Металлургия черных и цветных металлов

Обновлено: 17.05.2024

На этом уроке рассмотрим, какое значение в промышленности РФ имеет цветная и черная металлургия. Рассмотрим, по какому принципу размещаются залежи металлов, от чего зависит развитие данной отрасли. Как металлургия влияет на окружающую среду. Какие мероприятия нужно принимать, чтобы минимизировать вред.

План урока:

На сегодняшнее время важные позиции в тяжелой промышленности РФ отводятся черной металлургии. Именно черные металлы держат первенство и являются главным сырьем для изготовления различных металлических конструкций и изделий. Данная сфера промышленности имеет важное значение для экономики любой страны, ведь из добытого сырья производится чугун, различные виды и сорта стали,металлопрокат. Данная отрасль включает обогащение и добычу рудных материалов, добычу сырья нерудного происхождения, установку огнеупоров.

Черная металлургия

Черная металлургия является важной отраслью промышленностью, специализируется на производстве черных металлов. Широкий спектр продукции используется в различных сферах деятельности. По изготовлению стали и металлопроката (основные виды металлургической продукции) Россия занимает 5 место. Размеры производства черной, а также цветной металлургии во всем мире постоянно увеличиваются. Это обусловлено тем, что спрос на продукцию стремительно повышается.

Компании, которые работают в отрасли черной металлургии, классифицируются на несколько категорий:

Полного цикла. Предприятия этого типа выполняют все этапы производства, начиная с добычи сырья, заканчивая реализацией готовой продукции.
Передельные. Одну из стадий выделяют в отдельное производство. Это могут быть дочерние компании большого концерна или комбината.
Малые. Этот вид представляет собой металлургические цеха, которые являются составными крупных комплексов.

Районов производства черной металлургии несколько. Каждый из них имеет свои особенности. В каждом из этих регионов располагаются предприятия, которые специализируются на добыче, переработке сырья и производстве черных металлов.

Объемы и особенности производства

Общий объем производства составляет около 9,8 %. Черная металлургия включает в себя более 1,5 тыс. организаций и предприятий.С каждым годом динамика экспорта продукции возрастает.Металлургические комбинаты традиционно размещаются на относительно небольшом расстоянии от тех мест, где залегает железная руда.

Объемы производства продукции черной металлургии довольно большие. В России расположено более 34 предприятия. Самыми крупными являются такие комбинаты:

Оскольский;
Западно-Сибирский;
Новолипецкий;
Череповецкий;
Магнитогорский.

Особенности производства черной металлургии:

потребление большого количества сырья;
высокая трудоемкость процесса;
большие энергозатраты;
разнообразие выпускаемой продукции;
высокая себестоимость производства.

Несмотря на эти трудности, отрасль развивается, ведь спрос на металлическую продукцию не снижается. В России производится металл, который не только используется в пределах страны, но и уходит на экспорт.

Факторы размещения

Заводы располагаются либо в непосредственной близости от источников сырья. Главными факторами размещения предприятий черной металлургии считаются такие:

близость расположения к заводам, где осуществляется изготовление ферросплавов и электростали;
доступность топливных и природных ресурсов.

Большинство производственных площадок локализируются в Московской области.Ферросплавы изготавливаются в специальных печах либо на заводах электротермическим способом.

Горно-обогатительные компании локализируются вблизи источников залегания сырья. Коксогазовые предприятия работают, находясь в составе металлургических концернов полного цикла. Предприятия полного цикла базируются там, где есть топливные и сырьевые ресурсы, а также источники электрической энергии.

География металлургии чёрных металлов

Рассмотрим особенности географии отраслей черной металлургии в России и районы развития. Наша страна хорошо снабжена сырьём для черной металлургии,вот только на территории размещение залежей неравномерное.

РФ обладает большими запасами железной руды.
В Якутии перспективные месторождения расположены в Алданской провинции,а также в Олекмо-Амгуньском районе.
Залежи хрома и марганца незначительные. Марганец залегает в Свердловской и Кемеровской областях, а хром-в Пермском крае.

Доминирующим изготовителем стали и чугуна считается Уральская металлургическая база, которая функционирует с XVIII века.

Влияние чёрной металлургии на окружающую среду

К основным веществам,которые поступают в воздух и загрязняют его, относятся продукты, образующиеся в процессе сжигания топлива. Также негативно влияют и выбросы оксида железа. Выделение пыли образуется вследствие выполнения погрузки и разгрузки, а также при приготовлении шихты. Газообразование и пылевыделение происходят при производстве металлопроката и обжиге известняка.

Тенденции и стратегии развития черной металлургии заставляют задуматься. Влияние этой отрасли на окружающую среду колоссальное. Нужно разрабатывать эффективные меры защиты экологии, внедрять технологии, которые бы снизили пагубное воздействие на природу.

Перспективы развития отрасли

Спрос на металлическую продукцию не снижается. Металл сегодня применяется в разных отраслях человеческой деятельности. Сырьё и готовый металлопрокат используются не только в пределах РФ, но и поставляются в другие страны. Отрасль будет развиваться. Уже сейчас технологические процессы, связанные с добычей и переработкой сырья, модернизируются.

Чтобы максимально точно оценить ситуацию рынка на 2020 год и последующие два года, специалисты выдвинули три прогнозных сценария.

Оптимистичный.Пандемия в мировом масштабе будет остановлена ориентировочно к концу 2021 года. Сначала произойдет восстановление мировых рынков, стабилизация цен, российский рынок выдаст незначительное падение (около 5%), но после снова продолжит расти.
Пессимистичный. При вынужденном продлении карантина падение рынка станет более жестким и составит 15%. Долгая продолжительность остановки производств сможет даже вызвать финансовый кризис. И в этом случае рынок начнет расти только с 2022 года.
Базовый. Этот вид сценария близок к пессимистичному.Здесь также предусмотрено падение рынка на 10% к 2021 году, после чего начнется медленный рост.

По мнению экспертов, при таких обстоятельствах большое преимущество получат крупные холдинги, которые имеют определенный запас прочности и широкий спектр выпускаемой продукции.

Цветная металлургия

Металлы, в составе которых не преобладает железо, принято называть цветными. В эту категорию относятся различные сплавы с содержанием никеля, магния, алюминия и пр. Отрасль промышленности, которая включает добычу и обработку цветных металлов и их сплавов, именуется цветной металлургией. По размерам производства она входит в десятку самых крупных сфер экономики в стране.

Цветные металлы классифицируются на такие разновидности:

легкие (имеют широкую сферу применения) – сюда относится алюминий, магний;
тяжелые (используются в химической, технической отраслях) – это никель, свинец;
благородные сплавы (применяются в ювелирном деле) – платина, золото;
тугоплавкие (область использования: приборостроение, машиностроение) – вольфрам, тантал;
металлы с повышенным уровнем радиоактивности - полоний, радий, уран (применяются в атомных станциях, ядерных установках);
рассеянные металлы - рубидий, германий, галлий (используются в светотехнике, вакуумной технике);
редкоземельные - скандий, лантан, лантаноиды (сфера применения включает стекловарение, атомную энергетику, электронику, медицину).

Факторы, влияющие на размещение предприятий цветной металлургии: близость к источникам залегания сырья, климатические условия в регионе, возможности для развития.

Объем и особенности производства

Объём производства продукции цветной металлургии повышается из года в год.Промышленность активно развивается, появляются новые технологии и методы обработки.В России производится около 40% никеля и 20%алюминия. В среднем 70% металлов идет на экспорт. Поэтому данная отрасль играет немаловажную роль в экономике России. Главной особенностью цветной металлургии является дороговизна получения и переработки сырья.

Металлопрокат или прокат – это продукция, изготовленная из металла, подвергается специальной обработке, в ходе которой приобретает нужные свойства.

