Вспомните, где сформировались крупнейшие центры металлургии России в XVII—XX вв.
Конструкционные материалы. Разнообразные материалы, которые используются для изготовления готовых изделий или строительства, называют конструкционными (табл. 4). Конструкционные материалы поставляют металлургический и химико-лесной комплексы, которые по роли в хозяйстве часто объединяют в общий комплекс конструкционных материалов и химических веществ.
Таблица 4
|
Классификация конструкционных материалов |
|||
|
Виды материалов |
Металлические |
Неметаллические |
Композиционные |
|
Традиционные |
Чугун, сталь, медь |
Древесина, кирпич, цемент, стекло |
— |
|
Новые |
Специальные сплавы с использованием редких металлов |
Пластмассы, полимеры, древесные пластики |
Стеклопластики, термопластики, металлокерамика |
Конструкционные материалы могут заменять друг друга. Например, в настоящее время вместо традиционных материалов (древесины и металла) в промышленности все чаще используют материалы нового поколения (пластики, полимеры, металлокерамику и т. д.). Современные материалы намного легче, дешевле, часто обладают лучшими свойствами, позволяют экономить природные ресурсы за счет использования вторичного сырья.
В последние годы в хозяйстве все более широко применяются композиционные материалы — конструкционные материалы будущего. В своей структуре они имеют специальные усиливающие элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Например, пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. При создании этих материалов используются результаты новейших исследований в области физики и химии, которые позволили получать композиционные материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, упругости, магнитными свойствами и т. д.
Состав и значение комплекса. Металлургический комплекс — это совокупность отраслей промышленности, производящих разнообразные металлы (рис. 26).
Рис. 26. Состав металлургического комплекса
В металлургический комплекс входят две крупные и сложные по составу отрасли — черная и цветная металлургия.
Предприятия металлургического комплекса занимаются добычей и обогащением металлических руд; выплавкой разнообразных металлов; производством проката; обработкой металлов различными способами для получения заданных свойств; переработкой вторичного сырья (металлического лома); производством вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода и пр.).
Значение металлургического комплекса состоит прежде всего в том, что его продукция служит фундаментом машиностроения — отрасли, определяющей уровень экономического развития страны. Продукция металлургии широко используется и в других отраслях хозяйства: стальной прокат — в строительстве (балки, кровельное железо) и на транспорте (рельсы); цветные металлы — в электротехнике (детали, провода), атомной энергетике (свинец), в химической промышленности (катализаторы).
На долю металлургии приходится 16 % общего объема промышленного производства России, 10 % занятого в промышленности населения трудится на металлургических предприятиях. Комплекс потребляет 25 % добываемого в стране угля, 25 % производимой электроэнергии, 30 % грузовых железнодорожных перевозок.
Темпы роста мировой металлургии в 1970-е гг. замедлились, что стало следствием перехода ведущих стран мира на постиндустриальный этап развития хозяйства. Однако и в настоящее время экономически развитые страны мира остаются лидерами в производстве стали. Так, Япония, не имеющая своих месторождений железной руды и каменного угля, производит намного больше стали (116 млн т), чем Россия (71 млн т), которая хорошо обеспечена собственным сырьем.
Рис. 27. 1 — металлургический завод; 2 — добыча железной руды в карьере
Продукция металлургии занимает важное место в товарной структуре экспорта РФ (черные металлы — 12 %, медь — 1 %, никель — 2 %, алюминий — 4 % экспорта). По экспорту стали Россия занимает 1 место в мире, по производству стали — 4 место после Китая, Японии и США.
Металлургия — крупный загрязнитель природы. Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн вредных веществ. Подсчитано, что один медеплавильный завод, производящий в год 125 тыс. т меди, выбрасывает в атмосферу 2 млрд м3 газов и более 40 тыс. т пыли. В составе этих выбросов содержится такое количество серы, которого хватило бы для изготовления 650 тыс. т серной кислоты. В России треть городов с неблагоприятной экологической ситуацией — это крупные металлургические центры.
Большой вред природе наносит открытый способ добычи руды, при котором из хозяйственного оборота изымаются десятки тысяч гектаров земли. Значительные площади земель отчуждаются под строительство самих металлургических предприятий.
В настоящее время уже разработаны технологии, позволяющие добывать руды без нарушения ландшафтов. Например, в скважину, пробуренную к рудному пласту, закачивают растворитель руды, а по другой скважине рудный раствор извлекают на поверхность. При таком способе добычи затраты снижаются в 4 раза, а производительность труда значительно возрастает. Существуют биотехнологии, когда руду извлекают с помощью раствора с бактериями, способными накапливать в своем теле добываемый металл. В США биометодами добывается около 300 тыс. т меди в год, в России — в 100 раз меньше.
Факторы размещения. На размещение металлургических предприятий большое влияние оказывают следующие факторы (табл. 5):
1) материалоемкость производства (большой расход исходного рудного сырья);
2) энергоемкость (большой расход электроэнергии; например, доля полных энергетических затрат составляет 30-40 % от себестоимости отечественного проката);
3) трудоемкость (в среднем на каждом металлургическом заводе работают 20-40 тыс. человек, что составляет население небольшого города);
4) концентрация производства (более 50 % черных металлов и 49 % цветных металлов выплавляются на нескольких предприятиях производительностью в сотни тысяч и даже миллионы тонн в год; высокая концентрация производства уменьшает себестоимость металла);
5) комбинирование (на основе последовательной переработки исходного сырья в черной металлургии или на основе его комплексного использования в цветной металлургии);
6) экологический фактор (негативное влияние производства на окружающую среду: около 20 % всех промышленных выбросов в атмосферу и сточных вод приходится на металлургию);
7) транспортный фактор (современный металлургический комбинат получает и отправляет столько же грузов, сколько крупный город).
Таблица 5
|
Расход рудного сырья, топлива и электроэнергии на производство 1 т металлов |
|||
|
Металл |
Число сопутствующих веществ в руде |
Расход руды, т |
Расход топлива и электроэнергии |
|
Черные металлы |
|||
|
Сталь |
1—5 |
5 |
1,4 т |
|
Цветные металлы (тяжелые): топливоемкие |
|||
|
Олово |
4 |
> 300 |
1 т |
|
Медь |
11 |
> 100 |
2—3 т |
|
Цинк |
18 |
16 |
2—3 т |
|
Свинец |
18 |
16 |
2—3 т |
|
Цветные металлы (легкие): электроемкие |
|||
|
Алюминий |
7 |
4—8 |
17 тыс. кВт • ч |
|
Магний |
7 |
15—16 |
18—20 тыс. кВт • ч |
|
Титан |
7 |
15—16 |
30—60 тыс. кВт • ч |
Учитывая перечисленные выше факторы, металлургические предприятия выгоднее всего создавать в районах добычи руд (Урал, Норильск); в районах добычи топлива (Кузбасс) или производства дешевой электроэнергии (Южная Сибирь); на пересечении потоков руды и угля (Череповец). Предприятия, связанные с заключительной стадией металлургии (обработкой металлов), располагаются в районах потребления готовой продукции.
Металлургические базы. Предприятия черной и цветной металлургии размещены по территории страны неравномерно. Выделяются районы высокой концентрации металлургических предприятий — металлургические базы.
Металлургическая база — группа металлургических предприятий, использующих общие рудные или топливные ресурсы и обеспечивающих главные потребности хозяйства страны в металле.
На территории России сложилось несколько металлургических баз — на Урале, в Европейском Центре, на Европейском Севере и в Сибири.
Несмотря на общие закономерности, в размещении предприятий черной и цветной металлургии есть свои особенности, которые определяются качеством используемой руды.
Подведем итоги
• Металлургический комплекс — это совокупность отраслей промышленности, производящих важнейшие конструкционные материалы (разнообразные металлы). Продукция металлургии необходима для всех отраслей хозяйства страны (особенно машиностроения), а также является важной статьей экспорта РФ.
• В составе металлургического комплекса выделяют две крупные отрасли — черную и цветную металлургию.
• В размещении предприятий черной и цветной металлургии наблюдаются общие черты: ведущая роль принадлежит сырьевому и топливно-энергетическому факторам. Однако большое значение имеет качество используемого сырья (руды) и вид металла, который производится из этой руды.
• Важную роль в металлургии играют комбинирование и концентрация производства, а также транспортный и экологический факторы.
Вопросы и задания
1. Что такое металлургический комплекс? Каково значение металлургического комплекса в хозяйстве России? 2. Какие факторы оказывают влияние на размещение металлургических предприятий? 3. Есть ли в вашей местности металлургическое предприятие? Подумайте, какие факторы оказали влияние на его размещение. 4. С помощью таблицы 5 установите, производство каких металлов больше ориентировано на сырье, а каких — на источники дешевой электроэнергии.