Металлургический комплекс России — общая характеристика отрасли

В недрах земли металлы представлены наиболее обширно. Все они, кроме ртути, являются твердыми веществами, обладающими характерным металлическим блеском и способностью хорошо пропускать электричество и тепло.

Они обладают уникальным сочетанием прочности и пластичности. Их можно ковать, сваривать, вытягивать в проволоку, прокатывать в листовой и сортовой прокат и использовать для литья. По химическому составу металлы классифицируют на черные и цветные.

Это разделение построено по очень простому принципу – в составе черных металлов и сплавов присутствует железо, а в цветных оно отсутствует. Естественно, что разница в химическом составе обуславливает и разнообразные физические свойства.

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.

Железные руды

В чистом виде данный элемент таблицы Менделеева в земной коре содержится в довольно малых количествах (всего 5,5%). Но его очень много в составе различных железных руд.

Наиболее значительными месторождениями (запас составляет более 30 триллионов тонн) являются пласты железистых кварцитов, возраст которых составляет более двух миллиардов лет. Распространены они главным образом в таких местах, как Южная и Северная Америка, Африка, Индия и запад Австралии.

Ведущая отрасль тяжелой промышленности

Основу функционирования обрабатывающего производства по изготовлению разных машин составляет черная металлургия. Эта отрасль включает в себя получение сырья, подготовку топлива и дополнительные элементы для выпуска проката с продукцией последующей переработки металлов. К основной деятельности относятся:

• добыча, обогащение и агломерация железных, хромовых и марганцевых руд;
• выпуск стали, чугуна и прокатов;
• создание электроферросплавов;
• процесс переработки сплавов;
• коксование угля;
• производство огнеупорных компонентов;
• получение второстепенных элементов (магнезит, известняк и т. д. );
• выпуск промышленных изделий.

Главную деятельность предприятий составляют передельные работы, а остальные относятся к второстепенным, но имеющим не менее важное значение. Сегодня Россия занимает ведущую позицию в мире по степени насыщенности производства черных металлов. Металлургические заводы России выпускают большую часть мирового проката, стали и чугуна.

Основная масса крупных предприятий на географической карте находится в Сибирском и Уральском регионах. На этой территории насчитывается 7 комбинатов, которые производят 4/5 всей стали, 9/10 чугуна и более 4/5 проката. Ежегодно на этих предприятиях перерабатывается 2/5 металлолома и 9/10 железной руды.

Комбинаты, которые занимаются выпуском тяжелых металлов, гораздо крупнее, но по модернизации производства они отстают от предприятий цветной металлургии. Особенность модернизации состоит в том, чтобы решить проблему с отходами производства и уменьшить затраты.

На многих предприятиях применяется комбинированный метод производства, например, совместно с переделом осуществляется коксование угля.

В России практически весь кокс (95%) производится на металлургических предприятиях. Сегодня по своим характеристикам практически все крупные заводы представляют собой комбинаты металлургической и энергохимической деятельности.

В некоторых городах России расположены небольшие заводы, которые занимаются передельной деятельностью без производства чугуна. Существуют и небольшие цеха, которые выпускают сталь и прокат непосредственно на машиностроительных заводах. Если рассматривать все виды индустрии, то черная металлургия с полным циклом производства является главным фактором для районообразования.

Черная металлургия

Черная металлургия основывается на переработки железа, а именно руд, в которых оно содержится. Большинство железных руд являются природными оксидами. Именно поэтому первым этапом производства является выделение железа из оксида. Для этого используют большие доменные печи. Данный способ производства чугуна проводится при температуре свыше 1000 градусов.

Черная металлургия

При этом свойства полученного сырья напрямую зависят от температуры доменной печи и времени плавления. При дальнейшей обработке чугуна получают сталь или литейный чугун, с помощью которого выполняют отлив заготовок и изделий.

Для производства стали используют железо и углерод, добавление которого придает полученному сплаву желаемые свойства. Также могут применяться различные легирующие компоненты, необходимые для получений определенных особенностей стали.

Существует несколько способов производства стали, которые основываются на выплавке металла в жидком состоянии. Следует выделить следующие: мартеновский, кислородно-конверторный и электроплавильный.

Каждый вид стали называется маркой, которая указывает на ее состав и свойства. Для изменения свойств стали используют метод легирования, то есть добавления в сплав дополнительных компонентов. Наиболее часто для подобных целей используют такие элементы, как хром, марганец, бор, никель, вольфрам, титан кобальт, медь и алюминий. Обычно такие компоненты добавляют в расплавленную сталь.

Но существует иной способ, который заключается в прессовании мелкозернистого порошка компонентов с последующим запеканием при высоких температурах.

Цветные металлы

К основной деятельности предприятий относятся получение сырья, обогащение, передел руд цветных, благородных и редких металлов, добыча алмазов. Все функционирование индустрии направлено на выпуск качественных и высокотехнологичных материалов.

Достигается это за счет применения на производстве современных разработок науки и техники. Список металлов, выпускаемых в цветной индустрии, разделяется на классы:

1. Основные — тяжелые (олово, свинец, медь и т. д. ); легкие (натрий, калий, алюминий и др.); малые (кадмий, мышьяк).
2. Легирующие — вольфрам, молибден, тантал.
3. Благородные — золото, серебро, платина с платиноидами.
4. Редкие — цирконий, галлий, таллий и др.

В Российской Федерации находится самая разнообразная структура цветной индустрии. К ней относятся основные отрасли, которые выпускают медь, алюминий и редкие металлы. В перспективе развития деятельности предприятий основной упор ставится на создание безотходного производства.

Поэтому сейчас уделяется большое внимание расширению комбинированной технологии. Так, многие компании, помимо основной продукции, стали выпускать сопутствующие строительные и химические материалы. В отличие от черной, цветная промышленность обладает большой материалоемкостью, поэтому она в основном располагается на сырьевой базе.

Кроме того, руда цветных металлов отличается низким содержанием полезных элементов. Отсюда весь технологический процесс, проводимый комбинированным методом, объясняется необходимостью построения производства таким способом, чтобы обеспечить максимальное извлечение из руды полезных элементов.

Эффективность комбинирования процесса производства достигается не только благодаря безотходной деятельности, но и тщательной переработки руды. В отличие от черной, цветная металлургия имеет больше вариантов по размещению производства, поэтому у нее не существует явной зависимости от сырьевой базы и топливно-энергетической отрасли. Например, предприятия медной промышленности располагаются рядом с сырьевыми ресурсами, так как в них очень низкое количество полезных элементов.

Основные способы добычи

В зависимости от глубины залегания минеральных ресурсов избирают тот или иной способ их добычи:

• Карьерный или открытый способ. С его помощью добывают металлическую руду, нерудные строительные материалы, уголь. Это самый экономичный, но в то же время достаточно сильно воздействующий на почву способ. Что в дальнейшем снижает её плодородность и вредно влияет на окружающую среду.
• Шахтный или подземный способ. Его также называют закрытым. Этот способ применяют при глубинном залегании минерального сырья, руд и полиметаллов. Его недостатком являются значительные затраты и высокий уровень производственного риска для шахтёров и горняков.
• Открыто-подземный или комбинированный способ. Фактически он сочетает в себе первые два и используется в тех случаях, когда полезные ископаемые залегают как на поверхности, так и в глубине земной коры.
• Скважинный или геотехнологический способ. Применяется для извлечения сырья, пребывающего в жидком или газообразном состоянии. Обычно с его помощью из пробуренных скважин добывают нефть и газ, серу и литий, уран и фосфор, прибегая к выщелачиванию, осаждению и плавлению. Для того чтобы затем по трубам извлекать столь нужные в народном хозяйстве минеральные ресурсы.
• Дражный способ. Он сочетает в себе добычу и обогащение полезных ископаемых. Чаще всего к нему прибегают при освоении россыпей алмазов, золота, касситерита и платиноидов.

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 2016 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.

Топливно-энергетические полезные ископаемые

Нефть

Седьмое место в мире занимает наша страна по количеству разведанных нефтяных запасов. Месторождения, оцениваемые в 14,1 млрд. т располагаются в 9 нефтегазоносных провинциях:

• Волго-Уральской,
• Енисейско-Анабарской,
• Западно-Сибирской,
• Лено-Вилюйской,
• Лено-Тунгусской,
• Охотской,
• Прикаспийской,
• Северо-Кавказско-Мангышлакской,
• Тимано-Печорской,

и в 3 нефтегазоносных областях:

• Анадырской,
• Восточно-Камчатской,
• Балтийской.

Лидером среди отечественных нефтяных месторождений считается Самотлорское – 7,1 млрд. т. Продуктивный период использования запасов этого жидкого вида углеводородного топлива на территории нашего государства оценивается в 22 года.

нефть

Природный газ

Россия является безусловным общемировым лидером по запасам голубого топлива, общий объём которого оценивается в 40 млрд. т. с перспективой добычи, составляющей более 80 лет.

Наибольшая его часть (свыше 75%) приходится на месторождения Сибири. Самыми крупными среди них являются: Уренгойское – 10 трлн. м3 и Ямбургское – 8,9 трлн. м3.

Уголь

По запасам этого природного ископаемого, оцениваемого в 2,23 трлн. т, Россия находится на третьем месте. Причём значительную часть залежей – 69%, составляет бурый уголь. Большая часть запасов, составляющая 63% этого ценнейшего энергоресурса, расположена в восточной части страны:

• Кузнецкий угольный бассейн – один из самых крупный в мире, располагающий гигантскими запасами каменного и коксующегося угля.
• Канско-Ачинский (бурый уголь).
• Печерский.
• Южно-Якутский.

Большая часть отечественной угледобычи – 75% ведётся закрытым шахтным способом, что значительно повышает его себестоимость.

уголь

Горючие сланцы

Большая часть месторождений горючих сланцев располагается в Европейской части России, на территории Ленинградской и Самарской областей. Также имеются крупные месторождения на севере страны и в Сибири.

Однако активной разработке они не подвергаются, вследствие конкуренции со стороны более распространённых видов топлива, таких как нефть и газ. Возможно, к ней приступят после исчерпания основных углеводородных запасов.

Уран

По запасам этого природного ископаемого Россия уверенно входит в первую десятку. Согласно исследованиям пятилетней давности, его запасы составляют 507,8 тыс. т, что является десятой частью общемировых урановых ресурсов. Основные месторождения сосредоточены в Якутии и Бурятии и на территории Забайкальского края.

Марганец

С железом сходен по условиям образования и по техническому применению марганец.

Осадочные руды

Он обычно сопутствует железу в осадочных рудах и древних метаморфических месторождениях. Он, как и железо, основа черной металлургии, применяется для производства качественных сталей.

Ванадий

Важен также и ванадий – частый спутник титана в месторождениях и в россыпях, используемый для изготовления особо прочных сортов сталей, применяемых в производстве брони и снарядов, в автомобилестроении, в атомной энергетике. Здесь все большую роль приобретают новые комбинации элементов в сплавах.
Например, сплав ванадия с титаном, ниобием, вольфрамом, цирконием, алюминием применяется в производстве ракет и в атомной технике. А композиционные новые материалы тоже готовят из минерального сырья.

Титан

К этой же технической группе принадлежит титан. Он добывается из основных магматических пород в виде ильменита и из россыпей, наземных и очень широко распространенных на морских пляжах и шельфах (Бразилия, Австралия, Индия), где источником его служат титаномагнетит, ильменит и рутил.

Титан применяется при производстве особых сортов стали. Это термоустойчивый, легкий металл.

Альтернативная электроэнергетика

Так же как и в черной металлургии, основным районом производства цветных металлов является Урал. Здесь расположены месторождения меди в районе города Гай, никеля в Оренбургской области, алюминиевых руд в Североуральске. Крупные центры производства располагаются в Медногорске (выплавка меди), в Каменск-Уральске (производство алюминия), Орске (производство никеля). Основным фактором производства здесь является наличие сырья. Но многие месторождения уже сильно исчерпаны, поэтому предприятия работают на привозном сырье.

Вторым районом, также как и в черной металлургии, является Европейский Север. Здесь на собственных запасах никелевых руд размещено производство в городах Никель и Мончегорск. На алюминиевых рудах работают заводы в Кандалакше.

На севере Сибири располагается крупнейший центр медно-никелевого производства, а также производства золота город Норильск. Здесь производится 50% меди, 90% никеля и кобальта, и, практически, вся платина и золото России. Основным фактором размещения здесь является сырьевой фактор.

Рис. 5. город Норильск – крупнейший центр медно-никелевого производства

Юг Сибири – это крупный район производства алюминия, как из своего собственного сырья, так и привозного из Урала и Казахстана. Здесь располагаются крупные металлургические заводы в Братске, Красноярске, Усть-Илимске, Саяногорске, Шелехове. Основным фактором размещения в этом районе является не столько добыча сырья, сколько производство дешевой электроэнергии, так как выплавка алюминия очень энергоёмкий процесс.

Дальний Восток. Здесь добываются свинцово-цинковые и оловянные руды, а также золото. Районами добычи олова являются Депутатское месторождение и месторождение Эсэ-Хайя, свинцово-цинковых руд город Дальнегорск, золота – Якутия и Магаданская область. Основным фактором размещения является сырьевой.

Строительные материалы

К естественным природным минералам, используемым в строительстве, относятся:

• Гравий – мелкий камень округлой формы.
• Щебень – остроугольные камни, диаметром не более 70 мм, используемые в качестве наполнителя.
• Песок – мелкозернистая каменная фракция размером до 5 мм.

А также полезные ископаемые, применяемые при изготовлении бетона, цемента и других вяжущих веществ.

На территории России имеется 8500 месторождений более 100 наименований нерудных строительных материалов. Самые крупные из них расположены в Вяземской, Кировской, Московской и Смоленской областях.

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