Какой конечный продукт металлургии

Металлургический комбинат Bethlehem Steel, США

Металлургический комбинат — предприятие (комбинат) металлургии, завод с полным металлургическим циклом производства. Горно-металлургический комбинат — предприятие как по добыче, так и по переработке рудных ископаемых.

Металлургические комбинаты обеспечивают металлом и готовыми металлоизделиями все остальные отрасли промышленности, в том числе тяжёлое и точное машиностроение, строительную индустрию, оборонную промышленность и вообще все предприятия, имеющие в качестве сырья продукцию металлургических заводов. С конца XX века ассортимент производимого металла и первичных изделий из него с каждым годом расширяется в связи с возрастающими требованиями к качеству металла, а удельный вес традиционных для чёрной металлургии изделий сокращается; всё большую долю занимает металл «под заказ» со специфическими требованиями.

Металлургическая отрасль относится к важнейшим в народно-хозяйственном комплексе.
Находясь в начале долгой цепочки по превращению рудного материала в конкретные изделия из металла, металлургические комбинаты являются основой экономики любого высокоразвитого государства, притом что металлоёмкость таких основных потребителей, как транспорт, добыча полезных ископаемых и выработка электроэнергии, строительство, станкостроение, военная промышленность, сохраняется высокой даже в условиях бурного развития высоких технологий.

Металлургический комбинат в применении к чёрной металлургии объединяет три основных производства полного цикла — доменное, сталеплавильное и прокатное. Цветная металлургия определяет структуру комбината соответственно разнообразию получаемых металлов — алюминия, меди, никеля, хрома, титана, свинца и проч. (в то же время производства, занимающиеся получением радиоактивных элементов, именуются, как правило, горно-химическими).

Производственный процесс[править | править код]

Основные производственные циклы:

производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;
получение сплавов;
обработка металлов в горячем и холодном состоянии (изготовление металлопроката);

Основные инструменты:

Коксовая батарея
Доменная печь
Мартеновская печь
Конвертерное производство (Бессемеровский процесс, Томасовский процесс)
Прокатный стан
Металлургический кран

Структура[править | править код]

Макеевский металлургический комбинат, Украина

Типичная структура основного производства комбината чёрной металлургии:

Доменный цех, воздуходувка;
Сталелитейное производство (мартеновское, конвертерное);
Службы, занимающиеся подготовкой шихты и отвозом шлака;
Прокатный цех;
Литейный цех;
Центральная заводская лаборатория и ОТК.

Кроме того, на металлургических комбинатах формируются обслуживающие основное производство подразделения, таковым могут быть:

Электростанция, теплостанция, система распределения энергии;
Кислородный завод, компрессорная станция;
Крупные ремонтные подразделения (футеровка печей, прокатные вальцы — «расходный материал» металлургии, имеющий вполне определённый срок службы до замены);
Газовое хозяйство;
Транспортные подразделения (например, внутризаводская железная дорога может иметь больше сотни только собственных локомотивов);
Отделы внутризаводской связи, КИПиА, АСУ.

Непроизводственные подразделения, характерные для предприятий соответствующего масштаба — отдел сбыта, бухгалтерия, плановый отдел, подразделения по проектированию и подготовке новых производств, пожарная охрана, гражданская оборона, медицинская служба, служба охраны окружающей среды, социально-бытовые, жилищно-коммунальные службы, организация питания, строительная база.

Для горно-металлургического комбината добавляются отделения добычи и подготовки сырья — карьер или рудник, обогатительная фабрика.

Комбинат цветной металлургии может включать в себя обширные химические производства — как для подготовки сырья, так и для разделения и очистки конечного продукта; электролизные цеха для получения алюминия, никеля, титана и др., электролитического рафинирования (например, меди). Состав оборудования меняется как от вида конечного продукта, так и от свойств руды конкретного месторождения и применённой технологии её переработки. Как правило, цветная металлургия весьма электроэнергоёмка: для всего объёма продукции могут применяться электролиз, электроплавка в вакууме или инертной атмосфере. В этом случае электрическое хозяйство усложняется за счёт мощных преобразователей для питания установок. Отходы цветной металлургии содержат широкий спектр тяжёлых металлов, мышьяк, соединения серы и др. и требуют специальных утилизационных производств и изолированных хранилищ, также входящих в состав комбината.

История[править | править код]

Понятие «комбинат» сформировалось в период индустриализации СССР и в связи с этим трактуется обычно шире, чем просто «завод полного цикла». Масштабы планируемого производства, количество потребной рабочей силы влекли за собой возведение рядом со строящимся комбинатом поселения масштабов города, все сферы жизни которого определялись нуждами и возможностями «градообразующего предприятия». Возведение подобного предприятия близ существующего крупного населенного пункта, как правило, невозможно из-за удалённости от сырья и крайней экологической вредности производственного процесса.

Первым металлургическим комбинатом, построенным в СССР «с нуля», по-видимому, следует считать Новокузнецкий, первые решения по которому относятся ещё к 1920-м годам. Другие комбинаты были либо сформированы на основе существовавших ранее металлургических производств, либо заложены позднее на основе вновь разведанных месторождений. Как ещё одна масштабная стройка того времени часто упоминается Магнитогорский металлургический комбинат. Из первых крупных строек цветной металлургии нужно отметить Норильский горно-металлургический комбинат, построенный за Полярным кругом силами заключённых.

На строительстве первых советских комбинатов обширно использовалась дешевая рабочая сила — от наёмных разнорабочих из обнищавшего крестьянства до заключённых ГУЛАГа. Из-за нехватки инженерных и научных кадров проектирование производства и надзор за строительством, поставка многих наиболее сложных агрегатов выполнялись американскими, немецкими, английскими фирмами с оплатой в твёрдой валюте. По возможности проводились стажировки отечественных специалистов за рубежом.

В целом к началу Великой Отечественной войны металлургическая отрасль СССР была уже сформирована, однако немалая часть предприятий была возведена в юго-западной и центральной части страны, и в ходе войны многие металлургические заводы Украины и центральной России были разрушены или сильно пострадали (в том числе уничтожались при отступлении враждующих армий). После войны была развёрнута обширная кампания «за восстановление довоенного уровня металлургического производства», приведшая к новому притоку рабочей силы на восстанавливаемые объекты. К началу 50-х годов довоенные объёмы выплавки чугуна и стали были восстановлены, началось строительство новых мощностей. Помимо традиционных основных потребителей — машиностроения и транспорта, появился новый — массовое железобетонное и металлокаркасное строительство.

Послевоенное развитие цветной металлургии во многом определилось военными нуждами — как увеличением производства конструкционных алюминия и титана, так и необходимостью создания ядерного оружия. В то же время росло использование конструкционного алюминия в народном хозяйстве, развивались электроэнергетика, электротехника, электроника, требующие миллионов километров проводов.

Следующий скачок в развитии крупных металлургических производств произошёл в 1970-х годах и связан как с увеличением потребности в металле (интенсификация машиностроения; «гонка вооружений»), так и с изменениями в самой отрасли (устаревание и выработка ресурса прежнего оборудования; увеличение доли легированных сталей и улучшенных чугунов; требование большей эффективности производства), и с освоением рудных и энергетических ресурсов Сибири (алюминиевые заводы в сочетании с питающими их гигантскими ГЭС; доступность природного газа и углей). В то же время вопросы экологии производства по прежнему не решаются.

С распадом СССР металлургические комбинаты сменяли владельцев, реструктуризировались, но само производство большей частью сохранилось. Металл и прокат пользуются устойчивым спросом и на внутреннем, и на внешнем рынке, и металлургические предприятия полного цикла в богатой ресурсами стране продолжают работать даже на фоне общего спада. Характерным можно назвать сосредоточение в одних руках металлургических и соответствующих им горно-обогатительных предприятий, даже территориально разнесённых. Провозглашается большее внимание к экологии, но давление на среду по-прежнему не ослабло. Растёт доля новых и качественных сталей и сплавов; в то же время упадок машиностроения, науки, военной промышленности оказывает на металлургическую отрасль обратное влияние. Изменение структуры спроса приводит к закрытию крупных подразделений, сделавшихся нерентабельными с учётом дорогостоящего периодического ремонта.

Проблемы экологии[править | править код]

Сегодня, когда экологические проблемы становятся более актуальными, недостаточно просто компенсировать финансовыми затратами вредные выбросы. Политика в области менеджмента окружающей среды стала одним из важнейших факторов, определяющих репутацию предприятия. Мировое сообщество рассматривает любой ущерб окружающей среде как упущение в качестве работы предприятия.[1]

Например, на металлургическом комбинате («Северсталь») 67 % образующихся отходов утилизируется, около 30 % направляется в отвалы и накопители, 3 % передается для использования.

Существует сертификация соответствия подобных предприятий в сфере экологии стандарту ISO 14001:1996 (системы менеджмента качества, менеджмента окружающей среды).

Примечания[править | править код]

Источник

Металл с давних времен стал незаменимым элементом в повседневной жизни человека. Благодаря ему у нас есть возможность использования электроэнергии, транспорта, гаджетов и других благ цивилизации. Именно поэтому металлургию можно считать ключевой отраслью промышленности каждого государства. Металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, в которую вовлечены множество финансовых, материальных, энергетических и человеческих ресурсов.

Металлургия

Современная металлургия достигла значительного развития. Благодаря достижениям науки, у нас есть возможность использовать не только металлы, данные нам природой, но и инновационные композитные материалы и сплавы. Они обладают улучшенными свойствами и характеристиками.

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.

Черная отвечает за производство сплавов на основе железа. В то же время к ней относят другие элементы, такие как хром и марганец. Все остальное производство изделий из других металлов называют цветным.

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

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.
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.
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.

Следует отметить, что большую часть продукции, производимой металлургической отраслью, составляют стальные трубы. На втором месте расположился листовой и сортовой металл, применяющейся в машиностроении.

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

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

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.

Цветная металлургия

Производство такой продукции мало чем отличается от технологий черной металлургии. Цикл цветной металлургии также состоит из обогащения руд, плавки металлов, переделки и проката. Но в некоторых случаях может применяться также рафинирование металлов, то есть очищение первичных продукта от примесей.

Цветная металлургия

Очищение руды цветных металлов более сложная задача, так как она содержит намного больше сторонних примесей, в том числе других полезных компонентов. Как и в черной металлургии, побочная продукция цветной широко применяется в перерабатывающей промышленности, особенно в химическом производстве.

Следует выделить две подотрасли: металлургию тяжелых и легких металлов. Принцип подобного деления основывается на различных свойствах обрабатываемых цветных металлов. При производстве тяжелых металлов требуется значительно меньше энергии.

Иногда выделяют третью группу, так называемых, редкоземельных металлов. Такое название связано с тем, что раньше такие элементы были малоизучены и редко находились в природных условиях. Хотя на самом деле их количество не уступает многим тяжелым или легким цветным металлам. Их используют обычно при производстве высокотехнологичных приборов.

Изделия этой отрасли широко применяются в машиностроении, космической сфере, химической промышленности и приборостроении.

Добывающая металлургия

Это сфера промышленности, отвечающая за извлечение ценных металлов из руд¸ переплавки полученного сырья и получения готового продукта. Отделение металла от пустой породы и других шлаков может производиться путем химического, электролитического или физического воздействия.

Главная задача этой отрасли металлургии – оптимизация процесса выделения чистого металла, качественное отделение полезных компонентов от пустой породы и минимизация потерь.

Металлы используются в различных целях, как для изготовления различных драгоценностей и бижутерии, так и в высокотехнологических сферах. Например, в строении высокоточных приборов, современных гаджетов, компьютеров и других электроприборов. А также в космической сфере, авиастроении, и других сферах, где требуются особые свойства, которые имеют только ценные металлы.

Следует отметить, что раньше металлургия ориентировалась строго на переработку добываемого сырья. Но в последнее время, в связи с тем, что металлы не восстанавливающийся ресурс, острой стала проблема переработки вторичного сырья.

Добыча руды

Повторной переработке подвержены цветные и черные металлы. Поэтому производители стараются максимально эффективно и в полной мере собирать и перерабатывать металлические изделия, вышедшие из эксплуатации. Рынок металлолома постоянно растет, в связи с чем растет количество больших и малых перерабатывающих предприятий. Их задача заключается в очищении металлов от сопутствующих материалов и последующей переплавки. Для сохранения качественной структуры и свойств, вторсырье плавят вместе со свежедобытым сырьем.

Дальнейшее развитие невозможно только с использованием природных ресурсов, количество которых постоянно уменьшается. Поэтому главной задачей на сегодняшний день можно считать переработку вторсырья и поиск аналогов, способны полноценно заменить металлы.

Развитие металлургии напрямую связано с интеллектуальным развитием человечества и его потребностей. Так как новые технологии требуют от уже существующих металлов улучшенных свойств и характеристик, а также создания инновационных сплавов, не имеющих аналогов ранее.

Источник