Основной объем транспортных поставок осуществляется в страны дальнего зарубежья (90-95%).По количеству металлопродукции, которая производится в стране, цветная металлургия явно уступает черной, но цена цветных металлов намного выше. Положительный результат от развития цветной металлургии будет, если производственные предприятия будут находиться вблизи недорогих источников энергоресурсов.

Энергетический фактор учитывается при производстве легких цветных металлов. При их изготовлении используется большое количество электроэнергии. Зачастую предприятия цветной металлургии располагаются недалеко от гидроэлектростанций, которые вырабатывают доступную по цене электроэнергию.

При определении мест расположения производственных площадок должен учитываться и сырьевой фактор. Экологический фактор, несмотря на повышенный уровень опасности предприятий, к сожалению, практически не учитывается. Воздействие цветной металлургии на окружающую среду – это важная проблема, к решению которой нужно подходить комплексно.

География металлургии цветных металлов

Металлургия цветных металлов развивается не только в нашей стране. Самые богатые запасы цветных руд располагаются в Чили, Индии, Перу, Венесуэле. Чтобы повысить эффективность разработок,предприятия из разных стран сотрудничают друг с другом. Главную роль в цветной металлургии играет алюминиевая промышленность. В зоне возле экватора сосредоточена значительная часть руды этого металла. Но успешное развитие этой отрасли возможно только в тех странах, где есть источники доступной по цене энергии. Центры развития цветной металлургии:

В этих странах есть достаточно водоёмов, на которых стоят мощные, производительные ГЭС.

В таких странах, как Франция, Венгрия, Австрия, которые имеют дорогую энергию и где распространенным видом промышленности является именно выплавка алюминия, производство этого металла постепенно уменьшается.

Влияние цветной металлургии на окружающую среду

Первый этап развития цветной металлургии - эпоха бронзы. Но в те времена эта отрасль гораздо меньше вредила экологии, чем сегодня, т.к. использовались примитивные, но безопасные методы добычи и обработки сырья, не было крупных предприятий, которые выбрасывают в воздух тонны вредных веществ.

Ежегодно около 3000 тонн вредных веществ выбрасывается в атмосферу. Источниками вредных выбросов на производствах являются разнообразные виды печей (для выплавки, обжига, индукционные и т.д.), открытые складские помещения и сушильные аппараты.

Ежегодно в цветной металлургии используется около 1200 млн. тонн свежей воды. Сточные воды загрязняются минеральными веществами, фотореагентами, которые вмещают в себе токсины.

Самыми мощными источниками загрязнения являются крупные комбинаты цветной металлургии, так как у них преобладает открытый способ добычи сырья и из-за этого страдает почва.

Темп увеличения спроса на металлопродукцию будет оцениваться не менее 3% в год (ссылаясь на первый вариант) и не менее 5% в год (ссылаясь не второй вариант). Напишите про эти варианты

При консервативном развитии событий изготовление цветных металлов в 2020 году возрастёт на 25,3 %, а в 2030 году – на 41,6%.
При инновационном сценарии производство цветных металлов только в этом году вырастет на 28,5% , а в 2030– на 49,7%.

В 2030 году рассматривается воплощение в жизнь крупных проектов, среди которых модернизация заводов, освоение новых мест залегания медных руд, сооружение цинковых заводов.

С давних времен и до сегодняшних дней металл является основным конструкционным материалом. В последнее время, благодаря НТР, удельный вес металла снижен во многих производствах. Но все же он играет немаловажную роль в развитии экономики любой страны.

Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.

Особенности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Добыча руды черных металлов

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

Состав отрасли

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

Добыча металлических руд, их обогащение.
Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

чугунно-доменные предприятия;
производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
прокатное производство.

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

заготовки;
листовой прокат;
сортовой прокат;
бесшовные трубы;
специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

оси и колеса железнодорожной техники;
зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

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.

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 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».

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.

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 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.

Читайте также: