Все о системе вопр в цветной металлургии

Цветная металлургия

Цветная металлургия – это не только комплекс мероприятий по получению цветных металлов (добыча, обогащение, металлургический передел, получение отливок чистых металов и сплавов на их основе), но и переработка лома цветных металлов.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, и цветные металлы на сегодняшний день широко используются для разработки инновационных конструкционных материалов. Только отечественная металлургическая промышленность выпускает порядка 70 видов сплавов, используя разнообразное сырье.

В связи с низким содержанием необходимого компонента в руде и примесей других элементов, цветная металлургия является энергозатратным производством и имеет сложную структуру. Так, меди в руде содержится не более 5%, а цинка и свинца не более 5,5%. Колчеданы, добываемые на Урале, многокомпонентные, и в их составе находится порядка 30 химических элементов.

Цветные металлы подразделяются на шесть категорий, согласно своим физическим свойствам и предназначению:

1. Тяжелые. Имеют высокую плотность, соответственно, и вес. К ним относятся Cu, Ni, Pb, Zn, Sn.
2. Легкие. Имеют малый вес из-за незначительной удельной плотности. К ним относятся: Al, Mg, Ti, Na, Ka, Li.
3. Малые: Hg, Co, Bi, Cd, As, Sb.
4. Легирующие. В основном используются для получения сталей и сплавов с необходимыми качествами. Это W, Mo, Ta, Nb, V.
5. Благородные. Широко известны и используются для изготовления ювелирных украшений. Среди них Au, Ag, Pt.
6. Редкоземельные, рассеянные: Se, Zr, Ga, In, Tl, Ge.

Специфика отрасли

Руды цветных металлов, как было выше сказано, содержат малое количество добываемого элемента. Поэтому на тонну той же меди необходимо до 100 т руды. Из-за большой потребности в сырье цветная металлургия, по большей части, располагается вблизи своей сырьевой базы.

Цветные руды для своей переработки требуют большого количества топлива или электроэнергии. Энергетические затраты достигают половины общих затрат, связанных с выплавкой 1 т металла. В связи с этим металлургические предприятия располагаются в непосредственной близости от производителей электроэнергии.

Производство редких металлов в основном основано на восстановлении из соединений. Сырье поступает с промежуточных этапов обогащения руд. Из-за небольших объемов и трудности производства получением редких металлов занимаются лаборатории.

Состав отрасли

Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:

• производство меди;
• производство алюминия;
• производство никеля и кобальта;
• производство олова;
• производство свинца и цинка;
• добыча золота.

Получение никеля тесно связано с местом добычи никелевых руд, которые расположены на Кольском полуострове и в Норильском районе Сибири. Многие отрасли цветной металлургии отличаются многоступенчатым металлургическим переделом промежуточных продуктов.

На этом основании эффективен комплексный подход. Это сырье для получения других сопутствующих металлов. Утилизация отходов сопровождается получением материалов, использующихся не только в других отраслях тяжелого машиностроения, но и в химической и строительной отраслях.

Металлургия тяжелых металлов

Получение меди

Основными этапами получения чистой меди являются выплавка черновой меди и ее дальнейшее рафинирование. Черновая медь добывается из руд, а низкая концентрация меди в уральских медных колчеданах и большие ее объемы не позволяют перенести производственные мощности с Урала. В качестве резерва выступают: медистые песчаники, медь-молибденовые, медь-никелевые руды.

Рафинирование меди и переплавка вторичного сырья производится на предприятиях, которые удалены от источников добычи и первичной плавки. Благоприятствует им низкая стоимость электричества, так как для получения тонны меди расходуется до 5 кВт энергии в час.

Утилизация сернистых газов с последующей переработкой послужила стартом для получения серной кислоты в химической промышленности. Из остатков апатитов производит фосфатные минеральные удобрения.

Получение свинца и цинка

Металлургия цветных металлов, таких как свинец и цинк, имеет сложную территориальную разобщенность. Добычу руды ведут на Северном Кавказе, в Забайкалье, Кузбассе и на Дальнем Востоке. А обогащение и металлургический передел проводится не только возле мест выемки руды, но и на других территориях с развитой металлургией.

Свинцовые и цинковые концентраты богаты на химическую элементную базу. Однако сырье имеет разное процентное содержание элементов, из-за чего не всегда цинк и свинец можно получить в чистом виде. Поэтому технологические процессы в районах различны:

1. В Забайкалье получают только концентраты.
2. На Дальнем Востоке получают свинец и цинковый концентрат.
3. На Кузбассе получают цинк и свинцовый концентрат.
4. На Северном Кавказе ведут передел.
5. На Урале производят цинк.

Металлургия легких металлов

Наиболее распространенным легким металлом является алюминий. Сплавы на его основе обладают свойствами, присущими конструкционным и специальным сталям.

Для получения алюминия сырьем являются бокситы, алуниты, нефелины. Производство разделено на две стадии:

1. На первой стадии получают глинозем и необходим большой объем сырья.
2. На второй стадии электролитическим методом производят алюминий, на что требуется недорогая энергия. Поэтому этапы производства находятся на разных территориях.

Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.

Цветная металлургия (мировая): вопросы — ответы

Вопрос : Назовите стадии получения цветного металла. Ответ : 1) добыча руды; 2) обогащение руды (производство концентрата); 3) выплавка (или иной процесс производства) полупродукта с относительно высоким содержанием металла; 4) получение чистого металла.

1. Назовите стадии получения цветного металла.
2. Где, как правило, размещаются предприятия по производству меди, свинца, цинка? Почему?
3. В каких странах мира сосредоточены основные запасы олова?
4. В каких развивающихся странах сосредоточены основные запасы меди и ее первичное производство?
5. Назовите ведущую пятерку стран мира по запасам золота.
6. В какой стране мира расположено крупнейшее хранилище золота. Как называется накопление золота и др. ценностей в виде сокровищ?
7. Какие страны более всех в мире добывают меди?
8. Каково главное применение цинка?
9. Крупнейшие в Европе районы цветной металлургии расположе­ны в Бельгии и Германии, поблизости от берегов Северного моря. Почему?

10. Объясните выражение: «служить, как медному котелку».

1. Общая схема такова: 1) добыча руды; 2) обогащение руды (производство концентрата); 3) выплавка (или иной процесс производства) полупродукта с относительно высоким содержанием металла; 4) получение чистого металла.
2. Вблизи источников сырья, так как содержание металла в руде очень низко.
3. Китай, Малайзия, Индонезия, Бразилия, Нигерия, Таиланд, Боливия, Перу, Австралия.
4. Чили, Перу, Индонезия, Конго (Киншаса), Замбия.
5. ЮАР, США, Канада, Россия, Австралия.
6. В США. Накопление сокровищ — тезаврация.
7. Чили, США, Канада, Австралия, Индонезия, Россия.
8. Защита стали от коррозии; также входит в состав латуни — сплава, широко применяемого в машиностроении.
9. Потому что Европа ориентируется на поставки сырья для собственной цветной металлургии извне, своего практически нет. Потребление же очень высоко.

10. Служить очень долго — так как луженый медный котелок не подвержен коррозии и при надлежащем уходе служит практически бессрочно.

1. Где применяется алюминий?
2. Где, как правило, размещаются предприятия по производству легких цветных металлов (алюминия, титана, магния)? Почему?
3. В каких странах мира сосредоточены основные запасы никеля?
4. Как называется руда алюминия и полупродукт ее переработки?
5. Назовите ведущую пятерку стран мира по производству золота.
6. Какая страна мира потребляет более всего золота? Куда оно направляется?
7. Какие страны более всех в мире добывают серебра?
8. Каково главное применение олова?

9. Крупнейшие в США районы развития цветной металлургии расположены в прибрежных частях океана и близ границы с Мексикой Почему?

10. Из какого металла сделаны солдатские котелки, используемые в Российской армии? Почему?

1. В авиа- и ракетной технике, авто­мобилестроении, в производстве легких конструкций, в бытовых предметах.
2. Вблизи электростанций, так как для получения легких цветных металлов необходимо много электроэнергии.
3. Куба, ЮАР, Канада, Новая Кале­дония, Индонезия, Австралия, Россия.
4. Бокситы, а также алуниты и нефе­лины. Полупродукт — глинозем.
5. ЮАР, США, Австралия, Канада, Китай.
6. Индия. В ювелирное дело.
7. Мексика, Перу, Россия.
8. Противокоррозионное покрытие консервной жести; изготовление легкоплавких сплавов.
9. Потому что США ориентируются на поставки сырья для собственной цветной металлургии извне, главным образом из Южной Америки и Мексики.

10. Из дюралюминия — сплава алю­миния с. медью, магнием, марган­цем и др. Он легкий, прочный и не подвержен коррозии.

Добыча цветных металлов

Металлургическая промышленность представлена черной и цветной отраслью. Эти две части составляют единый функционирующий организм и вместе являются базовой отраслью хозяйства страны, которые отличаются высокими показателями капиталоемкости и материалоемкости.

Цветная металлургия является одной из отраслей промышленной хозяйства страны, занимающаяся добычей недр, их обогащением и дальнейшей обработкой руд металлов (цветных, редких или благородных).

Характерные черты отрасли

Функциональные характеристики цветной металлургии обусловлены следующими ее отличительными чертами:

• Цветная металлургия имеет наибольшее потребление сырья и материалов среди прочих промышленных производств. Для обеспечения ее работы требуются значительные объемы сырья. В основном для переработки используется руда с низким содержанием ценных компонентов (от 0,3–0,5 до 2,1%). Исключение составляет обработка бокситов для создания алюминия.
• Эта отрасль имеет самые значительные показатели электро- и топливопотребления. Самыми энергопотребляемыми отраслями является индустрия свинца, меди, никеля и кобальта.
• Для обеспечения бесперебойной работы предприятия цветной металлургии требуется большое число трудовых ресурсов, т. е. эта отрасль, в том числе, трудоемкая.

• Предприятия этой производственной сферы в основном занимаются переработкой полиметаллических руд.
• Эта отрасль промышленности состоит из нескольких обязательных стадий. К ним относят этапы добычи рудного сырья, его обогащению, металлургический передел, дальнейшую переработку полученного металла. Только прохождение всех перечисленных этапов составляет полный производственный процесс (цикл).
• Предприятия отрасли цветной металлургии располагаются по географическому принципу в зависимости от месторасположения полезных ископаемых. В этом случае природно-сырьевой фактор служит решающим.
• Цветная металлургия считается одной из самых опасных в индустрии для окружающей среды. Ее деятельность связана с постоянными выбросами больших объемов отравляющих веществ.

Цветная металлургия

Отрасли цветной индустрии

Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.

Рассмотрим подробнее ее строение:

• Алюминиевая. Нуждается в высококачественном сырье в сравнении с другими ветками промышленности. Основой, обеспечивающей ее деятельность, служат бокситы. Эти сырьевые ресурсы в промышленных объемах распространены на Урале и Северо-Западе страны. На этих территориях и располагаются основные производственные мощности по их добыче и дальнейшей переработке.
• Медная. Заводы медной, как и алюминиевой, промышленности располагаются в непосредственной близости от месторождений полезных ископаемых. В нашей стране для производства меди добывают и используют сырье, называемое медным колчеданом. Основные залежи его находятся на территориях Урала. Вторым по величине месторождением принято считать Восточную Сибирь с ее медистыми песчаниками.
• Свинцово-цинковая. Предприятия этой отрасли находятся в непосредственной близости от месторождений полиметаллических руд. К таким территориям относят Кузбасс, Северный Кавказ, Дальневосточное Приморье и Забайкалье.
• Никель-кобальтовая. Эта подотрасль цветной индустрии занимается добычей и обогащением руд для дальнейшего производства кобальта и никеля, драгоценных металлов, меди, строительных материалов и сопутствующей химической продукции. Территориально предприятия никель-кобальтовой промышленности находятся в Норильском районе, на Урале и низовьях Енисея.
• Золотодобывающая. Эта отрасль добычи и производства базируется на золотосодержащих рудах и песках. Основное ее назначение — создание драгоценных сплавов и металлов. А также в ведении золотодобывающей промышленности находится переработка драгметаллов.
• Титано-магниевая. Основное назначение этой подотрасли — добыча полезных ископаемых, их переработка и обогащение для создания титана, магния и прочих производных.
• Оловянная. Занимается добычей полезных ископаемых, дальнейшим обогащением руд с целью производства олова.
• Вольфрамо-молибденовая. Эта отрасль базируется на добыче и дальнейшем обогащении вольфрамо-молибденовых руд, их концентратов и производной продукции.
• Промышленность по добыче и производству редких металлов, материалов с полупроводниковыми свойствами.
• Сурьмяно-ртутная. Основное назначение этой отрасли — добыча руд (ртутных и сурьмяных) и их дальнейшее обогащение с целью создания ртути, сурьмы и производной продукции.
• Промышленность по обработке цветных металлов. Основное назначение этой составляющей — создание проката всех типов, труб из цветного металла и сплава.
• Промышленность по переработке вторичных цветных металлов. Основной вид деятельности этой индустрии заключается в сборе, переработке и изготовлению цветного металла из лома и различных отходов.
• Электродная. Основной род занятий электродной промышленности состоит в производстве электродной продукции из угля или графита.
• Промышленность жаропрочных, а также твердых и тугоплавких металлов.

Технологические этапы производства цветной металлургии

Цветная металлургия в процессе производства проходит несколько этапов, включаемых в единый цикл.

К технологии относят:

• Добыча производственного сырья.
• Подготовка сырья к его дальнейшей промышленной переработке, в том числе обогащение. Обогащение руд — необходимый процесс для изготовления концентрата. Обогащение предполагает дробление породы и дальнейшее ее разделение на пустую породу и ценные элементы. Полученный концентрированный продукт необходим для дальнейшего производства металла.
• Металлургический передел.Передел представляет собой такую обработку сырья, при которой на выходе получается полуфабрикат, используемый для дальнейшего использования. В процессе металлургического передела возможно изменить химический состав сырья, его физико-химические свойства, а также допустить переход из одного агрегатного состояния в необходимое другое. В цветной промышленности металлургический передел в основном связан с обработкой металла. Это плавка, его разливка, дальнейшее обжатие с целью создания проката.
• Обработка полученных сопутствующих отходов. Она подразумевает утилизацию или дальнейшую переработку. Из полученного шлака в дальнейшем можно получить продукцию или сырье для других видов промышленности.

Цветная металлургия находится в стадии своего развития. Основные направления, в которых ведется работа:

• улучшение качества выпускаемых изделий и сопутствующей продукции;
• снижение затрат, связанных с производством металлопродукции;
• соблюдение принципов экологической безопасности производства, совершенствование систем защиты окружающей среды;
• совершенствование ресурсосберегающей политики;
• повышение конкурентоспособности выпускаемой металлопродукции.

Видео по теме: Плавильные печи цветной металлургии

Цветная металлургия мира.

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) 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. 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.