Главная » Переломы » Металлургии где. Новые технологии в металлургии. Выделяют важные её особенности

Металлургии где. Новые технологии в металлургии. Выделяют важные её особенности

Из руд или других материалов, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры, а следовательно, и свойств металлических сплавов.

Металлургия - это фундамент машиностроения и основа промышленности. Это базовая отрасль народного хозяйства, с очень большими вложениями капиталов и материалов. Фактически, металлургическая промышленность определяет уровень научно-технического прогресса во всём народном хозяйстве. Значение металлургии на данном этапе технического развития трудно переоценить. Ее продуктами пользуются, если не все сферы производственной деятельности человека, то, пожалуй, их большая часть.

Металлы бывают чёрными и цветными. Черные металлы применяются в машиностроении и строительстве. Цветные металлы активно используются во всех отраслях производства . Удовлетворением потребностей человека в металлах и занимается такая отрасль промышленности, как металлургия. Соответственно, металлургический комплекс разделяется на два больших направления: черную и цветную металлургию, и охватывает все стадии технологических процессов: добычу металлургического сырья , металлургический передел, производство сплавов, утилизацию отходов и изготовление продукции из них.

Термин «металлургия» произошел от греч. metallurgéo - добываю руду, брабатываю металлы, от métallon - рудник, металл и érgon - работа). В первоначальном, узком значении, металлургия - это искусство извлечения металлов из руд. В энциклопедическом словаре Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. даётся следующее определение металлургии: «Металлургия - отдел технологии, занимающийся добыванием металлов в заводских размерах из их природных соединений (руд). Металлургические операции суть двоякого рода: во-первых, механическая обработка руды и приведение ее в удобный для работы вид и, во-вторых, обработка химическая или электрохимическая ».

Исторически сложилось разделение металлургии на чёрную и цветную.

Изучением состава, строения и свойств металлов и сплавов, а также закономерности их изменения при тепловых, механических, физико-химических и других видах воздействия занимается другая междисциплинарная наука - металловедение .

По используемым технологиям, различают пирометаллургию и гидрометаллургию . Современная металлургия как совокупность основных технологических операций производства металлов и сплавов включает в себя:

Подготовку руд к извлечению металлов (в т. ч. обогащение);
Процессы извлечения и рафинирования металлов: пирометаллургические, гидрометаллургические, электролитические;
Процессы получения изделий из металлических порошков путём спекания;
Кристаллофизические методы рафинирования металлов и сплавов;
Процессы разливки металлов и сплавов (с получением слитков или отливок);
Термическую, термомеханическую, химико-термическую и др. виды обработки металлов для придания им соответствующих свойств;
Процессы нанесения защитных покрытий.

По состоянию на начало 2008 г. в металлургической отрасли России функционируют 58 научно-технических и проектных организации с общей численностью более 10 тыс. человек (в том числе более 120 докторов и свыше 600 кандидатов наук). Научно-технический потенциал отрасли представлен 46 научными организациями (институтами), в их составе 11 организаций с государственной формой собственности , остальные - акционерные общества открытого типа. Три ведущих научных организации имеют статус государственных научных центров (ГНЦ):

ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»,
ФГУП «Гинцветмет» и
ФГУП «Гиредмет» .

Проектный потенциал отрасли представлен 12 проектными организациями, 18 проектными подразделениями комплексных научно-исследовательских и проектных институтов, 3 проектно-конструкторскими бюро. Все проектные организации являются акционерными обществами, при этом большинство из них входит в состав крупных производственных холдингов и компаний. ГНЦ в металлургической промышленности и других отраслях, связанных с разработкой конструкционных материалов и металлургического оборудования осуществляют функции ведущих организаций по следующим важнейшим направлениям развития науки, технологий и техники.

Учёная степень кандидата или доктора наук в группе специальностей металлургия и материаловедение в России присваивается в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников ВАК , по следующим специальностям :

Шифр	Отрасль науки, группа специальностей, специальность	Отрасли науки, по которым присуждается ученая степень
05.16.00	Металлургия и материаловедение
	Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов	Технические
	Металлургия черных, цветных и редких металлов	Технические
	Литейное производство	Технические
	Обработка металлов давлением	Технические
	Порошковая металлургия и композиционные материалы	Технические
	Металлургия техногенных и вторичных ресурсов	Технические
	Нанотехнологии и наноматериалы (по отраслям)	Технические Физико-математические Химические

В соответствии с классификатором конкурсов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ , РФФИ предоставляет гранты на исследования в области технологии металлов по следующим основным направлениям:

Фундаментальные основы создания новых металлических, керамичес:ких и композиционных материалов
Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Образование в области металлургии можно получить в соответствии с Общероссийским классификатором специальностей по образованию (ОКСО), определяющим государственный стандарт на высшее и среднее профессиональное образование в России. Металлургическое образование входит в укрупнённую группу специальностей МЕТАЛЛУРГИЯ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАТЕРИАЛООБРАБОТКА. В группу металлургических специальностей входят:

Код ОКСО	Специальность	Квалификация
	Металлургия	Бакалавр техники и технологии Магистр техники и технологии
	Металлургия черных металлов	Старший техник
	Металлургия цветных металлов	Старший техник
	Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей
	Литейное производство черных и цветных металлов	Старший техник
	Металловедение и термическая обработка металлов	Старший техник
	Обработка металлов давлением	Старший техник
	Металлургия сварочного производства
	Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия	Старший техник
	Металлургия техногенных и вторичных ресурсов
	Контроль качества металлов и сварных соединений	Старший техник

Полный и актуальный перечень учебных заведений России, осуществляющих образование по перечисленным специальностям приводится на федеральном портале «Российское образование» . Поиск нужного учебного заведения в России можно выполнить в разделе «Расширенный поиск ВУЗа » с использованием фильтров по названию ВУЗа, городу, названию или коду специальности по ОКСО, форме обучения и т.д.

Черная металлургия

Черная металлургия одна из наиболее динамично развивающихся отраслей российской промышленности. Это тем более ценно, что отрасль сложна с технологической и маркетинговой точки зрения и на мировом рынке у нее сильные конкуренты - Япония, Украина и Бразилия. Однако нашим производителям удается сохранять главное конкурентное преимущество - низкую себестоимость производства. Для удержания ведущих позиций в мире в отрасли разрабатываются стратегические планы по концентрации производства, совершенствованию антикризисного управления, работе с проблемными активами.

Сырьевая база отрасли представлена железными рудами (потенциал оценивается в 206,1 млрд т), коксующимся углем, ломом черных металлов, нерудными материалами и огнеупорами. 70% разведанных и 80% прогнозных запасов железной руды приходится на Европейскую часть России.

В состав черной металлургии входят: добыча и обогащение руд, их окускование, изготовление кокса, добыча вспомогательных материалов (флюсовых известняков, магнезита), производство огнеупоров; производство чугуна, стали, проката, производство доменных ферросплавов, электроферросплавов; вторичный передел черных металлов; выпуск металлических изделий производственного назначения - метизов (лента стальная, металлокорд, проволока, сетка и т.д.), а также сбор и подготовка к плавке металлического лома. В этом комплексе стержневую роль играет собственно металлургический передел чугун - сталь - прокат, остальные производства являются вспомогательными, смежными, сопутствующими.

В последнее время динамика развития отрасли свидетельствует о кризисных явлениях и накопившихся проблемах (табл. 9.1).

Таблица 9.1. Производство основных видов продукции металлургического производства, млн т

1990

1995

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

200S

2009

металлов

Трубы стальные: млн т млн м

Мировой финансовый кризис отразился на показателях, но и высокий износ основных фондов, истощение сырьевой базы, невысокое качество основной массы продукции, недостаток инвестиций и оборотных средств, ограниченный платежеспособный спрос на внутреннем рынке также сказываются на общей ситуации.

В структуре черной металлургии выделяется металлургия полного цикла , производящая чугун - сталь - прокат. В размещении предприятий металлургии полного цикла особенно большую роль играют сырье и топливо, на которые приходится до 90% всех затрат по выплавке чугуна, из них примерно 50% - на кокс, 40% - на железную руду. На 1 т чугуна расходуется 1,2-1,5 т угля, не менее 1,5 т железной руды, свыше 0,5 т флюсовых известняков и до 30 м 3 оборотной воды. Все это свидетельствует о важности взаимного расположения сырьевых и топливных ресурсов, водоснабжения, вспомогательных материалов. Особенно велика роль железных руд и коксующихся углей. Черная металлургия с полным технологическим циклом тяготеет к источникам сырья (Урал, Центр), к топливным базам (Кузбасс) или к пунктам между ними (Череповец).

Предприятия неполного цикла производят чугун или сталь либо прокат. Предприятия, производящие сталь без чугуна, называются передельными . К этой группе относятся и трубопрокатные заводы. Передельная металлургия ориентируется в основном па источники вторичного сырья (отходы металлургического производства, отходы от потребляемого проката, амортизационный лом) и на потребителя готовой продукции, т.е. на машиностроение. В данном случае и источник сырья, и потребитель представлены в едином лице, так как наибольшее количество металлического лома накапливается в районах развитого машиностроения.

Особую группу по технико-экономическим признакам составляют предприятия, производящие ферросплавы и электростали. Ферросплавы - это сплавы железа с легирующими металлами (марганец, хром, вольфрам, кремний и т.д.). Их основные виды - ферросилиций, феррохром. Без ферросплавов немыслимо развитие качественной металлургии. Их получают в доменных печах или электрометаллургическим путем. В первом случае производство ферросплавов осуществляется на металлургических заводах полного цикла, а также с двумя (чугун - сталь) или одним (чугун) переделом (Чусовой), во втором - их производство представлено специализированными заводами. Электрометаллургия ферросплавов из-за высокого расхода электроэнергии (до 9 тыс. кВт ч на I т продукции) оптимальные условия находит в тех районах, где дешевая энергия сочетается с ресурсами легирующих металлов (Челябинск). Производство электросталей развито в районах, располагающих необходимыми источниками энергии и металлического лома.

Металлургические заводы малой мощности - мини-заводы - приобретают все большую значимость в связи с имеющимися в стране огромными ресурсами металлолома и потребностями современного машиностроения в качественном металле определенных и разных марок, но небольшими партиями. Такие заводы могут обеспечить оперативную выплавку металла нужной марки и в достаточно ограниченном количестве для машиностроительных предприятий. Они способны быстро реагировать на изменение рыночной конъюнктуры, наиболее полно удовлетворять запросы потребителей. Высокое качество сталей, получаемых на минизаводах, обеспечивается наиболее прогрессивным электродуговым методом плавки.

Малая металлургия - металлургические цеха в составе машиностроительных заводов. Они, естественно, ориентированы на потребителя, так как являются составной частью машиностроительного предприятия.

Размещение отрасли связано с формированием металлургических баз. Металлургическая база - группа металлургических предприятий, использующих общие рудные и топливные ресурсы и обеспечивающих главные потребности хозяйства страны в металле.

В России имеется одна старая металлургическая база - Уральская и формирующиеся - Сибирская и Центральная. За пределами основных металлургических баз расположен крупный центр черной металлургии с полным циклом производства "Северсталь" - Череповецкий металлургический комбинат, использующий железную руду кольско-карельских месторождений (Ковдорский, Оленегорский, Костомукшский ГОКи) и коксующиеся угли Печорского бассейна. "Северсталь" занимает в рейтинге крупнейших предприятий России почетное 12-е место, а среди металлургических - первое. Вне баз также имеются предприятия черной металлургии передельного типа, например в Поволжье (Волгоград), на Северном Кавказе (Таганрог) и др.

Уральская металлургическая база - старейшая и самая крупная в стране (первый завод начал действовать в 1631 г.). На нее приходится около 38% производства стали в России. По производству стали она почти в два раза крупнее Центральной и в три раза Сибирской. Сейчас Уральская металлургическая база использует уголь

Кузбасса, в основном привозную руду КМА, Кольского полуострова. Укрепление собственной сырьевой базы связано с разработкой Качканарского и Бакальского месторождений. Многие железные руды Урала - комплексные, содержат ценные легирующие компоненты. Есть запасы марганцевых руд - месторождение Полуночное. Свыше 15 млн т железной руды ежегодно завозится. Главную роль здесь играют предприятия полного цикла, очень высок уровень концентрации производства.

К ведущим предприятиям - гигантам Уральской металлургической базы относятся:

o ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" (ММК);
o ОАО "Мечел" Челябинский металлургический комбинат;
o ОАО Нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК);
o ОАО "Носта" - Орско-Халиловский металлургический комбинат.

Вместе с тем на Урале сохранилось много мелких заводов. Весьма высок качественный профиль уральской металлургии, что во многом зависит от специфики сырьевых ресурсов. Растет объем производства ферросплавов в России. Основной сплав - ферросилиций превысил докризисный уровень, идет па экспорт. Трубопрокатный комплекс стратегически важен для России. В нем четыре крупных завода: Синарский (объем производства - свыше 500 тыс. т), производящий все трубы нефтяного сортамента, Северский, Первоуральский (объем производства - свыше 600 тыс. т), который кроме стальных труб производит также алюминиевые для автомобильной промышленности и холодильников, Челябинский (свыше 600 тыс. т). Трубный рынок сложен, насыщен, на нем чрезвычайно жесткая конкуренция. Направления экспорта - Венгрия, Израиль, Иран, Турция. Выксунский металлургический завод также производит более 600 тыс. т руб.

Центральная металлургическая база работает на железных рудах КМА, накоплениях металлолома, привозном металле и привозном угле Донбасса и Печорского бассейна. Центр - одна из основных металлургических баз страны. Здесь производится более 12 млн т стали. Крупнейшее предприятие - ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" (HЛMK). ОАО "Тулачермет" также является одним из ведущих предприятий российской металлургии, крупнейшим в стране экспортером товарного чугуна, на долю которого по разным данным приходится от 60 до 85% продажи отечественного чугуна на мировом рынке. ОАО "Оскольский электрометаллургический комбинат" (ОЭМК) производит металл, по своему качеству значительно превосходящий обычный металл и поставляемый по специальным техническим условиям. Основными потребителями металлопродукции комбината на внутреннем и внешнем рынках являются предприятия топливно-энергетического комплекса, тяжелого и автомобильного машиностроения, строительной индустрии, подшипниковые заводы. Создано производство холоднокатаной ленты на Орловском сталепрокатном заводе. Волжский и Северский заводы объединились в Трубную металлургическую компанию.

Сибирская металлургическая база (вместе с Дальним Востоком) работает на угле Кузбасса и железных рудах Приангарья, Горной Шории, Горного Алтая. Эта база находится в стадии формирования. Современное производство представлено двумя мощными предприятиями с полным циклом - Кузнецким металлургическим комбинатом и Западно-Сибирским металлургическим заводом (оба находятся в Новокузнецке), а также рядом передельных заводов в Новосибирске, Красноярске, Петровске-Забайкальском, Комсомольске-на-Амуре. ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат" выпускает строительные и машиностроительные профили металлопроката. Он производит 8% проката России, а в производстве строительного проката комбинат - лидер в России, так как обеспечивает 44% общего производства арматуры, 45% производства проволоки. Комбинат экспортирует свою продукцию в 30 стран мира. Западно-Сибирский и Кузнецкий металлургические комбинаты вместе с Нижнетагильским образовали "Евразхолдинг".

В Сибирской базе расположено крупнейшее предприятие в России по выплавке ферросплава - ферросилиция - Кузнецкий завод ферросплавов.

На Дальнем Востоке перспективы развития черной металлургии связаны с созданием предприятия полного цикла. Есть несколько вариантов его размещения. Считается, что лучшими условиями располагает Южная Якутия. Здесь есть уже энергетическая база - Нерюнгринская ГРЭС, складывается своя строительная индустрия, существуют сложившиеся рабочие коллективы, способные решать крупные задачи. Имеются коксующиеся угли и крупные залежи железных руд. И то и другое добывается или будет добываться открытым способом. Кроме Алданского месторождения железных руд, точнее целой группы месторождений, имеется Чаро-Токкинский бассейн, лежащий вдоль трассы БАМа.

Могущество и процветание государства зависит от эффективности экономики и военного потенциала. Развитие последних невозможно без развития металлургии, которая в свою очередь является основой машиностроения. Сегодня в центре внимания металлургический комплекс России и его значение для промышленно-хозяйственной сферы страны.

Общая характеристика металлургического комплекса

Что такое горно-металлургические комплексы? Это совокупность предприятий, которые занимаются добычей, обогащением, выплавкой металла, производством проката и переработкой вторичного сырья. Следующие отрасли входят в состав металлургического комплекса:

Чёрная металлургия , которая занимается выплавкой стали, чугуна и ферросплавов;
Цветная металлургия , которая занимается производством лёгких (титан, магний, алюминий) и тяжелых металлов (свинец, медь, олово, никель).

Рис. 1 Металлургический завод

Принципы размещения предприятий

Предприятия горно-металлургического комплекса не размещаются хаотично. Они зависят от следующих факторов размещения металлургии:

Сырьевой (физико-химические особенности руд);
Топливный (какой вид энергии необходимо использовать для получения металла);
Потребительский (география размещения сырья, основных источников энергии и наличие транспортных путей).

Рис. 2 Топливный фактор размещения металлургии

Основные металлургические базы

Все вышеперечисленные факторы привели к неравномерному размещению металлургических предприятий. На отдельных территориях сформировались целые металлургические базы. В России выделяют три:

Центральная база - это достаточно молодой центр, фундаментом которого служат железные руды района Курской магнитной аномалии, Кольского полуострова и Карелии. Главными центрами производства являются города Липецк, Старый Оскол и Череповец;
Уральская база - это один из самых крупных центров металлургии в России, основными центрами которого являются Магнитогорск, Новотроицк, Челябинск, Нижний Тагил и Красноуральск;
Сибирская база - это центр, который находится ещё в стадии развития. Основной источник - кузнецкий уголь и железная руда Приангарья и Горной Шории. Главный центр - город Новокузнецк.

Сравнительную характеристику и схему работы металлургических баз России можно представить в следующей таблице:

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

	Центральная	Сибирская	Уральская
Железные руды	Курская магнитная аномалия, Кольский полуостров,	Приангарье, Горная Шория	Уральские горы
Коксующийся уголь	Привозной (Донецкий и Кузнецкий каменноугольный бассейн)	Местный (Кузнецкий каменноугольный бассейн)	Привозной (Казахстан)
Предприятия		Предприятия полного цикла и предельной металлургии (производят только сталь и прокат)	Предприятия полного цикла (производят чугун, сталь, прокат)

Цветная металлургия

Исходя из назначения и химических и физических особенностей и свойств цветные металлы делятся на:

Тяжелые (медь, свинец, олово, цинк, никель);
Лёгкие (алюминий, титан, магний);
Драгоценные (золото, серебро, платина);
Редкие (цирконий, индий, вольфрам, молибден и др.)

Цветная металлургия - это комплекс предприятий, которая занимается добычей, обогащением и металлургическим переделом руд цветных, благородных и редких металлов.

В этой цепочке различают алюминиевую, медную, свинцово-цинковую, вольфрамо-молибденовую и титаново-магнивую промышленности. Кроме того, сюда же входят и предприятия по производству благородных и редких металлов.

Центры цветной металлургии в России

Центрами алюминиевой промышленности являются Братск, Красноярск, Саянск и Новокузнецк. Расположенные в этих городах крупные алюминиевые заводы развиваются на основе собственного сырья из Урала, Северо-Западного региона и Сибири, а так же привозного. Данное производство достаточно энергоемкое, поэтому предприятия размещены недалеко от ГЭС и ТЭС.

Главным центром медной промышленности нашей страны является Урал. Предприятия используют местное сырье из Гайского, Красноуральского, Ревдинского и Сибайского месторождений.

Свинцово-цинковая промышленность станы зависит от добычи полиметаллических руд, поэтому и расположена рядом с местами их добычи - Приморье, Северный Кавказ, Кузбасс и Забайкалье.

Рис. 3 Добыча золота на Чукотке

Проблемы и перспективы

Проблемы есть в любой отрасли. Металлургический комплекс не является исключением. Среди главных проблем чёрной и цветной металлургии можно выделить следующие:

высокая энергозатратность;
низкая ёмкость внутреннего рынка;
высокий уровень износа основных производственных фондов;
недостаток некоторых видов сырья;
разрушение процесса воспроизводства запасов сырья и руды;
технологическая отсталость и недостаточное внедрение новых технологий;
дефицит профессиональных кадров.

Но все эти вопросы можно решить. На глобальном рынке металлургической продукции Россия продолжает быть крупным игроком. На долю российской металлургии в мировом производстве приходится более 5% стали, 11% алюминия, 21% никеля, более 27 % титана. Главным показателем конкурентоспособности российской металлургии на внешнем рынке является то, что страна сохраняет и даже расширяет свои экспортные возможности.

Что мы узнали?

Сегодня мы узнали, что понимается под термином «металлургический комплекс». Данная отрасль делится на чёрную и цветную металлургии. Размещение предприятий по добыче, обогащению руды, выплавке металлов и производству проката имеет свои особенности и зависит от трёх факторов: сырьевого, топливного и потребительского. В Российской Федерации действуют и развиваются три металлургические базы: Центральная, Уральская и Сибирская.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 385.

Дата: 15-12-2010

Просмотры: 42232

Обзор ведущих российских металлургических заводов России

(в статье используются только внутренние ссылки)

Металлургия , как отрасль экономики, структурно состоит из двух направлений: черной металлургии и цветной металлургии . Поэтому наш обзор ведущих российских металлургических заводов будет состоять из двух частей: предприятия черной металлургии и предприятия цветной металлургии.

Заводы черной металлургии

В составе черной металлургии традиционно выделяют пять подотраслей:

1. Добыча сырья нерудного характера (флюсового сырья, глин огнеупорных и т.д.);
2. Собственно производство (выплавка) черных металлов (к таким металлам относят: чугун, сталь , прокат , различные доменные ферросплавы и порошки черных металлов);
3. Производство трубное (чугунных и стальных);
4. Коксохимическое производство (производство кокса и сопутствующих продуктов, в том числе коксового газа);
5. Обработка вторсырья черных металлов (включая разделку отходов и лома черных металлов).

Выпускаемая отраслью черной металлургии продукция потребляется отечественной промышленностью (в основном строительными организациями и машиностроительными предприятиями), а также идет на экспорт в разные страны мира.

Предприятия, работающие в отрасли черной металлургии, можно условно подразделить на три вида:

1. Заводы и комбинаты полного производственного цикла (производят сталь, чугун, прокат );
2. Заводы передельной металлургии (не осуществляют выплавку чугуна);
3. Заводи малой металлургии (это преимущественно машиностроительные предприятия, выпускающие прокат и сталь для собственных нужд машиностроения).
Самыми большими предприятиями черной металлургии являются комбинаты, более мелкими - заводы. Часто несколько комбинатов и заводов могут объединяться в крупный холдинг, который возглавляет специализированная управляющая компания. Территориально производственные предприятия отрасли располагаются преимущественно вблизи сырьевых баз - месторождений полезных ископаемых, используемых в металлургическом производстве. Например, металлургические комбинаты по производству стали и чугуна находятся в районах, расположенных недалеко от залежей железной руды и имеющих развитую лесопромышленность, производящую древесный уголь для восстановления железа. Также при строительстве металлургических заводов во внимание принимается обеспечение производства водой и энергетическими ресурсами - газом и электроэнергией.

На территории России выделяют три основные металлургические базы:

Сибирскую металлургическую базу составляют предприятия, использующие в производственном цикле железную руду в основном из трех месторождений:
- 1. Месторождений Горной Шории.
- 2. Абаканских месторождений.
- 3. Ангаро-Илимских месторождений.
Крупнейшие предприятия Сибирской металлургической базы расположены вблизи города Новокузнецка. Это Новокузнецкий металлургический комбинат, Новокузнецкий ферросплавный завод и Западно-Сибирский металлургический завод. Среди предприятий передельной металлургии в обозначенной металлургической базе крупнейшими являются: Металлургический завод «Сибэлектросталь» (Красноярск), Гурьевский металлургический завод, входящие в холдинг «ITF Group», Новосибирский металлургический завод имени Кузьмина, а также Петровск-Забайкальский металлургический завод.

В Центральную металлургическую базу входят металлургические производства на основе руд сырьевых месторождений:
- 1. Месторождений Курской магнитной аномалии.
- 2. Месторождений Кольского полуострова.
Самыми крупными комбинатами Центральной металлургической базы, имеющими полный цикл производства, считаются известные в мире Новолипецкий и Череповецкий металлургические комбинаты, Оскольский электрометаллургический комбинат (Старый Оскол), а также расположенный возле города Тула Косогорский металлургический завод.

Передельная металлургия Центральной металлургической базы представлена такими крупными заводами отрасли как: Орловский сталепрокатный завод, Череповецкий сталепрокатный завод, входящий в группу «Северсталь», металлургические заводы «Электросталь» и «Серп и молот», входящий в группу «Северсталь» Ижорский трубный завод (Санкт-Петербург) и Выксунский металлургический завод, расположенный в Нижегородской области.

основывается на производстве черных металлов из железной руды, добываемой из месторождений:
- 1. Курской магнитной аномалии.
- 2. Качканарских месторождений.
- 3. Кустанайских месторождений в Казахстане.
Уральская металлургическая база является самой мощной в стране. Ее основу составляют крупнейшие предприятия полного цикла.

Обобщённое название лиц, занятых в металлургии - металлург.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Современная техника для чайников. Лекция 16. Металлургия

✪ Владимир Эрлих - Начало использования человеком железа и стали

✪ Наука 2 0 Металлы и Сплавы

✪ Защита организма в цветной металлургии

✪ способы получения металлов

Субтитры

Разновидности металлургии

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо и сплавы на его основе) и все остальные - нечерные (англ. Non-ferrous metals ) или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную.

Пирометаллургия (от др.-греч. πῦρ - огонь) - металлургические процессы, протекающие при высоких температурах (обжиг , плавка и т. п.). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия .
Гидрометаллургия (от др.-греч. ὕδωρ - вода) - процесс извлечения металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи воды и различных водных растворов химических реактивов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (например, цементацией , электролизом).

Во многих странах мира идет интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов в металлургии, то есть применение биотехнологии (биовыщелачивание, биоокисление, биосорбция, биоосаждение и очистка растворов). К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, как медь , золото , цинк , уран , никель из сульфидного сырья . Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокой очистки сточных вод металлургических производств .

Производство и потребление металлов

Распространение и сферы применения

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий (8,9 %), железо (4,65 %), магний (2,1 %), титан (0,63 %). Природные ресурсы некоторых весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природа благородными и редкими металлами .

Производство и потребление металлов в мире постоянно растёт. За последние 20 лет ежегодное мировое потребление металлов и мировой металлофонд удвоились и составляют, соответственно, около 800 млн тонн и около 8 млрд тонн. Изготовленная с использованием черных и цветных металлов доля продукции в настоящее время составляет 72-74 % валового национального продукта государств. Металлы в XXI веке остаются основными конструкционными материалами , так как по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения .

Из 800 млн т ежегодно потребляемых металлов более 90 % (750 млн т) приходится на сталь , около 3 % (20-22 млн т) на алюминий, 1,5 % (8-10 млн т) - медь, 5-6 млн т - цинк, 4-5 млн т - свинец (остальные - менее 1 млн т). Масштабы производства таких цветных металлов, как алюминий, медь, цинк, свинец, измеряются в млн т/год; таких как магний, титан, никель, кобальт, молибден, вольфрам- в тыс. т, таких как селен, теллур, золото, платина - в тоннах, таких как иридий, осмий и т. п. - в килограммах .

В настоящее время основная масса металлов производится и потребляется в таких странах как США, Япония, Китай, Россия, Германия, Украина, Франция, Италия, Великобритания и другие.

В бронзовом веке (III-I тысячелетие до н. э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав - древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем . Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т. д. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5-12 % алюминия с добавками железа, марганца и никеля.

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Общее представление о трёх «веках»- каменном , бронзовом и железном - возникло ещё в античном мире (Тит Лукреций Кар). Термин «железный век» был введён в науку в середине XIX века датским археологом К. Томсеном .

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века . В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян .

Принято считать, что человек впервые познакомился с метеоритным железом . Косвенным подтверждением этому является названия железа на языках древних народов: «небесное тело» (древнеегипетский, древнегреческий), «звезда» (древнегреческий). Шумеры называли железо «небесной медью». Возможно, поэтому всё, что было связано в древности с железом, было окружено ореолом таинственности. Люди, добывающие и перерабатывающие железо, были окружены почётом и уважением, к которым примешивалось и чувство страха (их часто изображали колдунами).

Ранний железный век Европы охватывает период X-V веков до н. э.. Этот период получил название гальштатская культура по названию города Гальштат в Австрии, возле которого были найдены железные предметы того времени. Поздний или «второй железный век» охватывает период V-II веков до н. э.- начало н. э. и получил название латенская культура - по одноимённому месту в Швейцарии , от которого осталось много железных предметов. Латенская культура связывается с кельтами , считавшимися мастерами изготовления различных орудий из железа. Большое переселение кельтов, начавшееся в V веке до н. э., способствовало распространению этого опыта на территории Западной Европы. От кельтского названия железа «изарнон» произошли немецкое «айзен» и английское «айрон».

В конце II тысячелетия до н. э. железо появилось в Закавказье . В степях Северного Причерноморья в VII-I веках до н. э. обитали племена скифов , создавших наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.

Вначале железо ценилось очень дорого, использовалось для изготовления монет, хранилось в царских сокровищницах. Затем оно стало всё активнее использоваться как орудие труда, и как оружие. Об использовании железа в качестве орудий труда упоминается в «Илиаде » Гомера. Там же упоминается о том, что Ахилл наградил победителя дискобола диском из железа. Греческие мастера уже в древние времена использовали железо. В построенном греками храме Артемиды барабаны мраморных колонн храма были скреплены мощными железными штырями длиной 130, шириной 90 и толщиной 15 мм .

Пришедшие в Европу народы с Востока внесли свой вклад в распространение металлургии. По преданию, колыбелью монголов и туркменов были богатые рудами Алтайские горы . Своими богами эти народы считали тех, кто ведал кузнечным ремеслом. Доспехи и оружие воинственных кочевников из Средней Азии было сделано из железа, что подтверждает их знакомство с металлургией.

Богатые традиции производства изделий из железа имеются в Китае . Здесь, возможно ранее, чем у других народов, научились получать жидкий чугун и делать из него отливки. До наших дней сохранились некоторые уникальные отливки из чугуна, изготовленные в первом тысячелетии н. э., например, колокол высотой 4 и диаметром З метра, массой 60 тонн.

Известны уникальные изделия металлургов древней Индии . Классическим примером является знаменитая вертикально стоящая Кутубская колонна в Дели массой 6 тонн, высотой 7,5 метров и диаметром 40 см. Надпись на колонне гласит, что она сооружена примерно в 380-330 годах до н. э. Анализ показывает, она сооружена из отдельных криц , сваренных в кузнечном горне. На колонне нет ржавчины . В захоронениях древней Индии найдено стальное оружие, изготовленное в середине первого тысячелетия до н. э.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока , древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген , греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия , Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи , чугун , сталь , гидромолоты и т. п.). Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

См. также : Горнозаводские округа (о российской металлургии XVIII - начала XIX вв.)

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлечённого сырья в чистый металл. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Масштабы переработки руд в мире огромны. Только на территории СССР в конце 1980-х, начале 1990-х годов ежегодно добывалось и подвергалось обогащению более 1 млрд тонн руды.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом либо отходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание . Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор.

Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Чёрная металлургия

Железо в природе находится в руде в виде оксидов Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , гидроксида Fe 2 O 3 хH 2 O, карбонатов FeCO 3 и других. Поэтому для восстановления железа и получения сплавов на его основе существует несколько стадий, включающих доменное производство и производство стали.

Доменное производство чугуна

На первой стадии получения железосодержащих сплавов происходит высвобождение железа из руды в доменной печи при температуре свыше 1000 градусов Цельсия и выплавка чугуна . Свойства получаемого чугуна зависят от хода процесса в доменной печи. Поэтому задавая процесс восстановления железа в доменной печи можно получить два вида чугуна: передельный чугун, который идёт в дальнейший передел для выплавки стали, и литейный чугун, из которого получают чугунные отливки.

Производство стали

Передельный чугун служит для производства стали. Сталь - это сплав железа с углеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и производства деталей машин. Выплавка стали происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии.

Методов получения стали существует несколько. Основными методами получения стали являются: кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование - конвертеры , мартеновские печи , индукционные печи , дуговые печи .

Кислородно-конвертерный процесс

Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс . Этот способ производства стали в конвертере с кислой футеровкой был разработан англичанином Г. Бессемером в 1856-1860 гг. Несколько позже, в 1878 году, - С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой, получивший название томасовский процесс . Сущность конвертерных процессов (бессемеровского и томасовского) на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом. Кислород, содержащийся в воздухе, окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь. При томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фосфор и сера. При окислении выделяется тепло, которое обеспечивает нагрев стали до температуры около 1600 °С.

Мартеновский процесс

Сущность другого способа получения стали с помощью мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи , которая оборудована регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 г. Реомюром), однако осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива - генераторного газа - была недостаточной для получения жидкой стали. В 1856 году братья Сименс предложили использовать для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использован Пьером Мартеном для плавки стали. Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 года, когда П. Мартен на одном из заводов Франции выпустил первую плавку.

Для выплавки стали в мартеновскую печь загружают шихту , состоящую из чугуна, скрапа, металлического лома и других компонентов. Под действием тепла от факела сжигаемого топлива шихта постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для получения металла заданного состава и температуры. Готовый металл из печи выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX в. в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Первая мартеновская печь в России была построена в Калужской губернии на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе С. И. Мальцевым в 1866-1867 гг. В 1870 г. первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургами А. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым на Сормовском заводе . По образцу этой печи позже на других русских заводах были построены аналогичные печи большей вместимости. Мартеновский процесс стал основным в отечественной металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи в годы Великой Отечественной войны . Советским металлургам на Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки, организовав производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах. В настоящее время в связи с расширением конвертерного и электросталеплавильного производства стали масштабы производства мартеновской стали сокращаются.

В основной мартеновской печи можно переплавлять чугун и скрап любого состава и в любой пропорции и получать при этом качественную сталь любого состава (кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах). Состав применяемой металлической шихты зависит от состава чугуна и скрапа и от расхода чугуна и скрапа на 1 т стали. Соотношение между расходом чугуна и скрапа зависит от многих условий.

Электросталеплавильное производство

В настоящее время для массовой выплавки стали применяют дуговые сталеплавильные электропечи , питаемые переменным током, индукционные печи и получающие распространение в последние годы дуговые печи постоянного тока. Причём доля печей последних двух видов в общем объёме выплавки невелика.

В дуговых электропечах переменного тока выплавляют стали электропечного сортамента. Основными достоинствами дуговых электропечей является то, что в них в течение многих десятилетий выплавляют основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей, которые затруднительно, либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Благодаря возможности быстро нагреть металл, можно вводить большие количества легирующих добавок и иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов. Кроме того, имеется возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с её хорошим удалением в безокислительный шлак. Также есть возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Легирование стали

Для придания стали разнообразных свойств используется процесс легирования стали. Легирование - это процесс изменения состава сплавов путём введения определенных концентраций дополнительных элементов. В зависимости от их состава и концентрации изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали являются: хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co). В настоящее время существует большое количество марок стали с различными легирующими элементами.

Порошковая металлургия

Принципиально иным способом производства сплавов на основе черных металлов является порошковая металлургия. Порошковая металлургия основана на применении порошков металлов с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм, которые сначала спрессовывают, а затем спекаются.

Цветная металлургия

В цветной металлургии применяются очень разнообразные методы производства цветных металлов. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, где часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу , содержащуюся в рудах. Вместе с тем ряд металлов с успехом получают гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать ещё на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Производство меди

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Гидрометаллургический способ не нашёл широкого применения на практике. Его используют при переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы .

Большую часть меди (85-90 %) производят пирометаллургическим способом из сульфидных руд. При этом параллельно решается задача извлечения из руд помимо меди других ценных сопутствующих металлов. Пирометаллургический способ производства меди предусматривает несколько стадий. Основные стадии этого производства включают: