Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию лёгких металлов и металлургию тяжёлых металлов.
Содержание
Размещение предприятий отрасли [ править | править код ]
Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль помимо сырья играет топливно-энергетический фактор.
На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).
Тяжёлые металлы [ править | править код ]
Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.
- По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.
- Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерчинское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).
- Центром никель-кобальтовой промышленности являются города Норильск (Восточная Сибирь) и Мончегорск (Северный экономический район), а также поселок городского типаНикель (Мурманская область).
Лёгкие металлы [ править | править код ]
Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.
- Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелиныКольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия — глинозём. Получение из него металлического алюминия требует больших затрат электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.)
- Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металлов и их сплавов — чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.
Цветная металлургия включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов.
Россия обладает мощной цветной металлургией, отличительная черта которой – развитие на основе собственных ресурсов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.
На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии легких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжелых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).
Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль, помимо сырья, играет топливно-энергетический фактор.
Производство тяжелых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья по запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировоградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.
Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относяться Садонское (Северных Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерченское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток). Центром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и Мончегорск (Северный экономический район).
Для получения легких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешевой энергии – важнейший принцип их размещения.
Сырьем для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (город Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (город Кировск) и юга Сибири (город Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия – глинозем. Выплавка из него металлического алюминия требует много электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.).
Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский магниевый завод, так и в районах дешевой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод).
Заключительная стадия титано-магниевой металлургии – обработка металлов и их сплавов – чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.
Описание алюминия
Одна весьма сомнительная легенда рассказывает, что однажды к римскому императору Тиберию (42 г. до н. э. — 37 г. н. э.) пришел человек с металлической, небьющейся чашей. Материал чаши якобы был получен из глинозема (Al2O3) и, следовательно, должен был представлять собой алюминий. Опасаясь, что такой металл из глины может обесценить золото и серебро, Тиберий на всякий случай приказал отрубить человеку голову. Разумеется, этому рассказу трудно поверить: самородный алюминий в природе не встречается, а во времена Римской империи не могло быть технических средств, которые позволили бы извлечь алюминий из его соединений.
По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди металлов; его содержание в земной коре составляет 7,45%. Однако, несмотря на широкую распространенность в природе, алюминий до конца XIX века принадлежал к числу редких металлов. В чистом виде алюминий не встречается вследствие своей высокой химической активности. Он преимущественно встречается в виде соединений с кислородом и кремнием – алюмосиликатов.
Рудами алюминия могут служить лишь породы, богатые глиноземом (Al2O3) и залегающие крупными массами на поверхности земли. К таким породам относятся бокситы, нефелины — (Na, K)2OּAl2O3ּ2SiO2, алуниты — (Na, K)2SO4ּAl2(SO4)3ּ4Al(OH)3 и каолины (глины), полевой шпат (ортоклаз) — K2OּAl2O3ּ6SiO2.
Основной рудой для получения алюминия являются бокситы. Алюминий в них содержится в виде гидроокисей Al(OH), AlOOH, корунда Al2O3 и каолинита Al2O3ּ2SiO2ּ2H2O. Химический состав бокситов сложен: 28-70% глинозема; 0,5-20% кремнезема; 2-50% окиси железа; 0,1-10% окиси титана. В последнее время в качестве руды стали применять нефелины и алуниты.
Крупные месторождения бокситов находятся на Урале, в Тихвинском районе Ленинградской области, в Алтайском и Красноярском краях.
Нефелин (KּNa2OּAl2O3ּ2SiO2) входит в состав апатитонефелиновых пород (на Кольском полуострове).
Впервые в свободном виде алюминий был выделен в 1825 г. датским физиком Эрстедом путем воздействия амальгамы калия на хлорид алюминия. В 1827г. немецкий химик Велер усовершенствовал способ Эрстеда, заменив амальгаму калия металлическим калием:
AlCl3 + 3K→3KCl + Al (Реакция протекает с выделением тепла).
В 1854 г. Сент-Клер Девиль во Франции впервые применил способ Велера для промышленного производства алюминия, использовав вместо калия более дешевый натрий, а вместо гигроскопичного хлорида алюминия — более стойкий двойной хлорид алюминия и натрия. В 1865 г. русский физико-химик Н. Н. Бекетов показал возможность вытеснения алюминия магнием из расплавленного криолита. Эта реакция в 1888 г. была использована для производства алюминия на первом немецком заводе в Гмелингене. Производство алюминия этими так называемыми «химическими» способами осуществлялось с 1854 г. по 1890 г. В течение 35 лет с помощью этих способов, было получено в общей сложности около 20 т алюминия.
В конце 80-х годов позапрошлого столетия химические способы вытеснил электролитический способ, который позволил резко снизить стоимость алюминия и создал предпосылки к быстрому развитию алюминиевой промышленности. Основоположники современного электролитического способа производства алюминия Эру во Франции и Холл в США независимо друг от друга подали в 1886 г. почти аналогичные заявки на патентование способа получения алюминия электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите. С момента появления патентов Эру и Холла и начинается современная алюминиевая промышленность, которая более чем за 115 лет своего существования выросла в одну из крупнейших отраслей металлургии.
Технологический процесс получения алюминия состоит из трех основных стадий:
1). Получение глинозема (Al2O3) из алюминиевых руд;
§ 24. Цветная металлургия
Насчитывается около 70 цветных металлов. Они обладают многими ценными свойствами: жаропрочны, хорошо проводят электрический ток, не ржавеют, поэтому их широко применяют в современных отраслях промышленности: космической, атомной, радиоэлектронике.
Цветная металлургия России использует в основном отечественные ресурсы. В России сосредоточено 11% мировых запасов меди, 12% свинца, 16% цинка, 21% кобальта, 27% олова, 31% никеля. Значительна и добыча руд. Например, добыча кобальтовых и никелевых руд в России составляет более 30% от мировой. Но многие виды цветных металлов и их руд Россия вынуждена завозить: алюминиевые руды (бокситы), ртуть, сурьму.
Найдите на карте атласа основные районы добычи медных руд и центры производства меди.
На размещение предприятий цветной металлургии прежде всего влияют особенности используемых руд. Во-первых, руды цветных металлов отличаются от железных руд более низким содержанием металла. Транспортировать их на большие расстояния невыгодно.
Поэтому в районах добычи обязательно создаются предприятия по обогащению руды. Во-вторых, руды цветных металлов — комплексные. В них одновременно присутствуют несколько металлов и другие ценные компоненты (сера и пр.). В связи с этим комбинаты, работающие на руде одного месторождения, извлекают из нее несколько различных металлов.
По своим свойствам цветные металлы подразделяют на несколько групп:
— тяжелые (медь, олово, свинец, никель);
— легкие (алюминий, титан, магний);
— драгоценные (золото, серебро, платина);
— прочие (редкие, рассеянные и др.).
География производства различных групп металлов неодинакова. Производство тяжелых металлов приурочено к районам их добычи. Это связано с низким содержанием металлов в рудах. Предприятия по переработке легких металлов сосредоточиваются у источников дешевой электроэнергии. Например, крупнейшие алюминиевые заводы страны построены рядом с крупными ГЭС.
Уральская металлургическая база отличается разнообразием отраслей цветной металлургии. Здесь велики запасы медных (Гай), алюминиевых (Североуральск), никелевых (Оренбургская область), урановых руд (Зауралье), золота, платины. Но более 1/3 руд цветных металлов на Урал завозится. Не хватает и электроэнергии. На Урале построено несколько заводов по производству меди (Медногорск), выплавляется алюминий (Каменск-Уральский), никель (Орск).
На северо-западе Центральной базы, в Кольско-Карельском районе, из местных и норильских руд производят никель (Мончегорск). Алюминиевые руды добываются в Хибинах, Северо-Онежском месторождении (Плесецк). Металлический алюминий выплавляют в Волхове и Кандалакше. Вблизи Москвы, ориентируясь на потребителя, расположились предприятия по переработке лома цветных металлов, оловянных руд (Подольск) и урана (Электросталь).
Сибирскую металлургическую базу можно подразделить на два района. Юг Сибири — крупнейший в стране производитель алюминия из местного (Ачинск), уральского и зарубежного концентрата (глинозема). Гигантские алюминиевые заводы работают в Братске, Красноярске, Саяногорске, Шелехове. На них производится около 80% российского алюминия. В этом же районе ведется добыча и переработка полиметаллических руд (Кузбасс, Забайкалье).
Планируется начать освоение третьего в мире по запасам Удоканского месторождения медных руд.
На севере Сибири разрабатываются залежи комплексных медно-никелевых руд Норильска. Часть из них перерабатывается на месте (Норильский комбинат), остальные — на предприятиях Кольского полуострова («Печенганикель», «Североникель») и в Красноярске (Красноярский завод цветных металлов). Все предприятия, связанные с переработкой норильских руд, объединены в концерн «Норильский никель». Он дает 90% российского никеля и кобальта, 75% меди и 100% платины. В будущем вместо истощенных месторождений Норильска предполагается использовать новые, расположенные к северо-востоку от него.
Вопросы и задания
1. Чем отличается география предприятий, производящих черные, тяжелые и легкие цветные металлы?
2. Почему в цветной металлургии более выгодно создавать комбинаты с комплексной переработкой сырья, нежели в черной металлургии?
1. В России нет крупных месторождений марганцевых, хромовых, титановых руд. Значителен дефицит медных, алюминиевых, молибденовых и др.
2. Из-за недостатка современных технологий и техники в стране выпускается много низкокачественного металла (весь чугун и почти 2/5 стали).
3. Важное направление развития черной металлургии — строительство автоматизированных мини-заводов. Они работают на металлоломе, экологически относительно чисты, быстро реагируют на изменения спроса. Затраты труда на таких предприятиях в 5 раз меньше, чем на крупных заводах. В России они только начинают строиться.
4. Российский металл — очень дорогой. Его цена выше мировой на 20—40%. Экономический эффект при использовании 1 т металлолома
5. По оценкам специалистов, в России накопились сотни миллионов тонн металлолома. Его переплавка дает очень большой эффект (табл. 25). Однако заготовка и применение металлолома в стране постоянно снижаются. Рассчитайте возможную экономию ресурсов для современного уровня производства стали при 80% -ном использовании металлолома.
География России. Население и хозяйство. 9 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.П. Дронов, В.Я. Ром. – 17-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 285 с.: ил., карт.
Материалы по географии онлайн, задачи и ответы по классам, планы конспектов уроков по географии скачать
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.
