повышенная потребность в исходном сырье, водных и энергетических ресурсах.
Сложность и многоступенчатость большого количества разнообразных технологических циклов, применяемых при переработке сырья и в процессе получения конечного продукта.

Вполне логично, что такие специфические особенности потребовали создания многопрофильных объединений, подчас сочетающих в себе химию, металлургию и энергетику.

Лидерами цветной металлургии сегодня являются:

АО «РУСАЛ Саяногорский алюминиевый завод».
АО «РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод».
ОАО «Электроцинк».
ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод».
ООО «Евраз ванадий Тула».
ООО «Медногорский медно-серный комбинат».
ООО «Новоангарский обогатительный комбинат».
ПАО ГМК «Норильский никель».
ПАО «РУСАЛ Братский алюминиевый завод».
ПАО «Челябинский цинковый завод».

Основные принципы размещения

В силу своей специфики, металлургические предприятия следует размещать в непосредственной близости:

Мест залегания и добычи ископаемых руд.
Источников и производства топлива: угля, кокса.
Водных ресурсов.
Электрических станций.
Районов потребления готовой продукции.

Немаловажную роль при этом играет развитая транспортная инфраструктура. Производства в обязательном порядке должны быть в той или иной степени обеспечены: железнодорожным, автомобильным транспортом, трубопроводами подачи воды и топлива, а также линиями электропередачи.

Конкурентоспособность отрасли

Формирование конкурентоспособности металлургического комплекса происходит в условиях сложившихся товарно-денежных отношений на международном рынке и внутри страны. Соответственно, на её показатели оказывают существенное влияние следующие факторы:

Для всей отрасли страны в целом, как поставщика экспортируемой продукции:
Общая экономическая и политическая ситуация в мире.
Сложившаяся конъюнктура мирового металлургического рынка.
Международное законодательство совместно с правовыми нормами стран-импортёров продукции.
Для отдельной фирмы-производителя:
Производственно-экономический потенциал.
Уровень технической оснащённости.
Место расположения предприятия по отношению к поставкам необходимых ресурсов и организации сбыта готовой продукции или изделий.

Степень интеграции.

Проведённые исследования показывают что отрасль, одной из первых в стране ставшая:

Реструктуризировать производственные мощности.
Ликвидировать неэффективное оборудование.
Выстраивать отраслевые структуры, специализируюсь, а затем объединяясь в полные законченные циклы.
Наращивать производство наиболее рентабельной и хорошо продаваемой продукции.
Заниматься снижением издержек.
Решать вопросы экологии.
Улучшать социальные условия своих работников.

В целом достигла высокого уровня конкурентоспособности.

Хотя отдельные показатели: расход электроэнергии на единицу продукции (на 20-30% больше, чем в Германии и США); трудозатраты (выше, чем в Германии, США и Японии в 2,5 раза) остаются на очень низком уровне. Что требует дальнейшей работы по обновлению производственных мощностей и оптимизации структуры.

Перспективы развития

Основные перспективы развития российской металлургии открываются за счёт решения двух основных проблем:

Несоответствия уровня производства требованиям рынка по качественным и количественным показателям.
Модернизации, которую необходимо проводить с помощью внедрения современных технологий самого высокого научного уровня.
Наиболее эффективными направлениями в этом плане, являются:
Дальнейшее преимущественное применение бездоменных способов плавки.
Более широкое использование вторичных ресурсов. В свете истощения существующих месторождений и трудностей освоения новых, именно это направление является особо актуальным!
Повышение доли сплавов и другой продукции высокого научно-технологического уровня.
Внедрение энергоёмких, но в то же время экономичных технологий.
Ресурсо- и энергосбережение.
Уменьшение экологического загрязнения.

Все эти направления нашли своё отражение в стратегиях развития металлургического производства на 2014-2020 годы и на перспективу до 2030 года.

Черные и цветные металлы и их руды

Человек использует так или иначе все минералы и породы Земли. Черные и цветные металлы, как полезные ископаемые входят в состав земной коры в виде руды. По данным ученого А. Виноградова в залежах земной коры преобладают следующие элементы (содержание их дано в процентах): магний (2,2), калий (2,5), натрий (2,8), кальций (3,7), железо (5,5), алюминий (8,5), кремний (27), кислород (48). Эти элементы входят в состав силикатов и алюмосиликатов, слагающих земную кору.

Железо

Железо – распространенный элемент. Его количество в земной коре исчисляется несколькими процентами, однако добывается железо из богатых руд с содержанием не менее 25 процентов металла.

Железные руды

Типы месторождений железа самые разнообразные. Наибольшее значение имеют так называемые железистые кварциты – тонкополосчатые породы, в которых черные полосы – железные минералы магнетит – магнитный железняк и меньше гематит – красный железняк – переслаиваются лентами светлого кварца.

Такие месторождения заключают много миллиардов тонн железных руд и известны главным образом в древнейших толщах возрастом два и более миллиарда лет! Они развиты в древних кристаллических щитах и платформах. Широко распространены они в Северной и Южной Америке, на западе Австралии, в Африке, в Индии.

Запасы железных руд этого типа практически безграничны – более 30 триллионов тонн, поистине астрономическая цифра! Предполагается, что железистые кварциты образовались при действии железобактерий в древних бассейнах за счет железа, поступавшего в растворах с окрестных возвышенностей, а может быть, и в горячих глубинных растворах. Отложение осадочных железных руд происходит в озерах, морях – современных «природных лабораториях». В последние годы открыты выделения железных конкреций (желваков) на дне океанов. Они заключают огромные запасы не только железа, но и сопутствующих ему марганца, никеля и других элементов.

К типам месторождений железа относятся и, так называемые, контактовые или скарновые месторождения, которые располагаются на границе гранитных пород и известняков и образованы за счет растворов, приносившихся из магматического тела.

Залежи этого типа сложены богатыми рудами. Кажется, немногочисленны железные минералы. Главные из них: магнетит, гематит, а также различные разновидности бурых железняков, сидерита (карбонат железа). Эти минералы дают большое разнообразие типов месторождений.

Марганец

С железом сходен по условиям образования и по техническому применению марганец.

Осадочные руды

Он обычно сопутствует железу в осадочных рудах и древних метаморфических месторождениях. Он, как и железо, основа черной металлургии, применяется для производства качественных сталей.

К черным металлам принадлежит и хром. Главный его минерал – хромит – образует черные сплошные массы и вкрапления кристаллов в ультраосновных породах.

Хромитовые месторождения

Хромитовые месторождения, как и заключающие их массивы ультраосновных пород, встречаются в зонах глубинных разломов. Рудоносная магма поступала из подкоровых глубин, из мантии. Месторождения хромитов известны в Юго-Западной Африке, на Филиппинах, на Кубе, на Урале.

Применяется хром в металлургическом производстве для придания стали особенной твердости, в хромировании поверхностей металлов и в производстве красок, он придает соединениям зеленую окраску.

Титан

К этой же технической группе принадлежит титан. Он добывается из основных магматических пород в виде ильменита и из россыпей, наземных и очень широко распространенных на морских пляжах и шельфах (Бразилия, Австралия, Индия), где источником его служат титаномагнетит, ильменит и рутил. Титан применяется при производстве особых сортов стали. Это термоустойчивый, легкий металл.

Ванадий

Важен также и ванадий – частый спутник титана в месторождениях и в россыпях, используемый для изготовления особо прочных сортов сталей, применяемых в производстве брони и снарядов, в автомобилестроении, в атомной энергетике. Здесь все большую роль приобретают новые комбинации элементов в сплавах.

Например, сплав ванадия с титаном, ниобием, вольфрамом, цирконием, алюминием применяется в производстве ракет и в атомной технике. А композиционные новые материалы тоже готовят из минерального сырья.

Никель и кобальт

Никель и кобальт, тоже элементы семейства железа, встречаются чаще в основных и ультраосновных породах, особенно никель.

Никелевые руды

Он образует крупные месторождения в Юго-Западной Африке, на Кольском полуострове и в районе Норильска. Это – магматические месторождения. Сульфиды никеля кристаллизовались из магматического расплава, поступавшего из мантии или из горячих водных растворов. Особый тип представляют остаточные месторождения никеля, образующиеся в результате выветривания никеленосных основных пород, например базальтов, габброидов.

При этом возникают окисленные минералы никеля в виде рыхлых зеленоватых масс. Эти же остаточные никелевые руды обогащены железом, что позволяет их использовать для изготовления железоникелевых сплавов. Такие месторождения встречаются на Урале, но особенно широко распространены они в тропической зоне – на островах Индонезии, на Филиппинах, где интенсивно происходит окисление пород на поверхности.

Цветные металлы

Важное значение для промышленности имеют цветные металлы. Многие из них геохимически относят к группе халькофильных, родственных меди (халькос – медь): медь, свинец, цинк, молибден, висмут. В природе эти металлы образуют соединения с серой, сульфиды.

Отлагались минералы цветных металлов большей частью из горячих водных растворов; главными из них являются для меди халькопирит – золотистый минерал, борнит – лиловатый минерал, постоянный спутник халькопирита, а также черный сажистый халькозин, который встречается в верхней части многих медных месторождений.

Медные руды

Месторождения меди весьма разнообразны. В последние годы очень большое значение приобрели бедные вкрапленные руды так называемого порфирового типа, которые залегают часто в вулканических жерлах. Они были образованы из горячих растворов, поступавших из глубоких магматических очагов. Запасы таких руд огромны, особенно в Южной и Северной Америке. Большое значение имеют также пластовые залежи медных руд, образованные при вулканических извержениях на дне морей. Это так называемый колчеданный тип, в котором медный колчедан – халькопирит – встречается совместно с железным колчеданом – пиритом.

Эти месторождения долгое время служили главным источником руд на Урале. Наконец, велика роль так называемых медистых песчаников, содержащих минералы меди. К этому типу относятся месторождения в Читинской области, а за рубежом крупнейшие месторождения Катанги в Африке.

Свинец и цинк

Свои особенности имеют месторождения свинца и цинка, этих неразрывно связанных между собой металлов. Главным минералом свинца является свинцовый блеск, или галенит, минерал серебристо-белого цвета в кристаллах кубической формы.

Свинцовые руды

Из свинцовых концентратов извлекают серебро, висмут, сурьма. Последние образуют в свинцовом блеске лишь незначительную примесь, однако при огромном масштабе выплавки свинцовых руд они составляют очень важную добавку к добыче этих ценных элементов из их собственных минералов.

Главный минерал цинка – сфалерит (цинковая обманка). Обманкой его называют потому, что он имеет скорее алмазный блеск, а не металлический, как у руды. Цвет у него различный: от коричневого до черного и кремового. Эти два минерала, галенит и сфалерит, как было сказано, постоянно встречаются совместно.

Цинковые концентраты

Из цинковых концентратов добывают германий, индий, кадмий и галлий. Они образуют очень незначительную примесь в цинковых обманках, где в кристаллической решетке замещают атомы цинка, становясь на их место. И, несмотря на ничтожное содержание, именно извлечение этих малых примесей из цинковых обманок является главным источником их получения.

Они имеют большую ценность! Например, кадмий применяется при производстве ядерных реакторов, аккумуляторов, низкоплавких сплавов. Галлий благодаря его низкоплавкости (температура плавления всего 30 градусов Цельсия) используется как заменитель ртути в термометрах.

Кадмий с оловом и висмутом дает сплав Вуда с температурой плавления 70 градусов. Индий, добавленный к серебру, придает последнему большой блеск, а в сплаве с медью защищает корпуса судов от коррозии в морской воде. Германий употребляется при производстве полупроводников.

Сульфидная руда

Часто вместе со свинцом и цинком в рудах встречаются серебро, висмут, мышьяк, медь, поэтому свинцово-цинковые месторождения называют полиметаллическими. Эти месторождения образуются из горячих водных растворов и особенно часто встречаются в виде залежей и жил среди известняков, которые замещены сульфидной рудой.

Олово и вольфрам

Олово и вольфрам относятся к более редким металлам и представляют особую группу (в практике их теперь относят к группе «цветных»). Применение цветных металлов очень широко: в машиностроении, других областях техники, в военном деле. Представим на минуту, что истощились ресурсы такого металла, как олово, сразу бы встала вся жизнь: ведь сплавы олова идут на подшипники, необходимые в любом механизме, без сплавов олова нельзя было бы производить автомобили, электровозы, станки, упало бы производство консервов (олово – металл консервных банок).

Казалось бы, такой малозаметный металл, как олово, является крайне необходимым звеном всей техники.

Минералы редких металлов

Эти металлы встречаются в виде кислородных соединений: олово – в окисле, касситерите, или оловянном камне, вольфрам – в солях вольфрамовой кислоты: вольфрамите и шеелите.

Минералы этих элементов часто находят в кварцевых жилах среди гранитов или вблизи них. Блестящие черные или коричневые кристаллы вольфрамита резко выделяются на фоне белого кварца. Иногда они встречаются и в других типах месторождений: шеелит на контактах гранитов с известняками в скарнах, касситерит – в сульфидных жилах.

Кислородные соединения образуют многие так называемые редкие металлы: литий, рубидий, цезий, бериллий, необий, тантал – они часто встречаются в пегматитовых жилах. Особенно богаты ими древние докембрийские пегматиты (Африка, Бразилия, Канада).

Алюминий

Важное значение приобретают в настоящее время легкие металлы – алюминий и его еще более легкие собратья – магний и бериллий. Эти металлы – конкуренты всесильного железа, призванные во многих областях его заменить. Эти металлы и их сплавы широко используются в технике, особенно в самолетостроении, ракетостроении, в производстве буровых труб – всюду, где нужен легкий металл.

Сырье для алюминия – бокситы

Алюминий, как известно, очень широко распространен в земной коре, и его в будущем можно будет получать из любых алюмосиликатных горных пород, богатых этим элементом. Пока же традиционным сырьем для алюминия являются бокситы.

Они состоят из водных соединений глинозема, образующихся как осадочным путем при отложении в морских бассейнах, так и при выветривании алюмосиликатных горных пород. В последнее время разработан метод получения алюминия из древних кристаллических сланцев, образованных при метаморфизме глинистых отложений, а также из щелочных магматических пород.

Таким образом, проблема источников получения алюминия никогда не встанет перед человеком: этого металла с избытком хватит для всех последующих поколений. Дело только за технологией его извлечения и электроэнергией для создания мощных энергоемких производств.

Бериллий

Иное дело бериллий. Это относительно редкий металл. Он входит в состав берилла и других минералов, которые встречаются в высокотемпературных месторождениях, в пегматитах, а также в жилах, образующихся из горячих водных растворов. Этот ценный металл применяется в специальных сплавах для изготовления рентгеновских трубок.

Германий

Возрастает комплексное использование полезных ископаемых. Например, из угля извлекаются редкие элементы, главным образом крайне ценный германий.

Селен

Такой элемент, как селен, не часто встречается в самостоятельных минералах, но присутствует в пирите и других сульфидах в виде ничтожной примеси, занимая место серы; он используется для создания полупроводников, оптических приборов, в частности биноклей, телеграфной аппаратуры, бесцветного стекла.

Месторождения металлических полезных ископаемых

Месторождения руд черных металлов: железа, марганца, хрома.

Месторождения руд легирующих металлов: титана, ванадия, никеля и кобальта, вольфрама и молибдена.

Месторождения руд цветных металлов: олова, меди, цинка и свинца, ртути и сурьмы.

Месторождения руд легких металлов: алюминия, магния.

Месторождения руд благородных металлов: золота, серебра, платины.

Месторождения руд радиоактивных металлов: урана, тория.

Месторождения редких металлов: лития, рубидия, цезия, бериллия, тантала и ниобия, циркония и гафния, редких земель.

Понятие об источниках сырья для производства рассеянных элементов: галлия, германия, кадмия, индия, селена, теллура, рубидия, цезия.

Методические указания

Каждый вид полезных ископаемых следует изучать по следующей схеме: 1) главные области применения металла; 2) общие сведения о запасах руд и масштабах добычи; 3) краткие геохимические сведения (распространенность, распределение средних содержаний металла по главным типам горных пород); 4) главные минералы руд, химические элементы - полезные примеси в рудах; 5) основные требования промышленности к рудам;

6) главнейшие генетические группы, классы и формации месторождений по В.И.Смирнову, их пространственное распределение и промышленное значение, примеры месторождений.

Для лучшего усвоения и закрепления материала необходимо внимательно проанализировать приведенные в учебниках [2, 4] схемы строения месторождений. Следует научиться самостоятельно схематично изображать геологическое строение месторождений, перечисленных ниже. Месторождения, положение которых указано в тексте учебников, следует отыскать на географической карте. Это облегчит процесс запоминания. При изучении полезных компонентов-примесей в рудах обязательно используйте периодическую систему химических элементов Д.И.Менделеева.

Промышленные месторождения железа [2, 4] относятся к следующим генетическим группам: магматической, карбонатитовой, скарновой, гидротермальной, выветривания, осадочной, регионально-метаморфизованной. Запомните, к каким группам относятся расположенные на Урале Качканарское, Соколовско-Сарбайское, Бакальское рудные поля, а также месторождения других регионов: Ковдорское, Коршуновское, Яковлевское, Лисаковское, Керченское, Криворожское. Обратите внимание, что среди месторождений выветривания выделяются природно-легированные бурые железняки и железные шляпы железистых кварцитов (КМА) и сидеритов, что в метаморфогенных месторождениях сосредоточены главные запасы железа. Руды последних делятся на богатые и бедные (железистые кварциты); выясните их различие с учетом залегания и условий образования.

Среди месторождений марганцевых руд выделяются месторождения выветривания и осадочные (Никопольское, Чиатурское). Актуальной стала проблема добычи железо-марганцевых конкреций дна океанов.

Хромовые руды добываются главным образом из магматических месторождений (Кемпирсайские, Сарановское) и значительно меньше из россыпей.

Месторождения титана относятся к магматической и осадочной группам. Первые являются комплексными железо-титан-ванадиевыми, причем титан извлекается из руд, в которых кристаллы ильменита обособлены от магнетита. Среди вторых главное значение для добычи имеют современные и ископаемые прибрежно-морские россыпи.

Никель и кобальт принадлежат к побочной подгруппе восьмой группы периодической системы и в природе часто концентрируются в одних и тех же месторождениях: ликвационных (Норильские), гидротермальных (Ховуаксы), выветривания (Бурыктальское). Иногда кобальт концентрируется отдельно от никеля, что особенно характерно для скарновых железорудных месторождений, в которых кобальт входит в состав пирита или образует собственные минералы. Гидротермальные амагматогенные кобальтово-медные месторождения известны в Центральной Африке.

Олово [2,4] обычно концентрируется вместе с вольфрамом и молибденом, что характерно для альбитит-грейзеновых месторождений кварц-касситеритовой формации [2, с. 266-267, 270-273]. В группе гидротермальных месторождений олова выделяются класс плутоногенных (кварцевые и сульфидносиликатные) и класс вулканогенных месторождений. Меньшее значение для добычи имеют пегматитовые и россыпные месторождения.

Промышленные минералы меди [2,4] достаточно разнообразны. Нужно знать, какие из них характерны для первичных руд эндогенных месторождений, руд зоны окисления и зоны вторичного сульфидного обогащения. Выделяются магматическая (Норильские), скарновая (Саякские), гидротермальная (Коунрадское, Джезказганское), вулканогенно-осадочная и осадочная группы. Гидротермальные месторождения медных руд делятся на классы: плутоногенный (кварцевые прожилково-вкрапленные руды во вторичных кварцитах), вулканогенный (медно-цеолитовые руды), амагматогенный (руды в медистых песчаниках).

Необходимо изучить следующие генетические группы месторождений свинца и цинка: скарновую (Дальнегорское), гидротермальную (классы: плутоногенный - месторождения в карбонатных породах и жильные; вулканогенный, амагматогенный), вулканогенно-осадочную (Рудный Алтай), осадочную и метаморфизованную.

Месторождения сурьмы и ртути относятся к амагматогенному (Хайдаркан) и вулканогенному классам.

Алюминиевое сырье добывается из месторождений магматической (Хибиногорское), гидротермальной, выветривания и осадочной (Красная Шапочка, Тихвинское) групп. Перспективными являются метаморфогенные месторождения. За рубежом весь алюминий получается из бокситового сырья экзогенных месторождений.

Золоторудные месторождения скарновой, гидротермальной (плу-тоногенные – Березовское, и вулканогенные), осадочной (россыпи) групп и группы регионального метаморфизма достаточно подробно описаны в книге [4].

Серебро извлекается попутно из руд полиметаллических (свинцово-цинковых) скарновых, гидротермальных и колчеданных месторождений. Среди собственно серебряных выделяются гидротермальные, плутоногенные и вулканогенные месторождения [4].

Металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений) извлекаются из магматических и россыпных месторож-дений, среди которых особенно следует выделить ликвационные сульфидные медно-никелевые, кристаллизационные месторождения, а также аллювиальные россыпи.

Для урановых месторождений необходимо обратить внимание на минералогию и металлогению урана, альбититовых, гидротермальных плутоногенных и вулканогенных, инфильтрационных, осадочно-диагенетических, метаморфизованных месторождений. Новым важным типом месторождений являются так называемые полигенные месторож-дения, залегающие в зонах несогласия в фундаментах платформ среди пород протерозоя. В их образовании последовательно участвовали процессы осадкообразования, метаморфизма и выветривания.

Основным источником другого радиоактивного элемента – тория служит минерал монацит, концентрирующийся в россыпях [4].

Редкие и рассеянные элементы по геохимическим особенностям можно разбить на две группы: литофильные (Li, Be, Ta, Nb, Zr, Hf, Rb , Cs, редкие земли) и халькофильные (Ga, Ge, Cd, Se, Те, Re), которые четко обособляются в периодической системе. Элементы первой группы концентрируются в магматических, карбонатитовых, пегматитовых и альбитит-грейзеновых месторождениях, связанных с кислыми или щелочными интрузиями, а при наличии устойчивых к выветриванию минералов еще и в россыпях. Элементы второй группы обычно не образуют самостоятельных минералов и накапливаются в сульфидных рудах ликвационных, гидротермальных и вулканогенно-осадочных месторождений цветных металлов.

Вопросы для самопроверки

1. С какими формациями горных пород генетически связаны магматические, карбонатитовые и скарновые месторождения железа?

2. В какой геологической обстановке встречаются месторождения марганца и хрома?

3. В каких генетических группах и формациях месторождений концентрируется преимущественно никель, а в каких - кобальт?

4. Каковы особенности геологического строения плутоногенных медно-молибденовых месторождений?

5. Какими геологическими факторами контролируется положение гидротермальных и вулканогенно-осадочных свинцово-цинковых месторождений?

6. Какие минералы являются концентраторами алюминия в магматических, гидротермальных и осадочных месторождениях?

7. Какие формации золоторудных месторождений относятся к гидротермальной группе?

8. В какой геологической обстановке встречаются вулканогенные и инфильтрационные месторождения урана?

9. В каких генетических группах месторождений концентрируются редкие и рассеянные элементы?

Читайте также: