Виды металлургии: основные направления и особенности развития

О чем речь? Направление промышленности, добывающее металл, оказало на развитие человеческой цивилизации колоссальное влияние. Металлургия занимается изготовлением металла из руды и дальнейшей обработкой сырья с устранением примесей и получением такого состава, который послужит наилучшим материалом для производства.

Какие бывают виды металлургии? Выделяют черную и цветную, каждая соответствует конкретному типу добываемого металла. Но это не все: в зависимости от технологического процесса различают такие типы, как гидрометаллургия и пирометаллургия.

Что такое металлургия

К задачам, решаемым современной металлургией, относится организация технологических процессов, позволяющих добывать металлы из различных видов сырья, в том числе руды, и вторичная переработка металлического лома, а также действия, в ходе которых изменяется химический состав, структура и характеристики того или иного сплава. Также к этой отрасли промышленного производства принято относить изготовление изделий из металла. Изначально термин «металлургия» применялся исключительно для обозначения искусства, позволяющего извлекать металл из руды.

Рассмотрим виды производства, относящиеся к металлургии:

• выплавка металла, для которой используются природное сырье или различные металлосодержащие отходы и вторсырье;
• производство сплавов;
• горячая и холодная металлообработка;
• сварочные технологии;
• процессы, позволяющие наносить на поверхность изделий и деталей защитное металлическое покрытие;
• материаловедение, точнее, те его области, которые изучают металлы, сплавы и интерметаллиды с точки зрения их физических и химических свойств.

Также понятие «металлургия» включает в себя смежные области, занятые разработкой, изготовлением и эксплуатацией механизмов, оборудования и транспорта для металлургических предприятий.

Условную границу между металлургией и горнодобывающей промышленностью занимает окускование, в ходе которого обогащенное сырье готовят к выплавке металла. Кроме того, не стоит забывать о химии, без которой, к примеру, невозможно добывать редкоземельные металлы, а также о коксохимии, производстве различных огнеупоров и т. д.

Работников отрасли принято называть металлургами.

Основные виды металлургии

Говоря о видах металлургии, в первую очередь следует упомянуть о том, что два основных направления, занимающихся выплавкой и обработкой черных (железа, марганца, хрома и их сплавов), а также нечерных (non-ferrous metals) или цветных металлов, принято называть черной и цветной металлургией соответственно.

Черная металлургия

Включает добычу и обогащение руд черных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К данной отрасли относят также производство проката черных металлов, стальных, чугунных и других изделий.

Цветная металлургия

Сюда относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

Какие виды металлургии существуют? В основе классификации лежат особенности основного технологического процесса, в соответствии с которыми в отдельные области выделены пирометаллургия и гидрометаллургия:

• Пирометаллургия (от греч. πῦρ «огонь») – совокупность процессов с применением высокой температуры (обжига, плавки и т. д.). К этой группе также принято относить плазменную металлургию.
• Гидрометаллургия (от греч. ὕδωρ «вода») – технологические процессы, в ходе которых металлы извлекаются из руды, концентрата или вторичного сырья. Здесь применяются вода и водные растворы химических реагентов. Далее используются цементация, электролиз и другие методы, которые позволяют выделить из раствора металл.

Во всем мире ученые активно занимаются разработкой новых методов и технологий. В частности, все более широко применяются микроорганизмы. С помощью биотехнологий (биовыщелачивания, биоокисления, биосорбции, биоосаждения и очистки растворов) в наши дни научились извлекать из руд цветные металлы. Такие технологические процессы используют, например, для добычи меди, золота, цинка, урана и никеля из сульфидного сырья. С помощью биологических технологий на металлургических производствах также выполняют глубокую очистку сточных вод.

География и виды черной металлургии

Черные металлы добывают из железных руд. Речь идет о выплавке сплавов железа с углеродом (чугуна и стали), производстве полуфабрикатных изделий (проката), а также о добыче марганца и хрома, которые часто выступают в роли легирующих добавок.

Чугуном принято называть углеродистый сплав железа (содержание углерода от 2,14 % и выше). Для выплавки традиционно использовались доменные печи, которые в последнее время все чаще уступают место бездоменным технологиям.

К стали относят сплавы на основе железа, содержащие не более 2,14 % углерода. Чаще всего ее выплавляют с использованием кислородно-конвертерного или электросталеплавильного методов.

При выборе мест для размещения металлургических предприятий учитывают различные факторы: природно-ресурсный (сырье и топливо), транспортный, водный, энергетический, экологический и т. д.

Различают следующие виды локализации предприятий, занятых черной металлургией, в зависимости от их ориентации на различные виды сырья:

• Ориентация на каменноугольные и железнорудные месторождения, располагающиеся на одной территории. Для таких предприятий характерен полный цикл производства, который включает как обогащение железных руд с последующей выплавкой чугуна и стали, так и выпуск проката. Такие металлургические заводы работают в Великобритании, Российской Федерации, Китайской Народной Республике, Индии, ЮАР и Украине.
• Размещение вблизи каменноугольных бассейнов. Такую локализацию обуславливает высокая потребность предприятий черной металлургии в коксе (твердый горючий остаток – продукт бескислородной термической обработки угля). Подобная ориентация характерна для комбинатов, работающих в Российской Федерации, США, Германии, Польше, а также в Украине.
• Расположение вблизи железорудных бассейнов. Совершенствование технологий позволило сократить потребность металлургических предприятий в коксе, что дало возможность разместить ряд комбинатов в Российской Федерации, Китайской Народной Республике, Бразилии, Мексике, а также в Украине.
• Ориентация на грузовые потоки коксующихся углей и железных руд. Такое размещение обусловлено тем, что был преодолен территориальный разрыв между комбинатами и их сырьевой базой. Это стало возможным благодаря тому, что в наше время активно развиваются транспортные магистрали, а также осваиваются новые ресурсные районы. Местом расположения предприятий черной металлургии в Российской Федерации, США, Японии и ряде европейских стран стали крупные морские порты.
• Направленность на потребителей. Активно развивающиеся мини-заводы и передельная черная металлургия в США, Японии, Италии, Испании, Мексике и Бразилии позволили практически полностью перейти на выплавку металла из импортного сырья. Внедрение новейших технологий и развитие передельной отрасли дали возможность повысить производительность труда.

В последнее время многие металлургические предприятия переносят, чтобы свести к минимуму их отрицательное воздействие на экологию.

География и виды цветной металлургии

Разнообразие видов сырья в цветной металлургии обуславливает широкую географию размещения предприятий. К примеру, комбинаты, производящие тяжелые металлы, как правило, ориентируются на сырьевую базу из-за низкого содержания полезных компонентов в рудах (1-2 %).

По этой причине Чили, Заир, Замбия и Перу в основном развивают медную промышленность, Малайзия и Индонезия – оловянную. Районы добычи сырья также стали местом сосредоточения предприятий цветной металлургии в таких странах, как США, Канада, Австралия, РФ, Казахстан, Польша и Испания.

Для стран с развивающейся экономикой характерно преобладание нижних стадий производства (добыча руд, выпуск концентратов и чернового металла), а развитые государства занимаются выплавкой металла и изготовлением готовых изделий из него. Особое значение при выборе места локализации заводов играют пути транспортировки. По этой причине в Западной Европе, Америке и Японии производство металла из руды, поставляемой развивающимися странами, сместилось в морские порты.

Значение потребительского фактора возрастает благодаря использованию вторсырья.

Изготовление таких видов продукции цветной металлургии, как легкие металлы (алюминий, титан, магний, бериллий и т. п.), отличается меньшей привязкой к сырьевым базам благодаря высокому содержанию полезных компонентов в рудах. Выплавкой главным образом занимаются предприятия развитых стран. Такие производства отличаются энергоемкостью, что обуславливает ориентацию на энергетические факторы, а также транспорт. Относительно дешевая гидрогенерация энергии в таких странах, как Норвегия и Канада, делает выгодной выплавку алюминия из привозного сырья.

Малый удельный вес, высокая электро- и теплопроводность, отличные технологические и эксплуатационные характеристики обусловили востребованность алюминия и его сплавов в самолетостроении, космической промышленности, строительстве и многих других областях.

Развитие металлургии и области применения металлов

Земная кора содержит лишь небольшое количество необходимых современной промышленности металлов. Так, алюминия в ней содержится около 8,9 %, железа – 4,65 %, магния – 2,1 %, титана – 0,63 %. Содержание ряда благородных и редких веществ измеряется в сотых и даже тысячных долях процента.

В мировой промышленности происходит постоянный рост производства металла. За 20 лет на рубеже XX и XXI веков произошло удвоение мирового потребления и металлофонда. На сегодня это порядка 800 миллионов и 8 миллиардов тонн соответственно. Продукция, при изготовлении которой используются черные и цветные металлы, составляет 72–74 % ВНП развитых стран. Выдающиеся характеристики и экономическая эффективность применения – факторы, обусловившие широкую востребованность металлов в качестве конструкционных материалов.

Порядка 90 % (750 млн т) потребления металла в мировой промышленности приходится на стальные сплавы, 3 % (от 20 до 22 млн т) – на алюминий, 1,5 % (от 8 до 10 млн т) – на медь, от 5 до 6 млн т – на цинк, до 4 млн т – на свинец. Остальных металлов потребляется не более одного миллиона тонн.

Ежегодное производство алюминия, меди, цинка, свинца измеряется миллионами тонн, магния, титана, никеля, кобальта, молибдена и вольфрама – тысячами, селена, теллура, золота и платины – тоннами, а иридия, осмия и других редких металлов – килограммами.

Лидирующие позиции по производству и потреблению металла принадлежат Соединенным Штатам Америки, Японии, Китаю, Российской Федерации, Германии, Украине, Франции, Италии и Великобритании.

Благодаря твердости, высокой плотности, температуре плавления, тепло-, электро- и звукопроводности, внешнему виду и ряду других характеристик металлы широко применяются в самых разных сферах.

Широкое применение металлов обусловлено индивидуальными характеристиками:

• Твердость и прочность стальных сплавов определили их широкое употребление в таких областях, как строительство, машиностроение и т. п.
• Ковкость, высокая теплопроводность, прочность при экстремально низкой температуре позволяют изготавливать из алюминия фольгу, посуду, детали криогенной техники, а также летательных аппаратов.
• Отличительные свойства меди – пластичность, высокие электро- и теплопроводность. Благодаря этим качествам металл и его сплавы широко применяют для изготовления проводов, контактов, деталей оборудования для генерации электроэнергии.
• Применение тягучих, вязких и химически инертных золота и серебра ограничено их относительной дороговизной. Помимо ювелирных украшений, из этих металлов и их сплавов изготавливают неокисляемые контакты электронного и электротехнического оборудования.

Виды предприятий металлургии

Металлургические комплексы каждой из развитых и развивающихся стран обычно состоят из предприятий, которые занимаются выплавкой черных и цветных металлов. Технологический процесс на таких комбинатах, как правило, включает как добычу и обогащение руд или иного сырья, так и выплавку готовой продукции, включая сами металлы и их многочисленные сплавы.

В современных металлургических комплексах осуществляются разнообразные технологические процессы.

Деятельность таких предприятий включает:

• добычу сырья и его подготовку к последующей обработке – обогащению, агломерированию, изготовлению концентрированных смесей и т. п.;
• металлургическую переработку, в ходе которой изготавливаются чугун, сталь, черный и цветной прокат, трубы и т. д.;
• изготовление сплавов;
• коксохимическое производство;
• утилизацию отходов и выпуск разнообразных продуктов вторичной переработки.

Наиболее удачная схема, позволяющая организовывать максимально эффективные металлургические производства, – комбинирование технологических процессов.

В работе предприятий могут сочетаться различные технологии. Основные объемы продукции черной металлургии в индустриально развитых странах производятся на комбинатах:

• полного цикла (в их деятельности используется сочетание всех указанных выше технологических процессов и их стадий – от добычи руд до изготовления готовой продукции);
• неполного цикла: или осуществляющих добычу и обогащение руд, или производящих сталь (чугун) и металлопрокат.

Относительно предприятий неполного цикла («малая металлургия») применяется также термин «перерабатывающие».

Добычей и обогащением руд занимаются горно-обогатительные комбинаты (ГОКи).

Предприятия полного цикла, на которых в мире производится большая часть черного металла, тяготеют либо к источникам сырья, либо к потребителю и источникам топлива, либо находятся между ними.

Перерабатывающие металлургические предприятия, как правило, располагаются вблизи машиностроительных заводов. Для выплавки используют привозное сырье, лом черных или цветных металлов и отходы от работы машиностроительных заводов.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.