Приклади використання в побуті та в господарстві різних металів. Класифікацію рудних корисних копалин.
Значення металургійного виробництва в господарстві. Металургія (грец. metallurgeo - видобуваю руду, обробляю метали) є однією з найважливіших галузей сучасної обробної промисловості та господарства загалом. Металургійне виробництво охоплює підприємства, що послідовно здійснюють видобуток і переробку рудних корисних копалин і нерудної металургійної сировини, виробництво різних металів та їхніх сплавів, прокату, а також переробку металобрухту. До металургійного виробництва належать і допоміжні підприємства, що виробляють коксівне вугілля, вогнетриви, металургійне обладнання тощо. Сучасна металургія отримує понад 75 металів і
численні сплави на їхній основі.
Ця галузь безпосередньо впливає на розвиток інших галузей економіки, передусім на машинобудування і металообробку, що використовують як сировину метал. Вона також є невід’ємною складовою виробництва конструкційних матеріалів, що широко використовуються в будівництві, машинобудуванні та інших галузях. Вона має великий вплив на економіку країни загалом і великою мірою визначає економічний потенціал країни. Розвинуте металургійне виробництво потужно працює і на зовнішній ринок країни, зміцнюючи її позиції у світовій економіці.
Металургійне виробництво розділяють на дві галузі: чорну та кольорову металургію. Чорна металургія - це комплексна галузь вторинного сектору господарства, до якої входять виробництво чорних металів (чавуну та сталі), труб, феросплавів, а також металовиробів (мал. 58). Кольорова металургія - це виробництва, пов’язані з виплавкою і переробкою кольорових металів.
Розвиток металургії почався ще в кам’яну добу. Перші свідчення про металообробку датуються VI—IV тис. до н.е. і були знайдені на території сучасних Сербії, Болгарії, Португалії, Іспанії, Великої Британії. Перші досліди людини з обробки металів стосувалися легкоплавких металів: срібла, міді, олова і метеоритного заліза. Навчившись добувати мідь і олово з гірської породи й отримувати сплав, названий бронзою, люди у 3500 році до н. е. вступили у бронзову добу. Але отримувати залізо з руди і виплавляти метал було набагато складніше, тому подальший розвиток металургії стався набагато пізніше. Учені вважають, що технологія була винайдена хетами (давнє населення Малої Азії) приблизно в 1200 році до н. е. Саме цей час уважається на сьогоднішній день офіційною датою вступу людства в залізну добу.
Сучасні технології виробництва чавуну й сталі. Чорна металургія -одна з базових галузей національної економіки, що пов’язані з переробкою мінеральної сировини. Її вагома роль визначається передусім виробництвом сталевого прокату, що широко використовується іншими галузями (мал. 59).
Основні виробництва чорної металургії - це виплавка чавуну і сталі, виробництво прокату та трубна промисловість. Основною сировиною є залізні та марганцеві руди, а паливом - коксівне вугілля. Чавун виплавляють у доменних печах з підготовленої сировини - шихти (агломерату, коксу, флюсів). У сталеплавильних цехах переробний чавун і металобрухт переплавляють у сталь. Виробництво прокату -це заключний етап повного металургійного циклу. Його продукція - це закінчені металеві вироби (наприклад, рейки) та вироби, що потребують подальшої обробки (балки, труби, листи, прути тощо).
Сучасна структура у виробництві чорних металів остаточно склалася ще на початку XX ст. і представлена триступеневою схемою:
1. Підготовка сировини: збагачення руди, що передбачає підвищення концентрації в руді корисних елементів і коксування вугілля.
2. Виробництво чавуну.
3. Переробка чавуну в сталь і іншу продукцію чорних металів.
Основним способом отримання чавуну є доменне виробництво (мал. 60). У відносно незначній кількості його також одержують в електричних печах зі сталевих відходів.
Для виробництва сталі використовують 80 % рідкого чавуну і 20 % металобрухту. Найпоширенішими способами виплавки сталі є електро-пічний і киснево-конверторний, що відрізняються невеликими затратами палива й енергії. Таким чином виробляють 70 % сталі у світі.
Близько 30 % усієї сталі у світі виробляють з металобрухту (переробна металургія), використовуючи переважно електропечі.
Прокатна промисловість зі сталевих зливків виробляє сортовий і листовий прокат. Сортовий прокат має різну геометричну форму - квадрат, круг, шестигранник. З нього виробляють ще й залізничні рейки, швелера, трубні заготовки тощо. На листових станах отримують листову сталь різної товщини. З неї виготовляють також різні сталеві профілі.
Трубна промисловість має спеціалізовані заводи і цехи з виробництва сталевих і чавунних труб різного діаметра. Вони мають значний попит на світовому ринку.
Не можна не бачити і того, що в наші дні в чорній металургії відбуваються структурна перебудова, технічне і технологічне переозброєння. Досить широкого поширення набуло впровадження «революційних» технологій. До них належать: пряме отримання сталі з руди, безперервне лиття профілів, близьких за формою до кінцевої продукції, безперервне розливання сталі, використання плазмових технологій тощо.
Часи, коли економічну могутність країни визначали насамперед за рівнем розвитку чорної металургії, уже минули. Особливо це помітно в постіндустріальних державах. В епоху НТР простежується тенденція до зниження металоємності промислової продукції, зростає конкуренція з боку більш нових і прогресивних конструкційних матеріалів (алюмінію, пластмас, кераміки), посилюються заходи з охорони довкілля. Усе це зменшує роль чорної металургії у світовій економіці, йдеться навіть про те, що галузь зазнає структурної кризи. Проте не слід применшувати
значення цієї галузі. За прогнозами вчених, чорні метали залишаться основними конструкційними матеріалами і у XXI ст.
Комбінування в чорній металургії. З попередніх параграфів ви вже знаєте, що комбінування - це об’єднання в одному п ідприємстві виробництв різних галузей економіки. У чорній металургії комбінування має важливе значення, оскільки тут здійснюється багатоступенева і комплексна переробка сировини та технологічного палива. Тому основною формою організації виробництва в галузі є металургійні комбінати. Підприємства, на яких представлені всі основні металургійні виробництва, називають підприємствами повного виробничого циклу (мал. 61).
Основними перевагами комбінування є:
зниження залежності від постачальників сировини, матеріалів та палива;
скорочення транспортних, енергетичних та управлінських витрат; скорочення складських витрат (продукцію можна передавати безпосередньо з одного цеху в інший);
підвищення концентрації виробництва (з усіма її перевагами); використання відходів основного і допоміжних виробництв, що забезпечує екологічність виробництва.
Сучасні чинники розміщення підприємств чорної металургії. На розміщення підприємств чорної металургії впливають такі чинники: природно-ресурсний (орієнтація на територіальні поєднання родовищ кам’яного вугілля і руд чорних металів); транспортний (орієнтація на вантажопотоки коксівного вугілля і залізної руди); споживчий (пов’язаний з розвитком міні-заводів і переробної металургії).
У кінці XX та на початку ХХІ ст. досить активно розвивалася металургія у приморських районах. Такий варіант розміщення чорної металургії забезпечує можливість підвезення сировини і палива та вивезення готової продукції морським шляхом. При цьому в багатьох випадках імпорт залізної руди (або брухту) і кам’яного вугілля більш вигідний, ніж експлуатація місцевих родовищ.
Важливим недоліком металургії є її негативний вплив на навколишнє середовище. Виробництво чорних металів, видобуток і переробка сировини належать до екологічно небезпечних. Порівняно з іншими галузями вторинного сектору господарства, за цим впливом металургія перевершує їх. Крім викидів газів в атмосферу і забруднення водойм, утворюється багато відходів, які тяжко переробити. Найбільш шкідливі відходи коксохімічного процесу, доменні викиди, гази і пил при переробці руди, шлаки тощо.
Кольорова металургія. Ця галузь охоплює підприємства з видобутку, збагачення, переробки руд кольорових металів і виготовлення прокату (мал. 62). Основні види продукції кольорової металургії - це руди, концентрати, кольорові метали і їхні сплави, хімічні сполуки кольорових металів, вироби із цих металів і сплавів. Водночас підприємства галузі
виробляють мінеральні добрива, будівельні матеріали тощо. Роль кольорової металургії з року в рік зростає. Цьому сприяє щоразу більший попит на її продукцію серед традиційних споживачів металів, а також швидкий розвиток радіоелектроніки, обчислювальної техніки, ракетобудування і авіакосмічної техніки, ядерної енергетики тощо.
Основною сировиною для одержання кольорових металів є руди, а втім, для виробництва багатьох кольорових металів (алюмінію, міді, цинку, свинцю та ін.) використовують також і вторинну сировину. До неї відносять відходи металообробних підприємств, металевий брухт, побутові відходи та інші матеріали, що містять метал.
Особливістю сировинної бази кольорової металургії є те, що руди кольорових металів здебільшого комплексні, на відміну від інших корисних копалин, тож вміст цінних компонентів у них доволі низький. Так, у рудах поряд з основними металами - алюмінієм, міддю, свинцем, цинком, нікелем, оловом - містяться також кобальт, золото, ртуть, селен, срібло, платина тощо. Тому комплексна переробка таких руд дає змогу отримувати більшу к ількість кольорових металів. Наприклад, на заводах, що переробляють мідні руди, додатково отримують ще 15 інших хімічних елементів, а на свинцево-цинкових підприємствах поряд зі свинцем і цинком виробляють ще майже 20 цінних компонентів.
Іншою характерною особливістю руд кольорових металів є низький вміст металу в породі. Тому обсяг відходів на одиницю продукції значно вищий, ніж у чорній металургії. Для отримання однієї тонни кольорового металу переробляють від сотень до десятків тисяч тонн руди. Наприклад, для отримання однієї тонни міді потрібно переробити не менше 100 т руди.
Також виробництво кольорових металів характеризується високою паливо- та енергомісткістю.
Основними складовими кольорової металургії є виробництво: алюмінію, міді, свинцю, цинку, олова, титану, магнію, нікелю, кобальту, золота тощо.
Особливості технології виробництва та чинники розміщення підприємств з виплавки міді, алюмінію, титану. Першим металом, який освоїла людина, була мідь. Вона добре піддається всім видам обробки. Мідь та її сплави використовують в електротехніці, енергетиці, приладобудуванні та будівництві. Широко використовують і сплави міді: латунь - мідь із цинком і бронза - мідь з оловом. Мідь виробляють із сульфідних руд (наприклад, мідний колчедан). Природний вміст міді в руді невеликий (1-5 %).
Видобуту руду спочатку збагачують. Потім виплавляють метал піро-металургійним або гідрометалургійним способами. Пірометалургійний спосіб: концентрат випалюється в печах при температурах 700-800 °С. Потім концентрат плавлять у печах за температур 1500-1600 °С. Підприємства повного циклу з виробництва міді орієнтуються на сировину
(для виробництва 1 т міді потрібно обробити 100 т руди). Стадія рафінування, прокату та отримання сплавів орієнтується і на споживачів.
Алюміній - легкий, пластичний, стійкий метал, що легко обробляється, добре проводить тепло та електричний струм. Він є найпоширенішим металом у земній корі. За обсягами виробництва і використання алюміній та його сплави посідають друге місце після сталі. Його використовують в електротехніці (конденсатори, дроти, кабель, деталі та ін.), приладобудуванні, авіакосмічній промисловості, будівництві, побуті.
Найпоширенішим сплавом алюмінію є дюралюміній (сплав алюмінію з міддю, магнієм і марганцем). Він легкий і має високу міцність, тому використовується в будівництві літаків. Іншим важливим сплавом є силумін (сплав з кремнієм), який використовують при виробництві машин та у воєнному будівництві.
Найкращими рудами алюмінію є боксити, а також нефеліни та алуніти.
Виробництво алюмінію включає 2 стадії: виробництво глинозему та чистого алюмінію. Глинозем отримують з руди. Ця стадія досить матеріалоємна, великі витрати сировини, палива, води, вапняку, тому орієнтується на сировину. Чистий метал отримують з глинозему методом електролізу. Ця стадія дуже енергоємна. Для отримання 1 т алюмінію потрібно 1718 кВт/год. Тому ця стадія орієнтована на відносно дешеві джерела електроенергії.
Титан - це легкий метал, має високі антикорозійні якості, тугоплавкий, міцний, хімічно дуже стійкий. Використовується у виробництві великих машин, а також літако- та ракетобудуванні.
Основним джерелом титану є руда ільменіт. Спочатку руди титану обробляють вуглецем і хлором. Отримують хлорид титану. Потім його сполучають з металевим магнієм. Одержану речовину подрібнюють та переплавляють у печах. Цей процес відрізняється великою енергомісткістю: для отримання 1 т титану потрібно 60 тис. кВт/год.
Титан використовують переважно у сплавах. Найбільш міцні титаномагнієві сплави. Їх використовують в авіа- та ракетобудуванні, суднобудуванні, для виробництва броньованої техніки.
Через високу енергоємність виробництва титану та його сплавів підприємства орієнтовані на дешеві джерела енергії.
ГЕОГРАФІЧНИЙ ІНТЕРАКТИВ
Складіть і презентуйте схему металургійного комбінату повного циклу (у чорній металургії).
ГОЛОВНЕ
Металургія є однією з найважливіших галузей сучасної обробної промисловості та господарства загалом.
Металургійне виробництво розділяють на дві галузі: чорну та кольорову металургію. Основні виробництва чорної металургії - це виплавка чавуну і сталі, виробництво прокату та трубна промисловість. Основною сировиною є залізні та марганцеві руди, а паливом - коксівне вугілля.
Переважаючою формою організації виробництва в галузі є металургійні комбінати. Кольорова металургія - це галузь металургійного виробництва, яка включає підприємства з видобутку, збагачення, переробки руд кольорових металів і виготовлення прокату. Основними складовими кольорової металургії є виробництво: алюмінію, міді, свинцю, цинку, олова, титану, магнію, нікелю, кобальту, золота тощо.
ПЕРЕВІРИМО СВОЇ ЗНАННЯ І ВМІННЯ
1. Яке значення мають метали в сучасній економіці? Чому важливим напрямком розвитку металургії є створення нових металевих матеріалів і сплавів?
2. На конкретних прикладах поясніть, які чинники є основними в розміщенні підприємств чорної металургії.
3. Яку кінцеву продукцію виробляють підприємства чорної металургії? Чому на сьогодні виплавка чавуну і сталі у світі скорочується?
4. Складіть технологічний ланцюжок виробництва в кольоровій металургії.
5. У чому різниця у принципах розміщення мідеплавильних і алюмінієвих заводів?
6. За додатковими джерелами інформації оцініть наслідки впливу металургії на навколишнє середовище та людину. Наведіть факти, що підтверджують це.
Це матеріал з підручника Географія 9 клас Пестушко