Металлургия

Технологии и безопасность производства

Темпы технологического перевооружения российской черной металлургии превышают другие промышленные отрасли.

Проведенная в последние годы модернизация базовых переделов позволила снизить издержки производства, что и является основным конкурентным преимуществом.

А также повысилась энергоэффективность, потребность в ресурсах, что привело к снижению энергозатрат на экологически вредной мартеновской выплавке стали, которая теперь производится на конверторных, а также электросталеплавильных мощностях.

Одна из насущных проблем на этой стадии развития металлургии – это рациональное природопользование и обеспечение безопасности окружающей среды. При работе оборудования, применяемого при производстве черных металлов, осуществляются вредные выбросы в атмосферу, что негативно влияет как на окружающую природу, так и на здоровье людей.

По объему выбросов в воздух эта отрасль стоит на третьем месте, перед ней только энергетическая область и цветная металлургия.

В городах, где функционируют крупные комбинаты, которые занимаются переработкой, выплавкой и выпуском товаров этой отрасли, в воздухе наблюдается уровень загрязнения различными примесями с высоким классом опасности.

Особо высокую концентрацию примесей фиксируют в Магнитогорске, где этилбензол, диоксид азота имеют угрожающие показатели, а также аналогичная ситуация в Новокузнецке с диоксидом азота.

Рост производства провоцирует увеличение сбросов отходов, то есть происходит загрязнение вод. По результатам исследований, каждый девятый кубометр сточных вод, получающийся при работе российских промышленных предприятий, это отходы черной металлургии.

Хотя эта проблема стоит достаточно остро, в нынешней ситуации всевозрастающей конкуренции с производителями из СНГ маловероятны широкомасштабные работы, требующие серьезных финансовых вливаний, направленных на решение экологических проблем

Значение черной металлургии часто превышает важность экологии в стране. Предприятия, специализирующиеся на производстве стали, редко задумываются о чистоте окружающей среды

Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной.

Видео по теме: Черная металлургия

09.11.2020

Наталья Либерта / автор статьи

Образование – Омский государственный университет им. Достоевского, журналист. Опыт работы -8 лет.

Написано статей

4

Роль в экономике

Металлургия всегда являлась основой экономики, так как без её продукции невозможна работа таких отраслей, как машиностроение, сельское хозяйство, строительство, транспорт, энергетики. Также велика роль этой отрасли в формировании оборонного комплекса, освоении космического пространства и создании условий для развития самых передовых технологий. В конечном счёте,именно текущее состояние металлургического комплекса отражает уровень научно-технического потенциала страны и определяет развитие всех отраслей народного хозяйства.

Только на его основе возможно осуществление новых «прорывных» технологий, способных вывести нашу страну на самые передовые рубежи мировой экономики. Потому что именно здесь сегодня создаётся абсолютное большинство материалов, наделённых особыми физико-химическими свойствами без которых невозможно материальное осуществление любых достижений прогресса.

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

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

• Добыча металлических руд, их обогащение.
• Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
• Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
• Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
• Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

• чугунно-доменные предприятия;
• производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
• прокатное производство.

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Производство стали

Соединяя железо с углеродом и, при необходимости, с различными легирующими элементами, в итоге получают сталь. Методов ее выплавки достаточно количество. Особо отметим кислородно-конверторный и электроплавильный, которые являются самыми современными и высокопродуктивными.

Конверторная плавка характеризуется своей скоротечностью и получением в итоге стали с требуемым химическим составом. Основу процесса составляет продувка жидкого металла кислородом через фурму, в результате чего чугун окисляется и трансформируется в сталь.

Электросталеплавильный способ – самый эффективный. Именно благодаря использованию дуговых печей можно выплавить самые качественные легированные марки стали. В подобных агрегатах нагрев загруженного в них металла происходит очень быстро, при этом есть возможность добавлять необходимое количество легирующих элементов. Кроме того, получаемая таким методом сталь имеет низкое содержание неметаллических включений, серы и фосфора.

Медная промышленность России

Данная подотрасль начала развиваться на Урале в XVIII в. Современное производство имеет 3 стадии:

• добыча и обогащение руд;
• выплавка чёрной меди;
• выплавка рафинированной меди.

Низкое содержание меди в руде привело к тому, что предприятия сохранились в районах добычи, преимущественно на Урале, в следующих месторождениях:

• Гайское;
• Блявинское;
• Красноуральское;
• Сибайское;
• Ревдинское;
• Подольское;
• Юбилейное.

УГМК холдинг является лидером в России и занимает 9 место в мире по величине производства меди, его штаб квартира находится в г. Верхняя Пышма.

Передельные предприятия здесь распространены более чем обогатительные или добывающие. Выплавкой черновой меди занимаются предприятия:

• Красноуральское;
• Кировоградское;
• Среднеуральское;
• Медногорское.

Рафинированную медь получают на ЗАО «Кыштымском медеэлектролитном заводе» и АО «Уралэлектромеди», работающего с 1934 г. в г. Верхняя Пышма.

Медь производят:

• Северный район – Мончегорск;
• Восточная Сибирь – Норильск;
• Читинская область – Удоканское месторождение;
• Москва – переплавка медного лома.

Производство

В металлургии под производством черных металлов понимают сложный технологический процесс, который можно разделить на два этапа:

• производство чугуна;

• переработка чугуна в сталь.

Необходимыми материалами для производства чугуна являются железная руда, топливо (кокс) и флюс. Именно в таком порядке их загружают в доменные печи, где под тяжестью собственной массы они опускаются в низ печи. В нижней части печи находятся отверстия – фирмы, через которые подается нагретый воздух для поддержания процесса горения. В результате плавления из руды восстанавливается железо и другие элементы, а полученные в процессе шлак и чугун выливаются через специальные отверстия – шлаковую и чугунную летки.

Процесс передела чугуна в сталь подразумевает снижение уровня углерода и примесей способом избирательного окисления и перевода их в шлак при выплавке. Для этого в расплавленный чугун вводят ферросплавы с содержанием Al, Mn и Si. Они образуют в стали труднорастворимые оксиды, которые частично всплывают в шлак.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

• заготовки;
• листовой прокат;
• сортовой прокат;
• бесшовные трубы;
• специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

• оси и колеса железнодорожной техники;
• зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Главная > Документ

Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Рынок черных металлов

Рынок черных металлов, по оценке аналитиков, имеет положительную динамику.

В первом полугодие 2003 года прибыль отрасли увеличилась по сравнению с соответствующим периодом 2002 года почти в 8 раз. Опережающими темпами развивается металлургия и по сравнению с другими отраслями российской промышленности. Если (по данным Госкомстата РФ) общий рост промышленного производства за первое полугодие 2003 г. составил 6,8%, то в черной металлургии он достиг 9,5%.

Россия входит в пятерку лидеров по объемам производства продукции черной металлургии. На сегодня мы уступаем по объемам производства Китаю, Японии и США. По темпам роста мы уступаем только Китаю.

Подъем производства определяет также рост металлопроизводства и металлоторговли. 60% основных продуктов черной металлургии поставляют конечному потребителю напрямую производители, 40% идет через металлоторговцев.

Классификация разновидностей металлургии

Выплавка металлов требует колоссального объема энергии и ресурсов, поэтому большинство горнодобывающих предприятий работают именно для обеспечения потребностей металлургии.

Для дальнейшего изучения особенностей этой отрасли следует выделить ее основные виды. На сегодняшний день выделяют две основные отрасли: черную и цветную металлургию.

Технология производства имеет схожий цикл, независимо от типа сырья, и состоит из нескольких этапов, указанных ниже:

1. Добыча сырья и ее переработка. Большинство металлов не содержится в природе в чистом виде, а входит в состав различных руд, переработка которых называется обогащением. В процессе обогащения руду дробят на мелкие составляющие, из которых в процессе сепарации отделяют элементы метала и пустую породу. Из выделенных элементов производят сплавы.
2. Передел. Металлургическим пределом называют процесс изготовления полуфабрикатов, которые в свою очередь применяются для изготовления готовых продуктов. В процессе передела изменяется состав, структура и свойства сплавов, а также агрегатное состояние. К переделу можно отнести прокат и обжатие, трубное производство, плавку и разливку.
3. Переработка отходов. Большинство отходов металлургического производства либо утилизируют, либо перерабатывают, получая другие полезные продукты. Некоторая часть пустой породы и шлаков складываются на территории больших хранилищ под открытым воздухом. Но на сегодняшний день производители стараются максимально эффективно перерабатывать побочную продукцию. Некоторые шлаки повторно обрабатывают, получая дополнительный продукт, некоторые используют для производства сельскохозяйственных удобрений, но большинство уходит на изготовление строительных материалов, которые широко используются в повседневной жизни.

Большая часть производимого металла проходит стадию проката, то есть изготовления полуфабрикатов для производства готовой продукции. Подобную операцию выполняют на специальном устройстве, которое представляет собой систему вращающихся валков. Между ними пропускают металл, который под высоким давлением меняет толщину, ширину и длину.

Выделяют холодный и горячий прокат, отличия которых заключаются в разной температуре обрабатываемого сырья. Холодный прокат применяется для сырья, имеющего высокий уровень пластичности, что позволяет сохранять структуру металла и не изменять его физические свойства.

Процесс проката не всегда является конечным этапом производства полуфабрикатов. Например, для изделий черной металлургии могут применяться такие методы обработки, как покрытие защитным слоем или закалка. Это позволяет улучшить устойчивость к коррозии, повысить прочность и снизить степень износа.

Среди главных потребителей продукции этой сферы стоит выделить строительную сферу, машиностроение и металлообработку.

Читать также: Какую сигнализацию с автозапуском лучше поставить

При этом практически каждая сфера народного хозяйства не может обойтись от использования продукции металлургии, а также заготовок и полуфабрикатов из него.

№7 – Высота 239 ЧТПЗ ($900 млн)

– Объем инвестиций: 900 млн долларов
– Тип продукции: трубы большого диаметра
– Годовая производительность: 1 млн т
– Компания-инвестор: Группа ЧТПЗ
– Предприятие: Челябинский трубопрокатный завод
– Старт проекта: 2007
– Завершение проекта: 2010
– Поставщик оборудования: SMS MEER

Трубоэлектросварочный цех №3 «Челябинского трубопрокатного завода» носит символическое название «Высота 239», ведь именно на этой высотной отметке над уровнем море находится производственная площадка. Такое необычное «имя» вполне соответствует неординарной концепции этой технологической линии, которая позиционируется, как первый в мире проект белой металлургии. При проектировании и строительстве цеха инвестор и авторы проекта хотели подчеркнуть его экологичность и, чтобы еще больше отличаться от традиционных заводов черной металлургии, «белый» цех оформили в оригинальном стиле.

Вход-лифт в здание выполнен из стекла, под ногами лежит паркетное покрытие, а вдоль цеха смонтирована галерея, из которой можно следить за процессом гибки листа и сварки готовых труб. Интересны и цветовые решения. В отличие от серо-бесцветных конструкций обычных цехов, этот проект вызывает интерес уже с первого взгляда, ведь черные стены производственного здания украшает гигантская оранжевая надпись «Высота 239», а галерея и вовсе отделана абстрактными узорами.

В цехе дизайнерские решения еще интереснее. Стены вдоль производственного здания окрашены градиентными полосами от насыщенного красного внизу до оранжево-желтого вверху. Яркие оттенки можно увидеть повсюду: перила, мостики, станины оборудования, подъемные краны, дизайнерская мебель на пультах управления. Все как будто подчеркивает белизну рабочей одежды персонала. В цехе даже есть свой уголок для релакса – «Сад камней» с цветущими сакурами, на который потрачено три десятка тонн песка. Столовая также способствует тематическому настроению — она стилизована под трубную заготовку и имеет легкую прозрачную конструкцию.

Не забывают в ТЭСЦ-3 и о производстве. Здесь выпускают трубы большого диаметра до 1420 мм с толщиной стенки 6,4-48 мм и длиной до 18 м. На участке формовки плоскую заготовку деформируют в трубообразный профиль. Для этих целей предприятие закупает широкий лист у «Магнитогорского металлургического комбината», который производит его на стане 5000 (№ 4 нашего рейтинга). Для пошаговой деформации заготовки используются два пресса, которые формируют трубообразные профили под последующую дуговую сварку стыка с производительностью более 250 труб за смену. Оборудование поставлено немецкой компанией SMS MEER.

Трубы с покрытиями, произведенные в ТЭСЦ-3, используются в различных трубопроводных проектах в России и за рубежом. Из продукции ЧТПЗ построены наземные и подводные газопроводы, в частности, «Бованенково-Ухта», «Южный коридор», «Средняя Азия – Китай-3» и др.

Цветная металлургия

Отрасль, занимающаяся добычей и производством цветных металлов и их сплавов, в том числе: лёгких, тяжёлых, драгоценных, редких, тугоплавких. По сравнению с чёрной металлургией, её объёмы производства в 20 раз меньше, хотя доля в ВВП равняется 7,8%, что отражается и в количестве персонала, составляющего 193 тыс. человек.

Однако в плане экспорта цветная металлургия значительно опережает чёрную. В 2021 году отрасль поставила на международный рынок:

• Цветных металлов на сумму 11,2 млрд. долл.
• Драгметаллов – на 11,2 млрд. долл. (золота – 124 тонны).
• Проката – на 2,4 млрд. долл.

Особенности производства

К цветным металлам относятся все металлы, кроме железа и его сплавов. Технология их производства представляет определённую последовательность, в которую входят:

• Добыча и обогащение руд.
• Выплавка, а иногда ещё и рафинирование металла.
• Получение передела.
• Изготовление металлопроката.

Цветная металлургия

Отличительными особенностями производства в цветной металлургии выступают:

• Сырьевая «бедность» руд, компенсируемая большим разнообразием сопутствующих элементов.
• Повышенная потребность в исходном сырье, водных и энергетических ресурсах.
• Сложность и многоступенчатость большого количества разнообразных технологических циклов, применяемых при переработке сырья и в процессе получения конечного продукта.

Вполне логично, что такие специфические особенности потребовали создания многопрофильных объединений, подчас сочетающих в себе химию, металлургию и энергетику.

Предприятия

Лидерами цветной металлургии сегодня являются:

• АО «РУСАЛ Саяногорский алюминиевый .
• ОАО «Электроцинк».
• ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод».
• ООО «Евраз ванадий Тула».
• ООО «Медногорский медно-серный комбинат».
• ООО «Новоангарский обогатительный комбинат».
• ПАО ГМК «Норильский никель».
• ПАО «РУСАЛ Братский алюминиевый завод».
• ПАО «Челябинский цинковый завод».

Конкурентоспособность отрасли

Формирование конкурентоспособности металлургического комплекса происходит в условиях сложившихся товарно-денежных отношений на международном рынке и внутри страны. Соответственно, на её показатели оказывают существенное влияние следующие факторы:

• Для всей отрасли страны в целом, как поставщика экспортируемой продукции:
• Общая экономическая и политическая ситуация в мире.
• Сложившаяся конъюнктура мирового металлургического рынка.
• Международное законодательство совместно с правовыми нормами стран-импортёров продукции.
• Для отдельной фирмы-производителя:
• Производственно-экономический потенциал.
• Уровень технической оснащённости.
• Место расположения предприятия по отношению к поставкам необходимых ресурсов и организации сбыта готовой продукции или изделий.

Степень интеграции.

Проведённые исследования показывают что отрасль, одной из первых в стране ставшая:

• Реструктуризировать производственные мощности.
• Ликвидировать неэффективное оборудование.
• Выстраивать отраслевые структуры, специализируюсь, а затем объединяясь в полные законченные циклы.
• Наращивать производство наиболее рентабельной и хорошо продаваемой продукции.
• Заниматься снижением издержек.
• Решать вопросы экологии.
• Улучшать социальные условия своих работников.

В целом достигла высокого уровня конкурентоспособности.

Мкталлургия

Хотя отдельные показатели: расход электроэнергии на единицу продукции (на 20-30% больше, чем в Германии и США); трудозатраты (выше, чем в Германии, США и Японии в 2,5 раза) остаются на очень низком уровне. Что требует дальнейшей работы по обновлению производственных мощностей и оптимизации структуры.

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения. Сырье Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

https://youtube.com/watch?v=gkgFOipxxew