Способы добычи черных металлов

Обновлено: 05.07.2024

Черные металлы имеют широкое применение в промышленности и обладают рядом специфических характеристик: темно-серый окрас, высокий показатель плотности, высокая температура плавления, твердость. Но, что является сырьем для производства черных металлов, знает далеко не каждый человек.

Черные металлы добывают из руды. Процесс происходит в специализированных печах с применением кокса и шлаков и именуется черной металлургией, относящейся к тяжелой промышленности.

Руда – одно из полезных ископаемых, добываемое из земных недр посредством шахт или карьеров. Шахтовая промышленность в современности встречается очень редко. По показателям статистиков 85% всех мировых месторождений руды разрабатываются карьерным способом. Исключение – хромовая руда, которую добывает только в шахтах.

Руда – основной материал в производстве металлов. Прочее сырье выступает в роли второстепенных материалов.

Условно, состав руды следует разделить на два компонента: металл и шлаки. При детальном рассмотрении, руда состоит из нескольких разновидностей металла и различных шлаковых соединений. Определение руды к конкретному типу металла зависит от того, какой именно доминирует над прочими – марганцевая, никелевая, урановая. Примеси представлены соединениями магния, кварцем или глиноземом.

В большинстве случаев, руда проходит стадию обогащения – механического избавления кусков породы от шлаков. После добычи руды из недр, она отправляется на специализированное производство, где и проходит несколько стадий очистки.

Количество кругов по очищению зависит от объема примесей в составе и того, какой именно металл необходимо изъять в результате. К примеру, куска урана размером со спичечный коробок будет достаточно для его эксплуатации в течение 50 лет на атомной станции.

Стадийность процесса

Сам процесс обогащения состоит из двух стадий.

Дробильня

Первоначальные крупные куски руды помещают в специализированное устройство, в котором они дробятся.

Шлак более хрупкий и с легкостью отделяется крупными кусками от породы.

Электромагнитные фильтры

На этой стадии, очищенную от крупных кусков шлаков породу помещают в огромный электромагнит. Частицы метала примагничиваются к стенкам. Те куски, в которых шлака больше чем металла, неспособны примагнититься. Таким образом, достигается более тщательная очистка, где отсеиваются нерациональные для дальнейшего производства кусочки металла.

Цикл повторяется до тех пор, пока мастера не получают желаемой степени чистоты металла. По ее достижении, руда отправляется на металлургическое производство. Там очищенная руда переплавляется, полностью очищаясь от шлаков, на выходе образуется чугун. В зависимости от состава, чугун бывает литейный и передельный.

Разновидности чугуна

Литейный чугун – конечная стадия. Из него выплавляют канализационные трубы, батареи и прочее. Передельный подлежит дальнейшей стадии обработки: его продувают кислородом, удаляя соединения углерода, а в результате образуется сталь.

Обогащению не подвергаются руды, доля металлов в которых составляет более 70%. Это экономически и практически нерационально. Такие чистые руды направляются на металлургическое производство сразу из карьера.

Не каждая руда подходит для переработки на металл. Если процентная составляющая металлов в руде слишком низкая, изъять их из породы не представляется возможным.

Экономически невыгодно перерабатывать руды, минимальные показатели которых нижеприведенных:

железо – 20–60%; – 1–3%;
никель – 0,3–1%;
молибден – 0,005–0,02%.

С совершенствованием технологий, критерии изменяются, и появляется возможность перерабатывать руды с меньшим объемом металлов.

Месторождения руд разделяют на три категории:

A. Размеры рудного тела полностью известны, благодаря частой сетке буровых скважин. Категория позволяет начать строительство металлургического завода на этом месторождении.
B. Бурение совершалось по редкой сетке и форма рудного тела не до конца известна. Подобная категория позволяет составить проект строительства металлургического производства, но не дает права на его строительство.
C. Бурение не проводилось, о форме рудного тела известно лишь благодаря геофизическим показателям и проявлениям породы на поверхности. Такое месторождение относится к перспективным и требует проверки в будущем.

Кокс, как сырье, выполняет одновременно две функции: источник тепла и восстановитель руды. Этот факт обеспечивает ему почетное второе место в черной металлургии, по значимости. В результате промышленность по производству черных металлов ориентирует строительство заводов не только относительно месторождений соответствующих руд, но и относительно залежей угля.

Идеальной комбинацией считается «соседство» месторождений руды и угля, но встречается такое очень редко.

Металл из руды специалисты добывают посредством растапливания сырья и разделение примесей и чистого металла в печи. Следовательно, на первоначальном этапе кокс используют как топливо для плавки руды. В последующем химическом процессе в доменной печи, окись углерода помогает восстанавливать руду.

Физико-химические свойства кокса существенно влияют на процесс производства.

В зависимости от показателей основных критериев, кокс разделяют на металлургический и литейный. По стандарту, металлургический кокс обладает следующими характеристиками:

влага – не более 4%;
зола – 8–12%;
сера – 0,9–2%;
остаток в барабане – 290–350 кг;
летучие вещества – не более 1,5%;
размер кусков – не менее 25 мм.

Влага, зола и сера – примеси, содержание которых обязано быть минимальным.

Особенности кокса

Размеры кусков кокса должны соответствовать габаритам кусков руды и быть равными между собой. Однородность гарантирует равномерное прохождение газов и шлаков сквозь пласты, а также равномерный нагрев смеси внутри доменной печи. Если образовавшийся шлак своевременно не проступит на поверхность и не закроет пленкой металл, он начнет окисляться и становится хрупким.

Пористость кокса влияет в первую очередь на его способность восстанавливать внутри печи углекислоту в окись углерода.

Прочность также считается одним из существенных критериев. Хрупкий кокс, который истирается в крошку, непригоден для доменной выплавки.

Крошка заполняет пустоты, через которые должны проходить газы и шлаки, не пропуская их, а также препятствует процессу продувания воздухом. Прочность определяется в процессе экспериментального испытания в специализированном барабане.

Флюсы и шлаки

Флюсы и шлаки в черной металлургии используют для разделения металла с пустой породой и образования на поверхности металла в печи защитной пленки. Пленка предотвращает взаимодействие металла с газовой средой внутри печи и не позволяет испаряться. Последний фактор играет немаловажную роль, когда теплопотеря, вследствие испарений, велика.

Под шлаком для металлургии подразумеваются различные сплавы оксидов. Сплавы различаются по составу в зависимости от того, какой металл является основой, а также вида примеси, входящей в состав руды.

Железная руда плавится совместно с тройной системой Si-CaO-FeO. Шлаки разделяют на 2 категории: кислые и основные. В составе кислых доминирует SiO2 (50–60%), основные содержат преимущественно CaO (35–50%). Температура плавления основных шлаков – 1,35–1,4 тыс. градуса Цельсия.

Никелевую руду плавят на базе Si-CaO-O (обычное стекло), так как технологический процесс требует появления защитной шлаковой пленки при более низкой температуре.

В этом составе SiO2 составляет 70—80%, а минимальная температура плавления равна 1,1–1,2 градуса Цельсия.

Особенности подобного состава

При переплавке медной руды, использование стекла в качестве шлака неприемлемо из-за тугоплавкости, что не позволяет выполнять основные защитные функции своевременно. Защитный покров должен образовываться при температуре 850–900 градуса Цельсия. Этим требованиям соответствует система Si-O (Si – 73%, O – 27%), переходящая в жидкое состояние при минимальной температуре 795 градусов Цельсия.

Магниевая руда и часть алюминиевых сплавов требует защитный покров уже при 500–600 градуса Цельсия. Оксиды такими свойствами не обладают, и им на замену приходят флюсы – сплавы солей. В большинстве случаев, в процессе принимают участие хлориды щелочных (щелочноземельных) металлов. Одно из важных свойств флюсов – непроницаемость перед кислородом.

Флюсы и шлаки, помимо защитных функций, приносят разрушение. Они влияют на огнеупорные покрытия внутри печи. Шлаки растворяют оксидные покрытия, а флюсы пропитывают их, тем самым снижая механическую прочность и увеличивая теплопроводность стен.

Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы не принимают прямого участия в процессе переплавки руды, но являются важной частью процесса, выполняя защитные и вспомогательные функции.

Из них делают внутреннюю обивку печи, именуемую футеровкой.

Основные задачи огнеупоров:

устойчивость перед нагрузками при высоких температурах;
выдерживать резкие перепады температур;
иметь низкую теплопроводность и электропроводность;
быть устойчивыми перед химическим воздействием шлаков и печных газов.

Чем выше температура, при которой материал переходит в мягкое состояние, тем выше его показатель огнеупорности. Вывод – для различных руд, требуется различный материал для создания футеровки.

Средний температурный показатель огнеупорных материалов в металлургии составляет 1,7—2,1 тыс. Графит обладает гораздо более высоким показателем – 1,7–2,1 тыс. градуса Цельсия.

Но есть и существенный минус – редкие металлы вступают в химическую реакцию с углеродом и образуют карбид, что исключает возможность получения чистого металла.

Подбор материала

В зависимости от состава руды, подбирается соответствующий материал под футеровку.

