Металлургическое производ­ство - это область науки, техники и от­расль промышленности, охватывающая различные процессы получения металлов из руд или других материалов, а также процессы, способствующие улучшению свойств металлов и сплавов.

Введение в расплав в определенных количествах ле­гирующих элементов позволяет изменять состав и структуру сплавов, улучшать их механические свойства, получать задан­ные физико-химические свойства.

Оно включает -

шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей;

горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подго­тавливая их к плавке;

коксохимические заводы, где осуществляют подготовку уг­лей, их коксование и извлечение из них полезных химических продуктов;

энерге­тические цехи для получения сжатого воз­духа (для дутья доменных печей), кисло­рода, очистки металлургических газов;

доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окаты­шей;

заводы для производства ферроспла­вов; сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные) для производства стали;

прокатные цехи, в которых слитки стали перерабатывают в сортовой прокат: балки, рельсы, прутки, проволоку, лист.

Основная продукция черной металлур­гии:

чугуны

передельный, используемый для передела на сталь,

литейный - для производства фасонных чугунных отливок на машиностроительных заводах;

железо­рудные металлизованные окатыши для выплавки стали;

ферросплавы (сплавы железа с повышенным содержанием Мп, Si, V, Ti и т.д.) для выплавки легирован­ных сталей;

стальные слитки для произ­водства сортового проката, листа, труб и т.д.;

стальные слитки для изготовления крупных кованых валов, роторов турбин, дисков и т.д., называемые кузнечными слитками.

Продукция цветной металлургии:

слитки цветных металлов для производст­ва сортового проката (уголка, полосы, прутков);

слитки (чушки) цветных метал­лов для изготовления отливок на машино­строительных заводах;

лигатуры - сплавы цветных металлов с легирующими элемен­тами, необходимые для производства слож­ных легированных сплавов для отливок;

слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения, электронной техники и других отраслей машиностроения.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флю­сы, топливо и огнеупорные материалы.

Промышленная руда - это природ­ное минеральное образование, содержащее какой-либо металл или несколько ме­таллов в концентрациях, при которых эко­номически целесообразно их извлечение. Руда состоит из рудного минерала , содер­жащего один ценный элемент (например, железо, марганец) или несколько ценных металлов -комплексные руды (полиметал­лические), например, медно-никелевые руды, железомарганцевые, хромоникелевые и др. Кроме рудных минералов в со­став руды входит пустая порода - минера­ лы , которые отделяются от рудных мине­ралов при обогащении или переходят в шлаки при плавке.

В зависимости от содержания добывае­мого металла руды бывают богатые и бед­ ные. Перед использованием руды обогаща­ют , т.е. удаляют из руды часть пустой поро­ды. В результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла. Использование концентрата улуч­шает технико-экономические показатели работы металлургических печей.

Флюсы - это материалы, загружаемые в плавильную печь для образования шла­ ков - легкоплавких соединений с пустой породой руды или концентратом и золой топлива.

Обычно шлак имеет меньшую плот­ность, чем металл, поэтому он располага­ется в печи над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым , если в его составе от­ношение основных оксидов (CaO, MgO и др.) к кислотным оксидам (SiO 2 , Р 2 О 5) не более 1,5, и основным, если это отноше­ние составляет 2,15 ... 4.

Топливо - это горючие вещества, ос­новной составной частью которых являет­ ся углерод , которые применяются с целью получения при их сжигании тепловой энергии. В металлургических печах ис­ пользуют кокс, природный газ, мазут, до­ менный (колошниковый) газ.

Кокс получают на коксохимических заводах в коксовых печах сухой перегон­кой при температуре > 1000 °С (без доступа воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится 80 ... 88 % углерода, 8 ... 12 % золы, 2 ... 5 % влаги, 0,5 ... 0,8 % серы, 0,02 ... 0,2 % фосфора и 0,7 ... 2 % летучих продуктов. Для домен­ной плавки кокс должен содержать мини­мальное количество серы и золы. Куски кокса должны иметь размеры 25 ... 60 мм. Кокс должен обладать достаточной проч­ностью, чтобы не разрушаться под дейст­вием шихтовых материалов.

Природный газ содержит 90 ... 98 % углеводородов (СН 4 и С 2 Н 6) и 1 % азота. Мазут содержит 84 ... 88 % углерода, 10 ... 12 % водорода, небольшое количество серы и кислорода. Кроме того, используют доменный или колошниковый газ - по­бочный продукт доменного процесса.

Огнеупорные материалы - это мате­риалы и изделия преимущественно на ос­нове минерального сырья, обладающие огнеупорностью не ниже 1580 °С . Их применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) метал­лургических печей и ковшей для расплав­ленного металла. гне­упорность материала - это способность противостоять, не расплавляясь, воздейст­вию высоких температур. По химическим свойствам огнеупорные материалы разде­ ляют на

кислые, (динасовые, кварцеглинистые), Материалы, содержащие большое ко­личество кремнезема SiO 2., на­пример кварцевый песок (95 % SiO 2), динасовый кирпич, огнеупорность которых до 1700 °С

основные, содержащие ос­новные оксиды (CaO, MgO), - основными (магнезитовый кирпич и металлургиче­ский порошок, магнезитохромитовый кирпич, огнеупорность которого более 2000 °С).

нейтральные.(шамотный кирпич --А1 2 Оз, )

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Организация прои зводства на предприятии отрасли металлургии

Введение

ОАО «НЛМК» является одним из крупнейших металлургических комбинатов мира. По России - это третий по величине производитель стали.

Комбинат расположен в центре европейской части России, в городе Липецке, недалеко от крупнейшего железно-рудного бассейна Курской магнитной аномалии.

НЛМК - это предприятие полного металлургического цикла. В состав производственных мощностей входят горно-обогатительное, агломерационное, коксохимическое производство, доменное производство, сталеплавильное производство, производство горячекатаного и холоднокатаного проката, проката с цинковым и полимерным покрытиями, а также кислородное производство.

Данная курсовая работа посвящена кислородному производству на ОАО «НЛМК».

В первой части работы подробно описывается производственная структура производственного подразделения (Кислородный цех). Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО «НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах, а также описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха.

Во второй части рассматривается организация производственного процесса в производственном подразделении: Энергетическое производство ОАО «НЛМК». Структура управления кислородного цеха.

Третья часть работы описывает расчет производственной мощности цеха.

1. Производственная структура производственного подразделения

1.1 Кислородный цех ОАО « НЛМК»

Кислородный цех является производственно - структурной единицей энергетического производства ОАО «НЛМК». В составе кислородного производства имеются две компрессорные станции для обеспечения цехов комбината сжатым и осушенным сжатым воздухом.

Кислородный цех имеет право на осуществление деятельности по:

1. Эксплуатации производства по получению, переработке, хранению и применению продуктов разделения воздуха.

2. Монтажу и пуско-наладке металлургических и коксохимических производств и объектов.

3. Ремонту агрегатов и оборудования металлургических и коксохимических объектов.

4. Эксплуатации взрывоопасных производственных объектов.

5. Осуществлению деятельности по обращению с опасными отходами.

6. Деятельность природоохранной направленности (утилизация, складирование, перемещение, размещение, захоронение, уничтожение промышленных и иных отходов).

В состав кислородного производства входят:

Кислородная станция №1;

Кислородная станция №2;

Участок внешних сетей и компрессорных станций (центральная компрессорная станция и станция осушенного воздуха р-н АГП).

В настоящее время в цехе заканчивается техническое перевооружение. Практически все оборудование является новым, высокопроизводительным, управляемым с помощью компьютеров. На воздухоразделительных установках работают специалисты с высшим образованием. Вся информация о работе блока выведена на компьютеры.

Воздух из атмосферы, через фильтры, всасывается компрессорами и сжимается до 6 кгс/см 2 , с последующей подачей в ВРУ для получения продуктов разделения (ПРВ), азота, кислорода, аргона, смеси инертных газов (криптоно-ксеноновый концентрат), неоногелиевой смеси (технического неона), и далее подаются потребителям ПРВ.

Кислород технический чистотой 99,5% давлением до 1,9 МПа используется при выплавке стали в кислородно-конвертерных цехах (ККЦ).

Кислород технологический чистотой 95% с давлением 400 мм вод. ст - для интенсификации доменного производства чугуна, обогащение доменного дутья до 30-40% кислородом, позволяет улучшить тепловой баланс плавки, увеличивается производительность печей.

Азот 99,999% потребляют листопрокатные цехи (ЛПЦ-2; ЛПЦ-3; ЛПП; ЛПЦ-5), огнеупорный цех, ККЦ-1, ККЦ-2, газовый цех.

Азот 98% - для продувки межконусных пространств в доменном процессе (ДП-6), на УСТК (КХП), ККЦ-1 и ККЦ-2.

Аргон - для продувки в процессе разливки специальных высококачественных марок сталей для удаления растворенных газов (ККЦ-1, ККЦ-2). Аргон на сторону отпускается в жидком и газообразном виде.

Кислородное производство обеспечивает цехи и производства комбината кислородом для автогенных нужд и сжатым воздухом. На сторону отпускается кислород жидкий и газообразный, криптоно-ксеноновый концентрат, неоногелиевая смесь.

1.2 Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО « НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов получило в последнее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

В настоящее время выплавка чугуна и стали осуществляется только с применением кислорода.

За последние годы российские металлурги накопили большой опыт разработки и промышленного освоения способов интенсификации кислородом доменного, конвертерного и мартеновского процессов, плавки стали в электропечах и выплавки цветных металлов.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

Сырьем для получения кислорода в промышленности служит атмосферный воздух, содержащий в химически несвязанном состоянии кислород, азот, аргон, криптон и другие газы.

Выделение кислорода из смеси газов (воздуха) требует значительно меньше энергетических затрат, чем при его получении из вещества, содержащего его в химически связанном состоянии, например и воды.

Промышленный способ выделения из воздуха кислорода и других составных частей осуществляется в следующие два этапа:

1. Охлаждение воздуха и последующее его сжижение.

2. Разделение жидкого воздуха на азот, кислород и другие газы в специальных ректификационных камерах.

Кислород является могучим интенсификатором металлургического производства. По количеству потребляемого кислорода черная металлургия занимает первое место. Кислород применяется в процессах выплавки чугуна и стали, а также для зачистки и резки слитков в сталепрокатном производстве.

В доменных печах при выплавке чугуна кислородом обогащают воздух, вдуваемый в печь для сжигания загруженного топлива. Например, сравнительно небольшое обогащение дутьевого воздуха кислородом (до 25-28% О 2) дает возможность на 15-20% увеличить производительность доменной печи при выплавке доменных ферросплавов (ферросилиция и ферромарганца), использовать более бедные руды и снизить расход топлива при выплавке специальных сортов чугуна. Для доменной печи требуются очень большие количества кислорода-50 000-100 000 м 3 /ч и более.

Особенно эффективно использование в доменном процессе кислорода в сочетании с природным газом. В этом случае при содержании 30-35% кислорода в дутье производительность печи возрастает на 30%, а удельный расход кокса снижается на 25 - 40°о. С применением кислорода работают современные домны-гиганты емкостью 2700-3000 м 3.

Применение кислорода в конверторной плавке дает возможность получать более дешёвую конверторную сталь по качеству равноценную мартеновской. В связи с этим на ряде крупных металлургических заводов России построены мощные конверторные цехи нового типа. Сталь получают в конверторах путем продувки жидкого чугуна чистым кислородом, вводимым сверху через горловину.

Основное преимущество конвертерного способа - это большая скорость плавки, а скорость плавки - одна из коренных проблем металлургии. Поэтому кислородный конвертер позволяет резко увеличить выплавку стали при меньших капитальных и эксплуатационных затратах.

Стоимость сооружения цеха с мощными конвертерами на 35% ниже стоимости строительства мартеновского цеха. Конвертерное производство выдвигает повышенные требования к концентрации кислорода, которая должна быть не менее 99,5% О 2 . Применение чистого кислорода позволяет резко снизить содержание азота в стали, в результате чего качество конвертерной стали не уступает мартеновской, а по ковкости, свариваемости и пластичности она превосходит мартеновскую.

Кислород в электросталеплавильном производстве используют почти на всех заводах, имеющих электросталеплавильные цехи. С применением кислорода выплавляют преобладающую часть электростали. Особенно эффективно применение кислорода в производстве нержавеющей и других высоколегированных сталей. При продувке расплавленной ванны кислородом достигаются более высокие температуры, значительно ускоряется процесс окисления углерода и достигается требуемое содержание углерода в нержавеющей стали.

Для газовой сварки кислород смешивают с горючим газом, например с ацетиленом, пропаном чтобы интенсифицировать процесс сгорания газа и получить пламя с высокой температурой, требующееся для быстрой плавки металла в месте сварки. С помощью кислорода можно резать стальные слитки, болванки и плиты толщиной до 1500 мм и более. В качестве горючего при резке используется ацетилен, пропан, природный газ, пары керосина, водород, коксовый газ и др.

В последние годы для огневой зачистки и резки металла кислородом применяют специальные машины, встраиваемые в конвейер проката.

При плавке и разливке металлов в инертной среде существуют большие перспективы улучшения качества металла (особенно стали специальных марок). Весьма эффективна также продувка аргоном перед выпуском стали из электропечи для удаления растворенных газов. Расход аргона составляет около 1 м 3 /т. Аргон применяют также при выплавке титана, циркония, а также при сварке алюминия, титана и других цветных металлов. Извлечение аргона в больших количествах одновременно с извлечением кислорода из воздуха на кислородных станциях металлургических заводов позволяет получать его по сравнительно низкой себестоимости и широко внедрять в металлургические процессы.

Помимо перечисленных производств, кислород применяют в горнорудной промышленности для огневого бурения скважин, в цементной, целлюлозно-бумажной промышленности, медицине, авиации и др.

Приведенный краткий обзор показывает, что существуют самые широкие области применения кислорода в различных технологических процессах. Требования, предъявляемые к кислородным установкам, как в отношении количества выпускаемых продуктов, так и их качества (концентрация, содержание примесей, влажность), весьма разнообразны. Кроме того, для осуществления отдельных процессов необходимо различное давление и различные графики подачи. Например, в доменном процессе - непрерывная подача, в конвертерном и мартеновском - периодическая.

Необходимо также в большинстве случаев обеспечивать подачу кислорода на значительные расстояния от кислородного цеха почти по всему заводу, а иногда и на другие предприятия.

Повышенная загрязненность атмосферы в районе металлургических заводов вызывает дополнительные трудности, связанные с тщательной очисткой перерабатываемого воздуха. Однако кислородная промышленность существует почти 90 лет. За это время кислородные аппараты и машины получили высокое техническое развитие.

1.3 Технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха

Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и редких газов, не связанных между собой химически. Приближенно можно рассматривать воздух как смесь только азота и кислорода, поскольку аргона и редких газов содержится менее 1%, в этом случае принимают (округленно), что объемное содержание азота в воздухе составляет 79% и кислорода-21%.

Разделение воздуха на кислород и азот является довольно сложной технической задачей, особенно если воздух находится в газообразном состоянии. Этот процесс облегчается, если предварительно воздух перевести в жидкое состояние сжатием в компрессорах, расширением и охлаждением, а затем осуществить его разделение на составные части, используя разность температур кипения жидких кислорода и азота. Жидкий азот под атмосферным давлением кипит при температуре - 195,8°С, а жидкий кислород при - 182,97°С. Если жидкий воздух постепенно испарять, то сначала будет испаряться преимущественно азот, обладающий более низкой температурой кипения; по мере улетучивания азота жидкость обогащается кислородом. Повторяя процесс многократно, можно достигнуть желаемой степени разделения воздуха на азот и кислород требуемой чистоты. Процесс разделения жидких смесей на их составные части путем многократного испарения жидкости называется ректификацией.

Следовательно, описанный способ получения кислорода основан на сжижении воздуха путем охлаждения его до очень низкой температуры и последующего разделения на кислород и азот методом ректификации. Поэтому данный способ получения кислорода называется глубоким охлаждением.

В настоящее время получение кислорода из воздуха глубоким охлаждением наиболее экономично, вследствие чего этот метод получил широкое промышленное распространение. Глубоким охлаждением и ректификацией воздуха можно получать практически любые количества кислорода и азота сравнительно низкой стоимости. Расход электроэнергии на получение 1м 3 кислорода составляет 0,4 - 1,6 Квт*ч (1,44*10 6 -5,76*10 6 Дж) в зависимости от производительности и технологической схемы установки.

Технологический процесс разделения воздуха состоит из следующих основных стадий:

1. очистки воздуха от пыли и механических примесей;

2. сжатия воздуха в компрессорах;

3. очистки сжатого воздуха от углекислого газа;

4. осушки сжатого воздуха и очистки его от углеводородов;

5. сжижения и ректификации воздуха для разделения на кислород, азот, извлечения редких газов - аргона и криптоно-ксенона;

6. накопления полученного газообразного кислорода в газгольдере или жидкого кислорода в цистерне - хранилище;

7. наполнения газообразным сжатым кислородом баллонов, подачи сжатого кислорода потребителю по газопроводу или наполнения транспортных танков и цистерн жидким кислородом из стационарных танков и цистерн;

8. очистки редких газов от кислорода и азота, с доведением их состава до требований ГОСТ, и наполнения редкими газами баллонов (Приложение 1).

Технологические схемы и конструкции воздухоразделительных установок определяются требованиями по производительности, концентрации продуктов разделения, условиями эксплуатации.

По своим технологическим схемам установки отличаются:

ѕ способом получения холода (холодильным циклом);

ѕ способами очистки воздуха от углекислоты и влаги;

ѕ схемой ректификации.

Очистка воздуха от механических примесей, необходимая для удаления пыли и случайных твердых частиц (механических примесей), осуществляется с помощью устройств для первичной обработки воздуха - воздухозаборов и фильтров.

Для работы воздухоразделительных установок требуется сжатый воздух, который является не только производственным сырьем, но и источником получения холода, необходимого для ожижения газов и компенсации холодопотерь установки. Холодильный эффект сжатого воздуха проявляется в процессе его дросселирования (лубокого охлаждения и сжижения газов). Для сжатия воздуха применяют турбокомпрессоры. Основными требованиями,которые предъявляются к компрессорам, подающим воздух в установки разделения воздуха, являются их надежность и высокий коэффициент полезного действия. Известно, что центробежные компрессоры большой производительности обладают более высоким КПД по сравнению с машинами малой производительности, а стоимость 1 м 3 кислорода зависит от экономичности работы воздушного компрессора. Исходя из этого, установки разделения воздухавыгоднее комплектовать как можно более мощными машинами.

Удаление из воздуха водяных паров - обязательный процесс обработки воздуха перед поступлением его в разделительный аппарат. В кислородных установках применяют следующие методы осушки воздуха: химический (влага поглощается твердым едким натром); адсорбционный (влага из воздуха поглощается адсорбентами - алюмогелем, силикагелем или цеолитом); вымораживание влаги путем охлаждения воздуха до 30 - 40 0 С в переключающихся теплообменниках, где водяные пары выпадают в виде воды или льда на рабочей поверхности аппаратов; вымораживание влаги совместно с двуокисью углерода при охлаждении воздуха в регенераторах.

Очистка воздуха от углекислого газа (СО 2). Углекислый газ и водяные пары, попадающие в разделительный аппарат, выпадают и замерзают при низких температурах. Забивка ректификационной колонны твердой двуокисью углерода нарушает работу установки, вследствие чего разделительный аппарат периодически останавливают для отогрева.

В производстве кислорода применяют химический и Физический методы очистки воздуха от двуокиси углерода. В настоящее время воздухоразделительные установки комплектуются блоками комплексной очистки воздуха высокоэффективными адсорбентами - цеолитами. Физическую очистку (в регенераторах) проводят путем охлаждения воздуха примерно до - 170 0 С. При такой температуре двуокись углерода почти полностью переходит в твердое состояние и задерживается в насадке регенераторов.

Основной метод получения кислорода, азота, аргона и других продуктов разделения воздуха - метод глубокого охлаждения воздуха с последующей ректификацией (разделением) в аппаратах колонного типа. Для глубокого охлаждения используется свойство сжатых газов понижать температуру при расширении.

Уменьшение давления сжатого воздуха на каждую атмосферу при резком расширении (дросселировании) будет сопровождаться падением температуры. Еще более эффективно понижается температура газа, когда он, расширяясь, производит работу. Машина, основанная на таком принципе, называется детандер. Если направить сжатый газ в цилиндр, то при расширении газа поршень перемещается и совершается работа, а сам газ резко охлаждается. Газ может охлаждаться и в турбодетандере, где сжатый газ вращает рабочее колесо. Современные воздухоразделительные установки создаются с использованием как эффекта дросселирования, так и расширения воздуха в турбодетандерах (Приложение 2).

Аргон является наиболее дешевым редким газом, так как содержится в воздухе в значительно большем количестве, чем остальные редкие газы. Поэтому получение аргона на воздухо-разделительных аппаратах непрерывно увеличивается. Получение чистого аргона включает три стадии. Вначале в воздухоразделительном аппарате, попутно с кислородом или азотом, получают азото-аргоно-кислородную смесь, так называемый сырой аргон, с содержанием от 65 до 95% аргона. Затем эту смесь подвергают каталитической очистке от кислорода при связывании последнего водородом, с получением смеси азот - аргон. Третья стадия процесса заключается в разделении смеси азот-аргон на чистый аргон, извлекаемый как конечный продукт, и азот, выбрасываемый в атмосферу. Технологический процесс получения криптона и ксенона включает три стадии.

1. Получение первичного (бедного) криптоно-ксенонового-концентрата с содержанием 0,1-0,2% криптона и ксенона в сумме.

2. Обогащение первичного концентрата и получение из него технического криптона с содержанием до 99% криптона и ксенона (в сумме) или криптоно-ксеноновой смеси с содержанием до 95% криптона и не менее 5% ксенона.

3. После ВРУ азот и кислород подается на кислородные и азотные компрессора. Кислород сжимается до давления Р = 30 кгс/см 2 и подается на кислородно-распределительные пункты, а затем в сеть комбината: в конвертерные цехи ККЦ-1 и ККЦ-2, листопрокатное производство, доменное производство, электросталеплавильный цех, фасоносталелитейный цех, ремонтные цеха механического оборудования, на очистные сооружения, производство сложной бытовой техники, коксохимпроизводство.

Основными потребителями азота являются: листопрокатное производство (агрегат непрерывного отжига АНО, агрегат горячего цинкования АГЦ, колпаковые печи, методические печи), конвертерное производство (отделение десульфурации), коксохимическое производство (на установки сухого тушения кокса), карбидо - сажевый цех, производство сложной бытовой техники, доменное производство (засыпной аппарат).

Основными потребителями аргона являются конверторные цехи (комбинированная продувка стали), производство динамной стали, производство сложной бытовой техники, ремонтно-механический цех, фасоно-литейный цех.

2. Организация производственного процесса в производственном подразделении : Энергетическое производство ОАО « НЛМК». Структура управления кислородного цеха

Энергетическое производство (ЭП) является структурным подразделением ОАО «НЛМК» и находится в непосредственном подчинении у первого вице-президента - генерального директора. Энергетическое производство возглавляет начальник Энергетического производства.

В состав Энергетического производства входят следующие структурные подразделения ОАО «НЛМК»: Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), Кислородный цех, Центр электроснабжения (ЦЭлС), Газовый цех, Теплосиловой цех (ТСЦ), Цех водоснабжения (ЦВС), Цех технологической диспетчеризации (ЦТД), Энергоремонтный цех (ЭнРЦ), Электроремонтный цех (ЭлРЦ).

Структуру управления Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник Управления организации труда и персонала (УОТиП), согласовывает директор по персоналу и утверждает первый вице - президент - генеральный директор.

Штатное расписание Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник УОТиП, утверждает директор по персоналу и общим вопросам.

В своей деятельности Энергетическое производство руководствуется следующими документами:

ѕ законодательными и нормативными актами Российской Федерации;

ѕ Трудовым кодексом Российской Федерации;

ѕ Правилами внутреннего трудового распорядка работников ОАО «НЛМК»;

ѕ Коллективным договором ОАО «НЛМК»;

ѕ Уставом ОАО «НЛМК»;

ѕ решениями Общего собрания акционеров, Совета директоров, Правления ОАО «НЛМК»;

ѕ приказами, распоряжениями и указаниями руководства ОАО «НЛМК»;

ѕ распоряжениями и указаниями руководства Энергетического производства;

ѕ нормативными документами Системы менеджмента качества ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами Системы управления окружающей средой ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами, определяющими требования устройства и эксплуатации электроустановок;

ѕ Положением о Системе управления охраной труда и промышленной безопасностью в ОАО «НЛМК»;

ѕ Положением о порядке расследования и учета несчастных случаев на производстве в ОАО «НЛМК»;

ѕ другими документами, регламентирующими деятельность персонала Энергетического производства.

В состав Энергетического производства структуры управления Кислородного цеха входит начальник цеха, которому непосредственно подчинены:

ѕ начальник службы подготовки ремонтов;

ѕ начальник кислородной станции №1;

ѕ заместитель начальника цеха (по технологии);

ѕ начальник кислородной станции №2;

ѕ начальник службы по эксплуатации эл. оборудования;

ѕ главный специалист (по тех. перевооружению) (Приложение 3).

В обязанности начальника службы подготовки ремонтов входят:

ѕ организация и осуществление контроля за эксплуатацией оборудования цеха;

ѕ планирование, организация и контроль ремонтов и мероприятий по техническому перевооружению оборудования;

ѕ контроль материально-технического обеспечения ремонтов. Документальное сопровождение процесса;

ѕ разработка мероприятий по ликвидации повреждений и устранению аварийного состояния оборудования;

ѕ разработка, оформление, согласование ведомостей планируемых работ и технических заданий по ремонту и техническому обслуживанию оборудования.

В подчинении начальника службы подготовки ремонтов находятся: мастер участка по подготовке производства, который руководит работой слесарей - ремонтников, электрогазосварщиков, машинистов кранов, трактористами и кладовщиками, и инженер по комплектации оборудования.

В обязанности начальника кислородной станции №1 входит: руководство и непосредственное участие в процессе производства продуктов разделения воздуха и организация складирования и выдачи продуктов воздухоразделения. В его подчинении находятся: начальник участка (редких газов), который руководит работой аппаратчиков ВРУ, а также специалисты ВРУ и инженеры по техническому надзору и инженер - технолог.

В обязанности начальника цеха (по технологии) входит: осуществление руководства производственно - хозяйственной и технологической деятельностью цеха (участка); внедрение передового отечественного и зарубежного опыта конструирования и технологии производства аналогичной продукции; координация работы мастеров и цеховых служб; учет, представление установленной отчетности; подбор кадров рабочих и служащих, их расстановка и целесообразное использование; повышение квалификации рабочих и служащих цеха; контроль за соблюдением работниками правил и норм охраны труда и техники безопасности, а также за соблюдением технологии производства. В его подчинении состоят: главные специалисты, старшие мастера, начальник службы компрессорных станций.

В должностные обязанности начальника службы по эксплуатации электрического оборудования входит: осуществление надзора за работой оборудования по утвержденной схеме, расписанию и присвоенным данным; ведение учета основного оборудования и оформление разрешений на его эксплуатацию; контроль за соблюдением работниками службы эксплуатации электрического оборудования требований руководящих документов по эксплуатации; анализ технических и экономических показателей работы объектов, разработка мер по устранению нарушений; согласовывание в установленном порядке проведение земляных и строительных работ на обслуживаемом участке, в районе расположения объектов службы эксплуатации электрического оборудования; организация надзора за сохранностью сооружений и устройств и.т.д.

Обязанности руководителей и специалистов Энергетического производства определены в соответствующих должностных инструкциях, разрабатываемых в установленном порядке.

3. Расчет производственной мощности

Важнейшей качественной характеристикой промышленного предприятия, оценивающей его производственно - технический потенциал, то есть максимально возможный годовой объем производства продукции заданного качества, ассортимента, номенклатуры, при условии полного использования фонда времени работы и паспортной производительности оборудования с учетом применения прогрессивной технологии и передовых методов организации и управления производством.

Производственная мощность предприятия в рыночных условиях служит важнейшим средством гибкого реагирования производства на изменения рыночного спроса в краткосрочном периоде. Разница между величиной производственной мощности и фактическим объемом производства и реализации продукции представляет собой реальный резерв оперативного реагирования на повышение спроса на эту продукцию.

При разработке стратегических планов развития предприятия учитываются показатели действующей производственной мощности с учетом ее возможных изменений в долгосрочном периоде. Производственная мощность служит базой, основой разработки плановых показателей производственной программы предприятий с непрерывными и поточными производствами, выпускающими ограниченную номенклатуру изделий, обладающих, как правило, однородными потребительскими свойствами. В дискретных производствах, характеризующихся производством широкой номенклатуры качественно однородной продукции, расчет производственной мощности осуществляется с обязательным учетом. А чаще на основе таких показателей производственной программы, как планируемая номенклатура изделий и ее структура. В соответствии с этим используются различные методики расчета производственной мощности таких предприятий. Как в первом (непрерывные процессы производства), так и во втором (дискретные производства) случаях производственная мощность предприятия определяется мощностью ведущего передела. Ведущим переделом считается: при расчете мощности предприятия в целом - цех (производство); при расчете мощности цеха - участок или отдельный агрегат (аппарат), где выполняются основные технологические операции по производству продукции и, в которых сосредоточена преобладающая по стоимости часть оборудования.

Производственная мощность предприятия (цеха, участка, агрегата) - это максимально возможное количество продукции (услуг), которое может быть произведено за определенный период (обычно за год) при наиболее эффективном использовании производственных фондов, применении прогрессивной технологии и передовых методов организации производства труда.

Под календарным временем понимается полная календарная продолжительность соответствующего периода (например, год - 365 дней, и.т.д.).

Под номинальным временем понимается время, в течении которого оборудование используется в производстве. Это время называют также производственным, рабочим, режимным. Номинальное время - это период, в течение которого оборудование должно было работать. Однако на практике это не всегда обеспечивается в связи с возникновением, как правило, не предусмотренных текущих простоев оборудования.

Текущие простои - это продолжительные перерывы в работе оборудования в течение номинального времени, вызываемые техническими или организационными причинами.

Фактическое время работы агрегата - это период, в течение которого на агрегате осуществляется соответствующий технологический процесс, т.е. когда оборудование реально работает. Его еще называют эффективным или полезным.

Планово - предупредительной системой ремонтов (ППР) является совокупность организационных и технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых профилактически, по заранее составленному плану для предупреждения неожиданного выхода оборудования из строя, поддержания его в постоянной эксплуатационной готовности.

Капитальный ремонт агрегата предусматривает его полную разработку, дефектацию, восстановление или замену деталей с последующей сборкой, регулировкой, испытанием.

Основными агрегатами цеха являются: АКт-30 ст. №1; АКт-30 ст. №2; ВРУ №4.

Годовой фонд фактического времени работы агрегата рассчитывается по формуле:

t = (КВ - ВД - ПД - КР - ППР) * ДС * ЧС * ;

ѕ КВ - календарное время, суток;

ѕ ВД - выходные дни;

ѕ ПД - праздничные дни;

ѕ КР - капитальный ремонт, суток;

ѕ ППР - планово - предупредительный ремонт, суток;

ѕ ЧС - количество смен, сутки;

ѕ ДС - длительность смены, час;

ѕ ТП - текущие простои в процентах к номинальному времени.

КВ = 365; ВД = 0; ПД = 0; КР = 12; ППР = 23; ЧС = 3; ДС = 8.

t = (365 - 12 - 23) * 8 * 3 * 0,967 = 7658, 63 часов.

Производственная мощность рассчитывается по формуле:

М = t * a * Н;

ѕ t - годовой фонд фактического времени работы агрегата;

ѕ a - количество однотипных агрегатов, установленных в цехе;

ѕ Н - часовая норма производительности по паспорту.

М = 7658,3 * 3 * 40 = 919035 т/год.

Ниже (Рисунок 2) представлен календарный график производственного процесса кислородного цеха.

Рисунок 2 - Календарный график производственного процесса кислородного цеха

Заключение

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов имеет в настоящее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако, роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

В ходе данной курсовой работы была описана производственная структура производственного подразделения, а именно, Кислородного цеха ОАО «НЛМК», была подробно рассмотрена область применения кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах. Кроме того, была описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе (процесс разделения воздуха), охарактеризована организация производственного процесса в производственном подразделении цеха и рассчитана производственная мощность и построен календарный график производственного процесса цеха с использованием программы Gantt Project.

Список использованной литературы

1. Положение о кислородном цехе П - 023 - 000 - 2011, Липецк, ОАО «НЛМК».

2. Анализ хозяйственной деятельности предприятия: Учебник 5 - е изд., перераб. и доп. («Высшее образование») (ГРИФ) / Савицкая Г.В. - 2011 г. 536 с.

3. Экономика предприятия - М.: ИНФРА - М / Скляренко В.К., Прудников В.М., - 2006 г. 528 с.

4. Электронный ресурс: http://www.nlmk.ru

5. «Получение кислорода»; Д.Л. Глизманенко.; М. Изд. «Химия».1974 г. - 225 с.

6. «Монтаж кислородных станций».; А.И. Михальченко, В.И. Худяков; 1986 г. - 185 с.

7. «Разделение воздуха методом глубокого охлаждения»; под ред. В.И. Епифановой. М. Машиностроение 1973 г. - 146 с.

8. «Технико-экономические основы проектирования в черной металлургии. Кислородное производство».; Учебное пособие по дипломному проектированию. Москва, 1973 г. - 99 с.

9. Электронный ресурс: http://soft. GanttProject.html

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

реферат , добавлен 12.10.2009


Обоснование выбора технологической схемы производства и расчет производственной мощности цеха по производству консервов "Томаты маринованные". Характеристика сырья, продуктов и тары для производства консервов. Расчет оборудования производственной линии.

курсовая работа , добавлен 05.11.2014


Высокая эффективность использования кислорода в металлургии, конвертерная выплавка стали. Специфика кислородного дутья в доменных печах и особенности электросталеплавильного производства. Интенсификация процессов обжига сырья в цветной металлургии.

презентация , добавлен 28.12.2010


Краткая характеристика производственного предприятия "Молодеченский литейный завод". Современные тенденции литейного производства. Технико-экономическая характеристика и разработка модели технологического процесса производства крышки МРУ-103.00.105.

курсовая работа , добавлен 17.05.2011


Проектирование, организация, планирование и расчёт технико-экономических показателей поточного производства механического цеха. Разработка прерывно-поточной (прямоточной) производственной линии. Организация производственного процесса в пространстве.

курсовая работа , добавлен 25.12.2010


Расчет производственной мощности цеха по производству древесноволокнистых плит. Использование сырья в деревообрабатывающем производстве. Оперативный план работы сборочно-отделочного цеха мебельного производства. План-график выпуска боковых щитов.

курсовая работа , добавлен 14.01.2014


Организация производственной инфраструктуры. Оперативное управление производством. Расчет производственной мощности предприятия. Основные показатели производства готовой продукции, ее выхода по технологическим установкам. Расчет материальных затрат.

методичка , добавлен 19.07.2015


Расчет производственной мощности деревообрабатывающего производства и мощности цеха по изготовлению шпона строганного, производственной программы вспомогательных цехов. Разработка оперативного плана работы сборочно-отделочного отделения мебельного цеха.

курсовая работа , добавлен 23.11.2010


Характеристика производственного цеха, его структура. Должностные обязанности персонала. Проектирование маршрутов изготовления деталей и технологических операций. Метод получения заготовок и схемы их базирования. Управляющие программы обработки деталей.

отчет по практике , добавлен 18.05.2015


Организация производственного процесса во времени представляет собой способ сочетания во времени основных, вспомогательных и обслуживающих процессов по переработке "входа" организации в ее "выход". Расчет длительности производственного цикла.

Введение………………………………………………………………… 2стр.

1.Структура металлургического комплекса………………………….4стр.

1.1.Основные металлургические базы России…………………......4стр.

1.2.Черная металлургия………………………………………………. 6стр.

1.3.Цветная металлургия…………………………………………….9стр.

2.Современное положение металлургического комплекса………...14стр.

2.1. Проблемы и перспективы развития металлургического комплекса…………………………………………………………………14стр.

2.2. Доля России в мировой металлургии…………………………..14стр.

2.3. Экологические проблемы металлургического комплекса…..17стр.

Заключение……………………………………………………………..19стр.

Список литературы……………………………………………………….20стр.

Введение.

Металлургический комплекс – это совокупность отраслей, охватывающий все стадии технологических процессов: от добычи и обогащения сырья до получения продукции в виде черных и цветных металлов и их сплавов. В его состав входят черная и цветная металлургия. 90% всех металлов, применяемых в современном производстве, - черные металлы, т.е. железо и сплавы, получаемые на его основе. Однако общая численность цветных металлов гораздо больше (их более 70 видов), они обладают более ценными свойствами. Цветная металлургия имеет огромное значение для отраслей, обеспечивающих развитие научно – технического процесса в народном хозяйстве.

Металлургический комплекс представляет собой взаимообусловленное сочетание следующих технологических процессов:

Добыча и подготовка сырья к переработке (добыча, обогащение, агломерирование, получение необходимых концентратов др.);

Металлургический предел – основной технологический процесс с получением чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб и др.;

Производство сплавов;

Утилизация отходов основного производства и получение из них вторичных видов продукции.

В зависимости от сочетания этих технологических процессов выделяются следующие типы производств в металлургическом комплексе:

1) производство полного цикла, которые представлены, как правило, комбинатами, в которых одновременно действует все названные стадии технологического процесса;

2) производство неполного цикла – это предприятия, в котором осуществляется не все стадии технологического процесса, например, в черной металлургии производится только сталь или прокат, но отсутствует выпуск чугуна, или производиться только прокат. К неполному циклу относится также электротермия ферросплавов, электрометаллургия и др.

Предприятия неполного цикла, или «малой металлургии», называются предельными, представлены в виде отдельных подразделений по производству литейного чугуна, стали или проката в составе крупных машиностроительных предприятий страны.

На размещение металлургических комбинатов большое влияние оказывают:

Особенности использования сырья (руды);

Применяемый для получения металла вид энергии;

География сырьевых и энергетических источников;

Обеспеченность территории транспортными путями.

В размещении черной и цветной металлургии существуют некоторые различия. Руды цветных металлов имеют низкое содержание металла, поэтому цветная металлургия, особенно производство тяжелых металлов, ориентируется в основном на сырьевые базы. Для получения легких металлов требуется много электроэнергии и воды. Поэтому предприятия, выплавляющие их, как правило, сосредотачиваются вблизи крупных гидроэлектростанций.

В территориальной структуре народного хозяйства России металлургический комплекс имеет районо- и комплексообразующее значение. Современные предприятия металлургии по характеру внутренних технологических связей представляет собой металлургическо – энергохимические комбинаты.

Кроме основного производства в составе металлургических предприятий создаются производства на основе утилизации разного рода вторичных ресурсов, сырья и материалов (сернокислотное производство, тяжелый органический синтез по производству бензола, аммиака и другой химической продукции, производство строительных материалов – цемент, блочные изделия, а также фосфорных и азотных удобрений и т.п.).

1.Структура металлургического комплекса.

1.1. Металлургические базы Росси.

Одной из особенностей размещения металлургических предприятий является неравномерность, вследствие чего металлургические комплексы распределяются « сгустками».

Уральская металлургическая база является самой крупной в России и уступает по объемам производства черных металлов лишь Южной металлургической базе Украины в рамках СНГ. В масштабах России она занимает первое место и по производству цветных металлов. На долю Уральской металлургии приходится 52% чугуна, 56% стали и более 52% проката черных металлов от объемов, производимых в масштабах бывшего СССР. Она является старейшей в России. Урал пользуется привозным кузнецким углем. Собственная железорудная база истощена, поэтому значительная часть сырья ввозится из Казахстана, с Курской магнитной аномалии и Карелии. Развитие собственной железорудной базы было связано с освоением Качканарского месторождения титаномагнетитов(Свердловская область) и Байкальского месторождения сидеритов(Челябинская область), на которые приходится более половины запасов железных руд района. Крупнейшими предприятиями по их добыче является Качканарский горно-обогатительный комбинат (ГОК) и Байкальское рудоуправление. На Урале сформировались крупнейшие центры черной металлургии: Магнитогорск, Челябинск, Нижний Тагил, Екатеринбург, Серов, Златоуст и др.

Урал является одним из главных регионов производства стальных труб для нефте - и газопроводов, крупнейшими предприятия размещены в Челябинске, Первоуральске, Каменск – Уральске.

Центральная металлургическая база – район интенсивного развития дешевой добычей железных руд. Развитие черной металлургии базируется на использовании крупнейших месторождений железных руд КМА, а также металлургического лома и на привозных углях – донецком, печорском и кузнецком.

Центральная металлургическая база включает крупные предприятия полного металлургического цикла: Новолипецкий металлургический комбинат и Новотульский завод, металлургический завод «Свободный сокол» (Липецк), «Электросталь» под Москвой.

В зону влияния и территориальных связей Центра входит, и металлургия Севера европейской части России, на которую приходится более 5% запасов железных руд РФ и свыше 21% добычи железной руды. Здесь действуют достаточно крупные предприятия череповецкий металлургический комбинат, Оленегорский и Ковдорский горно-обогатительные комбинаты и т.д.

Металлургическая база Сибири находится в процессе формирования. На долю Сибири и Дальнего Востока приходится примерно пятая часть производимых в России чугуна и готового проката и 15% стали. Основой формирования Сибирской металлургической базы являются железные руды Горной Шории, Хакасии, Ангаро – Илимского железорудного бассейна, а топливной базы - Кузнецкий каменноугольный бассейн. Современное производство представлено двумя крупными предприятиями: кузнецким металлургическим комбинатом и Западно-Сибирским заводом.

Железорудная база страны представлена следующими предприятиями. На северо-западе страны: ОАО « Оленегорский ГОК», ОАО «Ководворский ГОК» и ОАО «Карельский окатыш». Они полностью обеспечивают потребность ОАО «Северсталь» в железорудном сырье.

.

1.2.Черная металлургия.

Черная металлургия - одна из важнейших отрас­лей хозяйственного комплекса России, служит фунда­ментом для развития многих отраслей промышленнос­ти и в первую очередь машиностроения.

По производству черных металлов (годовая выплав­ка стали составляет примерно 50 млн. т, или 7% ее ми­рового производства) Россия занимает 4-е место в мире - после Китая (107 млн. т), Японии (105 млн. т) и США (около 100 млн. т) и 1-е - по их экспорту (около 25 млн. т, или более 10% мирового экспорта).

Черная металлургия России отличается сложностью состава, высоким уровнем концентрации и комбиниро­вания производства. Подавляющую часть (около 9/10) чугуна» стали и проката здесь дают крупные предприя­тия с полным технологическим циклом - металлурги­ческие комбинаты.

В составе металлургического комплекса страны есть также заводы, выпускающие только чугун и сталь или отдельно чугун, сталь и прокат (то есть предприятия передельной металлургии). Особую группу образуют предприятия малой металлургии), производство стали и проката на машиностроительных заводах) и предприя­тия с электрометаллургическим производством стали и ферросплавов.

Размещение предприятий полного цикла (чугун - сталь - прокат), передельной, малой металлургии и элект­рометаллургии определяется действием разных факторов.

На размещение предприятий черной металлургии пол­ного цикла решающую роль оказывают сырьевой и топ­ливно-энергетический фактор, т. е. обеспеченность сы­рьем (железная руда) и топливом (каменный уголь, кокс). Большое значение имеет также наличие водных ресурсов (для выплавки 1 т чугуна требуется до 30 куб. м оборотной воды).

В России в 1997 г. добыто 71 млн. т железной руды и произведено около 28 млн. т кокса.

По добыче железной руды лидирует Центрально-Чер­ноземный район (сосредоточивает более 30% общего объема ее добычи в стране), где находится КМ А с ее месторождениями и горно-обогатительными комбината­ми мирового значения. Далее следует Урал, Северный район, Восточная и Западная Сибирь. В производстве кокса первый - Западно-Сибирский район (Кузнецкий бассейн), затем - европейский Север (Печорский бас­сейн) и Дальний Восток (Южно-Якутский бассейн).

Во всех этих районах добычи железной руды и кок­сующегося угля возникли мощные (крупнейшие в стра­не) металлургические комбинаты - Новолипецкий (в Центрально-Черноземном), Череповецкий (в Север­ном), Магнитогорский, Нижнетагильский, Челябинский и Орско-Халиловский (на Урале), Западно-Сибирский и Кузнецкий (в Западной Сибири).

Предприятия передельной металлургии в основном ориентированы на районы и центры развитого машино­строения, располагающие крупными источниками вто­ричного сырья и одновременно являющиеся местами потребления готовой продукции (сталь, прокат). Они созданы на Северном Кавказе (Красный Сулен, Та­ганрог), в Поволжском (Волгоград, Набережные Чел­ны, Тольятти и др.), Волго-Вятском (Нижний Новго­род), Центральном {Москва, Электросталь), Северо-За­падном (Санкт - Петербург), Уральском (Екатеринбург, Ижевск и др.), Западно-Сибирском (Новосибирск), Во­сточно-Сибирском (Красноярск, Петровск - Забайкальский и др.) и Дальневосточном (Комсомольск – на - Аму­ре) районах, т. е. практически во всех экономических районах страны.Малая (цеховая) металлургия расположена непо­средственно на крупных машиностроительных заводах.

Электрометаллургия ферросплавов из-за высоких расходов электроэнергии (до 9 тыс. кВт-ч на 1 т метал­ла) получила развитие в районах, где производство де­шевой электроэнергии, сочетается с ресурсами легирую­щих металлов. (Челябинск на Урале и др.).Совокупность предприятий черной металлургии (всех типов), расположенных в одном или соседствующих рай­онах, вместе с их сырьевой и топливной базой образуют районы (базы) черной металлургии.

Сибирская база (Западно-Сибирский, Восточно-Си­бирский и Дальневосточный район). Сырьевой базой служат железные руды Горной Шории, Хакасии, Анга-ро-Илимского, Ангаро-Питского и Алданского бассей­нов. Топливная база - Кузбасс и Южно-Якутский бас­сейн. Работают крупные горно-обогатительные комби­наты - Коршуновский и Рудногорский в Иркутской области. Производство металла представлено Кузнецким и Западно-Сибирским металлургическими комбината­ми (оба находятся в Новокузнецке), передельными за­водами (Новосибирск, Гурьевск, Красноярск, Петровск - Забайкальский, Комсомольск – на - Амуре), заводами фер­росплавов (Новокузнецк).

Сибирская база - самая молодая из баз страны, на­ходится в процессе формирования. Перспективы ее раз­вития связаны со строительством металлургических за­водов в Восточной Сибири (Тайшет) и на Дальнем Вос­токе.

Новая металлургическая база начала формировать­ся и в Северном районе, а именно в г. Череповце, где находится один из крупнейших металлургических ком­бинатов в стране. Череповецкий металлургический ком­бинат использует железную руду Кольского полуост­рова (Ковдорский и Оленегорский ГОК) и Карелии (Костомукшский ГОК), коксующийся уголь Печорско­го бассейна. В Санкт - Петербурге имеется передельный завод.

Черная металлургия России испытывает дефицит в марганцевых рудах, крупные запасы и добыча которых сосредоточены в СНГ на Украине (Никопольское, Боль­шое Токмакское месторождения) и в Грузии (Чиатурское месторождение). Эти же страны Содружества вы­деляются и производством черных металлов, представ­ленным крупными комбинатами в Кривом Роге, Днеп­ропетровске, Днепродзержинске, Запорожье, Донецке, Мариуполе (на Украине) и в Рустави (Грузия), а также заводами ферросплавов в Запорожье (Украина) и Зестафони (Грузия).

1.3.Цветная металлургия.

Цветная металлургия России характеризуется слож­ностью структуры производства (выпускает около 70 раз­личных металлов), высокой обеспеченностью собствен­ными ресурсами. Характерна также экспортная направ­ленность отрасли. Особенно велика доля России в миро­вом производства и экспорте алюминия, никеля, меди, титана, олова, золота и алмазов. Высок уровень террито­риальной концентрации производства - большая часть объема продукции отрасли приходится на Уральский (медь, никель, алюминий, цинк и др.), Восточно-Сибир­ский (алюминий, медь, никель и др.), Дальневосточный (золото, олово, алмазы и др.) и Северный (медь, никель и др.) районы.

В размещении цветной металлургии особая роль при­надлежит сырьевому и топливно-энергетическому фак­торам. Влияние этих факторов неодинаково сказывает­ся на размещении разных отраслей цветной металлур­гии.

Медная промышленность в основном получила раз­витие в районах, располагающих крупными запасами медных руд, - Уральском, Восточно-Сибирском и Се­верном. Исключение - рафинирование меди, мало свя­занное с источниками сырья.

Медная промышленность Урала представлена добы­чей руд на Гайском и Блявинском (Оренбургская об­ласть), Красноуральском и Ревдинском (Свердловская область), Сибайском, Подольском и Юбилейном (Рес­публика Башкортостан) месторождениях; выплавкой черновой меди на Красноуральском, Кировоградском, Ревдинском (все в Свердловской области), Медногорском (Оренбургская область) и Карабашском (Челябин­ская область) заводах; рафинированием меди на Верхнепышминском (Свердловская область) и Кыштымском (Челябинская область) заводах. Металлургический пе­редел на Урале значительно превосходит добычу и обо­гащение медных руд. Поэтому используют не только местные, но и привозные концентраты (с Кольского полуострова, из Казахстана). Сырьем для медной про­мышленности могут служить и местные медно-никелевые и полиметаллические руды.

В Восточной Сибири на севере Читинской области близи ст. Чара осваивается уникальное по запасам (бо­лее 1,2 млрд. т руды) и качеству (до 17% меди в руде) Удоканское месторождение медных руд. Норильский горнометаллургический комбинат, расположенный на севере Красноярского края, использует медно-никелевые руды местных месторождений (Норильского, Талнахского и Октябрьского) и производит наряду с вы­плавкой меди никель, кобальт, платину и др. металлы.

В Северном районе на Кольском полуострове осуще­ствляется добыча и обогащение медно-никелевых руд. Завершают их металлургический передел комбинаты в Мончегорске и Никеле (Мурманская область).

Вне районов получения черновой меди, ориентиру­ясь на потребителя, расположились предприятия по ра­финированию меди в Москве, Санкт -Петербурге, Кольчугино (Владимирская область) и других городах.

Кроме России в СНГ по производству меди выделяют­ся Казахстан (Балхашский, Джезказганский и Иртышский медеплавильные комбинаты), Узбекистан (Алмалыкский комбинат), Армения (Алавердский комбинат).

Никель-кобальтовая промышленность из-за низко­го содержания металла в руде (0,3% никеля и 0,2% кобальта) также тесно связана с районами добычи сы­рья. Помимо вышеназванных мест добычи и центров переработки медно-никелевого сырья в Северном райо­не и в Восточной Сибири, никелевые руды добывают и перерабатывают на Урале (Верхний Уфалей, Орск, Реж).

Свинцово-цинковая промышленность развита так­же в основном вблизи мест залегания и добычи сырья (полиметаллических руд) - во Владикавказе (Садонская группа месторождений полиметаллических руд в Северной Осетии на Северном Кавказе), в Белово (Салаирское месторождение в Кемеровской области в Запад­ной Сибири), Нерчинске (Нерчинские месторождения в Читинской области в Восточной Сибири), Дальнегорске (Дальнегорское месторождение в Приморском крае на Дальнем Востоке). На Урале - в Челябинске выплавка цинка основана на использовании не только местных цинковых концентратов (производят в Среднеуральске Свердловской области в результате комплексной пере­работки местных медных руд), но и привозных.

Алюминиевая промышленность представлена в Рос­сии всеми стадиями производства: добычей и обогаще­нием сырья, производством глинозема, выплавкой (из глинозема) металлического алюминия.

Сырьевую базу отрасли образуют бокситы и нефели­ны. Бокситы добывают в Северо-Западном (Бокситогорск), Северном (Северо-Онежское месторождение в Ар­хангельской области, Тиманское в Республике Коми) и Уральском (Северо-Уральское месторождение) районах; нефелины - в Северном районе на Кольском полуостро­ве (Хибинское месторождение), в Западной Сибири (Кия - Шалтырское месторождение) и Восточной Сибири (Горячегорск).

Производство глинозема находится на Урале (Краснотурьинск и Каменск - Уральский), Северо - Западе (Бокситогорск, Волхов и Пикалево), в Восточной Сибири (Ачинск), в Северном районе (Плесецк). Отечественное производство обеспечивает только около половины име­ющихся потребностей в глиноземе, остальное количе­ство глинозема экспортируется из стран ближнего (Ка­захстан, Азербайджан) и дальнего зарубежья (Югосла­вия, Венгрия, Греция, Венесуэла и др.).

Производство металлического алюминия расположе­но вблизи гидроэлектростанций (Волхов, Волгоград, Братск, Шелехов, Красноярск, Саяногорск), крупных тепловых электростанций (Новокузнецк в Западной Сибири), в местах добычи и переработки исходного сы­рья (Краснотурьинск и Каменск - Уральский, Кандалак­ша, Надвоицы).

Из общего объема производства алюминия в России (в 1997 г. составило 3 млн. т) почти 80% приходится на один Восточно-Сибирский район. В странах СНГ произ­водство металлического алюминия есть в Азербайджане (Сумгаит), Казахстане (Павлодар), на Украине (Запоро­жье).

Производство титана и магния осуществляется у источников сырья на Урале (Березниковский и Соли­камский титаномагниевые комбинаты в Пермской об­ласти).

Оловянная промышленность. Добыча и обогащение олова осуществляются в Восточной Сибири (Шерловая Гора в Читинской области) и на Дальнем Востоке (Де­путатское, Одинокое и др. в Якутии; Правоурминское, Соболиное и др. в Хабаровском крае и др. месторожде­ния).

Металлургический передел из-за высокой транспор­табельности обогащенной руды (в концентрате содер­жится до 70% олова) не связан с месторождениями руды, а ориентирован на районы потребления (Подольск, Санкт - Петербург) или размещается на пути следования концентратов (Новосибирск).

Золотодобывающая промышленность обеспечивает более 100 т золота в год, что составляет 7-8% мировой добычи. Больший объем добычи имеют только ЮАР, США, Канада и Австралия. Подавляющая часть (более 85%) добычи российского золота приходится на Даль­ний Восток (Республика Саха и Магаданская область) и Восточную Сибирь (Красноярский край, Иркутская и Читинская область). Небольшое количество золота дают Уральский, Западно-Сибирский и Северный районы.

Алмазодобывающая промышленность. Доля Рос­сии в мировом производстве ювелирных алмазов состав­ляет примерно 25%. Их добыча почти целиком скон­центрирована в Республике Саха (Якутия), где в бас­сейне р. Вилюй действует несколько крупных рудников («Юбилейный», «Удачный» и др.)- Весьма перспектив­ны Северный район (осваивается крупнейшее в Европе алмазное месторождение им. Ломоносова в Архангельс­кой области) и Восточная Сибирь (Красноярский край, Иркутская область).

2.Современное положение металлургического комплекса.

2.1. Проблемы и перспективы развития металогического комплекса.

С распадом СССР единая система взаимодействующих металлургических баз прекратила свое существование. Разрыв сложившихся связей по сырью сортименту металла привел к тому, что в ряде районов России, прежде всего в Сибири и на Дальнем Востоке, дефицит металла существенно возрос. Основной проблемой отечественной металлургии на сегодняшний день является техническое перевооружение. Ее решение требует замены старого мартеновского способа производства стали на новое – кислородно-конвертерный и электроплавильный. На основе их применения качество производственного металла резко улучшиться. Использование огромных запасов металлолома требует строительства новых типов металлургических предприятий. Они обслуживают небольшие территории, применяют современную технологию, позволяющую производить металл высокого качества при минимальных отрицательных воздействиях на окружающую среду. По данным статистики, ежегодно металлургическим комплексом выбрасывается в атмосферу до 10 млн.т вредных веществ, в том числе 80% всех выбросов составляет свинец. Особенно вредными считаются доменное и мартеновское производства, а также коксохимия.

2.2. Доля России в мировой металлургии.

В современных условиях международного разделения труда, одной из отраслей специализации России является национальная металлургическая промышленность. Продукция российской металлургии составляет значительную долю в мировом производстве и торговле металлами. В 2001 году в России было произведено 59 млн.т стали или 7% мирового выпуска (4 место в мире). При этом из общего объема производства проката черных металлов экспортировалось 55%, что составляет 26 млн.т или около 10% мировой торговли (1 место в мире). Доля России в мировом производстве шести основных видов цветных металлов (алюминий, никель, медь, цинк, свинец, олово) составляет около 8,5%. На экспорт поставляется около 80% от общего производства основных цветных металлов и 70% редких металлов. Таким образом, отечественная металлургия функционирует в общей системе мировых хозяйственных связей, и ее состояние в значительной степени зависит от тенденций развития мировой металлургии. Основным направлением развития международных экономических отношений на рубеже 20 и 21 веков стала глобализация экономики, которая в полной мере проявилась в металлургической промышленности. Международные хозяйственные связи превратились в инструмент перераспределения ресурсов и повышения эффективности производства в глобальном масштабе. Это привело к развитию следующих тенденций в мировой металлургии:

усилению роли крупных интегрированных компаний на мировых рынках;

обострению конкуренции на рынках продукции с высокой добавленной стоимостью и распространению применения национальных защитных мер во внешней торговле, активизации работ по снижению затрат производства металлопродукции, при этом наиболее затратные виды производств переносятся в страны, обладающие наиболее дешевыми природными и энергетическими ресурсами, рабочей силой, обеспечивающие минимальные налоговые и транспортные издержки.

Мировые тенденции определяют проблемы отечественной металлургии на внешних рынках. Российские предприятия вытесняются с рынков металлопродукции с высокой добавленной стоимостью с использованием различных тарифных и нетарифных ограничений. В экспорте черной металлургии сырье и полуфабрикаты (руда, лом, кокс, чугун, слитки, заготовки, слябы) составляют более 60%. В экспорте цветной металлургии 80% приходится на основные первичные металлы, и только 10% на продукцию более высоких переделов (прокат и другие металлоизделия). В результате действия этого фактора уровень загрузки мощностей по производству конечной металлопродукции (труб, проката) существенно ниже по сравнению с уровнем для металлопродукции более низких переделов (руда, чугун, заготовка и первичные металлы).
Вместе с тем, на рынках металлопродукции низких переделов российские предприятия испытывают усиливающиеся давление со стороны третьих стран (в первую очередь Китая, Индии, Бразилии и др.). Это вызвано тем, что обладая низкими затратами производства и высококачественной рудной базой, эти страны сумели привлечь значительные иностранные инвестиции для создания современной металлургической промышленности.
Таким образом, сегодня российская металлургическая промышленность функционирует в условиях глобальной конкуренции на мировом рынке. Поэтому важнейшим направлением государственной промышленной политики в отношении металлургии на современном этапе является создание таких общих условий для работы предприятий отрасли, которые бы соответствовали условиям развития металлургии в странах - крупнейших участниках мирового рынка металлов. В контексте этой задачи обеспечение конкурентоспособности металлургической промышленности России на мировом рынке предполагает реализацию ряда государственных мер в области налоговой, таможенной и тарифной политики, а также внешней торговли.
Второе важное направление государственной промышленной политики в отношении металлургии связано с осуществлением специальных мер, направленных на стимулирование прогрессивных структурных изменений в металлургической промышленности. В этих целях целесообразно реализовать меры по расширению внутреннего спроса на металлопродукцию, по активизации инновационной деятельности в металлургии, по реструктуризации предприятий и решению социальных проблем.

2.3. Экологические проблемы металлургического комплекса.

Одной из острейших проблем на современном этапе развития металлургического комплекса России являются рациональное природопользование и охрана окружающей среды. По уровню выбросов вредных веществ в атмосферу и водоёмы, образованию твёрдых отходов металлургия превосходит все сырьевые отрасли промышленности, создавая высокую экологическую опасность её производства и повышенную социальную напряжённость в районах действия металлургических предприятий.
Защита окружающей среды в отраслях металлургического комплекса требует огромных затрат. Иногда более целесообразным оказывается применение технологического процесса, менее загрязняющего окружающую среду, чем контроль (с огромными затратами) уровня загрязнённости при использовании традиционных технологий.
В настоящее время снижение социальной напряжённости в районах действия металлургических предприятий может быть обеспечено, прежде всего, снижением экологической опасности, внедрением экологически чистых технологий и созданием безотходных производств. Безотходная технологическая система – это сочетание организационно-технических мероприятий, технологических процессов и способов подготовки сырья и материалов, обеспечивающих комплексное использование сырья и энергии. Переход к малоотходной и безотходной технологии, совершенствование способов утилизации вредных веществ, комплексное использование природных ресурсов – основные направления ликвидации вредного влияния металлургического производства на состояние окружающей среды.
В обозримой перспективе должны произойти существенные изменения в техническом состоянии металлургического комплекса, в процессах природопользования, что позволит в значительной степени решить многие экологические проблемы. Только в цветной металлургии, например, к 2002 году ожидается снижение количества вредных загрязняющих выбросов на 12-15 % и на подавляющем большинстве предприятий будут достигнуты нормы предельно допустимых выбросов. Рост применения систем разработки с закладкой выработанного пространства в районах добычи сырья на 20%, предусмотренный Программой развития металлургии в России, позволит наряду с улучшением технических показателей при добыче руд обеспечить сохранность земной поверхности в горном отводе, значительно снизить расход материалов на крепление, в том числе очень дорогостоящих благородных металлов.
Огромнейшие резервы и возможности решения экологических проблем заключены в комплексности переработки сырья, в полном использовании полезных компонентов в его составе и месторождениях.

Заключение.

Главные базы цветной металлургии - Центральная (вокруг КМА), Уральская и Сибирская (на юге Западной Сибири).

Для руд тяжелых цветных металлов характерно низкое содержание металла в руде (для выплавки 1 т меди надо 100 т руды, 1 т олова - 300 т), т. е. главным фактором размещения является сырьевой. Легкие цветные металлы получают методом электролиза. Поэтому их производство очень энергоемко (для производства 1 т алюминия требуется 17 тыс. кВт. ч электроэнергии, а 1 т титана - до 60 тыс. кВт. ч).

Следовательно, главный фактор размещения этого производства - энергетический. Поэтому производство тяжелых цветных металлов размещается в районах добычи их руд (Урал, Норильск, Кольский полуостров), а производство легких металлов - у источников дешевой электроэнергии - у крупных ГЭС в Братске, Красноярске.

Важнейшие задачи, которые должны быть решены в отрасли - это освоение новых богатых месторождений меди в Забайкалье, более полное извлечение из руд всех полезных элементов, решение задач охраны природы на предприятиях отрасли.

В современных условиях важно повышение качества металла, увеличение ассортимента проката. Путь решения - создание мини-заводов с современными технологиями, использующих металлолом и не оказывающих сильного отрицательного воздействия на природу.

Список литературы.

1. Основы региональной экономики. /Бутов В. И., Игнатов В. Г., Кетова Н. П. – М., Ростов-на-Дону, 2000.

2. Экономическая география и регионалистика: Учебное пособие/Вавилова Е. В. - М.: Гардарики, 1999.
3. Региональная экономика: Учебное пособие/ Под ред. М. В. Степанова. - М.: ИНФРА-М, Изд-во Рос. экон. акад., 2001.

5. Экономическая география России: учебник / Под общей ред. акад. В.И. Видяпина. - М.: ИНФРА-М, Российская экономическая академия, 1999.

6. Экономическая география России: Учебник / Под общей ред. акад. В.И. Видяпина, д. э. н., проф. М. В. Степанова. – М.: Инфра - М, Российская экономическая академия, 2000.

7. Экономическая география и регионалистика: учебное пособие/ И.А. Козьева, Э.Н. Кузьбожев.- М.: КНОРУС, 2005.

8. Экономическая география/В.П. Желтиков, Н.Г. Кузнецов, С.Г. Тяглов.Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов н /Д: Феникс, 2001.

9. Основы региональной экономики: учеб. пособие / А.В. Андреев, Л.М. Борисова, Э.В. Плучевская. - 2-е изд., стереотип. - М.: Кнорус, 2009.

10. Региональная экономика: основы теории и методы исследования: учеб. пособие / В.В. Курнышев. - М.: Кнорус, 2010.

Металлургия - (от греч. metallurgeo-добываю руду, обрабатываю металлы) - область науки и техники, отрасль промышленности . К металлургии относятся:

Производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;

Получение сплавов;

Обработка металлов в горячем и холодном состоянии;

Нанесение покрытий из металлов;

Область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов, интерметаллидов и сплавов.

К металлургии примыкает разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, агрегатов, используемых в металлургической промышленности.

Разновидности металлургии

Металлургия подразделяется на чёрную и цветную. Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К чёрной металлургии относят также производство проката чёрных металлов, стальных, чугунных и других изделий из чёрных металлов. К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. С металлургией тесно связаны коксохимия, производство огнеупорных материалов.

К чёрным металлам относят железо. Все остальные - цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний).

По основному технологическому процессу подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия.

Самыми распространенными металлами являются:

1) Алюминий

Чёрная металлургия

Чёрная металлургия служит основой развития машиностроения (одна треть производимого металла идёт в машиностроение) и строительства (1/4 металла идёт в строительство).

Состав черной металлургии

В состав чёрной металлургии входят следующие основные подотрасли:

Добыча и обогащение руд чёрных металлов (железная, хромовая и марганцевая руда)

Добыча и обогащение нерудного сырья для чёрной металлургии (флюсовых известняков, огнеупорных глин и т. п.);

Производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);

Производство стальных и чугунных труб;

Коксохимическая промышленность (производство кокса, коксового газа и пр.);

Вторичная обработка чёрных металлов (разделка лома и отходов чёрных металлов).

Металлургический цикл черной металлургии

Собственно металлургическим циклом является производство

1) чугунно-доменное производство,

2) стали (мартеновское, кислородноконвертерное и электросталеплавильное), (непрерывная разливка, МНЛЗ),

3) проката (прокатное производство).

Предприятия, выпускающие чугун, углеродистую сталь и прокат, относятся к металлургическим предприятиям полного цикла.

Предприятия без выплавки чугуна относят к так называемой передельной металлургии. «Малая металлургия» представляет собой выпуск стали и проката на машиностроительных заводах. Основным типом предприятий чёрной металлургии являются комбинаты.

В размещении чёрной металлургии полного цикла большую роль играет сырьё и топливо, особенно велика роль сочетаний железных руд и коксующихся углей.

Цветная металлургия

Цветная металлургия - отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию лёгких металлов и металлургию тяжёлых металлов.

Размещение предприятий отрасли

Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль, помимо сырья, играет топливно-энергетический фактор.

На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Тяжёлые металлы

Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.

По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.

Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерченское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).

Центром Никель-Кобальтовой промышленности являются города: Норильск (Восточная Сибирь), Никель и Мончегорск (Северный экономический район).

Лёгкие металлы

Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии - важнейший принцип их размещения.

Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелины Кольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия - глинозём. Получение из него металлического алюминия требует больших затрат электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.)

Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии - обработка металлов и их сплавов - чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.

История

Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, относятся к 5-6 тысячелетиям до н. э. и были найдены в Майданпеке, Плочнике и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре Винча), Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле (Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют серебро, медь, олово и метеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» - египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век.

Получение железа из руды и выплавка металла было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян.

Следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока, древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия, Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи, чугун, сталь, гидромолоты и т. п.).

Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлечённого сырья в чистый металл. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом либо отходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание. Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор.

Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Свойства металлов

Металлы в целом обладают следующими физическими свойствами:

Твердость.

Звукопроводность.

Высокая температура плавления.

Высокая температура кипения.

При комнатной температуре металлы находятся в твёрдом состоянии (за исключением ртути, единственного металла, находящегося в жидком состоянии при комнатной температуре).

Отполированная поверхность металла блестит.

Металлы - хорошие проводники тепла и электричества.

Обладают высокой плотностью.

Применения металлов

Медь обладает пластичностью и высокой электропроводностью. Именно поэтому она нашла свое широкое применение в электрических кабелях.

Золото и серебро очень тягучи, вязки и инертны, поэтому используются в ювелирном деле (особенно золото, которое не окисляется). Золото также используется для изготовления неокисляемых электрических соединений.

Железо и сталь обладают твердостью и прочностью. Благодаря этим их свойствам они широко используются в строительстве.

Алюминий ковок и хорошо проводит тепло. Он используется для изготовления кастрюль и фольги. Благодаря своей низкой плотности - при изготовлении частей самолётов.

Сплавы

Сплав - макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Основной или единственной фазой сплава, как правило, является твёрдый раствор легирующих элементов в металле, являющемся основой сплава.

Сплавы имеют металлические свойства, например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана. Макроскопические свойства сплавов всегда отличаются от свойств их компонентов, а макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения примесных фаз в металлической матрице.

Сплавы обычно получают с помощью смешивания компонентов в расплавленном состоянии с последующим охлаждением. При высоких температурах плавления компонентов, сплавы производятся смешиванием порошков металлов с последующим спеканием (так получаются, например, многие вольфрамовые сплавы).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В состав многих сплавов могут вводиться и неметаллы, такие как углерод, кремний, бор и др. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Сплавы, используемые в промышленности различаются по своему предназначению.

Конструкционные сплавы:

Дюралюминий

Конструкционные со специальными свойствами (например, искробезопасность, антифрикционные свойства):

Для заливки подшипников:

Для измерительной и электронагревательной аппаратуры:

Манганин

Для изготовления режущих инструментов:

Победит

В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы, термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.

Наиболее часто используются сплавы алюминия, хрома, меди, железа, магния, никеля, титана и цинка. Много усилий было уделено изучению сплавов железа и углерода. Обычная углеродистая сталь используется для создания дешёвых, высокопрочных изделий, когда вес и коррозия не критичны.

Нержавеющая или оцинкованная сталь используется, когда важно сопротивление коррозии. Алюминиевые и магниевые сплавы используются, когда требуются прочность и легкость.

Медно-никелевые сплавы (такие, как монель-металл) используются в коррозионно-агрессивных средах и для изготовления ненамагничиваемых изделий. Суперсплавы на основе никеля (например, инконель) используются при высоких температурах (турбонагнетатели, теплообменники и т. п.). При очень высоких температурах используются монокристаллические сплавы.

Слово «металлургия» свои истоки берет из древнегреческого языка, там «μεταλλουργέω» означает в буквальном смысле «добывать руду» или «обрабатывать металлы». Это некая область науки и техники, которая описывает процессы получения металла из руд или различных материалов. Кроме этого, в процессе обработки изменяется химический состав веществ их структура и свойства. Сегодня этими словами называют отрасль промышленности, но раньше это было искусство по извлечению металла из руды.

Современное понятие металлургии обширное, к ней можно отнести:

Производство металлов на основе (руды) и других материалов;
производство сплавов;
горячая и холодная обработка металлов;
сварка;
область науки, которая занимается изучением физических и химических свойств металлов и сплавов;
производство оборудования и машин для металлургической промышленности.

Коксохимическая промышленность и производство являются отраслями металлургии.

Виды металлургии

Изначально металлургия, по сырьевому признаку, делится на: черную и . К первому виду относят железо и его сплавы, сюда входит: добыча черной руды, обогащение, производство и прокат , и .
Ко второму виду относят, соответственно, цветные металлы: их добычу, обогащение руд, производство металлов и сплавов. Цветные металлы бывают тяжелые (Cu, Zn, Pb, Ni, Sn) и легкие (Al, Ti, Mg).

Кроме сырьевого признака, металлургию можно разделить по технологическому процессу:

1. Пирометаллургия - это такие процессы как обжиг или плавка, которые протекают при высоких температурах. К подвиду подобной металлургии относят плазменную.
2. Гидрометаллургия – абсолютно противоположный процесс, при котором из руд извлекают металл с помощью воды или химических реактивов на ее основе, такой процесс называется «выщелачивание».

Научный прогресс не стоит на месте, в мировой практике в металлургии применяют даже микроорганизмы, биотехнологии. К таким процессам можно отнести: биовыщелачивание, биоокисление и другие. На сегодня таким способом извлекают некоторые цветные металлы (Cu, Au, Zn, Ni, U). Однако, наиболее важным применением биотехнологий является процесс очищения сточных вод на производстве.

Производство металлов и их потребление

Области применения

Немногие ценные металлы содержатся в земной коре в достаточном количестве. Например: Al – 8,9 %, Fe – 4,65 %, Mg – 2,1 %, Ti – 0,63 %. Можно заметить, что чем благороднее металл, тем его меньше содержится в природе.
Потребность и производство металлов с каждым годом растет. Если рассматривать период 20-ти прошедших лет, можно заметить, что потребление (около 0,8 млрд. тонн) и металлофонд (восемь млрд. тон) увеличились.

Конструкции из металла стали наиболее популярными, сферы потребления расширились потому, что данный материал обладает хорошими свойствами, а производство экономически выгодно. 72 – 74 % ВНП многих государств составляет производство, основанное на применение черных и цветных металлов.

750 млн. тонн из 800 млн. тонн, что соответствует 90 % ежегодного потребления металлов, приходится на сталь. Значительно меньше потребляется – 3 %, – 1,5 %, - около 5,5 тонн, - около 4,5 тонн.
США, Великобритания, Франция, Италия производят и потребляют львиную долю всех металлов.

Различные металлы обладают индивидуальным набором физических свойств, характерных только им. Благодаря таким свойствам, как твердость, плотность, электропроводность, температура плавления, внешний вид и другие, область их применения достаточно широка.

Высокой твердостью и прочностью обладает железо, в строительной сфере это незаменимые и ценные показатели.
Из алюминия легко сковать нужную вещь, он отлично проводит тепло и при низкой температуре сохраняет высокую прочность. Поэтому его широко применяют для производства посуды, фольги, даже в самолетостроении.
Пластичная медь обладает хорошей электропроводностью, в связи с этим из нее изготавливают электрические кабеля и применяют в энергетическом машиностроении.
Такой дорогой материал, как золото и серебро обладает хорошей тягучестью, вязкостью и инертностью, что помимо ювелирного дела, позволяет применять его при изготовлении неокисляемых электрических соединений.

Применение сплавов

Металлы редко применяют в чистом виде, чаще всего используют сплавы, которые обладают лучшими показателями и характерными свойствами. В производстве популярными являются следующие сплавы: , алюминиевые, железные, медные, магниевые, цинковые. Если необходимо использовать дешевый материал, с высоким показателем прочности, то применяют углеродистую сталь.

Кардинально отличается от предшествующих выше способов производства – порошковая металлурги. Основная идея заключается в том, что металл используют в виде порошка, размер частиц 0,1 – 0,5 мкм. Частицы черных металлов спрессовывают между собой, и после этого спекают. Таким образом, образуется плотная однородная масса.

Цветная металлургия

Для цветной металлургии характерны разнообразные способы производства. Основных два:

1. Пирометаллургический, он более распространенный в получении многих металлов. Проводится он за счет плавки металлов, восстановительной или окислительной. В данном процессе источник тепла – сера, которая содержится в самой руде. Ее же используют и как химический реактив.
2. Гидрометаллургический, основан на процессе выщелачивания, путем перевода их в растворимые соединения.
Кроме этих двух видов, применяют электролитические процессы. За основу берут водные растворы или расплавленные среды.

Реже применяется металлотермический процесс. В ходе данного способа используют другие металлы, которые в большей степени схожи с кислородом, и на их основе восстанавливают необходимый металл. Существует и ряд других способов, но они не столь распространены: химико-термические, цианирование, хлорид-возгонка.

Как производят медь

Существует 2 способа получения меди, ее получают из руды и концентратов:

1. Гидрометаллургический, малораспространенный способ. В исключительных случаях его применяют, например, если требуется переработать окисленные или самородные руды. Недостатком этого метода является отсутствие возможности попутно извлекать драгоценные металлы.
2. Пирометаллургический, наоборот, делает эту операцию доступной, поэтому его применение более целесообразно. 85-90 % меди производят именно этим способом, получая медь из сульфидной руды. Это довольно сложный процесс, он включает в себя несколько стадий. Основными являются следующие: подготовительный этап, плавка или выплавка медного штейна, получение черной меди за счет конвертирования штейна, рафинирование, производство металла. в первоначальный подготовительный этап входит: обогащение и если требуется обжиг металла. Рафинирование проходит в 2 этапа, первый – огневой, второй – электролитический.

Электролизные ванны на норвежском алюминиевом заводе в городе Мушёэн компании Алкоа

Алюминиевая промышленность

Электролитическим способом получает алюминий, есть и другие способы, но на сегодня он является более современным.

Состоит из двух этапов:

1. Получают глинозем (Аl 2 O 3), основным сырьем является ,
2. Получают жидкий алюминий. Полученный на первом этапе глинозем путем электролиза выдает в результате – жидкий алюминий.

В мире глинозем на основании способа Байера, получают из бокситов. Байер – австрийский инженер, работал в России. Кроме этого способа, есть и другой способ – получение глинозема из бокситов и нефелинов, то есть способ спекания. Это щелочные методы, за счет которых выделяют . Дальше растворяют его в электролите и путем электролиза получают алюминий. Электролит состоит из нескольких компонентов, основной – криолит. В идеале Na 3 AlF 6 (3NaF AlF 3) в соотношение с NaF: AlF 3 равно 3:1. На электроэнергии можно сэкономить, так как для данного процесса достаточно соотношения 2,6-2,8:1. Для получения такой пропорции, к криолиту добавляется алюминий. Можно также понизить температуру плавления, достаточно в электролит добавлять в небольших количествах CaF 2 , MgF 2 и NaCl. Для промышленного электролита основные компоненты должны быть следующими: Na 3 AlF 6 - 75-90 %; AlF 3 - 5-12 %; MgF 2 - 2-5 %; CaF 2 - 2-4 %; Al 2 O 3 - 2-10 %. При несоблюдении данного соотношения меняются свойства электролита, например, Аl 2 О 3 повысили на более 10 %, сразу же увеличится тугоплавкость. Если снизить содержание ниже 1,3 %, то автоматически режим электролиза нарушается.

Когда из электронной ванны извлекается алюминий, то его называют алюминием-сырцом. Такой элемент содержит в себе металлические и неметаллические примеси, газы. К последним относят: водород, азот, серный и прочие газы. Металлический состав алюминием-сырцом состоит из: Fe, Si, Cu, Zn и прочее. Глинозем, частички футеровок, электролиты, при увлечении их частиц механически, будут относиться к неметаллическим смесям. Могут подвергнуть алюминий и хлорированию, это необходимо для очистки. Очищать металл необходимо от газов Na, Ca, Mg, примесей.

После всех процедур алюминий заливается в электрические печи, которые так же выполняют функцию миксера. Возможно помещение в , алюминий отстаивается 30-45 минут. После данной процедуры, произойдет полная очистка металла от газовых, неметаллических составляющих. Разлитый в разные ванны алюминий соединяют. После этого его разольют на конвейер, получится чушка. На некоторых производствах стоят установки непрерывного литья, тогда алюминий сливают в слитки и получают прокатки. Чистота подобного алюминия выше 99,8 %.

Какими способами производят другие цветные металлы

К другим цветным металлам можно отнести: свинца, олова, цинка, вольфрама и молибдена. Для их производства используют некоторые вышеуказанные способы и методы производства. В целом суть процесса сохраняется, различны реагенты и агрегаты, существуют особенности производства.