§ 8. Черная металлургия

Что такое комбинирование? Где расположены крупнейшие российские месторождения коксующихся углей?

Обеспеченность сырьем. Предприятия черной металлургии занимаются добычей и переработкой железной руды, производством черных металлов. На долю черных металлов приходится 90 % всех металлов, используемых в народном хозяйстве России. Наибольшее применение находят сплавы железа с углеродом (чугун, сталь, ферросплавы). Россия полностью обеспечена железной рудой для черной металлургии. Доля России в мировых разведанных запасах железных руд составляет 32 % (57 млрд т), а ежегодная добыча — 15 % от мировой. Железная руда добывается на месторождениях Курской магнитной аномалии (КМА), Урала, Карелии, Кольского полуострова, Сибири. При этом около 80 % железной руды добывают открытым способом в больших карьерах. 1/5 полученной железной руды Россия экспортирует в другие страны.

Марганцевых и хромовых руд в России не хватает, поэтому наша страна вынуждена закупать их в других странах: марганцевую руду — в Казахстане, Украине, Грузии, хромовую — в Казахстане. Коксующийся уголь на предприятия черной металлургии привозят в основном из Кузбасса и Печорского угольного бассейна.

Технология производства черных металлов. Существует два способа получения черных металлов: доменный и бездоменный.

Основа доменной металлургии — это последовательная технологическая цепочка: руда — чугун — сталь — прокат. Чугун выплавляется в доменных печах из железной руды и добавляемой к ней марганцевой руды. Топливом служит кокс, который производится на коксохимических заводах из коксующихся углей (рис. 28, а).

Рис. 28, а. Схема металлургического комбината (доменная металлургия)

В доменных печах при высокой температуре из кокса и кислорода горячего воздуха образуется газ СО, который освобождает железо от кислорода. Восстановленное железо связывается с углеродом — в результате получается чугун, который содержит 2—4 % углерода. Из-за примеси углерода чугун очень хрупок, поэтому при повторной плавке углерод выжигают до 0,2-2 % и получают более прочную сталь. Для повышения качества стали в нее добавляют металлы (ванадий — для устойчивости к вибрации, молибден и кобальт — для жаропрочности, вольфрам и никель — для твердости).

Сталь выплавляют из чугуна и металлического лома в мартеновских печах и в конверторах. В последнее время вместо мартеновских печей все чаще применяется более совершенный кислородно-конверторный способ, при котором в емкость с чугуном и металлоломом вдувают кислород. Плавка в конверторах идет около 30 минут (вместо 8—10 часов в мартене). Стальной прокат производится из стали на прокатных станах.

Бездоменная металлургия (электрометаллургия) — это производство стали методом прямого восстановления железа без использования угля. Источником тепла служит мощный заряд электрической дуги (электрический ток), разогревающий металл до t = 5000 °С (рис. 28, б). Первый в России электрометаллургический комбинат начал действовать в г. Старый Оскол.

Рис. 28, б. Выплавка стали в дуговых электропечах (бездоменная металлургия)

В дуговых электропечах выплавляют сталь высокого качества: металл в дуговой печи не соприкасается с газами и получается более чистым, чем в мартеновской печи. После загрузки металлического лома и других металлов в печь опускают угольные электроды и включают ток. Между электродами и металлом возникает электрическая дуга, благодаря которой через короткое время вокруг углеродов появляются «лужи» расплавленного металла. Наиболее чистые безуглеродные сплавы получают в индукционных печах. Под действием электромагнитного поля металл в печи энергично перемешивается, и химические реакции ускоряются. Сталь, выплавленная в таких печах, однороднее, чем получаемая в мартеновских и дуговых печах. Содержание углерода в ней не превышает сотых, а то и тысячных долей процента.

Типы предприятий черной металлургии и факторы их размещения (табл. 6). Большинство предприятий черной металлургии составляют металлургические заводы полного цикла (комбинаты), на которых осуществляется вся цепочка технологических процессов (чугун — сталь — прокат). Если комбинаты размещены вблизи месторождений железной руды, в их состав входят предприятия по добыче железной руды и обогатительные фабрики. Пустая порода, получаемая при обогащении руды, а также отходы производства металла (шлаки) используются для производства строительных материалов. В состав комбината входит также коксохимический завод, выпускающий кокс.

Для черной металлургии характерна высокая концентрация производства, сложившаяся в советский период. 30 предприятий-монополистов (10 % всех предприятий) производят 2/3 общего объема продукции отрасли. Концентрация значительно снижает производственные затраты. Однако при этом увеличиваются транспортные расходы на перевозку готовой продукции, возрастает нагрузка на природу.

