Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
  • Главная >
  • Блог >
  • Особенности цветной металлургии: добыча и переработка
07.02.2023
315
Время чтения: 6 минут

Особенности цветной металлургии: добыча и переработка

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Что это такое? Цветная металлургия – это отрасль металлургической промышленности, которая отвечает за добычу и обработку различных металлов: цветных, благородных и редких. Данное направление требует больших финансовых и ресурсных затрат, но польза от него неоценима.

В чем особенности? Особенности цветной металлургии в том, что она делится на различные подотрасли в зависимости от типа добываемого и обрабатываемого металла. Однако технологические этапы во многом схожи. Также близки и пути развития данных подотраслей на ближайшие десять лет.

  • Суть цветной металлургии
  • Виды цветных металлов
  • Подотрасли цветной металлургии
  • Технологические этапы в цветной металлургии
  • Связь сырьевой базы с расположением предприятий цветной металлургии
  • Перспективы развития отрасли

Суть цветной металлургии

Черная и цветная металлургия составляют единый комплекс, существующий как единый «организм», – металлургическую промышленность. Эта сфера характеризуется крайне высоким уровнем трудо- и материалоемкости, но главное – капитализации. Функции металлургии заключаются в добыче руд, их обогащении и улучшении качества получаемых металлов (цветных, редкоземельных, черных и благородных).

Суть цветной металлургии

Если говорить о качественных особенностях цветной металлургии, следует отметить следующие ее характерные черты:

  1. Среди любых других отраслей промышленности, ориентированных на добычу и переработку недр, цветная металлургия требует больше всевозможного сырья и материалов на единицу производимой продукции. Это объясняется крайне низкой концентрацией полезных компонентов в руде (в некоторых случаях – 0,3–2,1 % по массе), а также сложностью химических процессов обогащения и выплавки готовых металлов. Особняком в этом ключе стоит алюминий (его скопление в глиноземе может доходить до 42 %).
  2. У цветной металлургии крайне высокое энергопотребление. Кроме того, для протекания химических реакций топливо используется как входящий компонент. Больше всех потребляют энергию следующие производства (по убыванию): выплавка свинца, меди, никеля, кобальта.
  3. Любая металлургия – это непрерывное производство. Но цветная больше других отраслей требует значительного количества квалифицированных рабочих кадров.
  4. Немалое количество времени предприятия цветной металлургии тратят на переработку полиметаллических руд.

Принято разделять цветное металлургическое производство на такие стадии, как:

  • добыча сырья (руды);
  • обогащение руды;
  • осуществление металлургического передела;
  • переработка полученного металла.

Поэтому под производственным циклом подразумевается совокупность всех указанных этапов.

Особенность размещения предприятий цветной металлургии в том, что обычно они дислоцируются в непосредственной близости от соответствующих месторождений. Все дело в огромном объеме сырья (руды), который необходимо переработать (обогатить), поэтому любое транспортное плечо в данном случае окажется крайне затратным. Таким образом, решающим здесь служит природно-сырьевой фактор, а любой завод данной отрасли представляет собой производственный комбинат, где отходный компонент одного производства является входящим сырьем для другого.

Особенность продукции цветной металлургии заключается в том, что методы производства в данной отрасли, с точки зрения экологии, по сей день остаются самыми вредными и просто опасными в мире. Выбросы на каждом этапе производственного передела крайне токсичны и в длительном промежутке времени наносят непоправимый вред окружающей среде.

Виды цветных металлов

Современная научная практика выделяет сразу несколько подгрупп металлов, которые относят к цветным. Все они различаются между собой эксплуатационными качествами. Вот некоторые из них:

  • Тяжелые цветные металлы (цинк, медь, никель и свинец). Они оправдывают свое название, так как имеют высокую плотность.
  • Легкие цветные металлы (алюминий, литий, магний и титан).
  • Малые цветные металлы (висмут, ртуть, сурьму, мышьяк, кобальт). Их месторождения обычно соседствуют с залежами тяжелых цветных руд, поэтому и добыча осуществляется попутно.
  • Тугоплавкие (или легирующие металлы). Это, прежде всего, вольфрам, хром, молибден и ванадий. Помимо высокой температуры плавления, данные материалы обладают еще и крайне высокой износостойкостью. Они относительно редкие, поэтому из них либо производят штучные изделия, либо используют в качестве присадок к железу или другим металлам, в результате чего формируются относительно дешевые сплавы с поистине уникальными ценными свойствами.
  • Благородные металлы (золото, серебро и платина). Их ценность заключается в инертности к любым химическим реакциям в естественных условиях. Помимо прочего, данные вещества имеют замечательные декоративные свойства, что делает их сырьем для ювелирной промышленности (примерно половина всего добываемого золота идет на производство украшений). К данной группе относят также иридий, палладий, рутений и осмий.
  • Редкоземельные металлы. Это широкая группа крайне редких, а потому весьма ценных веществ. Сюда относят лютеций, скандий, европий, тулий и пр. Применение «редкоземов» еще более ограничено, месторождения единичные, а добыча осложнена.

Подотрасли цветной металлургии

В состав цветной металлургии входят подотрасли, продуктами которых являются следующие металлы:

Алюминий

Почти половина (45 %) всех выплавляемых цветных металлов приходится на долю алюминия. Сырьем, из которого в итоге получают этот легкий и пластичный металл, является глинозем (получаемый из бокситов). Наиболее богатые месторождения данной горной породы расположены на территории Бразилии, Австралии, Китая, экваториальной Африки и России. А странами-лидерами по выплавке алюминия являются (в порядке убывания объемов производства): Россия, США, Италия, Китай, Германия.

Подотрасли цветной металлургии

Медь

На долю данного металла приходится не менее 25 % мировой выплавки «цветнины». Концентрация самой меди в руде обычно составляет 7–15 %, но может доходить до 35 %. В связи с этим очень большое значение имеет эффективность выбранной технологии выплавки и переработка вторичного сырья. Главные месторождения медных руд располагаются на территории России, Казахстана, Чили, США, Канады, экваториальной Африки и Китая. А основными производителями являются (также в порядке убывания объемов выплавки): Россия, Китай, США, страны Европы.

Свинец и цинк

Их выделяют из полиметаллических руд. Главные мировые месторождения находятся в Китае, США, Мексике, Австралии и Канаде. Плавильное производство при этом сконцентрировано в Японии, Китае, США, Австралии и странах Европы. Свинец очень востребован мировой экономикой, поэтому на его долю приходится не менее 22 % общемирового производства цветных металлов.

Никель

Никель

В соответствии с последними научными изысканиями большие перспективы имеет теория, в соответствии с которой все выходы никелевых руд на поверхность находятся ближе к земным полюсам. Дело в том, что ядро нашей планеты как раз состоит из железа и никеля, поэтому верхние его слои, имеющие жидкое состояние, повинуясь силовым линиям магнитного поля, в свое время поднимались на поверхность. Также происходит и с железом, но оно растворяется в воде, поэтому его месторождения ближе к полюсам просто размыты.

Самым крупным производителем никеля на планете является Россия (на территории нашей страны также присутствуют самые крупные месторождения данного металла). В мировом производстве на долю никеля приходится не менее 7 % выплавки «цветнины».

Олово

Большая часть залежей оловянных руд расположена в Боливии и Юго-Восточной Азии. Основными производителями металла являются Боливия, Малайзия, Китай и Россия. Олово используется преимущественно в сплавах. Больше всего его требуется для производства бронзы (сплава меди и олова).

Все остальные цветные металлы выплавляются либо как побочные продукты при производстве указанных выше, либо имеют крайне локализованное (очаговое) производство в связи с ограниченностью запасов руд.

Технологические этапы в цветной металлургии

Технологический процесс в цветной металлургии разбит на множество сегментов, которые, тем не менее, составляют единый цикл. Вот эти сегменты:

  1. Добыча руды (производственного сырья).
  2. Обогащение руды (подготовка для дальнейшей обработки), в результате чего получают концентрат нужного металла. В данный процесс входят следующие стадии: дробление породы и отсев пустой породы от металлосодержащей.
  3. Выплавка (или металлургический передел). Если говорить строго, то речь идет о такой обработке исходного концентрата, при котором получается полуфабрикат с измененными физическими и химическими свойствами. Более того, при металлургическом переделе меняется агрегатное состояние вещества (металла). В цветной металлургии передел – это, прежде всего, плавка, разливка и прокатное обжатие.
  4. Переработка отходов на всех уровнях. Получаемые в виде технологических «хвостов» шламы можно использовать для выработки других полезных продуктов как для конечного потребления, так и для применения в других секторах промышленности.
Технологические этапы в цветной металлургии

Не нужно думать, что цветная металлургия находится в золотом веке своего развития, когда все уже изобретено и ничего нового больше не появится. Технологии постоянно совершенствуются, в том числе это касается и способов получения цветных металлов. Ниже представлены направления развития:

  • получение металлов более высокой чистоты, а также более чистых сопровождающих «хвостов»;
  • сокращение энергозатрат;
  • повышение экологичности всех технологических процессов;
  • сокращение объемов потребляемых вспомогательных ресурсов.

Все вместе это приводит к росту конкурентоспособности продукции и прибыльности перерабатывающих предприятий.

Связь сырьевой базы с расположением предприятий цветной металлургии

Разберем главные особенности цветной металлургии:

  • Особенности сырья. Если не принимать в расчет алюминий с его «запредельными» концентрациями полезного металла и аномальные содержания в руде меди на некоторых месторождениях, то цветная металлургия вынуждена работать с весьма «разбавленным» сырьем, в котором доля нужного продукта составляет в среднем:
  1. у медных руд – 1–5 %;
  2. у свинцово-цинковых руд – 1,5–5,5 %;
  3. у никелевых руд – 0,3–5,5 %;
  4. у оловянных руд – 0,01–0,7 %;
  5. у молибденовых руд – 0,005–0,04 %.
Связь сырьевой базы с расположением предприятий цветной металлургии

В итоге для получения 1 т меди нужно переработать более 100 тонн породы, а для олова этот показатель превышает 300 тонн. Для производства всего лишь 1 т металла нужно затратить сырья и материалов в сотни раз больше массы готового продукта. А если речь идет о выплавке «редкоземов», то вспомогательного сырья может понадобиться в сотни тысяч раз больше (по массе).

  • Сырье представляет собой богатую смесь… всего. К примеру, медные колчеданы, добываемые на Урале (карабашские руды в Челябинской области), содержат одновременно: серу, медь, галлий, железо, золото, теллур, кадмий, серебро, селен, индий и пр. – в общей сложности «коктейль» из 30 наименований. Все это нужно друг от друга отделять.
  • Колоссальная энерго- и топливоемкость технологических процессов (в частности, из-за этого цветные металлургические производства не отличаются экологичностью). Чтобы произвести 1 т никеля, потребуется затратить 55 т топлива, для получения 1 т цинка нужно 3 горючего (примерно столько же для меди), для 1 т глинозема – 12 т. Электричества требуются прямо-таки космические объемы: для 1 т алюминия – 17 000 кВт*ч, для титана – до 60 000 кВт*ч, магния – до 20 000 кВт*ч.

Обогащение в отрасли цветной металлургии непосредственно привязано к месторождениям сырья. Впрочем, это справедливо и для предприятий черной металлургии. Только после повышения концентрации требуемого металла в руде ее все равно достаточно много, поэтому плавильные комбинаты также не удалены от обогатительных фабрик. Единственное, что может повлиять на изменение в размещении заводов данных групп – это отсутствие вблизи обогатительных фабрик источников воды (для процедуры повышения концентрации жидкости нужно очень много – 8–10 т на 1 т полиметаллических руд и 15–20 т на 1 т медно-никелевых руд).

Традиционно вся цветная металлургия в России была сосредоточена на Урале. Еще при Петре I там активно начали строиться металлургические заводы (лидером в данном процессе был Н. Демидов). Выплавлялась преимущественно медь (она остро требовалась для создания артиллерийских стволов). Однако медь на месторождениях вблизи Невьянска была изрядно «разбавлена» серебром.

В то время в России плавить серебро частным лицам было строжайше запрещено, ибо из этого металла чеканились рубли. Поэтому один из отпрысков Демидова выстроил знаменитую Невьянскую башню (стоящую под наклоном на манер Пизанской). В ее подвале кабальные мастеровые (по сути, рабы) по хитрой технологии отделяли серебро и кустарным образом чеканили поддельные деньги, не отличимые от настоящих. При очередной государственной ревизии Демидов приказал затопить подвалы Невьянской башни, убив всех, кто там был.

Эта история красноречиво свидетельствует не только о злодействах так называемых «предпринимателей» петровского периода, но также и о богатстве недр Южного Урала. Там нашли и цинк, и олово, и свинец, и, конечно же, золото. Там же было обнаружено поистине чудесное явление – целая гора, словно сотканная из асбеста, – знаменитая Куделька. Впоследствии там обнаружили еще никель и кобальт.

Сейчас в том регионе работает 11 медеплавильных комбинатов, многие из которых являются «потомками» еще демидовских заводов (например, Кыштымские). Их сырьевой базой являются 16 месторождений полиметаллических руд, которые обрабатываются на восьми обогатительных фабриках. Но медь здесь не только выплавляется, но и используется – в регионе два медеэлектролитных завода. Назовем наиболее крупные предприятия:

  • Башкирский горнообогатительный комбинат (ГОК);
  • Учалинский ГОК;
  • Бурибаевское рудоуправление;
  • Карабашский медеплавильный завод;
  • Кыштымский медеэлектролитный завод;
  • Красноуральский медеплавильный комбинат (МПК);
  • Кировоградский МПК;
  • Дегтярское рудоуправление;
  • Среднеуральский медеплавильный завод;
  • комбинат «Уралэлектромедь»;
  • Гайский ГОК;
  • Медногорский медно-серный комбинат.

На заводах и комбинатах Южно-Уральского региона выплавляется почти 43 % всей рафинированной меди в стране. Кроме того, там производится примерно 2/3 всего используемого в промышленности концентрата цинка. И, конечно же, нельзя не отметить вложения Урала в золотой запас Родины (не говоря уже о редкоземельных и рассеянных металлах).

Добыча нефелинов, бокситов, титановых и медно-никелевых руд развита в северо-западном и северном регионах страны. В частности, алюминиевые комбинаты расположены в городах Кандалакша, Бокситогорск, Надвоицы. В Мончегорске выстроен медеплавильный комбинат, в Норильске – крупнейший в мире никелевый.

Также сильно развита цветная металлургия на Дальнем Востоке и на просторах Восточной Сибири. Это обусловлено наличием в регионе крупных соответствующих месторождений. В частности, особенно богата земля оловянными и свинцово-цинковыми рудами, золотыми и вольфрамовыми россыпями, ртутью.

Перспективы развития отрасли

Наиболее перспективными направлениями поднятия эффективности цветной металлургии являются следующие:

  • Усиление качественных параметров выплавляемой продукции наряду с общим увеличением объемов поставок на мировой рынок (цены на медь, к примеру, растут уже третье десятилетие подряд, что свидетельствует о фундаментальном дефиците данного металла в общепланетарном масштабе).
  • Внедрение принципиально новых технологий выплавки цветных металлов, которые будут отличаться простотой, экономичностью и экологичностью.

Для этого нужно уделить внимание следующим моментам:

  1. развитию бездоменных способов выплавки цветных металлов;
  2. углубленному использованию «хвостов», а также более глубокому извлечению цветных металлов из руды и даже из отвалов относительно пустой породы;
  3. поставке на мировой рынок не самих металлов, а продукции из них, что позволит оставлять в стране большую долю прибавочной стоимости;
  4. снижению энерго- и ресурсоемкости производства;
  5. снижению объемов вредных выбросов.

Все указанные направления и «точки особого внимания» отражены в Стратегии развития металлургического комплекса РФ на период до 2030 года.

Читайте также
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика