Металлургический комплекс России — общая характеристика отрасли

Металлургия — широкое понятие, относящееся к технике и науке. Это мощная промышленная отрасль, главная задача которой заключается в производстве и обработке металлов. Металлы выделяют из различных руд, после чего изучают их физикохимические свойства и производят современные высокотехнологичные сплавы.

• Области металлургии
• Технологии металлургии
• История металлургии
• Газы в металлургии
• Специальность «Металлургия»

В данном материалы мы рассмотрим основные области деятельности металлургии, ее особенности и технологии, а также пути овладения специальность. «Металлургия».

Области металлургии

В металлургии различают несколько областей:

• Чёрную. Она включает в себя производство таких металлов как чугун, сталь и железо. Это чёрные металлы, производство которых требует много материалов, в том числе и каменный уголь;
• Цветную. Это добыча разных руд и процесс их дальнейшего обогащения. Цветные металлы обрабатывают разными способами, получая из них новые сплавы;
• Плазменную. Из руд извлекают металлы, а затем подвергают их обработке. Для обработки применяют мощные плазменные реакторы и печи, а также технологию плазменного нагрева, чтобы придать процессу плавления максимальную интенсивность;
• Порошковую. Задача порошковой металлургии — получение из металлов разных порошков, которые применяют для изготовления изделий. Также в этой отрасли используют композитные технологии, соединяя металлы и неметаллы.

Экономика России, цифры и факты. Часть 8 Металлургия.

Общие сведения

Металлургия – одна из наиболее развитых отраслей в российской экономике. По важности для российской экономики, металлургическая отрасль занимает второе место после нефтегазовой промышленности. Металлургию разделяют на черную и цветную. В целом в Российской Федерации функционирует около 28 000 различных организаций связанных с металлургическим производством ( в том числе и организации связанные с добычей и обработкой драгоценных металлов). По статистике 1 рабочий, занятый в производстве стали, обеспечивает 25 рабочих мест в смежных отраслях экономики.
На конец 2014 года в металлургической промышленности РФ, было занято около 2.2% всех трудящихся страны, что в количественном эквиваленте составляет – 955 тыс. человек. Необходимо отметить, что численность работников в этой сфере, каждый год уменьшается. Связано это в первую очередь с автоматизацией отрасли и реорганизацией предприятий.

Средняя заработная плата в отрасли по итогам 2014 года составляла чуть менее 48 тыс. рублей. Это почти в 1.5 раза больше чем средняя зарплата по России. Самую большую зарплату в отрасли получают сотрудники крупных металлургических комбинатов.

Доля металлургической отрасли в ВВП страны составляет 4.7%, при этом доля металлургического производства в промышленности России равняется 12%. Предприятия металлургии используют около 20% электроэнергии от общепромышленного уровня, а доля металлургической отрасли в грузовых железнодорожных перевозках составляет 18.8%.

По итогам 2014 года предприятиями металлургической отрасли было произведено и отгружено товаров на сумму более 4.32 трлн. рублей. Это рекордный показатель в новейшей российской истории. По сравнению с 2013 годом рост объемов продаж составил 8.6%.

Этому способствовали несколько факторов. В первую очередь это сокращение поставок металлургической продукции украинского производства. За прошедший год, украинские металлурги сократили объемы производства на 38%. Таким образом, на мировом рынке металла спрос превысил предложения и российские металлурги этим воспользовались, закрепив за собою новые рынки сбыта. Второй фактор – это девальвация рубля. Покупая необходимое для производства сырье за рубли и получая часть выручки в иностранной валюте, российские металлурги значительно повысили свою прибыль. По итогам 2014 года рентабельность предприятий металлургического комплекса составила 16.7%, аналогичный показатель по отрасли в 2013 году равнялся 9.9%.

По итогам 2014 года предприятиями металлургической отрасли было отправлено на экспорт продукции на сумму 31.78 млрд. долларов США. Из них на долю черной металлургии пришлось 64.5% экспорта, на долю цветной – 35.5%. Больше всего было экспортировано таких продуктов:

• Чугун – 4 359 тыс. тонн;
• Полуфабрикаты из углеродистой стали – 13 511 тыс. тонн;
• Прокат плоский из углеродистой стали – 7 614 тыс. тонн;
• Алюминий необработанный – 2 910 тыс. тонн;
• Ферросплавы – 912 тыс. тонн;
• Медь рафинированная – 290 тыс. тонн;
• Никель необработанный – 238 тыс. тонн.

Черная металлургия

Черная металлургия – отрасль тяжелой промышленности, которая включает в себя производство чугуна, стали, проката, ферросплавов а также добычу и обогащение железной руды и производство огнеупоров. В структуру черной металлургии Российской Федерации входит более 1.5 тыс. предприятий, из которых более 70 являются градообразующими. В этой отрасли металлургической промышленности занято 2/3 работников российской металлургии.

Технологический процесс получения чугуна и стали подразумевает использование железной руды и коксующихся углей. Поэтому с целью уменьшения затрат на доставку этого необходимого сырья, металлургические комбинаты строились в районах богатых этими полезными ископаемыми. В России выделяют три основных базы черной металлургии:

• Уральская;
• Центральная;
• Сибирская.

Уральская база старейшая в России и самая крупная. Сейчас здесь производят около половины всей продукции черной металлургии страны. Уральская металлургическая база связана с кузбасским углем и уральскими месторождениями железной руды. Центрами металлургии Урала являются Магнитогорск, Челябинск, Нижний Тагил, Екатеринбург. Крупнейшие предприятия – Магнитогорский металлургический комбинат, Челябинский металлургический комбинат, Чусовской металлургический завод и др.

Поскольку месторождения железной руды на Урале практически исчерпаны, на смену Уральской металлургической базе, строится Сибирская. На данный момент эта база находится на стадии формирования и представлена всего двумя крупными металлургическими предприятиями – Кузнецкий металлургический комбинат и Западно-Сибирский металлургический комбинат в Новокузнецке.

Центральная металлургическая база использует собственные месторождения железной руды, которые находятся в Курской и Белгородской областях. Добыча руды здесь очень дешева и добывается открытым способом. Здесь нет угля, но в силу удобного географического расположения, предприятия снабжаются углем из трех бассейнов – Донецкого, Печорского и Кузнецкого. Крупнейшие предприятия – Череповецкий металлургический комбинат, Новолипецкий металлургический комбинат, металлургические заводы в Туле и Старом Осколе.

Развитию металлургии в России в немалой степени поспособствовало наличие крупных месторождений железной руды. По количеству запасов железной руды Россия занимает третье место в мире, уступая по этому показателю Австралии и Бразилии. Разведанные запасы железной руды в России около 25 млрд. тонн, что в пересчете на чистое железо составляет 14 млрд. тонн.

Ежегодная добыча железнорудного конденсата в Российской Федерации на протяжении последних 5 лет составляет приблизительно 100 млн. тонн. По этому показателю РФ занимает 5 место в мире, уступая лидеру Китаю, почти в 15 раз. Около четверти добываемой в России железной руды идет на экспорт. В 2014 году было экспортировано 23 млн.тонн, в 2013 и 2012 годах – 25.7 и 25.5 млн. тонн соответственно.

Основным показателем работы черной металлургии, является количество изготовленной стали. Всего в мире по итогам 2014 года было изготовлено 1 662 млн. тонн. Безоговорочным лидером по выплавке стали является Азия, здесь было произведено 1 132 млн. тонн. В ЕС было произведено 169.2 млн. тонн, в Северной Америке – 121.2 млн. тонн, в Южной Америке – 45.2 млн. тонн. Страны СНГ, снизили производство стали по сравнению с 2013 годом на 2.8%, в основном за счет Украины, до 105.3 млн. тонн.

Мировым лидером по производству стали является Китай, он опережает своих ближайших конкурентов, японцев почти в 8 раз. А замыкают лидирующую тройку Соединенные Штаты Америки, отставая от китайцев в 10 раз.

По сравнению с 2013 годом, мировой рост производства стали составил 1.2%. Рост производства в Китае немного замедлился и составил всего 0.9% по сравнению с 2013 годом. А наибольший рост продемонстрировали: Польша – 8.4% (с 8 млн. тонн до 8.6) и Южная Корея – 7.5% (с 66.1 млн. тонн до 71), такой подъем производства позволил корейцам потеснить с 5 места Россию. А наибольший спад производства стали по итогам 2014 года наблюдался на Украине – (-17.1%) до 27.2 млн. тонн.

Рост производства стали в Российской Федерации в 2014 году составил 2.2%, что на 1% больше мирового роста, и это седьмой показатель роста среди всех стран мира. Уверенный рост металлургического производства РФ в условиях кризиса и антироссийских санкций позволяет надеяться в 2015 году на повторение или превышения рекорда производства стали в стране, который был зафиксирован в 2007 году – 72.4 млн. тонн.

Производство чугуна – также важнейший показатель работы металлургической отрасли. В 2014 году в мире было произведено 1.18 млрд. тонн чугуна. Как и в производстве стали лидирующие позиции занимает Азия – 911 млн. тонн изготовленного чугуна. Страны ЕС произвели – 95.1 млн. тонн, Северной Америки – 41.1 млн. тонн, Южной Америки – 30.6 млн. тонн. Производство чугуна в странах СНГ составило – 79.55 млн. тонн.

Лидирующие позиции с большим отрывом, также занимает Китай. Японцы, которые находятся на втором месте отстают в 9 раз, а индийцы, занимающие третью строчку более чем в 13 раз.

Мировой рост производства чугуна, был практически таким же, как и стали – 1.3%. Рост производства чугуна в Китае, также был ниже мирового и составил 1%. А наибольшего роста добилась Южная Корея – 12.5%, наибольший спад по сравнению с 2013 году был зафиксирован на Украине – (-15%).

В Российской Федерации производство чугуна выросло на 2.9%. В 2014 году был практически достигнут показатель 2007 года. В 2015 году планируется его превысить.

Также по итогам 2014 года в России выросло производство готового проката черных металлов и плоского проката с покрытием. За год было произведено 61.2 млн. тонн готового черного проката и 5.8 млн. тонн плоского проката с покрытием. Увеличение производства по сравнению с 2013 годом составило – 3.3% и 6.9% соответственно.

Основу российской черной металлургии составляют 6 крупных вертикально и горизонтально интегрированных холдингов, на долю которых приходится более 93% всей выпускаемой продукции.

• ПАО «Северсталь»;
• «EVRAZ»;
• ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК);
• ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК);
• ОАО «Металлоинвест»;
• ОАО «Мечел».

«EVRAZ» — вертикально-интегрированная металлургическая и горнодобывающая компания, основанная в 1992 году. Компания имеет активы в России, США, Канаде, Чехии, Казахстане и других странах. За 2014 год общая выручка компании превысила 13 млрд. долларов. В России «EVRAZ» владеет двумя крупными металлургическими комбинатами – «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ЗСМК) и «Нижнетагильский металлургический комбинат» (Н в обоих предприятиях составляет 100%.

ЗСМК – пятый по величине металлургический комбинат России, расположенный в Новокузнецке. Это самый восточный из всех российских металлургических комбинатов. В составе комбината коксохимическое, аглоизвестковое, сталеплавильное, прокатное сталепрокатное производство, доменный цех. ЗСМК производит более 100 профилей различного проката. Западно-Сибирский металлургический комбинат является генеральным поставщиком рельсовой продукции ОАО «РЖД». По итогам 2014 года комбинат произвел 5.9 млн. тонн чугуна и 7.5 млн. тонн стали. На предприятии работают более 22.5 тыс. сотрудников.

НТМК – металлургический комбинат основанный в 1940 году. Основные виды продукции – строительный металлопрокат (двутавры, швеллеры, уголки). По итогам 2014 года на предприятии было изготовлено 4.8 млн. тонн чугуна, 4.2 млн. тонн стали и более 2.8 тонн различного металлопроката.

«Северсталь» — один из основных производителей стали в России. Ведущее предприятие – «Череповецкий металлургический комбинат» (ЧерМК). По итогам 2014 года общее производство стали ПАО «Северсталь» составило – 11.3 млн. тонн, чугуна – 9.1 млн. По сравнению с 2013 годом эти показатели выросли на 6% и 4% соответственно. Общий оборот компании, включая горнодобывающую отрасль по итогам 2014 года составил 8.3 млрд. долларов США. Всего в компании работают около 60 000 человек.

ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» — публичная компания, в состав которой входит третий по величине в России металлургический комбинат. ОАО «НЛМК» имеет активы не только в России, но и в странах Европы и США, зарубежные заводы компании выпускают металлопрокат и в небольших объемах готовую сталь. По итогам 2014 года, зарубежные предприятия ОАО «НЛМК» изготовили 0.7 млн. тонн стали, тогда как в России было произведено 15.2 млн. тонн стали и 12.14 млн. тонн чугуна. На российских предприятиях компании работает 56.4 тыс. сотрудников.

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» — крупнейший металлургический комбинат России. Активы компании представляют собой металлургический комплекс с полным производственным циклом. Компания поставляет продукцию на внутренний российский рынок, а также в страны Европы и Азии. По итогам 2014 года, показатели производства ММК достигли рекордных результатов, было произведено 13 млн. тонн стали и 10.3 млн. тонн чугуна. Общая выручка компании за прошедший год составила чуть более 7.9 млрд. долларов США. На предприятиях входящих в структуру ММК работает более 56 000 человек.

ОАО «Металлоинвест» — крупный российский горно-металлургический холдинг. В состав компании входят два крупных металлургических предприятия – «Оскольский электрометаллургический комбинат» и комбинат «Уральская сталь». Компания владеет крупнейшими запасами железной руды в мире. Количество сотрудников ОАО «Металлоинвест» превышает 62 тыс. человек. Общий оборот за 2014 год – 6.36 млрд долларов США, производство стали – 4.5 млн. тонн , чугуна – 2.3 млн. тонн.

ОАО «Мечел» — крупная российская металлургическая и горнодобывающая компания. Активы Мечела располагаются не только в России, но и в странах ближнего зарубежья. Российские металлургические предприятия входящие в структуру , «Белорецкий металлургический комбинат», «Ижсталь». Оборот ОАО «Мечел» за 2014 год составил 6.4 млрд. долларов США. В структуре компании работает около 80 тыс. сотрудников. В 2014 году предприятия компании произвели 4.3 млн. тонн стали и 3.9 млн. тонн чугуна.

Трубное производство

Трубная промышленность – отрасль черной металлургии, которая выведена в отельный сегмент рынка. Последние годы в Российской Федерации эта отрасль металлургии находится на высоком подъеме. За 12 лет трубные компании инвестировали в развитие отрасли более 360 млрд. рублей из них в 2014 году 35 млрд. рублей. Производственные мощности российских производителей труб увеличились с 9 млн. тонн в 2000 году до 19 млн. тонн. Производство труб с применением электросварки (электросварные трубы), в среднем составляет около 70% всей продукции, остальные 30% приходятся на производство бесшовных труб.

Главным фактором развития трубных компаний является большой спрос на продукцию на внутреннем рынке. В 2014 году потребление труб в России выросло на 6.8% по сравнению с предыдущим годом и составило 9.3 млн. тонн. При этом резко возрос спрос на трубы большого диаметра, которые используются при строительстве газо- и нефтепроводов. По сравнению с 2013 годом рост составил 35.3%. Связано это в первую очередь с началом строительства газопровода «Сила Сибири». В целом по отраслям сбыт трубной продукции выглядит следующим образом:

• Трубопроводный транспорт и добыча углеводородов – 70%;
• Жилищно-коммунальное хозяйство – 24%
• Машиностроение – 4%
• Энергетика – 2%

По итогам 2014 года импорт труб в Россию сократился на 24.5% по сравнению с 2013 годом и составил 561 тыс. тонн. Всего в прошедшем году в Российской Федерации было произведено 11.5 млн. тонн труб, это на 12.2% больше чем в 2013. В целом специалисты прогнозируют еще большее увеличение объемов производства труб, предполагается, что к 2030 году объемы вырастут в 2.5 – 3 раза. Основная причина роста – изношенная инфраструктура ЖКХ (около 60% основных фондов на 2014 год) и увеличивающееся с каждым годом строительство магистралей трубопроводного транспорта.

Лидерами российского трубного рынка являются три компании, которые производят около 80% всей продукции. Это металлургическая группа «ЧПТЗ», «Объединенная металлургическая ( владеет несколькими предприятиями специализирующихся на производстве стали, металлопроката и чугуна среди которых Чусовской металлургический завод и Выксунский металлургический завод. Также в структуру «ОМК» входят предприятия трубопрокатной отрасли Альметьевский трубный и завод по производству арматуры в г. Благовещенск. Общая выручка компании составила более 312.1 млрд. рублей. Предприятия, входящие в структуру ОМК в основном ориентированы на изготовление фасонного металлопроката и труб. Доля ОМК на трубном рынке России составляет 24%.

«ЧПТЗ» — промышленная группа которая объединяет ОАО «Челябинский трубопрокатный . Компания производит все виды стальных труб представленных на российском рынке, в том числе сварные трубы диаметром 508 – 1422 мм. По итогам 2014 года выручка компании составила 128.12 млрд. рублей. На предприятиях «ЧПТЗ» работают около 18 тыс. человек. Доля компании на российском трубном рынке – 21%.

«Трубная металлургическая компания» — крупнейшая российская компания в сфере трубного производства. С 2009 года, ТМК занимает лидирующие позиции, не только в России, но и в мире. По итогам 2014 года компанией было произведено 4.4 млн. тонн трубной продукции. Активы компании находятся в России, Европе, Северной Америке и странах СНГ. В Российской Федерации в структуру компании входят: Волжский, Северский и Синарский трубные заводы, а также Таганрогский металлургический завод. Выручка компании в 2014 году составила 6 млрд. долларов США, в штате числилось более 45 тыс. сотрудников. Компания ТМК занимает 26% российского трубного рынка.

Цветная металлургия

Цветная металлургия – отрасль металлургической промышленности, которая включает в себя добычу и обогащение руд цветных металлов, а также выплавку цветных металлов и их сплавов. Всего в природе существует более 90 видов различных металлов, а 6 из них получили наиболее широкое распространение в промышленности. Это алюминий, никель, медь, цинк, свинец и олово.

Алюминий

Алюминий – один из самых востребованных металлов в мире, его потребление с каждым годом возрастает. Используют этот металл во многих отраслях промышленности и народного хозяйства. Распределение алюминия по отраслям:

• Строительство – 32%;
• Потребительские товары – 25%;
• Электротехника – 23%;
• Машиностроение – 11%;
• Прочие – 9%.

Помимо высоких эксплуатационных качеств металла, среди которых выделяют высокую прочность при относительно небольшом весе, производство алюминия намного экологичней, чем других цветных металлов. А еще, алюминий отлично поддается вторичной переработке и сейчас более 20% алюминия изготавливают из лома.

Россия занимает второе место в мире по объемам производства алюминия, уступая первенство Китаю, который производит 45% всего алюминия в мире. В 2014 году, в России было произведено 3.6 млн. тонн алюминия, это составляет 6.8% от мирового объема. При этом Россия является главным мировым экспортером алюминия, в 2014 году 82.7% произведенного алюминия было экспортировано, это составило около 16% всего мирового экспорта.

Мировая алюминиевая промышленность отличается высокой концентрацией – 6 ведущих компаний обеспечивают 40% мировой добычи. А мировым лидером, является китайская компания Hongqiao Group, которая в 2014 году сумела обойти «Русский алюминий» (РУСАЛ). Эта российская компания обеспечивает 100% выпуска первичного алюминия в РФ.

РУСАЛ, после поглощения «Сибирско-уральской алюминиевой компании» фактически стал монополистом по выпуску первичного алюминия. В структуру РУСАЛ входят 12 алюминиевых заводов в Российской Федерации, в том числе Братский алюминиевый завод, выпускающий 30% всего российского алюминия. Помимо производства алюминия, компания занимается производством глинозема и добычей бокситов. Активы РУСАЛ находятся в России, Европе, Африке и Австралии. Общий оборот компании в 2014 году составил 9.35 млрд. долларов США. В компании работают более 60 000 сотрудников.

Никель

За последние двенадцать лет мировое производство никеля увеличилась почти в 1.5 раза, с 1.35 млн. тонн в 2002 году до почти 2 млн. тонн в 2014. Первичный никель применяется для легирования сталей (около 67% всего произведенного никеля), а также в гальванике, литье и производстве никелевых сплавов.

Мировые запасы никеля оцениваются в 75 млн. тонн. Из них около 70% сосредоточено в 5 странах. Россия занимает 4 место в этом списке, ее запасы составляют 6.1 млн. тонн.

В 2014 году в связи с запретом Индонезии на экспорт никелевых руд, повысилась цена на никель. Среднегодовая цена составила 16 867 долларов США за тонну, что на 12% выше, чем в 2013 году. А максимальная цена в 2014 году достигала 21 000 долларов США за тонну. Все эти колебания позволили компаниям, производящим никель закончить год с хорошими финансовыми показателями.

По итогам 2014 года в России было произведено 285 тыс. тонн никеля. На экспорт было отправлено 238.5 тыс. тонн никеля, что позволило удовлетворить 12% мировых потребностей.

Ведущим предприятием отрасли в России является «Норильский никель». Эта компания занимает 96% российского рынка производства никеля. Активы «Норильского Никеля» расположены в России, Финляндии, Австралии и Африке. Компания является мировым лидером по производству никеля и палладия. В 2014 году было произведено 274 тыс. тонн никеля. Общая выручка составила 11.9 млрд. долларов США.

Медь

Медь – металл, который используется человеком с давних времен. Сейчас в мировой структуре потребления меди 30% используется в строительстве, 30% для производства оборудования, 13% — в транспортной отрасли, остальные 27% распределены между другими отраслями экономики.

На рынке меди Россия обеспечивает около 4.7% мирового производства. Всего за 2014 год российские компании произвели 892 тыс. тонн меди. А лидером по производству меди в мире является Чили. Эта страна обладает самыми большими запасами меди и ее среднегодовое производство составляет около 30% от мирового. В 2014 году было произведено 18.9 млн. тонн меди из них 5.8 млн. тонн было выплавлено в Чили.

В отличие от алюминия и никеля, производство меди в России не монополизировано, а ведется тремя крупными , ГМК «Норильский никель» и «Русская медная компания». Лидером отрасли является , которая в 2014 году произвела 380 тыс. тонн меди, что составляет 42.5% от общего количества. Компания входит в структуру ОАО «Уральская горно-металлургическая компания».

Второе место занимает ГМК «Норильский никель», в 2014 году эта компания произвела 355 тыс. тонн меди, почти 40% всей российской меди. «Русская медная компания» в 2014 году произвела 157 тыс. тонн меди. Но структура российского рынка меди может поменяться уже в 2015 году. В связи с открытием РМК, горно-обогатительного комбината «Михеевский», руководство компании заявило о планах производства более 300 тыс. тонн меди в год.

Цинк, синец, олово

Для нужд своего внутреннего рынка Россия импортирует цинк и олово. По итогам 2014 года потребность российской экономики в цинке составила 229 тыс. тонн. Было произведено 221 тыс. тонн, из которых 13.7 тыс. тонн или 6.2% было экспортировано. Образовавшийся дефицит был перекрыт импортом. Крупнейший производитель цинка в России – ОАО «Челябинский цинковый завод», который входит в группу УГМК, он производит около 60% всего российского цинка.

Олово – это один из немногих металлов, который Россия вынуждена импортировать в больших количествах. По итогам 2014 года, общая потребность российской экономики в олове составила 2.5 тыс. тонн. Из них было импортировано – 1.9 тыс. тонн или 76%. Главными импортерами этого металла в Россию являются Нидерланды и Малайзия.

Производство свинца в России ведется в основном за счет переработки вторичного сырья. Как и алюминий, свинец легко поддается вторичной переработке и на сегодняшний день более 55% всего свинца в мире производится методом вторичной переработки. Интересен тот факт, что Россия занимает третье место в мире по запасам свинца – 9.2 млн. тонн, но весь добытый свинцовый концентрат отправляет на экспорт. Крупнейшие российские предприятия по производству свинца из вторичного сырья – , входящий в структуру УГМК и ЗАО «Рязцветмет». Оба завода имеют производственные мощности, позволяющие изготовить около 30 тыс. тонн свинца в год.

Технологии металлургии

В металлургии используют специальные технологии добычи металлов:

• пирометаллургию. Все процессы плавления, обжига и другие технологии протекают в условиях высоких температур;
• гидрометаллургию. Металлы извлекают из руды, а потом выделяют из них растворы, применяя электролиз;
• биотехнологии. Извлечь из руды металл можно, используя живые микроорганизмы для реакций биоокисления или биосорбции.

Ежегодно развитие экономики требует новых запасов металлов. Известно, что природные ресурсы не безграничны, поэтому одна из основных задач металлургов, кроме развития геологоразведочной отрасли — повторное применение того или иного металла.

Есть несколько металлов, которые уже давно нашли широкое применение в разных отраслях человеческой деятельности. Это сталь (её ежегодное потребление составляет больше 90%), свинец, а также медь и алюминий. Из редких металлов следует отметить добычу платины, теллура, осмия и золота.

Сферу строительства невозможно представить без использования железа и стали. Они обладают высокой износостойкостью и замену им найти практически невозможно. Что касается прочного алюминия, именно он, благодаря его низкой плотности, применяется при строительстве самолётов.

Одно из главных свойств меди — высокая степень теплопроводности, поэтому она широко применяется для изготовления электрических кабелей. Золото активно используют для производства ювелирных украшений. Также из него делают электрические соединения, не подверженные реакции окисления.

Раньше в металлургической промышленности использовали чистые металлы, но со временем высокотехнологичные сплавы уверенно вытеснили их из производственной сферы. Сплавы обладают особыми качествами, которых нет у чистых металлов. Наиболее популярными из них являются «нержавейка», углеродистая сталь, сплавы из никеля и меди.

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.

История металлургии

Металлургия начала развиваться ещё в эпоху каменного века. Есть несколько исторических вех её развития. Согласно археологическим раскопкам, наши древние предки уже в 6 в. до н.э. активно использовали железо, попавшее на Землю в составе метеоритов. Люди постепенно осваивали обработку серебра и олова.

В эпоху бронзового века (5500 лет назад) люди научились получать из горных пород олово и медь, из которых у них случайно вышла бронза. Во времена железного века (1200 лет назад) из руды стали извлекать железо. Его главными добытчиками считают древних римлян, преуспевших в искусстве ковки, а четь изобретений технологий металлообработки и добычи принадлежит китайцам.

Независимо от того, в каком уголке земного шара развивалась металлургия, все люди пользовались классическим сыродутным методом, с помощью которого осуществлялась выплавка меди и свинца.

Далее последовала эпоха, называемая этапом цементации. Железо стали закаливать, оно превратилось в металл гораздо прочнее бронзы. Однако процесс освоения людьми этой технологии занял около тысячи лет.

В период Средневековья высота плавильных печей уже составляла три метра, а работали они с применением энергии, получаемой через воду. Эти печи назывались штукофенами и стали стимулом для того, чтобы чёрная металлургия вышла на очередной виток развития. В эпоху Возрождения появились новые виды печей, которые назвали блауофенами. После них появились доменные печи громадных размеров. Они работали 24 часа в сутки, выпуская до полутора тысяч тонн чугуна отменного качества.

В конце XIX, начале XX века появились новые технологии производства металлов. Речь идёт о бессемеровском, томасовском и, наконец, мартеновском способах. Они помогли людям в разы увеличить производственные объёмы с выпуском металлов от шести тонн в час. Спустя 50 лет появились безостановочная разливка стали и метод кислородного дутья. На современном этапе учёные активно развивают разные технологии обогащения руд и производства стали в электрических печах.

Производство алюминия

Одно из ведущих и уникальных положений в цветной металлургии занимает алюминиевая промышленность. Объясняется этот факт тем, что для производства металла применяются более качественные сырьевые материалы (бокситы, нефелины). Центральными территориями, где проводится получение бокситов, считаются Бокситогорск, Североуральск и Северо-Онежское месторождение.

Залежи нефелинов находятся в Кировске на Кольском полуострове и в Горячегорске, который расположен в Восточной Сибири. Разница между полезными ископаемыми заключается в том, что нефелины обладают более сложным составом. Основные этапы алюминиевой индустрии:

• производство глинозема;
• выпуск металлического алюминия.

Такая деятельность может происходить как в одном районе, так и на разных территориях. Предприятия, выпускающие глинозем, стараются располагать как можно ближе к месторождениям, так как это производство считается более материалоемким.

Заводы, производящие алюминий, находятся ближе к источникам массовой и дешевой электроэнергии. Россия по производству этого металла уступает только Китайской Народной Республике. Сравнительная таблица выпуска алюминия в тысячах тонн странами за 2012 и 2021 гг.

Районы, где наряду с алюминиевым сырьем встречаются известняки и дешевое топливо, считаются оптимальными для выпуска глинозема. К таким районам можно отнести Ачинско-Красноярский в Сибири и Североуральско-Краснотурьинский на Урале. Предприятия по обработке металлов, сплавов располагаются ближе к потребителям и находятся обычно в крупных индустриальных центрах.

Газы в металлургии

Пирометаллургия — отрасль, подразумевающая постоянное газообразование. Газы должны регулярно удаляться из печей вместе с пылью. Они бывают технологическими и топливными.

Образование технологических газов происходит во время протекания сложных процессов. Они состоят из углекислоты, водных паров, оксида углерода и сернистого ангидрида. Также при некоторых процессах в металлургии наблюдается выделение газообразного хлора и других хлоридов. Когда топливо сгорает, происходит выделение углекислоты и водного пара. Температура газов, выделяющихся во время реакций, составляет от 800 до 1300С, но иногда она бывает и больше.

Сейчас на любом металлургическом производстве используются комплексные технологии переработки газов:

• с применением оксида серы;
• высокие температуры;
• процесс обезвоживания и т.д.

Значение и состав основы индустрии

Металлургический комплекс образуют предприятия и комбинаты по всей стране, которые производят металлы различных видов. Для его эффективной работы используется около 25% топлива, энергии, и на него приходится до 30% транспортных перевозок.

Два главных направления развития комплекса составляют черная и цветная металлургия, которые в совокупности представляют до 90% всех металлов. Производственный комплекс состоит из ряда промышленных процессов:

• добыча, обогащение, агломерация и другие виды подготовки руды;
• мероприятия по переработке чугуна, стали;
• прокат металлов и труб;
• изготовление сплавов;
• переработка остатков деятельности производства.

Металлургическая промышленность отличается от других довольно сложным производственным процессом и несоизмеримым масштабом рабочего цикла. Так, чтобы получить некоторые виды продукции, приходится выполнять по 15−18 передельных операций.

Кроме того, область металлургии обладает отлично налаженной системой логистики не только с другими заводами и предприятиями в России, но и в странах бывшего Советского Союза. Комплекс отличается еще и тем, что на его производстве задействовано наибольшее количество трудовых ресурсов. Сейчас не существует в мире более крупного производства, чем металлургическое.

Рафинирование

Черновые металлы содержат различные примеси, которые влияют на физико-химические свойства металлов, а также содержат важные дорогостоящие элементы, например золото или серебро. Поэтому одним из важнейших этапов обработки металла является рафинирование, то есть очистка. Рафинирование проводится тремя способами:

• электролитическим — используется для глубокой очистки цветных металлов;
• химическим, который который также называется аффинажем, применяется при глубокой очистке золота;
• пирометаллургическим — используется при производстве металлов высокой чистоты и делится на фракционное, ликвационное, окислительное рафинирование.

Руда

Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода, из которой при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы. Например, в настоящее время целесообразно перерабатывать руды, если содержание металла в них составляет:

• железа – 20 – 60%;
• меди – 1 – 3%;
• никеля – 0,3 – 1,0%;
• молибдена – 0,005 – 0,02%.

По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергаются руды с меньшим содержанием полезного компонента.

Руда состоит из минералов, содержащих полезный металл и так называемую пустую породу. Пустая порода может быть:

• кремнистой, представленной кварцем – SiO2;
• глиноземистой, содержащей значительное количество глинозема – Al2O3;
• магнезиальной, содержащей в своем составе соединения магния.

В зависимости от содержания добываемого металла руды бывают богатые и бедные. Бедные руды обогащают, то есть удаляют из руды часть пустой породы, в результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла.

Руды обычно называются по одному или нескольким металлам, содержащимся в них. Например, железные, марганцевые, медные, хромоникелевые, железо-ванадиевые и др.

Запасы руд делят в зависимости от степени изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита А, В, С.

К категории А (промышленные запасы) относятся месторождения, по которым проведено разведочное бурение по частой сетке скважин и форма рудного тела выявлена с достаточной точностью. Утверждение месторождения по категории А является основанием для начала строительства металлургического завода.

К категории В (вероятные запасы) относятся месторождения, обуренные по редкой сетке скважин, что делает затруднительным определение точной формы рудного тела. Если месторождение отнесено к категории В, то это может служить основанием для проектирования, но не для строительства металлургического завода.

К категории С (ориентировочные запасы) относят месторождения, форма рудного тела в которых известна лишь в самых общих чертах, по естественным обнажениям или геофизическим данным. Запасы руды по категории С могут использоваться только при перспективном планировании развития металлургии.

Сумма запасов (А + В + С) называется общими балансовыми запасами руд.

Черная

Черная металлургия — это отрасль металлургии, которая занимается производством сплавов из железа, марганца и хрома.

В природе железо встречается в руде в форме карбонатов, гидроксида и оксида. Поэтому первый этап производства в чёрной металлургии — это освобождение железа из руды при помощи доменной печи при температуре более +1000 С. При необходимости на данном этапе производится изменение свойств металла.

Черная металлургия включает такие направления, как:

• добычу и обогащение нерудного сырья;
• производство чёрных металлов;
• производство труб из стали и чугуна;
• коксохимическую промышленность;
• вторичную обработку сырья.

Производимая на металлургических комбинатах продукция бывает:

• основной, то есть конечным продуктом, готовым для эксплуатации;
• побочной, то есть продуктом, который получается при производстве основной продукции;
• попутной, то есть продукцией, оставшейся после производства основной и побочной, которая используется либо как вторсырье, либо как есть.

Принципиальные схемы производства металлов

Металлургическим процессом называется получение металлов, сплавов, химических соединений металлов, а также металлосодержащих промежуточных продуктов.

Исходным сырьем для производства большинства металлов являются руды, для переработки которых разрабатывают технологическую схему металлургического передела, т.е. последовательность и оптимальные условия процессов, при которых достигаются наиболее высокие технико-экономические показатели по себестоимости и качеству металла.

Существуют сотни разнообразных технологических схем получения металлов, но принципиальная сущность всех схем одна – отделение металла от пустой породы и сопутствующих элементов. Весь комплекс операций, входящих в технологические схемы, целесообразно разделить на четыре стадии, в каждой из которых решается определенная задача:

• первая стадия – получение рудного концентрата механическими способами (дробление, измельчение, обогащение);
• вторая стадия – получение “химического” концентрата (обжиг, спекание-разложение, растворение, осаждение, плавка и пр.);
• третья стадия – получение “чернового” металла или его химического соединения (хлорирование, ректификация, экстракция, возгонка);
• четвертая стадия – получение чистого металла (химические и физические методы очистки).

На первой стадии процесса происходит отделение рудного минерала от пустой породы методами обогащения, в результате которых руда разделяется на две части: концентрат, куда переходит основное количество рудного минерала, и хвосты, состоящие главным образом из пустой породы.

На второй стадии схемы производят удаление оставшегося количества пустой породы химико-металлургическими методами. Итогом этой стадии является получение либо химического соединения данного металла, либо металлического сплава.

На третьей стадии в одних схемах получают «черновой металл (загрязненный примесями), в других – чистое химическое соединение металла, которое является исходным материалом для получения чистого металла на последней стадии.

На четвертой стадии получают чистый металл восстановлением соответствующего химического соединения или путем очистки «чернового» металла.

Получение металлов – задача трудная, и она существенно усложняется при переработке бедного или полиметаллического сырья. Наиболее сложные технологические схемы характерны для получения цветных металлов.