ЧЁРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ (а. ferrous metallurgy; н. Eisenhuttenwesen, Eisen- und Stahlindustrie; ф. siderurgie, industrie siderurgique; и. metalurgia ferrosa, siderurgia) — отрасль тяжёлой промышленности, включающая предприятия по добыче, обогащению и окускованию рудного сырья, выплавке чугуна (доменное производство), стали и производства проката, труб, ферросплавов, железных порошков, легированных металлов, огнеупоров и вторичной обработки чёрных металлов. Основные горные подотрасли черной металлургии — железорудная промышленность, марганцеворудная промышленность, хромитовая промышленность. Основные виды продукции черной металлургии — руды, концентраты, окатыши, агломерат, чугун, сталь, горячекатаный и холоднокатаный прокат, стальные трубы, метизы и другие металлоизделия.
Черная металлургия потребляет почти весь добываемый объём железных руд, 90-95% марганцевых и большую часть хромовых руд. Железорудные базы CCCP: Криворожский железорудный бассейн, Курская магнитная аномалия, Керченский железорудный бассейн, Кустанайский железорудный район, руды Кольского полуострова, Качканарской группы, Соколовского и Сарбайского месторождений, Атасуйский железорудный район, Ангаро-Илимский железорудный бассейн и др.; марганцеворудные: Никопольский марганцеворудный бассейн, Чиатурское месторождение, Большетокмакское, Усинское месторождения, Джездинская группа и др.; хромовые: Южно-Кемпирсайская группа, Сарановское месторождение и др.
Реклама
В 1985 в CCCP подземная разработка железных руд осуществлялась 38 шахтами, открытая — 57 карьерами, на долю которых приходилось около 86% объёмов добычи. В марганцеворудной промышленности около 65% общей добычи ведётся открытым способом, из них 85% в Никопольском районе. Добыча хромовых руд ведётся открытым и подземным способами с тенденцией к увеличению последнего. Все добываемые железные руды подвергаются дроблению и сортировке. В связи с вовлечением в добычу и переработку железных руд с низким содержанием железа (30-33%) непрерывно растёт доля руд, направляемых на обогащение (73% в 1966, 89% в 1985). В марганцеворудной промышленности практически весь добываемый объём руд обогащается. Технология обогащения железных и марганцевых руд включает подготовительные операции (дробление, измельчение, классификацию), промывку с дешламацией, различные виды магнитной сепарации, сортировку, гравитационное обогащение, а также флотацию для тонких классов руды, промпродуктов и шлемов, обжиг, выщелачивание и др. Богатые хромовые руды с содержанием оксида хрома свыше 45% подвергаются дроблению и сортировке; руды более бедные (включая разубоженные при добыче) направляются на обогащение гравитационными методами, магнитной сепарацией, радиометрической сепарацией.
В агломерационном производстве совершенствуется система загрузки шихты, внедряются энергосберегающие технологии, в коксовом — бездымная загрузка шихты и сухое тушение кокса, в доменном — печи с повышенным давлением газа под колошниками, использование формованного кокса, в сталеплавильном — кислородные конвертеры и электропечи, внепечная обработка стали под вакуумом, синтетическими шлаками, инертными газами и др. Увеличивается доля непрерывной разливки стали. В прокатном производстве применяется термическая обработка металлоизделий, в трубном — совершенствуется технология изготовления сварных труб большого диаметра, в метизном — внедряются автоматизированные поточные линии и др. Для черной металлургии CCCP характерен высокий уровень концентрации производства, обусловленный использованием агрегатов с высокой единичной мощностью (доменных печей, кислородных конвертеров, толстолистовых станов, непрерывных широкополосных станов горячей и клетьевых станов холодной прокатки), различные формы комбинирования производства и высокий уровень специализации. Около 80% стали выплавляется на предприятиях с полным металлургическим циклом, включающим доменное, сталеплавильное и прокатное производства. Югославия обеспечивает потребности черной металлургии собственным железорудным сырьём.
Наиболее крупными запасами марганцевых руд обладает Болгария; имеются месторождения в Румынии, Чехословакии, Венгрии, ФРГ, Югославии, на Кубе, в Китае и Вьетнаме.
В современной структуре продукции мировой горной промышленности промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран на совокупную стоимость железных руд приходится 2,18%, марганцевых — 0,16%, хромовых — 0,1 %. Конец 70-х — начало 80-х гг. характеризуются значительным ростом разведанных запасов железных руд; общие запасы в 1986 насчитывали около 242,5 млрд. т, 46,8% из них в развивающихся странах. Суммарная добыча железных руд составляет около 495 млн. т (1986). Основные запасы марганцевых руд находятся в ЮАР, Габоне, Австралии, Бразилии, Индии, на долю которых приходится 93% добычи. Основные запасы разведанных хромовых руд, насчитывающие 3,4 млрд. т, расположены в Африке, из них 88% в ЮАР. Общая добыча в 1985 составила 6,4 млн. т, в т.ч. в странах Африки 3,95 млн. т хромовых руд.
Около 85% железных руд добывается открытым способом. Доля открытых разработок в Австралии, Бразилии, Индии составляет 100%, в США и Канаде — 98%, в Испании — 90%. Разработка марганцевых месторождений также ведётся в основном открытым способом, а добыча хромовых руд — подземным.
Значительное внимание с 50-х гг. уделяется разработке технологий добычи и переработки железомарганцевых конкреций. О современной структуре продукции черной металлургии, подотраслей, основных бассейнах, предприятиях, ведущих компаниях, экспорте — импорте см. в ст. Железорудная промышленность, Горная промышленность, Марганцеворудная промышленность, Хромитовая промышленность, а также в статьях об отдельных странах.
Основными видами черного металлопроката являются:
– листовой металлопрокат;
– сортовой металлопрокат;
– фасонный металлопрокат.
Продукция листового металлопроката наиболее востребована в гражданском и промышленном строительстве, кораблестроении и машиностроении. Это — гофролист, профнастил, лист холоднокатаный, лист горячекатаный, лист оцинкованный. Наиболее популярными изделиями сортового металлопроката являются арматура, балка, проволока и катанка. Без такой продукции фасонного металлопроката, как уголок, швеллер и балка не может обойтись строительство популярных быстровозводимых зданий. Нередко эти изделия помогают в короткие сроки закончить и возведение долгостроев.
Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.
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.
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.
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.
Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.
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.