Использование кислых шлаков требует футеровки, с высоким показателем SiO2. Применение основных шлаков, требует использование огнеупоров с основными свойствами:

магнезит;
доломит;
хромомагнезит.

Нейтральные шлаки применяются при переплавке алюминия и его сплавов и совместимы с нейтральными огнеупорами, такими как шамот и изделия с высоким показателем глинозема в составе.

Для получения чистого бериллия и урана, футеровку выполняют из окисей этих металлов. Для переплавки металлов с высокой температурой плавления, применяют футеровку из окислов алюминия, магния, бериллия, циркония, кальция, их температура плавления равна 2,05–3,3 тыс. градуса Цельсия.

Легкие и редкие металлы (алюминий, магний, кальций, литий, бериллий).

Получают в процессе электролиза фтористых солей, которые ведут себя агрессивно относительно большинства огнеупоров. В таких случаях применяют графит.

Лом в черной металлургии

Лом применяют с целью экономии, процесс переработки металлолома подразумевает исключение применения коксового угля при переплавке.

Лом плавится в шахтной печи, плавление происходит при помощи технологического газа, в результате чего происходит непрерывная разливка стали. Так как дорогостоящие первичные ресурсы (кокс и руда) заменяются на более дешевые, при производстве экономятся значительные ресурсы.

Видео по теме: Производство черных металлов

Добыча металла

Используя недра нашей планеты, горняки добывают полезные ископаемые. Они нужны для того, чтобы использовать их как топливо или сырье. Уже в древние времена появились первые разработчики земли. Так чем дальше продвигалось развитие человечества, тем более обширными и глубокими становились рудники. Благодаря полезным ископаемым люди могли совершенствовать свои орудия труда, которые, в свою очередь, позволяли еще глубже опускаться под землю, а также добывать другие ископаемые.

Изменялись методы, которые позволяли обнаружить месторождение ископаемых. Придумывались возможности использовать в обычной жизни то, что уже было добыто. При этом постоянно увеличивались площади исследований. Каждая страна все больше и больше выделяла средств, чтобы обнаружить ископаемые. Шли столетия, и навыки людей росли, орудия развивались, помогая продвигаться социально-экономическому статусу.

Самым важным полезным ископаемым можно назвать металл. Он добывается из руды. У этого вещества несколько полезных свойств:

Он твердый,
Он плотный, исключение составляет только ртуть,
Он проводник электричества,
Проводник тепла,
Проводник звука,
Обладает высокой температурой кипения и плавления, она достигает трех тысяч градусов по Цельсию.

Учитывая все эти свойства, металл широко используется человеком. Например, из них изготавливают электрические кабели, ювелирные изделия, посуду, детали для строительства, авиации, автомобилей. И это еще не все, где его применяют. Главное, что находят в металле – это прочность. Еще интересен тот момент, что если на него оказать давление, то он при большой температуре примет форму давящего предмета. Такое свойство металла очень ценно при образовании из него различных предметов.

Химические свойства и удельный вес цветных металлов

Наименование цветного металла	Химическое обозначение	Атомный вес	Температура плавления, °C	Удельный вес, г/куб.см
Цинк (Zinc)	Zn	65,37	419,5	7,13
Алюминий (Aluminium)	Al	26,9815	659	2,69808
Свинец (Lead)	Pb	207,19	327,4	11,337
Олово (Tin)	Sn	118,69	231,9	7,29
Медь (Сopper)	Cu	63,54	1083	8,96
Титан (Titanium)	Ti	47,90	1668	4,505
Никель (Nickel)	Ni	58,71	1455	8,91
Магний (Magnesium)	Mg	24	650	1,74
Ванадий (Vanadium)	V	6	1900	6,11
Вольфрам (Wolframium)	W	184	3422	19,3
Хром (Chromium)	Cr	51,996	1765	7,19
Молибден (Molybdaenum)	Mo	92	2622	10,22
Серебро (Argentum)	Ag	107,9	1000	10,5
Тантал (Tantal)	Ta	180	3269	16,65
Золото (Aurum)	Au	197	1095	19,32
Платина (Platina)	Pt	194,8	1760	21,45

Как устроен металл

Каждый металл в своей структуре имеет элементы, связанные между собой химической связью. Между данными частицами электроны практически отсутствуют, к тому же у них с центром атом внешне слабое взаимодействие. При этом атомы металла соединены в правильную решетку. Так, что в случае проведения мысленной линии через ядра элементов, можно получить идеальный порядок, который подвластен геометрии, при этом между отдельными атомами расстояние у разных представителей металла разное. Это связано с тем, какая у них температура или давление.

На какие типы делятся металлы

Можно выделить две основные группы, на которые делятся металлы. Это связано с тем, где их применяют, то есть речь идет о черных и цветных металлах. Само название уже говорит о том, что отличаются данные типы металлов своим цветом. Но есть и другие свойства, которые служат отличительной чертой между этими двумя группами. Например, черный металл обычно отличается твердостью и плотностью, что же касается цветных металлов, то они отличаются пластичностью и мягкостью. Черный металл включает железо, к которому относят и сплавы, марганец, в эту группу еще входит хром. Практически на все свои сто процентов, если быть точнее, то на девяносто, они используются в промышленности. Из них можно изготовить чугунные и стальные производные. Для того чтобы изготовить эти составляющие применяют сплав углерода и железа, только используют разное соотношение. В стали меньше углерода, чем в чугуне. Если говорить в процентном соотношении, то не больше, чем 2,14 процента. Правда, данное соотношение процентов может меняться от сплава к сплаву. Например, бывает такая сталь, в которой углерода меньше, чем один процент. Для этого следует так кипятить смесь металла, пока углерод не испарится, достигнув необходимого процента.

Что же касается цветных металлов, то к ним относится очень много добываемой руды. Можно сказать, что это оставшиеся нежелезные металлы, речь идет о меди, алюминии, никеле, свинце, цинке, олове и множестве других. При этом этот тип металлов делится еще на две составляющие. Мы говорим как о легком, так и о тяжелом металле. При изготовлении как первой, так и второй группы затрагивается большое количество энергии. Если работа ведется с легкими металлами, то на них ее расходуется больше. Легкие металлы касаются магния, алюминия, титана, а тяжелые связаны со свинцом, оловом, медью, никелем, цинком. Как уже было отмечено, процесс производства цветных металлов имеет двойную специализацию, которая отличается одна от другой в сфере промышленности. Именно поэтому промышленность решили разделить на две части. Это тяжелая и легкая металлургия. При этом в первом случае заводы находятся поближе к сырью, а во втором поближе к источнику дешевой энергии.

Где в России ведется добыча металла

Интересное можно сделать замечание, по всему миру запасов железной руды больше всего у России. Так как именно на ее огромной площади больше всего месторождений. Например, можно упомянуть

Курскую аномалию, здесь очень много железной руды, можно сказать, что это рекордсмен по добыче железной руды.
Еще можно сказать о Карельском и
Костомукшском месторождении,
Магнитной горе, которая располагается в Челябинской области,
Кузнецком бассейне,
Красноярском крае и многих других.

В перечисленных месторождениях находится железо. Цветная металлургия получает запасы с месторождений, расположенных на:

Урале,
Северном Кавказе,
Дальнем востоке,
Западной и Восточной Сибири.

Неподалеку от месторождений и источника энергии расположились и заводы по переработке железной руды.

Как добывают руду?

Для того чтобы изготовить металл, требуется самые разные руды. Под землей их существует много видов. Например, можно сказать о:

Медно-никелевой,
Железной,
Свинцово-цинковой и других.

К тому же каждая руда содержит примеси, например, железная. Из нее добывают не только железо, но также и другой металл, так как там много примесей других металлов.

Как мы уже поняли, добыча металла ведется из руды, поэтому для процесса добычи нужно применять несколько методов. Речь может идти о двух таких методах, во-первых, об открытом или карьерном и, во-вторых, о подземном или шахтном. Также существует комбинированный метод, то есть открыто-подземный. Что касается первого вида добычи руды, то она ведется прямо под открытым небом на поверхности. Для этого следует сначала подготовить все необходимое, чтобы доставать горную породу. Во время этого процесса в первую очередь от доставаемой породы отделяют земляной массив, потом породу рыхлят, чтобы извлечь руду, отделив ее от всего остального. Возможна добыча из скал, в этом случае применяется буро-взрывная работа.

Для того чтобы взорвать скалу берут гранулит, гранулированный аммиачно-селитренный гранулит и водонаполненный ВВ. Добыв руду, все грузят в транспорт, используя подъемно-транспортный механизм. Потом ненужная земля отвозится на поля, где она культивируется.

Что же касается подземной работы, то верхняя часть земли не трогается. На ней можно осуществлять постройки, засаживать поля. Но капают глубоко под землей. Хотя открытый метод очень популярен, но львиную долю полезных ископаемых добывают именно под землей. Для этого месторождение нужно для начала вскрыть, потом их вынуть, этот процесс похож на открытый метод. Затем наступает очистная работа, она в том заключается, чтобы вынуть сырье валовым методом, можно это делать и по отдельности, то есть используется селективная выемка. Именно так железную руду и другие ископаемые можно добыть из-под земли.

Для добычи руды пользуются тяжелой техникой, но это не все в современном мире, так как для обнаружения залежей пользуются компьютерными технологиями, которые позволяют обнаружить, спланировать, спроектировать будущие работы.

Как обрабатывается металл

Если уже было найдено месторасположение руды, необходимо добытую руду обогатить. В этом процессе происходит деление на части того, что добыли. Отдельно идет металл, а отдельно минерал. Теперь можно отсортировать добытую руду по качеству. Обогащение приводит к следующему действию, химическому и электролитическому воздействию. Затем металл нужно обработать и отшлифовать так, чтобы он блестел.

Россия обладает большим количеством предприятий, которые объединены в металлургические комбинаты. Именно там проводятся с металлической рудой все мероприятия, являющиеся побочными. Помимо основных комбинатов, можно сказать об их филиалах, которые располагаются неподалеку от основного предприятия, они могут находиться и в других регионах, то есть далеко. Каждый завод имеет несколько цехов, где металл подвергается самым немыслимым действиям.

Во-первых, его нужно обработать.
Во-вторых, отпрессовать в слитки, большие по размерам.
В-третьих, металл в очередном цехе прокатывается до меньших размеров.
В-четвертых, доводится металл до нужной площади на срезе, если, например, заказчику нужна проволока определенного диаметра, то металл прокатывается до этого размера.
В-пятых, готовое изделие отправляется в лабораторию на исследование соответствия качества. Используется спектральное оборудование, которое позволяет определить химический состав продукции.
В-шестых, идет проверка на прочность. Также нужно испытать, на какого рода растяжение он способен, насколько он пластичен, подвержен разрушению, как сильно его можно изогнуть, перегнуть так, чтобы он не сломался, какова его осадка, оправка, а также прочие вещи.
В-седьмых, при обнаружении брака металл выходит из производства. Так как для металлических деталей, различных запасных частей и проволоки используется только качественная производная металла, в котором нет никаких посторонних, даже металла другого типа, примесей.
В-восьмых, металл готов к тому, чтобы из него изготовить нужную продукцию, поэтому он направляется в соответствующие цеха.

Россия обладает очень большими залежами железной руды. Это означает, что ей не нужно столько, поэтому многое идет на экспорт в другие страны. Металл является популярным ископаемым, так как из него можно изготовить практически все, в том числе, станки, оборудование, машины и многое другое.

Как развивается ситуация на металлургическом рынке

Говоря о конкретном предприятии, можно прийти к выводу, что не все они остаются вечными гигантами. Так как если запасы руды в определенном месте подходят к концу, то подобный завод по обработке металла закрывается, так как в нем более нет нужды. Также завод могут перепрофилировать на другой вид деятельности.

Многое связано с ситуацией рынка, объемы производства металлической продукции тоже зависят от того, каков спрос на рынке. Это влияет и на то, во сколько обходится обработка металла, производство новой продукции. Учитывая, что количество потребляемого металла растет, так как находят новые рудники в других странах, поэтому, например, завод «Березитовый рудник» вынужден был снизить стоимость золота, которая необходима на добычу его из залежей. Но устойчивость на международном рынке пока остается стабильной. Упомянутый завод готов к расширению своего предприятия. Так как хочется им применить лазерное оборудование.

Говоря о добыче золота, хочется сказать, что в России она увеличилась в разы. Больше всего его можно получить в Красноярском крае и Кемеровском регионе. Причем используют подобный металл не только в результате его добычи, но и при переработке лома, отходной части, очищения от примесей других металлов.

Подводя итоги, хочется сказать, что металл служит хорошим подспорьем в современном мире, так как практически все изготавливается из него. А значит, его добыча будет актуальна еще долгие годы.

Сюжеты по теме

Площадь Мирового океана почти в два раза больше земной суши. Нетрудно догадаться, сколько разнообразных полезных ископаемых кроется под дном океанов и морей. Учитывая тот факт, что многие крупные месторождения на суше уже давно разведаны, а некоторые из них практически полностью истощены, ученые все чаще и чаще стали задумываться о разработке соответствующих технологий по добыче минералов с морского дна. Речь идет о металлах, фосфатах, а также и гидратах для получения энергии.

Особенности процесса по добычи руды

Железная руда – это одно из минеральных образований. Среди составляющих его элементов присутствует железо и различные соединения. Если в составе руды большая доля приходится на железо, то она классифицируется, как железная. Основная добыча железной руды приходится на магнитный железняк. В нем соединения железа занимают порядка 70%.

Запасы железной руды в мире

В рамках российского производственного комплекса основная доля приходится на добычу руды. В целом страна привносит в мировую добычу не более 6%. В общей сложности на сегодняшний день на планете находится около 160 миллиардов тонн этого ископаемого. С учетом доли железа в ней, запасы конкретно этого вещества оцениваются в 80 миллиардов тонн.

Запасы железной руды в различных странах мира таковы:

РФ и Бразилия – по 18%.
Австралия – 14%.
Украина – 10%.
КНР – 9%.
Канада – 8%.
США – около 7%.

Оставшиеся 15%, в различных долях распределены между прочими странами мира.

Специалисты подразделяют железорудную продукцию на несколько категорий, а именно:

с повышенным содержанием железа (более 50% состава);
рядовые (25–49%);
бедные (менее 25%).

Наибольшим содержанием железа характеризуется магнитный железняк. На российской территории его запасы располагаются преимущественно в районе Уральских гор. Еще эта руда массово залегает на территории Швеции, в некоторых из штатов США.

Актуальные запасы различной руды в России сегодня составляют порядка 50 миллиардов тон. По ее запасам страна занимает третье место в мире, уступая лишь Австралии и Бразилии.

Способы добычи руды

Сейчас существует несколько основных методик добычи руды. Для каждого случая выбор делается индивидуально. Специалисты в ходе принятия решения оценивают ряд факторов, в том числе экономическую целесообразность эксплуатации определенных машин и агрегатов, особенности расположения железной руды и некоторые другие.

Карьерный способ

Основная масса мест добычи железной руды разрабатывается по карьерной методике. Она предполагает на начальном этапе работы подготовку карьера определенной глубины (в среднем 300 метров). Далее, в работу включается прочее оборудование. Рудная масса вывозится из него посредством крупных самосвалов.

Обычно горная порода сразу же переправляется на специализированные предприятия для дальнейшего изготовления из него железорудной продукции, в том числе стали.

При подготовке карьера при данном способе добычи применяются наиболее крупные и массивные экскаваторы. Как только процесс достигнет своего завершения и техника достигнет нижних слоев рудной массы, осуществляется анализ полученных образцов непосредственно перед началом добычи железной руды. По его результатам определяется конкретная доля железа в его составе.

Решение о начале разработок и добыче железной руды принимается в том случае, если анализ показывает присутствие железа в количестве более 57%. Данный вариант будет выгодным в экономическом плане. В противном случае специальная комиссия решает необходимость добычи такого материала наряду с возможными вариантами улучшения качества производства.

Открытая методика добычи имеет массу преимуществ. Основной ее недостаток состоит в том, что разработки и извлечение рудных тел могут проводиться на небольших глубинах.

Шахтный способ

На практике руда часто залегает довольно глубоко. Это обуславливает необходимость обустройства шахт. Их глубина достигает нескольких сотен метров – вплоть до километра. Изначально организуется ее ствол, который имеет внешнее сходство с колодцем.

Специализированные коридоры отходят от шахтного ствола. Их именуют штреками. Это один из самых эффективных способов добычи руды. При этом он наиболее затратен в финансовом плане и опасен.

Скважинная гидродобыча

СГД – это гидромеханический способ. В этом случае добыча предполагает организацию глубокой скважины, куда входят снабженные гидромонитором трубы. Далее, посредством струи воды горная порода откалывается и перемещается наверх.

Такой вариант характеризуется небольшой эффективностью при высокой безопасности. На практике его применяют в 3% случаев.

Методы обогащения горной породы

Процедуре обогащения в любом случае предшествует измельчение сырья. На следующем этапе проводится непосредственно обогащение по одной из методик:

гравитационная сепарация;
магнитная сепарация;
флотация;
комплексная методика.

Наибольшее практическое применение получил вариант гравитационной сепарации. Он отличается минимальной себестоимостью. Для реализации требуются такие машины, как центробежная машина, виброплощадка, спираль.

Благодаря наличию у веществ магнитных свойств, работает вариант магнитной сепарации. Она актуальна в случаях, когда остальные оказываются неэффективными.

На практике чаще требуется комплексное воздействие на руду посредством сразу нескольких способов обогащения.

Видео: Железные руды Урала

Важность металлургии

Что такое металлургия, какую роль она играет в жизни человечества? Эта отрасль является фундаментом и основой всей промышленности. Большая часть всех сфер производства пользуются результатами металлургического производства. Каково значение металлургии?

Понятие металлургии

Металлургия играет большую роль во всех отраслях.

Под этим термином принято понимать отрасль в науке и технике, которая занимается получением, добычей металлов и руд. Без металлургии технический прогресс представить невозможно. Это мощнейшая промышленная отрасль, которая совершенствует каждый год способы добычи, изучает состав и свойства металлов, развивает границы их применения.

Что включает в себя металлургия:

производство металла;
обработка изделий из металла в горячем и холодном виде;
сварка;
нанесение металлических покрытий.

Кроме того, металлургия включает в себя некоторые аспекты:

науку, теоретическое изучение;
познание химических процессов;
исследование свойств металла.

Металлургический комплекс объединяет все предприятия, который занимаются добычей, переработкой металлов. Это предприятия, которые занимаются обогащением руды, прокатным производством, переработкой вторичного сырья.

Какая бывает металлургия? Отрасль разделяется на два основных вида. Виды металлургии:

От того, как в стране развивается металлургический комплекс, зависит уровень экономики и благосостояние населения.

Металлы и сплавы обладают рядом полезных свойств. К ним относится:

упругость;
способность к деформации;
высокая прочность;
теплопроводность.

За счет своих свойств металлы и сплавы относятся к важнейшим материалам, которые применяются в создании современных машин, техники. Центральное место занимает железо, его доля в металлургической продукции составляет более 90%.

Но железо в чистом виде применяется в небольших количествах. Основная масса используется в виде сплавов.

Чаще всего используется сталь и чугун, которые относятся к черным металлам. Сталь является основным видом металла в черной металлургии, она обладает высокой прочностью и износостойкостью. А сталь хорошо поддается сварке.

Черная металлургия

К черной металлургии относят отрасль тяжелой промышленности, включающая в свою технологию саму добычу материала, обработка сырья, наполнение производства вспомогательными материалами и топливом.

Кроме того, к черной металлургии относится окончательный выпуск продукции и его переработка. К этому виду отрасли относят:

получение основного сырья;
обогащение первичного материала (марганцевой и железной руды);
выплавка чугуна, а также высококачественной стали;
выполнение огнеупорных материалов;
наполнение производства вспомогательными материалами (известняк);
производство изделий из металла для собственного пользования.

Черная металлургия – это основа всей промышленности машиностроения. Черные металлы широко применяются в строительстве и для нужд человека.

По концентрации черного металла Россия занимает лидирующую позицию в мире по сравнению с другими промышленно развитыми странами.

В структуре черной металлургии важное место занимает этап производства чугуна и стали до момента проката. Кроме этого, производство основывается на подготовке самой руды к переплавке, а также проведению обогащения.

Для производства чугуна, кроме руды, требуется подготовка топлива, огнеупорных материалов, которые помогают добиться у металла его высокопрочных качеств. К технологическому топливу чаще всего относят кокс, для его производства используется коксующий уголь высокого качества.

Тонкости производства

Расположение предприятий, связанных с добычей и переработкой черных металлов, напрямую зависит от фактора сырья. Именно на него приходится 90% затратных средств при переплавке чугуна.

В состав металлургического комплекса России входят три основные базы:

центральная;
сибирская;
уральская.

В последние годы Центральная база наращивает темпы производства и перегоняет Уральскую. Она полностью обеспечивает коксующим углем и рудами всю Центральную часть России. Основную часть металла производят в Череповце и Липецке.

Центром сибирской базы является город Новокузнецк. Эта база имеет перспективное значение, так как полностью основана на своих ресурсах.

Уральская база располагается в непосредственно близости с богатыми топливом Сибирью и Казахстаном. Такое местонахождение обеспечивает низкую себестоимость продукции. Кроме того, большим преимуществом является расположение вблизи к Уральским горам. Они очень старые, и в настоящее время многие из них разрушаются. Поэтому добыча ведется практически на поверхности.

Большинство металлов и руды могут добываться открытым способом.

Но в этом месторасположении есть минус. Здесь отсутствует коксующий уголь, его приходится завозить из соседних регионов.

Большую значимость имеют в стране металлургические заводы с небольшой мощностью. Именно они могут обеспечить быструю выплавку металла в небольшом количестве. Небольшие заводы быстрее крупных предприятий реагируют на изменение рынка, способны быстро подстроиться под запросы потребителей.

Новым направлением в отрасли сегодня является бездоменная или бескоксовая металлургия. Такое предприятие построено в России, а, точнее, в г. Старый Оскол – Оскольский электрометаллургический комбинат.

Традиционный процесс, при котором руда плавится при температуре 1,6 тыс. градусов вместе с коксом, служащим химическим восстановителем, отличается от этой технологии.

Новый метод существенно экономит кокс, получается металл экологически чистый высокого качества. Процессы, связанные с коксующим углем, становятся с каждым годом все нерентабельнее.

Уголь дорожает, процесс коксования очень сложный, он требует дополнительных затрат, строительство дополнительных очистных сооружений.

Новые установки практически безвредны для окружающей среды. Кроме того, сталь, произведенная по новой технологии, служит в пять раз дольше.

Цветная металлургия

Под цветной металлургией понимается добыча и обогащение металлов, а также их переработка, прокат и сплавы. Эта отрасль носит такую же важную роль в экономике страны, как и черная металлургия. Россия находится на первом месте по количеству месторождений цветных металлов.

Цветная металлургия подразделяется на две группы:

основная тяжелая – основана на добыче первичного сырья, переработка меди, качественного цинка, а также олова;
легкая – к ней относится алюминий, магний, титан.

Металлургию цветной отрасли подразделяют на несколько видов:

оловянную;
титано-магниевую;
золотодобывающую;
алюминиевую;
медную;
серебродобывающую.

А также в отрасль цветной металлургии входят предприятия, занимающиеся добычей алмазов.

Расположение предприятий, занимающихся переработкой и добычей цветных металлов, зависит от ряда природных и экономических факторов. Основными из них считаются:

Сырьевой показатель – от этого фактора больше всего зависит отрасль тяжелой группы. Добыча цветных металлов напрямую связана с геологоразведочными работами.
Топливно-энергетический фактор влияет на расположение как тяжелой, так и легкой отрасли.

В регионах государства сосредоточенны различные группы цветной промышленности.

Цветная металлургия

Медная промышленность

Предприятия по добыче и переработке меди расположены на Урале, в Свердловской области, в Гае Оренбургской области. Продукция металлургии из меди обладает высокой электропроводностью, сам металл хорошо поддается ковке.

Широкое применение продукция находит в машиностроении, при установке линий электропередач. Используется в сплавах с другими металлами.

Предприятия медной промышленности сконцентрированы в регионах, отвечающих сырьевому фактору. Крупные предприятия по добыче и переработке находятся в Норильске и Мончегорске. На Урале функционируют предприятия по производству черной меди.

Никель-кобальтовая промышленность

Эта группа очень зависит от источника сырья. Основные металлургические заводы расположены:

Кольский полуостров – заложение сульфидно-никелевых руд.
Низовье Енисея – громоздится крупный завод, в Норильске. На нем занимаются производством платины, никеля, меди, кобальта.
Предприятия, расположенные на хребте Урала, занимаются прежде всего переработкой окисленных руд.

Алюминиевая промышленность

Крупной отраслью в цветной металлургии считается алюминиевая промышленность. В России все центры производства алюминия расположены на небольшом расстоянии от гидроэлектростанций.

Алюминий обладает высокими конструктивными свойствами, он легкий и прочный. Благодаря этому он широко используется в машиностроении, строительстве. Сплавы из алюминия по своей прочности не уступают стали.

Алмазодобывающая и золотодобывающая промышленность

Добыча алмаза – это одна из важных статей доходов государства. Ежегодно Россия получает до 1,5 миллиардов долларов от продажи алмазов. Основные места добычи расположены в Якутии. Алмазы были найдены и в районах Восточной Сибири.

К одной из значительных отраслей металлургии для бюджета страны относится добыча золота.

Россия занимает пятое место в мире по добыче этого металла. По разведанным запасам государство находится на второй позиции.

Акцент при поиске местонахождения делается на разработку коренных залежей. Основные места концентрации золота находятся в Сибири, на Дальнем Востоке и на Урале.

Основными приисками считаются:

Соловьевский – старый, но значительный прииск в Амурской области;
Невьяновский – был открыт еще в 1813 году;
Градской – здесь был найден первый в России алмаз;
самый молодой прииск Кондор был открыт в 60-х годах, здесь ведется добыча как золота, так и платины;
Алтайский.

Лидирующую позицию по добыче занимает компания «Полюс золото». У нее открыты прииски в Иркутской области, Амурской и Магаданской областях.

Государственный итог

В настоящее время Россия занимает лидирующие позиции по запасам железной руды и никеля. В стране производится более 70 разнообразных металлов и элементов. Металлургическое производство имеет большое хозяйственное значение.

Отрасли металлургии – это одни из самых динамично развивающихся отраслей. Несмотря на высокую конкуренцию со стороны крупных развивающихся стран, России удается сохранить лидерство за счет низкой себестоимости производства.

Чтобы сохранить позиции разрабатываются стратегические, антикризисные планы. Металлургия служит источником валютных поступлений в страну. Она обеспечивает стабильное нахождение России на мировом рынке.

В металлургическом комплексе есть и свои проблемы. Рост производства на большинстве предприятиях происходит только при создании новых производственных мощностей. Большинство из них созданы больше 50 лет назад, но они уже исчерпали свой резерв.

Читайте также: