Что служит сырьем для цветной металлургии
Цветная металлургия
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:
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.
Состав отрасли
Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:
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:
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:
Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.
Добыча цветных металлов
Металлургическая промышленность представлена черной и цветной отраслью. Эти две части составляют единый функционирующий организм и вместе являются базовой отраслью хозяйства страны, которые отличаются высокими показателями капиталоемкости и материалоемкости.
Цветная металлургия является одной из отраслей промышленной хозяйства страны, занимающаяся добычей недр, их обогащением и дальнейшей обработкой руд металлов (цветных, редких или благородных).
Характерные черты отрасли
Функциональные характеристики цветной металлургии обусловлены следующими ее отличительными чертами:
Отрасли цветной индустрии
Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.
Рассмотрим подробнее ее строение:
Технологические этапы производства цветной металлургии
Цветная металлургия в процессе производства проходит несколько этапов, включаемых в единый цикл.
К технологии относят:
Цветная металлургия находится в стадии своего развития. Основные направления, в которых ведется работа:
Видео по теме: Плавильные печи цветной металлургии
Цветная металлургия
Цветная металлургия – это отрасль, которая включает в себя добычу, обогащение и создание сплавов из цветных металлов. Ее состояние является определяющим для развития и функционирования всего промышленного комплекса в целом.
Под цветными металлами следует подразумевать такие вещества и сплавы, в которых отсутствует железо. Это является главным отличием рассматриваемой отрасли от черной металлургии, основа которой – добыча железной руды и выработка чугуна и стали.
Классификация цветных металлов
В современной промышленности выделяют несколько групп цветных металлов, которые различаются между собой по их эксплуатационным свойствам и качествам. Рассмотрим некоторые из них:
Подотрасли
Цветная металлургия включает в себя подотрасли, в рамках которых осуществляется выпуск различных металлов:
На его долю приходится более 45% объема выплавки всех цветных металлов. Сырьем являются бокситы, которые перерабатываются в глинозем. Основные месторождения находятся в Австралии, Бразилии, экваториальной Африке, Китае и России.
Ведущими производителями алюминия в мире признаны Россия, США, Италия, Китай, Германия.
Более четверти от всего объема выплавки приходится на медь. Она добывается из медной руды, где концентрация металла может достигать порядка 30-35%. Кроме этого, значительную роль играет переработка вторичного сырья.
Основные месторождения медных руд находятся в России, Казахстане, Чили, США, Канаде, экваториальной Африке, Китае.
Ведущими производителями являются Россия, Китай, США, страны Европы.
Эти металлы выпускаются из полиметаллических руд. Основные залежи находятся в США, Мексике, Канаде, Китае, Австралии. Производство сконцентрировано в Китае, США, Японии, Австралии, странах ЕС. На долю выплавки цинка и свинца приходится более 22% от всего объема.
Крупнейшие месторождения находятся в России, она же и является главным мировым производителем. На долю производства данного металла приходится менее 7% от мировой выплавки. Основным сырьем выступают никелевые руды.
Данный металл получают из оловянных руд. Большая часть мировых запасов приходится на Боливию и Юго-Восточную Азию. Ведущими центрами выплавки являются Боливия, Малайзия, Китай, Россия.
Производство остальных цветных металлов менее развито и имеет локальные масштабы.
Этапы производственного процесса
В цветной металлургии задействован ряд производственных процессов, включающий в себя как добычу сырья, так и выплавку.
Схемы изготовления цветных металлов хоть в целом и схожи, однако в силу особенностей того или иного ресурса имеют некоторые отличия.
В этой связи для примера следует упомянуть цикл получения алюминия, выпуск которого имеет наибольшие масштабы и значимость.
Он состоит из следующих этапов:
Также из глинозема производят фтористые соли и электроды.
Общий обзор состояния цветной металлургии в России
Данная отрасль промышленного производства является одной из наиболее развитых в России. Это объясняется большими запасами сырья и природных ископаемых, а также развитой производственной базой, оставшейся после распада СССР.
История развития отрасли
Человечество начало выплавлять металл и использовать сплавы достаточно давно, что подтверждается археологическими находками.
В России производство цветных металлов и развитие горного дела в целом во многом связано с именем Петра I. Именно по его указам на Урале строятся первые плавильные заводы.
К началу XX века страна становится одним из мировых лидеров металлургического производства, но события 1917 года надолго остановили его развитие. Однако в 30-е годы, во времена первых пятилеток, страна смогла восстановить и преумножить свою индустриальную мощь.
После ВОВ в СССР возводятся крупнейшие ГОКи и металлургические заводы, многие из которых продолжают работать и сейчас. Кризис 90-х годов негативно отразился на состоянии данной отрасли, однако уже в 2000 г. производство цветных металлов в стране значительно выросло.
Размещение промышленных производств
В силу экономической целесообразности большинство предприятий цветной металлургии расположено в районе мест добычи соответствующих руд. По этой причине в России выделяется несколько основных производственных баз. Стоит отметить, что для выплавки легких металлов требуется большое количество энергии, в этой связи заводы построены вблизи ее источников (преимущественно ГЭС).
Размещение основных производственных центров:
Крупные комплексы находятся в районах с развитой энергетикой (Иркутская область, Красноярский край).
Преимущественно Урал, где находится большая часть разведанных месторождений.
Запасы полиметаллических руд в стране не очень высоки. Производственные центры есть в Сибири и на Дальнем Востоке.
Предприятия размещены возле месторождений. Наиболее крупные из них – на Кольском полуострове, а также севере Сибири.
Крупнейшие игроки отрасли
Предприятия-лидеры цветной металлургии в России:
Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Заводы цветных металлов.
Проблемы и перспективы развития
Значительной трудностью цветной металлургии в стране является зависимость от источников электрической и тепловой энергии.
К примеру, выработка более 75% энергии на Братской ГЭС направлена на обслуживание алюминиевого комбината. Это удорожает производство и в ряде случаев (при неблагоприятной мировой конъюнктуре) может лишить его рентабельности. Выходом из ситуации является внедрение более энергоемких технологий.
Кроме этого, предприятия цветной металлургии являются одними из основных причин экологического загрязнения. Модернизация производств требует многомиллиардных вложений, однако, несмотря на расходы, проводимые меры снижают нагрузку на окружающую среду.
Цветная металлургия — предприятия, отрасли, руды, продукция
Цветная металлургия – одна из важнейших отраслей тяжелой промышленности. В ее задачи входит добыча, переработка и обогащение руд цветных металлов. Наибольшую значимость имеют три направления данной отрасли: алюминиевая, никелевая и медная.
Размещение предприятий отрасли
Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль помимо сырья играет топливно-энергетический фактор.
На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).
Тяжёлые металлы
Медеплавильное производство на почтовой марке Узбекистана
Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.
Лёгкие металлы
Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.
Общая характеристика
Цветные металлы широко востребованы в индустрии, но наибольшее значение они имеют в строительстве, машиностроении и химической промышленности.
В процессе производства цветных металлов можно выделить 3 основные стадии:
Рис. 1. Цветные руды.
Развитие цветной металлургии самым тесным образом связано с НТП, благодаря которому существенно расширилась сфера применения цветных металлов и их сплавов. Если в начале ХХ столетия в промышленности было востребовано не более 15 металлов, то в настоящее время данная отрасль активно использует около 70 видов различных цветных металлов.
Цветная металлургия имеет ряд особенностей, которые влияют на ее размещение. К ним относятся:
Рис. 2. Производство металлолома.
Отрасли цветной индустрии
Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.
Рассмотрим подробнее ее строение:
География цветной металлургии
Цветная металлургия отличается большим разнообразием. Самые богатые залежи цветных руд расположены в ЮАР, Австралии, Чили, Индии, Гвинее, Венесуэле, Перу. Для повышения эффективности разработок в цветной металлургии многие страны активно сотрудничают друг с другом.
ТОП-2 статьикоторые читают вместе с этой
Рис. 3. Месторождение алюминия.
Ведущую роль в мировой цветной металлургии играет алюминиевая промышленность. Основная часть запасов руды с этим ценным металлом сосредоточена в приэкваториальной зоне. Однако успешное производство алюминия возможно только в странах, которые располагают крупными источниками недорогой энергии:
В странах с дорогой энергией (Австрия, Венгрия, Франция), где выплавка алюминия считалась традиционным видом промышленности, производство этого цветного металла постепенно сходит на нет.
Технологические этапы производства цветной металлургии
Цветная металлургия в процессе производства проходит несколько этапов, включаемых в единый цикл.
К технологии относят:
Цветная металлургия находится в стадии своего развития. Основные направления, в которых ведется работа:
Видео по теме: Плавильные печи цветной металлургии
Таблица “География цветной металлургии”
При изучении темы «Цветная металлургия» по программе географии за 9 класс мы узнали, что собой представляет производство цветных металлов. Мы выяснили, насколько большое значение оно имеет в современной промышленности, от каких факторов зависит его размещение и какова его основная его проблема.
Цветная металлургия
Отрасль тяжёлой промышленности, включающая добычу и обогащение руд, производство и обработку цветных металлов и их сплавов (см. Металлургия). Попутной продукцией Ц. м. являются химические соединения, минеральные удобрения, стройматериалы и т.д. Производственный комплекс отрасли состоит из горнодобывающих предприятий, обогатительных фабрик, металлургических и металлообрабатывающих заводов.
В середине 19 в. Россия занимала 1-е место в мире по добыче золота и платины, а по производству ртути 3—4-е место в мире. В 1913 выпуск цветных металлов составил (тыс. т): меди — 17, цинка — 2,9, свинца 1,5; в незначительном количестве производилось также цветное литьё и прокат. В 1916—1917 начался выпуск вольфрамовых концентратов. Подавляющее большинство месторождений цветных металлов находилось в руках иностранных концессионеров, которые хищнически их эксплуатировали; иностранному капиталу принадлежала также большая часть предприятий Ц. м. Во время 1-й мировой войны 1914—18 и Гражданской войны 1918—20 предприятия Ц. м. были полностью разрушены. Только в 1922 восстановленный Калатинский медеплавильный (ныне Кировградский) комбинат дал первую медь. К 1928 были восстановлены и частично реконструированы медные и свинцово-цинковые рудники и заводы, золотые прииски. В годы предвоенных пятилеток (1929—40) на новых предприятиях было организовано промышленное производство алюминия, никеля, магния, вольфрамовых и молибденовых концентратов, твёрдых сплавов и электродной продукции. Во время Великой Отечественной войны1941—45 Ц. м. страны, несмотря на перебазирование многих предприятий в районы Урала и Сибири, обеспечивала потребности военной промышленности в цветных металлах и сплавах. Особое значение в эти годы получило производство алюминия, легирующих и вторичных металлов, твёрдых сплавов.
В послевоенный период созданы титановая и полупроводниковая промышленность, развивалась медная, никель-кобальтовая, свинцово-цинковая, алюминиевая, оловянная, вольфрамо-молибденовая, золото-платиновая, алмазная, магниевая, ртутно-сурьмяная, редкометаллические и обрабатывающие подотрасли и вторичная металлургия. Наряду с расширением старых промышленных центров Ц. м. на Урале и в Закавказье были созданы новые индустриальные комплексы в Сибири, на Дальнем Востоке, на С.-З. страны, в Казахстане, Армении, Киргизии, Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане, на Украине и в Грузии. Значительно расширилась номенклатура продукции редкометаллической промышленности. На основе комплексного использования рудного сырья было освоено производство редких металлов и элементов особой чистоты: кадмия, индия, селена, теллура, висмута, рения, германия, галлия и многих др. В 70-х гг. в готовую продукцию и полуфабрикаты извлекается 74 элемента таблицы Д. И. Менделеева.
В отличие от др. полезных ископаемых содержание цветных и редких металлов в рудах крайне низко. Для получения 1 т цветного металла добывается и перерабатывается от сотен до десятков тысяч тонн сырья. Более 65% руд добывается наиболее экономичным открытым способом, обеспечивающим комплексное извлечение металлов из недр.
В рудном сырье вместе с «основными» элементами — алюминием, медью, свинцом, цинком, никелем, оловом, вольфрамом, молибденом — содержатся попутные — золото, серебро, платиновые металлы, кобальт, мышьяк, рений, индий, рубидий, галлий, селен, теллур, кадмий, скандий, таллий, германий, сера, барий и др., ценность которых иногда превосходит ценность «основных» металлов. Рациональное и комплексное использование природных ресурсов обеспечивается извлечением из них всех ценных компонентов при обогащении и металлургической переработке концентратов. Большинство редких и драгоценных металлов и почти 1 /4 производимой в стране серной кислоты получаются в результате комплексной переработки сырья в Ц. м. Только на заводах свинцово-цинковой промышленности наряду со свинцом и цинком извлекается 18 ценных компонентов и на их основе производится более 40 видов попутной продукции.
На обогатительных фабриках более 90% всех руд обогащаются флотационным методом (см. Флотация) с применением эффективных флотореагентов. Расширяются масштабы обогащения руд в тяжёлых суспензиях и др. гравитационными способами, а также с применением радиометрических методов обогащения. На металлургических заводах комплексное использование сырья осуществляется путём применения новой технологии процессов автогенной плавки сульфидных концентратов, электротермии, электролиза металлов, гидрометаллургической технологии на основе процессов сорбции и экстракции. Увеличение выпуска цветных металлов обеспечивается интенсификацией технологических процессов, реконструкцией и перевооружением предприятий и вводом в эксплуатацию новых мощностей. Созданы крупные промышленные комплексы с высоким уровнем концентрации, комбинирования и специализации производства (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый, Норильский, Алмалыкский, Джезказганский, Балхашский горно-металлургический комбинаты и др.). Производительность труда в отрасли за 1966—75 выросла почти в 2 раза.
Ц. м. большинства социалистических стран развивается в соответствии с Комплексной программой социалистической экономической интеграции и согласованными планами стран — членов СЭВ под руководством Постоянной комиссии СЭВ по Ц. м. При специализации производства учитываются сырьевые ресурсы каждой страны.
В ПНР быстро растет выпуск меди, в ВНР — алюминия, в НРБ — меди, в MHP — меди и молибдена, в СФРЮ — меди, свинца, цинка и алюминия, в КНДР — меди, свинца и цинка.
Характерной особенностью Ц. м. капиталистических стран является сосредоточенность добычи рудного сырья в развивающихся, а производства металлов — в промышленно развитых капиталистических странах.
Наиболее высокие темпы роста отрасли отмечаются в Японии и Австралии, однако 1-е место по выпуску цветных металлов длительный период занимают США. Производство цветных металлов в капиталистических и развивающихся странах характеризуется данными табл.
Табл. — Производство цветных металлов в отдельных странах в 1975, тыс. т
| Медь | Свинец | Цинк | Алюминий | Никель | Олово | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| США | 1609 | 752 | 450 | 3519 | 19,9 | 6,4 |
| Канада | 529 | 172 | 427 | 880 | 178 | — |
| Чили | 535 | — | — | — | — | — |
| Мексика | 70 | 175 | 149 | 40 | — | 0,4 |
| ФРГ | 422 | 260 | 295 | 678 | — | 1,3 |
| Бельгия | 346 | 106 | 218 | — | — | 5,4 |
| Великобритания | 152 | 241 | 53 | 308 | 37,3 | 11,6 |
| Франция | 40 | 151 | 181 | 383 | 10,9 | — |
| Италия | 13 | 44 | 180 | 190 | — | — |
| Нидерланды | — | 24 | 116 | 258 | — | — |
| Норвегия | 20 | 1 | 61 | 595 | 37,1 | — |
| Малайзия | — | — | — | — | — | 83,2 |
| Япония | 819 | 194 | 698 | 1013 | 78,0 | 1,2 |
| Замбия | 629 | 19 | 47 | — | — | — |
| Заир | 226 | — | 66 | — | — | 0,7 |
| Австралия | 195 | 190 | 201 | 214 | 34,0 | 5,3 |
| Новая Каледония | — | — | — | — | 71,1 | — |
* Никель в продуктах металлургического передела, остальные металлы — первичные.
Ц. м. промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран является высокомонополизированной отраслью промышленности. около 70% общего выпуска первичного алюминия контролируется 4 монополиями (3 из них принадлежат США и 1 — Канаде); в медной промышленности основной частью рудников и заводов владеют 3 монополии США; в никелевой промышленности доминирующее положение занимает канадская компания «Инко» и т.д.
Лит.: Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Савицкий Е. М., Клячко В. С., Металлы космической эры, М.. 1972; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.