Цветная металлургия (география, 9 класс) — таблица особенностей, характеристика и значение

План урока:

Черная металлургия

Цветная металлургия

На сегодняшнее время важные позиции в тяжелой промышленности РФ отводятся черной металлургии. Именно черные металлы держат первенство и являются главным сырьем для изготовления различных металлических конструкций и изделий. Данная сфера промышленности имеет важное значение для экономики любой страны, ведь из добытого сырья производится чугун, различные виды и сорта стали,металлопрокат. Данная отрасль включает обогащение и добычу рудных материалов, добычу сырья нерудного происхождения, установку огнеупоров.

Общая характеристика и специфика отрасли

Если сравнить черную и цветную металлургию, то последняя является более энергозатратной. Для нее характерны сложные производственные процессы, так как в руде содержание необходимого элемента обычно низкое. Также зачастую в ней присутствует большое количество примесей. Например, в медной руде содержится максимум 5% меди. На Урале добываются Колчеданы. Это многокомпонентные руды, в состав которых входит около 30 химических элементов.

Цветные металлы подразделяют на несколько групп:

В рудах цветных металлов содержится мало добываемого элемента, поэтому для получения тонны меди необходимо переработать около 100 тонн породы. Чаще всего производственные комплексы размещают вблизи сырьевой базы.

Также для переработки руды необходимо большое количество электричества. На энергозатраты приходится около 50% всех затрат производства.

Подразделяется цветная металлургия на отрасли исходя из вида добываемого элемента. Наибольшие объемы добычи приходятся на такие металлы:

1. Медь.
2. Алюминий.
3. Кобальт и никель.
4. Олово.
5. Свинец и цинк.
6. Золото.

Производство никеля связано с местами добычи никелевых руд. Основные месторождения находятся в Норильском районе Сибири и на Кольском полуострове. Большинство отраслей металлургии характеризуется многоступенчатостью производственных этапов. Во время утилизации отходов получают другие материалы. Они потом используются в отраслях машиностроения, строительстве и химическом производстве.

Общая характеристика

Цветные металлы широко востребованы в индустрии, но наибольшее значение они имеют в строительстве, машиностроении и химической промышленности.

В процессе производства цветных металлов можно выделить 3 основные стадии:

• добыча природного сырья и его последующее обогащение;
• передел цветной руды – получение промежуточного продукта;
• производство чистого металла.

Рис. 1. Цветные руды.
Развитие цветной металлургии самым тесным образом связано с научно-техническим прогрессом, благодаря которому существенно расширилась сфера применения цветных металлов и их сплавов. Если в начале ХХ столетия в промышленности было востребовано не более 15 металлов, то в настоящее время данная отрасль активно использует около 70 видов различных цветных металлов.

Цветная металлургия имеет ряд особенностей, которые влияют на ее размещение

. К ним относятся:

• Большая энергоемкость производства. Развитие отрасли только тогда будет эффективным, когда производство будет располагаться рядом с источниками недорогих энергетических ресурсов.
• Высокая материалоемкость. Поскольку в рудах цветные металлы содержатся в небольших количествах, производства по их обогащению и переработке целесообразно строить непосредственно возле мест добычи природного сырья.
• Используемое сырье носит комплексный характер. Это значит, что подавляющее большинство руд цветных металлов содержат в себе несколько металлов. Для максимального их использования самым эффективным способом является комбинирование.
• Цветная металлургия широко применяется в производстве ресурсов вторичного сырья – металлолома.

Рис. 2. Производство металлолома.

История развития

Выплавлением металлов человечество занимается уже на протяжении многих веков. Это подтверждают множественные археологические находки. В большей мере в России развитие горного дела и производство цветных металлов связано с именем Петра I. Именно благодаря его приказам были построены первые плавильные заводы на Урале.

К началу XX-го века Россия стала одним из мировых лидеров в отрасли производства металлов, но Первая мировая война надолго остановила развитие отрасли. Хотя уже в 30-е годы, когда появились первые пятилетки, государство восстановилось и смогло усилить свою индустриальную мощь. После Великой Отечественной войны началось строительство крупнейших металлургических заводов. Большинство из них работает и сейчас.

География цветной металлургии

География отрасли очень велика. Наиболее богатые месторождения находятся в Австралии, Перу, Венесуэле, Индии, Чили, ЮАР и Гвинее. Для увеличения эффективности добычи большинство государств сотрудничает между собой.

Ведущее место в мировой цветной металлургии занимает разработка месторождений алюминийсодержащих руд. Большая часть запасов этого металла находится в приэкваториальной зоне. Но успешное производство алюминия может быть налажено только в тех странах, у которых есть источники относительно дешевой энергии:

1. Россия, Норвегия, США и Канада имеют мощные ГЭС и большие гидрологические ресурсы.
2. Ирак, ОАЭ, Нидерланды и Великобритания обладают запасами природного газа.
3. Китай, Австралия и Индия имеют много каменного угля.

Во Франции, Венгрии и Австрии энергия дорогая, поэтому в этих странах производство алюминия постепенно уменьшается.

На географию размещения отрасли оказывает влияние и экологический фактор, так как производство металлов сильно вредит окружающей среде. Оно загрязняет поверхностные и подземные воды, атмосферу и почву. Например, во время производства выделяется сернистый газ, который затем в огромных количествах выпадает в виде кислотных дождей на поверхность Земли. При этом страдает все живое.

Уральская металлургия

В средине 90-х гг. на неё приходилась большая часть отечественной добычи марганцевых и хромитовых руд, около 1/5 — руд железных, около половины — чугуна, стали, готового проката и стальных труб, производимых в стране, а также большая часть ферросплавов, выплавляемых в России. Качественный профиль уральской металлургии зависит от специфики местных сырьевых ресурсов. Урал — единственное место в стране, где получают особо качественный металл (природно-легированный, из древесно-угольного чугуна и т.д.).

Уральская металлургия (2/5 производства проката) частично пользуется собственной железной рудой, частично рудой КМА и Казахстана и полностью привозным технологическим и энергетическим топливом (кузнецкий и карагандинский уголь и западно-сибирский газ). Укрепление местной сырьевой базы происходит начатым освоением новых рудных месторождений. Подавляющую часть металла дают Магнитогорский, Ново — Тагильский, и другие комбинаты-гиганты (Урало-Кузнецкий комплекс).

Производство основных видов металлургической продукции на Урале (тыс. т)

К важным преимуществам Уральской базы можно отнести:

 высокую территориальную концентрацию основных производственных фондов;

 наличие самого высокого в стране контингента высококвалифицированных металлургов;

 широкую сеть средних и высших учебных заведений;

 большое число проектных и научно-исследовательских организаций металлургического профиля;

 наличие местного крупного потребителя в лице металлоёмкого

 машиностроения;

 обилие в районе металлолома, являющегося хорошим подспорьем в пополнении сырьевой базы.

К основным недостаткам следует отнести:

 узость местной топливно-энергетичекой базы и в первую очередь отсутствие собственных коксующихся углей;

 напряжённый водный баланс;

 устаревшее оборудование отрасли.

По имеющимся прогнозам, и в перспективе Уральская база останется основной базой черной металлургии России с преимущественной специализацией на производстве массовых марок металла, ферросплавов и труб для магистральных газопроводов.

Основные подотрасли

В цветную металлургию входит несколько подотраслей. Основной является производство алюминия. На него приходится почти половина мирового объема выплавки цветных металлов. В качестве сырья используются бокситы, из которых в процессе переработки получают глинозем. Главные месторождения находятся в Китае, России, Австралии и Бразилии.

Производство меди занимает примерно 25% объема рынка. Для этого используют обогащенную медную руду. Также важное значение имеет переработка вторичного сырья. Основные месторождения медных руд находятся в Центральной Африке, Чили, России, Китае, Канаде и США.

Свинец и цинк производятся из полиметаллических руд. Наибольшие объемы добываются в Мексике, США, Австралии, Китае и Канаде. Перерабатывают эти руды в Австралии, США, Японии, Китае и нескольких странах ЕС.

Самые крупные месторождения никеля расположены в России. Она же и выступает в качестве главного мирового производителя. Производство этого металла занимает 6% от общего объема мировой выплавки. Сырьем является никелевая руда.

Олово получают при переработке оловянных руд. Основные мировые месторождения находятся в Юго-Восточной Азии и в Боливии. Среди главных центров выплавки можно выделить Малайзию, Китай, Боливию и Россию. Остальные продукты отрасли изготавливаются в гораздо меньших масштабах. Чаще всего это локальные производства.

Схемы изготовления различных металлов схожи, но в зависимости от конкретного природного ресурса они имеют определенные различия, поэтому цикл лучше всего можно описать на примере получения алюминия. Он включает в себя такие стадии:

1. Добыча бокситов.
2. Обогащение при помощи грохочения или промывки. Так происходит увеличение концентрации алюминия в руде.
3. Изготовление глинозема.
4. Выплавка металла.
5. Производство алюминиевых болванок.

В России эта отрасль является одной из самых развитых. Это обусловлено наличием большого количество сырья, а также развитой производственной базой, которая осталась после распада СССР.

География черной металлургии мира, ее сырьевая база. Проблемы развития.

Черная металлургия включает добычу и подготовку (обогащение и пр.) сырья, производства чугуна, стали, проката и ферросплавов. (Ферросплавы — сплавы железа с так называемыми легирующими металлами (марганец, хром и др.), применяются при выплавке стали как специальные добавки для повышения качества металла.)

В зависимости от полноты завершенности основного цикла (выплавка чугуна, стали и проката) в составе черной металлургии выделяют металлургические комбинаты (включающие в себя все три передела), предприятия передельной (без выплавки чугуна) и малой (цеховой) металлургии. Особо выделяют предприятия с электротермическим производством стали и ферросплавов.

Исходным сырьем для черной металлургии служат железная, марганцевая и хромовая руды.

В целом в мире ежегодно добывается примерно 1 млрд. т железной руды, из них более половины мировой добычи приходится на три страны — Китай (23%), Бразилию (17%) и Австралию (13%). Добыча железной руды в этих странах быстро растет. В большом количестве железную руду добывают также Россия, Украина, США, Индия, Канада, Венесуэла, Франция, Казахстан и др. Крупнейшие ее экспортеры — Бразилия и Австралия, обеспечивающие около 60% мирового экспорта. Многие страны мира, в том числе добывающие железную руду — США, Великобритания, Италия, Китай и др., ее импортируют. Крупнейшие импортеры — Япония, ФРГ, Республика Корея. Комбинаты, несмотря на определенные структурные изменения, происшедшие в отрасли, остаются основным типом предприятий черной металлургии большинства развитых стран. Черная металлургия полного цикла отличается высокой материалоемкостью производства, т.е. высоким расходом используемых материалов по отношению к весу готовой продукции.

Особенно велик расход железной руды, несколько меньше — коксующегося угля. На выплавку 1 т чугуна расходуется не менее 1,5-2 т железной руды (чем богаче руда железом, тем меньше ее расход), от 1-1,2 т коксующегося угля, а всего 4-5 т сырья и топлива. В связи с этим идеальными местами для развития черной металлургии всегда считались страны и районы, богатые и железной, и марганцевой рудами и топливом — geoglobus.ru. Например, Индия, Китай, Казахстан, Австралия, Донецко-Приднепровский район Украины отличаются сочетанием ресурсов железных и марганцевых руд, коксующегося угля. Но столь благоприятное для черной металлургии сочетание природных ресурсов встречается нечасто, поэтому многие металлургические районы и центры возникли или вблизи разработок железной руды (например, в Лотарингии во Франции, на месторождениях Великих озер в США, в Альпах Италии, в Швеции, Бразилии), или в местах добычи каменного угля (например, район Рура в ФРГ, Пенсильвании в США, Донбасса на Украине, Кузбасса в России и др.).

Дополнительную и весьма крупную по размерам сырьевую базу черной металлургии составляют ресурсы металлического лома (амортизационный лом, отходы металлургического производства и пр.). С переработкой металлического лома связано превышение выплавки стали над чугуном, из лома выгоднее (дешевле) сразу выплавлять сталь, минуя доменное (чугунолитейное) производство.

В мировом производстве стали (примерно 700-750 млн. т) лидируют Китай, Япония, США, Россия, ФРГ, Республика Корея, Бразилия, Англия, Франция, Италия. Производство стали — отрасль специализации хозяйства и ряда других стран — Австралии, Канады, ЮАР, Швеции, Австрии, Испании, Украины, Польши, стран Бенилюкса.

В мировой выплавке стали постоянно увеличивается удельный вес развивающихся стран (выплавляют около 40% стали), прежде всего новых индустриальных (Республика Корея, Бразилия, Индия, Мексика, Аргентина и др.).

Выплавка стали в странах-членах СНГ, в частности в России, в последние годы резко сократилась. Тем не менее, Россия является крупнейшим поставщиком черных металлов на мировой рынок (около 15% мирового экспорта). Больше всех импортируют черные металлы США.

География цветной металлургии мира: сырьевая база, многообразие отраслевой структуры, проблемы развития.

Цветная металлургия включает в себя производство цветных, благородных, редких металлов и их сплавов. По объему производства выделяется выплавка алюминия (более 45% годовой выплавки цветных металлов мира), меди (25%), цинка (16%) и свинца (11%). Значительным является производство никеля, олова, магния, кобальта, вольфрама, молибдена.

Цветную металлургию отличают некоторые особенности, сказывающиеся на размещении.

1. Высокая материалоемкость производства, делающая невыгодным отрыв переработки от мест добычи исходного сырья. Процентное содержание большинства цветных металлов в рудах невелико (обычно от долей процента до нескольких процентов), что предопределяет «привязку» рудообогатительных предприятий к местам добычи сырья.

2. Высокая энергоемкость производства, делающая эффективным развитие отрасли у источников дешевого топлива и электроэнергии. Поскольку производство (выплавка — geoglobus.ru) металлов из обогащенного сырья требует больших затрат энергии, стадии обогащения и металлургических переделов в цветной металлургии зачастую оказываются территориально разобщенными.

3. Комплексный характер используемого сырья. Многие руды цветных металлов по своей природе полиметаллические, т.е. содержат несколько металлов, С целью их полного извлечения (использования) в цветной металлургии эффективным является производственное комбинирование.

4. Широкое использование в производстве ресурсов вторичного сырья (в развитых странах из лома выплавляют 25-30% меди и алюминия, до 40-50% свинца). Размещение отраслей цветной металлургии по этой причине во многих случаях ориентировано на ресурсы вторичного сырья (металлолома).

Разные отрасли металлургии имеют свои особенности размещения.

Ведущей отраслью цветной металлургии (по объему производства и использованию изделий) в современном мировом хозяйстве является алюминиевая промышленность. Среди других отраслей цветной металлургии эта отрасль отличается наибольшей сложностью производства. Первая стадия производства алюминия — добыча сырья (бокситы, нефелины, алуниты) — ориентируется на богатые месторождения. Вторая стадия — производство окиси алюминия (глинозема), — будучи материалоемкой и теплоемкой, тяготеет, как правило, к источникам сырья и топлива. И, наконец, третья стадия — электролиз окиси алюминия — ориентируется на источники дешевой электроэнергии (крупные ГЭС и ТЭС).

Основным сырьем для выработки глинозема являются бокситы, мировая добыча которых составляет примерно 150 млн. т в год. Подавляющая часть добычи и экспорта бокситов приходится на Австралию (почти треть мировой добычи), Гвинею, Ямайку, Бразилию, Китай, Индию, Россию, Суринам, Грецию, Венесуэлу, Казахстан.Большая часть сырья (примерно 2/3) перерабатывается в глинозем на месте — в Австралии, Бразилии, России, Казахстане и др. Часть сырья (примерно 1/3) экспортируется в страны, где для производства окиси алюминия присутствует главный фактор — наличие минерального топлива (местного или поставляемого со стороны), — США, Канада, Украина, Ирландия, Сардиния (Италия) и др.

Производство металлического алюминия получило преимущественное развитие в странах, располагающих крупными источниками дешевой энергии — большими гидроресурсами и мощными ГЭС (США, Россия, Канада, Бразилия, Норвегия и др.), богатых природным газом (Ирак, Бахрейн, ОАЭ, Нидерланды, Великобритания и др.) или каменным углем (Австралия, Индия, Китай и др.). В некоторых старых, традиционных центрах выплавки алюминия (Франция, Австрия, Венгрия и др.), где энергия дорогая, его производство сильно сократилось и постепенно сходит на нет.

Крупнейшие производители алюминия в мире — Россия, США, Япония, ФРГ, Италия.

Медная промышленность в своем размещении в основном ориентируется на ресурсы меди (природное и вторичное сырье). Невысокое содержание металла в медных концентратах (от 8 до 35%), относительно небольшая энергоемкость их переработки (в сравнении с выплавкой алюминия) делают выгодным размещение производства (выплавки) меди в местах добычи и обогащения, медных руд. Поэтому места добычи и выплавки меди оказываются часто территориально совмещенными — geoglobus.ru. Главные районы добычи меди находятся в Северной и Латинской Америке (Чили, США, Канада, Перу, Мексика), Африке (Замбия, Заир), СНГ (Россия, Казахстан), Азии (Япония, Индонезия, Филиппины), Австралии и Океании (Австралия, Папуа — Новая Гвинея).

Главные медедобывающие страны выделяются и по выплавке меди, ведущее место принадлежит США, Чили, Японии, КНР, Канаде, России. Часть добываемой руды в виде концентратов и черновой меди вывозится в другие страны (из Папуа и Филиппин в Японию, из стран Латинской Америки в США, из стран Африки в Европу, из России и Казахстана в Европу и Китай). Почти 1/5 мировой выплавки меди базируется на ресурсах металлолома. Медеплавильная промышленность Великобритании, Франции, ФРГ, Бельгии и других стран выпускает только вторичный металл.

Цинковая и свинцовая промышленность обычно имеет общую сырьевую базу — полиметаллические руды. Страны, располагающие наиболее крупными месторождениями полиметаллов (США, Канада, Мексика, Перу в Северной и Латинской Америке, Ирландия и ФРГ в Европе, Россия и Казахстан в СНГ, Китай, Япония, Австралия), выделяются и по их добыче. По размерам выплавки свинца и цинка ведущие позиции в мире занимают экономически развитые страны мира — США, Япония, Канада, Австралия, ФРГ, Франция, Италия. Очень крупным производителем свинца и цинка является Китай. Россия в мировом производстве цинка и свинца не входит в десятку ведущих стран.

Для современной географии отрасли характерна территориальная разобщенность мест добычи и обогащения свинцовых и цинковых руд и металлургических их переделов. Например, Ирландия, добывающая цинковые и свинцовые руды, мощностей по их выплавке не имеет, в то время как в Японии, ФРГ, Франции размеры выплавки металла значительно превосходят размеры добычи цинка и свинца этих стран. Наряду с влиянием других факторов, это объясняется возможностью использования дальнепривозного сырья, так как транспортабельность цинковых и свинцовых концентратов в силу высокого содержания в них металла (от 30 до 70%) исключительно велика.

Размещение оловянной промышленности. Большую часть (около 2/3) добычи и выплавки олова дают страны Юго-Восточной Азии и, прежде всего Малайзия. Крупные размеры добычи и выплавки олова имеют также Боливия, Россия, Китай.

В мировом производстве цинка, свинца и олова так же, как и в медной промышленности, велика доля вторичного сырья (металлолома). Особенно это характерно для цветной металлургии развитых стран, где вторичное сырье обеспечивает 50% выплавки свинца, 25% цинка и олова.

Проблемы и перспективы развития

Для России большой сложностью в отраслях цветной металлургии является зависимость от источников тепловой энергии и электричества. Например, почти 80% вырабатываемой электроэнергии Братской ГЭС тратится на обслуживание алюминиевого завода. Из-за этого производство сильно удорожается, что в некоторых случаях приводит к его нерентабельности. Выходом из ситуации является разработка и внедрение новых энергоемких технологий.

На производство алюминия, никеля и меди влияет огромный территориальный разрыв. Это касается не только добычи руды и первой стадии ее переработки, но и других этапов производства, поэтому в 1970-х годах началось увеличение значения использования вторичного сырья.

Также практически все типы предприятий этой отрасли сильно вредят окружающей среде. Изготовление продукции приводит к значительному экологическому загрязнению. Необходимы многомиллиардные вложения для модернизации производств и внедрения новых технологий. Только так можно будет снизить нагрузку на окружающую среду.

Экологический фактор

На нынешнем этапе развития народного хозяйства резко обострилась экологическая обстановка во многих районах России, что не может не учитываться в процессе размещения металлургических предприятий, которые оказывают сильное воздействие на окружающую среду и природопользование, являясь крупными загрязнителями атмосферы, водоемов, лесных массивов, земель. При современных объемах производства это воздействие весьма ощутимо. Известно, что чем выше уровень загрязнений окружающей среды, тем больше затрат на предотвращение загрязнения. Дальнейший рост этих затрат в конце концов может привести к убыточности любого производства.

На долю предприятий черной металлургии приходится 20-25% выбросов пыли, 25-30% окиси углерода, более половины окислов серы от их общего объема в стране. Эти выбросы содержат сероводород, фториды, углеводороды, соединения марганца, ванадия, хрома и др. (более 60 ингредиентов). Предприятия черной металлургии, кроме того, забирают до 20-25% воды общего ее потребления в промышленности и сильно загрязняют поверхностные воды.

Учет экологического фактора при размещении металлургического производства – объективная необходимость в развитии общества. 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 2000 г. ожидается снижение количества вредных зпгрязняющих выбросов на 12-15% и на подавляющем большинстве предприятий будут достигнуты нормативы предельно допустимых выбросов. Рост применения систем разработки с закладкой выработанного пространства в районах добычи сырья на 20%, предусмотренной программой, позволит наряду с улучшением технических и экономических показателей при добычи руд обеспечить сохранение земной поверхности в горном отводе, значительно снизить расход материалов на крепление, в том числе очень дорогостоящих металлов.

Огромнейшие резервы и возможности решения экологических проблем заключены в комплексности переработки сырья, в полном использовании полезных компонентов в его составе и в месторождениях

В процессе обоснования размещения металлургических предприятий необходимо учитывать весь комплекс факторов, способствующих организации более эффективного производства на той или иной территории, т.е. их совокупное взаимодействие на процессы производства и жизнь населения в регионах.

На территории России выделяют три металлургические базы – Центральная, Уральская и Сибирская. Эти металлургические базы имеют существенные различия по сырьевым и топливным ресурсам, структуре и специализации производства, мощности его и организации, по характеру внутри- и межотраслевых, а также территориальных связей, уровню формирования и развития, роли в общероссийском территориальном разделении труда, в экономических связях с ближним и дальним зарубежьем. Отличаются эти базы и масштабами производства, технико-экономическими показателями производства металла и целым рядом других признаков.