Цепочка производства черной металлургии

Расскажите о предприятиях металлургического комплекса на территории России.

Технологическая цепочка производства черной металлургии выглядит следующим образом:

1. Добыча железной руды(в карьерах)

2. Обогащение руды(на ГОКах – горно-обогатительные комбинаты)

3. Плавка чугуна(в доменных печах)

4. Производство стали(в сталеплавильных печах)

5. Производство проката(в прокатном цехе на прокатных станах – листы, рельсы, уголки, трубы и др.)

Собственно основа черной металлургии – это 3 цеха (производства). Если все три производства присутствуют на предприятии, то это завод полного цикла:

2. Сталеплавильный цех

3. Прокатный цех

Комбинат – это предприятие, на котором кроме металлургического производства имеются производства других отраслей, связанных с основным технологически и химически.

На размещение металлургических предприятий влияют сырьевой, топливный, потребительский, водный, транспортный и экологический факторы.

Типы и центры предприятий.

Металлургический завод – водоемкое предприятие, поэтому строится у крупной реки, озера или пруда.

Металлургия – “грязная” отрасль, поэтому нельзя строить несколько металлургических заводов в одном городе. Нельзя превышать “экологический потолок”, это пагубно отразится на здоровье населения.

Металлургический завод не может работать без железной дороги, так как потоки сырья, топлива очень огромные.

Скопления металлургических заводов, использующих общую рудную или топливную базу, и производящие основной металл страны, называют металлургической базой.

В России 3 основные металлургические базы:

1. Уральская.
2. Центральная (Европейский Центр)
3. Сибирская.

А также еще Дальневосточная и Европейский Север .

Цветная металлургия.

Россия богата рудами цветных металлов. Но не хватает запасов алюминиевых руд (бокситы, нефелины), ртути, сурьмы.

Цветные металлы

Технологическая цепочка производства цветной металлургии:

· Плавка черного металла

· Павка рафинированного (чистого) металла

Тяжелые цветные металлы.

Тяжелые металлы в руде содержатся в очень малом количестве.

Например, для получения 1т меди требуется более 100т медной руды, из которых 99т – пустая порода.

Основное количество меди и никеля производится в Норильске. Второй центр —на Кольском полуострове – г. Мончегорск, г. Заполярный,г. Никель.

Легкие цветные металлы.

Легкие цветные металлы (алюминий, титан, магний) – производят у источника дешевой энергии, то есть у ГЭС.

Алюминиевые заводы размещаются у электростанций.

Благородные цветные металлы.

Основные районы добычи золота в России:

1-е место – Магаданская обл. (29 т в год).
2-е место – Красноярский край (18 т в год).
3-е место — Якутия (13 т).
4-е место – Иркутска обл. (12 т).

Основная добыча золота ведется в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Проблемы металлургии:

• Истощение месторождений медных, алюминиевых руд.
• Отсутствие крупных месторождений марганцевых, хромитовых, титановых и других руд.
• Дороговизна российского металла — из-за монополии заводов-гигантов.
• Экологические проблемы (металлургия – грязная отрасль).

Перспективы металлургии:

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 532 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Металлургический комплекс России

Цели: Изучить структуру и значение металлургии. Познакомить с особенностями черной металлургии и проблемами металлургии. Дать определение понятиям “комбинат”, “металлургическая база”, дать характеристику металлургических баз.

Оборудование: Карта “Металлургия”, коллекция “Черная металлургия” (каменный уголь, кокс, железняк – магнитный, красный, бурый, чугун, сталь).

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

– В чем преимущества ГЭС?

– Каково влияние на окружающую среду электроэнергетики?

– Назовите наиболее “грязные” и “чистые” электростанции. Как можно уменьшить отрицательное влияние на окружающую среду ТЭС, ГЭС, АЭС?

-Определите районы страны, где производство экологически чистой энергии наиболее перспективно? (для использования ветра наиболее перспективны побережья морей Северного Ледовитого океана, где средне годовая скорость ветра превышает 6 м/с; для использования приливов на ТЭС подходят заливы Баренцева и Белого морей (Мезенская губа), а также заливы Охотского моря – Пенженская губа и заливы на западном берегу моря; производство энергии на солнечных электростанциях возможно на Северном Кавказе, Нижнем Поволжье, на Алтае, где величина суммарной солнечной радиации более 100 ккал/м; терминальные воды (на ГеоЭС) имеются в Западной Сибири, в Прибайкалье, на Камчатке).

3. Изучение нового материала.

– Металлургический комплекс производит конструкционный материал – металл, который используется для изготовления машин, станков, оборудования многих заводов, для строительства железных дорог и т.п. Основной потребитель металла машиностроение. Металлургический комплекс состоит из черной и цветной металлургии. 90% производимого металла составляет черный металл – сталь.

Сегодня мы познакомимся с черной металлургией, придерживаясь общего плана изучения отрасли.

– Без металла сегодня не может развиваться экономика России. Такие отрасли, как автомобилестроение, военное производство, транспорт (железные дороги), судостроение, строительство и др. не могут обходиться без стали.

Технологическая цепочка производства черной металлургии выглядит следующим образом:

Добыча железной руды

(на ГОКах – горно-обогатительные комбинаты)

(в доменных печах)

(в сталеплавильных печах)

(в прокатном цехе на прокатных станах – листы, рельсы, уголки, трубы и др.)

Собственно основа черной металлургии – это 3 цеха (производства). Если все три производства присутствуют на предприятии, то это завод полного цикла.

Доменный цех

сталеплавильный цех

прокатный цех

– основная часть металла производится на металлургических комбинатах.

• Где же строят металлургические заводы? На размещение металлургических предприятий влияют сырьевой, топливный, потребительский, водный, транспортный и экологический факторы.

1. Металлургические заводы полного цикла размещают у сырья и у топлива или на потоках руды (сырья) и топлива.
2. Предельные заводы и заводы малой металлургии ориентируются на металлолом (отходы машиностроительных заводов), поэтому размещаются в крупных городах, ориентируясь на потребителя.
3. Металлургический завод – это ещё и водоемкое предприятие, поэтому строится у крупной реки, озера или пруда.
4. Металлургия – “грязная” отрасль, поэтому нельзя строить несколько металлургических заводов в одном городе. Нельзя превышать “экологический потолок”, это пагубно отразится на здоровье населения.
5. Металлургический завод не может работать без железной дороги, так как потоки сырья, топлива очень огромные.

• Скопления металлургических заводов, использующих общую рудную или топливную базу, и производящие основной металл страны, называют металлургической базой. В России 3 основные металлургические базы:

1. Уральская.
2. Центральная.
3. Сибирская.

• 11% запасов меди;
• 12% запасов свинца;
• 16% запасов цинка;
• 21% запасов кольбата;
• 27% запасов олова;
• 31% запасов никеля.

Но не хватает запасов аллюминевых руд (бокситы, нефелины), ртути, сурьмы.

Тяжелые	легкие	благородные	редкоземельные
Медь Цинк Свинец Олово Никель	алюминий магний титан	золото платина серебро и др.	цирконий селен германий

Технологическая цепочка производства цветной металлургии выглядит следующим образом:

Добыча руды ГОК (обогащение) плавка черного металла

Плавка рафинированного (чистого) металла прокат

Тяжелые цветные металлы

– Тяжелые металлы в руде содержатся в очень малом количестве. (Демонстрация образцов руды)

Железа в руде от 25% до 45%.

Меди в руде – 1-2%.

Олова в руде менее 1%

• Где сформирована основная металлургическая база тяжелых цветных металлов? (Уральская – медеплавильные заводы в Карабаше, Медногорске, Ревде, Пышме и др.)
• Назовите центры плавки меди, цинка, олова, никеля. (Цинка – г. Челябинск, никель – г.Орск. Основное количество меди и никеля производится в Норильске. Второй центр находится на Кольском полуострове – г. Мончегорск, г. Заполярный, г. Никель)

• Где в России плавится большая часть алюминия? (В Восточной Сибири – крупные заводы Братский, Красноярский, Саянский, Шелеховский).

1-е место – Магаданская обл. (29 т в год).
2-е место – Красноярский край (18 т в год).
3-е место-Якутия (13 т).
4-е место – Иркутска обл. (12 т).

Вывод: Основная добыча золота ведется в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Часть 1: Из чего делают сталь

Промышленный переворот в середине 19 века дал новый толчок развитию металлургии. В развитых странах господствовало крупное машинное производство: расширялась сеть железных дорог, стальные пароходы сделали трансокеанское сообщение регулярным, а к 1860 г все континенты были связаны подводными телеграфными кабелями. Все это требовало большого количества сталей разнообразных марок и качества много лучшего, чем пудлинговое железо.

Но мы не будем углубляться в историю, а вернемся к современности, чтобы понять стальную отрасль от железной руды до готового стального проката. Начнем мы серию с большой общей картинки, чтобы уже в следующих сериях углубиться в детали.

Итак, чтобы разобраться, как работает стальная отрасль, начнем с общей схемы производства, начиная от основного вида сырья, заканчивая итоговой продукцией.

Производственную цепочку в черной металлургии можно разбить на несколько этапов: добычу и обработку сырья, расплавление породы в чугун, сталелитейное производство и прокат стали.

В черной металлургии основным сырьем является железная руда, кокс и флюсы. Разберем их более подробно.

Железная руда

Основное сырье, используемое для выплавки чугуна. Руда добывается закрытым и открытым способами – в шахтах и в карьерах соответственно. Так как большая часть руд в естественном состоянии не пригодна для непосредственного металлургического передела, после добычи ее отправляют на обогащение.

При добыче железной руды вследствие низкого содержания железа и высокого пустой породы при плавке получается большое количество шлака, требующего повышенного расхода топлива; при этом работа доменных печей характеризуется низкой производительностью. Повышение концентрации железа в рудах дает существенный экономический эффект. При увеличении содержания железа в руде на 1 % удельный расход кокса в среднем снижается на 1,4—2,0 %, а производительность доменной печи повышается на 2,5—3,0.

Металлолом

Стальной лом, по сути, уже почти является стальным продуктом. Его применяют с целью экономии, исключая применения коксового угля при переплавке.

Кокс

Железная руда – не единственное сыре, необходимое для выплавки чугуна. В металлургии используют кокс – твердый (каменный) уголь, запеченный при высоких температурах в специальных печах, температура запекания составляет 950-1200 °C.

Сначала добывают коксующийся уголь, потом отправляют его в коксовые батареи, где его запекают. Сам процесс называется коксованием.

Кстати, вот так выглядит коксовая батарея, которые находятся в коксовом цеху.

Флюсы

Флюсы – это неорганические вещества, которые добавляют при изготовлении чугуна, чтобы снизить температуру плавления железной руды и облегчить отделение металла от пустой породы (шлаки). Чаще всего в качестве флюсов используют известняк. В общем виде флюсы похожи на порох.

Все сырье вместе образовывают смесь материалов (шихту), подлежащих переработке в металлургических агрегатах (например, в доменных печах)

Чугун

После расплавления породы получают передельный чугун – промежуточный продукт, получаемый в производстве с помощью доменных печей и содержащий 93-94% железа и высокое содержание примесей углерода (в среднем 3-4%)

Сам чугун редко используют как готовый продукт, потому что из-за своего сильного содержания углерода он является хрупким и некачественным.

Далее после определенных процессов обработки чугуна, о которых я подробно расскажу в следующих сериях, получают стальную заготовку – промежуточный продукт сталеплавильного производства, используемого для дальнейшего проката на прокатных станах.

Плоский прокат

Прокат – финальная продукция, получаемая в результате горячей или холодной прокатки на стане.

В иллюстративных целях я привел примеры прокатной продукции – их вид и назначение.

Как видно, готовая сталь является результатом далеко не одного производственного процесса. Именно поэтому крупные сталевары являются вертикально-интегрированными компаниями (захват одной компанией нескольких или всех этапов производства) в целях контроля качества и оптимизации издержек на каждом этапе производственной цепочки.

Для наглядности разберем активы НЛМК, Новолипецкого металлургического комбината, чтобы понять, как все они интегрированы в одну бизнес модель компании.

НЛМК владеет несколькими дивизионами: НЛМК Добыча, НЛМК Плоский прокат, НЛМК Сортовой прокат, НЛМК США и НЛМК Dansteel и другие европейские заводы. Сегмент «Добыча» обеспечивает ресурсами (железной рудой, окатышами, коксом и ломом) сегменты «Плоский прокат» и «Сортовой прокат».

Самообеспеченность ресурсами позволяет нивелировать негативный эффект волатильности цен на основные ресурсы. Хорошо, когда цены на сырье стабильны, но разного рода катаклизмы и катастрофы могут провоцировать шок предложения, и тогда цены на ресурсы вырастут, что приведет к росту издержек производства. Об этом подробно я расскажу в следующей части.

Например, ураганы в Австралии в 2017 году вызвали перебои с поставками коксующегося угля, что в итоге привело к росту цен на сырьевой бирже, а авария на бразильской фабрике Vale, одного из крупнейших добытчиков железной руды, в конце января 2019 взвинтило биржевую цену на железную руду

на 20% с начала года

На зарубежные активы НЛМК продает слябы (стальные заготовки) на свои предприятия в США и в Европе для дальнейшего проката и продажи на рынках присутствия

На этом погружение в стальную отрасль не заканчивается. В следующем выпуске мы подробно разберем следующие детали:

Технологические цепочки в металлургии

Чтобы понять, какие есть технологические цепочки в металлургии, начнем с простого: разберемся, что такое печи в промышленности. Это устройства, благодаря которым осуществляется термическая обработка различных предметов и материалов.

Чтобы лучше понять назначение той или иной печи, необходимо четко представлять себе, какое место данный агрегат занимает в технологической цепочке металлургического комбината. На рисунке представлена традиционная схема, на сегодняшний день редко используемая из-за своей несовершенности.

На изображении прямоугольниками обозначены различные типы металлургических печей, а овалами и кружками – материалы, использующиеся в виде сырья либо являющиеся продуктом обработки. Чтобы не слишком усложнять схему, в ней опущены некоторые малосущественные материалы, например: бой шамотного кирпича, скрап, бокситы, песок, плавиковый шпат и другие.

Представленная цепочка является полной, но именно в таком виде она редко применяется на производстве. Обычно подготовительные процессы выносятся на отдельные предприятия, потому коксовые печи преимущественно используются на коксохимических заводах, а ферросплавные – на ферросплавных. Необходимо отметить, что при подготовительных процессах часто используются пылевидные материалы, что делает их наиболее опасными.

Металлургическое производство непрерывно совершенствуется. Одним из направлений является удаление из цепочки коксовых и доменных печей. Успешно внедряются так называемые безкоксовые технологии. В техпроцесс при этом включается металлизация сырья, подразумевающая использование специального оборудования. Таким образом, формируется новая цепочка, где доменная печь, по сути, заменяется металлизационной.

Важно отметить, что в этой схеме отсутствует такой элемент, как нагревательный колодец. Необходимость в нем отпала с введением систем непрерывного литья заготовок. Кроме того, снижается роль методической печи, функции которой сводятся к вспомогательным. Современное создание металлургической продукции основано на технологической цепочке, изображенной на втором рисунке. Это объясняется тем, что характеристики полученного металла в таком случае повышаются, а стоимость его снижается. Производство более качественной продукции осуществляется благодаря исключению из технологического процесса кокса, использование которого становится причиной содержания в металле серы и фосфора. Снижение стоимости объясняется упрощением схемы путем исключения некоторых элементов.

Несмотря на постепенное вытеснение традиционной цепочки, все же в мире еще эксплуатируется множество печей, задействованных в ней. К тому же небольшие заводы не в состоянии обеспечить полную цепочку, потому вынуждены прибегать к помощи других предприятий, работающих по традиционной методике. Изучению этой цепочки продолжает уделяться особое внимание.

Если анализировать современную технологическую схему, можно выделить целый ряд промежуточных продуктов, которые используются в металлургическом производстве: железную руду и концентраты, известняк, окатыши (в том числе металлизированные), бентонит, ферросплавы и ферросплавные концентраты, заготовки, прокат и т. д.

Следует отметить, что, учитывая экологическую небезопасность подготовительного производства, высокоразвитые страны будут от него постепенно отказываться, перенося в более бедные регионы, а на своей территории оставят относительно безвредное сталеплавильное производство.