Существуют также металлургические заводы неполного цикла: доменные (выплавляют чугун), сталелитейные (выливают сталь), передельные (производят сталь и прокат, часто из металлолома), прокатные (выпускают прокат), трубопрокатные (трубы), заводы по производству ферросплавов (производство сплавов железа с легирующими металлами).

Заводы малой металлургии производят сталь и прокат в литейных цехах крупных машиностроительных заводов.

Рис. 29. Выплавка стали

Передельные заводы тяготеют к крупным машиностроительным центрам, которые одновременно являются основными потребителями металла и поставщиками металлолома. Переплавка лома дает очень большой экономический эффект: 1 т стали, получаемой из металлического лома, стоит в 5—7 раз дешевле стали, выплавляемой из чугуна.

Таблица 6

Степень влияния сырьевого, топливно-энергетического, потребительского факторов на размещение предприятий металлургии

Предприятия

Факторы размещения

Сырьевой

Топливно-энергетический

Потребительский

Доменный завод, комбинат

++

++

Передельный завод

++

++

Электрометаллургический завод

++

+++

Завод малой металлургии

+++

География черной металлургии (рис. 30). Старейший и самый мощный район черной металлургии — Уральский — выпускает 40 % общероссийского производства стали и проката страны. На Урале сосредоточена 1/5 запасов железных руд России, но крупные месторождения уже выработаны. Основная часть руды (2/3) завозится из Курской магнитной аномалии, с Кольского полуострова, из Казахстана. Крупнейшее месторождение Урала — Качканарское — имеет низкое содержание железа в руде (17 %). По прогнозам специалистов, через 10—20 лет железная руда на Урале добываться уже не будет. Коксующийся уголь привозят из Кузбасса. Крупнейшие предприятия расположены в Нижнем Тагиле, Магнитогорске, Челябинске и Новотроицке.

Рис. 30. География черной металлургии

Европейский Центр по масштабам производства уступает Уралу (20 % общероссийского производства стали и проката). Здесь находится 2/3 запасов железных руд России. Крупнейшее месторождение — Курская магнитная аномалия с рудой высокого качества (45 % металла в руде). Значительное количество металла выплавляется из металлолома. Весь необходимый уголь завозят. Именно в Европейском Центре сосредоточены основные потребители металла (машиностроительные предприятия). Крупные центры металлургии — Липецк, Тула, Старый Оскол.

Европейский Север по масштабам черной металлургии почти догнал Европейский Центр (20 % общероссийского производства стали и проката). Железная руда добывается на Кольском полуострове и в Карелии (Костомукша), коксующиеся угли — в Печорском бассейне. Главный центр металлургии — Череповец.

Сибирь дает 16 % общероссийского производства стали и проката. Черная металлургия развивается на собственных запасах угля (Кузнецкий бассейн) и железной руды (месторождения Приангарья и Горной Шории). Крупнейший металлургический центр — Новокузнецк.

Металлургия в восточной части страны пока слабо развита. Проектируется Дальневосточный металлургический комбинат, который будет работать на запасах железной руды и каменного угля Южной Якутии.

Подведем итоги

• Для предприятий черной металлургии характерна высокая концентрация производства.

• Большая часть российской продукции производится на металлургических предприятиях полного цикла (комбинатах). Существуют также заводы неполного цикла и заводы малой металлургии.

• На размещение заводов полного цикла и доменных заводов сильное влияние оказывают сырьевой, топливно-энергетический и транспортный факторы. Поэтому эти предприятия размещаются вблизи ресурсных баз или на пересечении транспортных путей. На размещение заводов ферросплавов и электрометаллургии решающее влияние оказывает энергетический фактор. Предприятия передельной и малой металлургии размещаются в районах с развитым машиностроением и квалифицированной рабочей силой и ориентируются на потребителя.

• Крупнейшие районы черной металлургии — Урал, Европейский Центр, Европейский Север, Сибирь.

Вопросы и задания

1. С помощью рис. 7 и текста § 2 вспомните, в какой исторический период черная металлургия стала отраслью-лидером технологического цикла и когда она начала активно развиваться в России. 2. Какое влияние развитие металлургии оказало на формирование других отраслей промышленности нашей страны? 3. Докажите, что металлургические комбинаты оказывают мощное районообразующее воздействие на развитие территории. С какими технологическими особенностями черной металлургии это связано? 4. Почему металлургические комбинаты являются загрязнителями природной среды? 5. С помощью рис. 30 определите закономерности размещения предприятий черной металлургии в России. 6. Подумайте, в каких районах страны можно и нужно строить металлургические мини-заводы (широко распространенные за рубежом), работающие на металлоломе и быстро учитывающие запросы потребителей.


Поделиться: