Черная металлургия России: ресурсная база, особенности и размещения

По объему производства, потребления и внешнеторговому обороту черные, цветные и редкие металлы, а также первичная продукция из них занимают второе место после топливно-энергетических ресурсов. Железные руды и первичная продукция черной металлургии, алюминий, никель, медь остаются важной статьей экспорта страны. Крупные металлургические предприятия имеют районообразующее значение. При их возникновении формируется ряд взаимосвязанных отраслей — электроэнергетика, химическая промышленность, производство строительных материалов, металлоемкое машиностроение, разнообразные сопутствующие отрасли и, конечно же, транспорт.

Черная  металлургия 

Черная  металлургия служит базой для  развития машиностроения и металлообработки, и ее продукция находит применение практически во всех сферах экономики. Она охватывает такие стадии технологического процесса, как добыча, обогащение и агломерация руд черных металлов, производство огнеупоров, добыча нерудного сырья, коксование угля, производство чугуна, стали и проката, ферросплавов, вторичный передел черных металлов и др. Но основу черной металлургии составляет производство чугуна, стали и проката.

Россия  наряду с США, Японией, Китаем и Германией, входит в ведущую пятерку мировых  производителей черных металлов. В 2004 г. в России было произведено 105 млн. т железной руды, 51,5 млн. т чугуна, 72,4 млн. т стали и 59,6 млн. т готового проката.

На  территориальную  организацию черной металлургии оказывает  влияние:

- концентрация производства, по уровню которой Россия занимает ведущее место в мире — металлургические заводы полного цикла Липецка, Череповца, Магнитогорска, Нижнего Тагила, Новотроицка, Челябинска и Новокузнецка производят более 90% чугуна и около 89% российской стали;

- производственное  комбинирование, означающее объединение  на одном предприятии нескольких  взаимосвязанных производств различных отраслей;

- материалоемкость  производства, обеспечивающая 85–90% всех  затрат по выплавке чугуна (на  производство 1 т чугуна идет 1,5 т  железной и 200 кг марганцевой  руды, 1,5 т угля, свыше 0,5 т флюсов  и до 30 м3 оборотной воды);

-  высокая  энергоемкость, которая выше, чем  в развитых странах мира;

-  высокая  трудоемкость на отечественных  металлургических предприятиях.

Производственную  базу черной металлургии составляют предприятия полного цикла: чугун  — сталь — прокат, а также  заводы, выпускающие чугун — сталь, сталь — прокат и раздельно чугун, сталь, прокат, относящиеся к передельной металлургии. Выделяется малая металлургия, или производство стали и проката на машиностроительных заводах в основном из металлолома.

Факторы размещения предприятий черной металлургии чрезвычайно разнообразны. Черная металлургия полного цикла располагается либо вблизи источников сырья (Уральская металлургическая база, металлургическая база центральных районов европейской части), либо вблизи топливных ресурсов (Западно-Сибирская металлургическая база), либо между источниками сырья и топливными ресурсами (Череповецкий металлургический завод).

Предприятия передельной металлургии, использующие в качестве сырья в основном металлический  лом, ориентируются на районы развитого машиностроения и места потребления готовой продукции. Еще теснее связана с машиностроительными заводами малая металлургия.

Особыми факторами размещения отличается производство электросталей и ферросплавов. Электростали производят вблизи источников электроэнергии и металлического лома (г. Электросталь Московской обл.). Ферросплавы — сплавы железа с легирующими металлами — получают в доменных печах или электротермическим способом на металлургических предприятиях и специализированных заводах (Челябинск). Таблица 1. Основные факторы размещения предприятий черной металлургии.  (См Приложение 1)

Природной основой черной металлургии служат источники металлического сырья  и топлива. Россия хорошо обеспечена сырьем для черной металлургии, но размещены железные руды и топливо на территории страны неравномерно.

По запасам  железной руды Россия занимает первое место в мире, из которых более  половины сосредоточены в европейской  части страны. Крупнейшим железорудным бассейном является Курская магнитная  аномалия, расположенная в Центрально-Черноземном районе. Основные запасы железных руд КМА, признанных лучшими в мире по качеству, сосредоточены в Лебединском, Стойленском, Чернянском, Погромецком, Яковлевском, Гостищевском и Михайловском месторождениях. На Кольском полуострове и в Карелии эксплуатируются Ковдорское, Оленегорское и Костомукшское месторождения. Значительные ресурсы железных руд на Урале, где месторождения (Качканарская, Тагило-Кушвинская, Бакальская и Орско-Халиловская группы) тянутся с севера на юг параллельно Уральскому хребту. Выявлены месторождения железных руд в Западной (Горная Шория, Рудный Алтай) и Восточной Сибири (Ангаро-Питский, Ангаро-Илимский бассейны). На Дальнем Востоке перспективна Алданская железорудная провинция и Олекмо-Амгуньский район в Якутии.

Запасы  марганца и хрома в России ограничены. Разрабатываются месторождения  марганца, представленные в Кемеровской (Усинское) и Свердловской (Полуночное) областях, хрома — в Пермском крае (Сараны).

Крупнейшим  производителем чугуна и стали в России с ХVIII в. остается Уральская металлургическая база, которая является наиболее полифункциональной и дает 47% черных металлов в стране. Она работает на привозном топливе — уголь Кузбасса и Караганды (Казахстан) — и рудах КМА, Казахстана (Соколовско-Сорбайские), местном Качканарском месторождении. Здесь действуют предприятия полного цикла (Магнитогорск, Нижний Тагил, Челябинск, Новотроицк), передельные (Екатеринбург, Ижевск, Златоуст, Лысьва, Серов, Чусовой), по производству доменных ферросплавов (Серов, Челябинск), по выпуску трубопроката (Первоуральск, Каменск-Уральский, Челябинск, Северск). Это единственный регион в стране, где выплавляются природно-легированные металлы (Новотроицк, Верхний Уфалей) и чугун на древесном угле. На восточных склонах Уральских гор расположены предприятия полного цикла, на западных — предприятия передельной металлургии.

Второй  по значению является Центральная металлургическая база, охватывающая Центрально-Черноземный, Центральный, Волго-Вятский, Северный, Северо-Западный экономические районы, а также Верхнее и Среднее Поволжье. Она полностью работает на привозном топливе (донецкие, печорские угли), ядром ее является ТПК КМА.

На территории Центральной металлургической базы расположен ряд основных предприятий  и производств. В Центральном Черноземье осуществляется выплавка чугуна и доменных ферросплавов (Липецк), находится Новолипецкий завод полного цикла, в Старом Осколе — единственный в России электрометаллургический комбинат. В Центральном районе действует Новотульский комбинат полного цикла, завод по выплавке литейного чугуна и доменных ферросплавов (Тула), Орловский сталепрокатный завод, Московский передельный завод “Серп и молот”, комбинат “Электросталь”. Череповецкий завод, расположенный в Северном районе, использует железные руды Кольского полуострова и каменный уголь Печоры. В Волго-Вятском районе находятся металлургические заводы Выксы и Кулебак. В Верхнем и Среднем Поволжье передельная металлургия развивается во всех машиностроительных центрах — Набережных Челнах, Тольятти, Ульяновске. Энгельсе и др.

Новая Сибирская металлургическая база формируется  на территории Сибири и Дальнего Востока. Сырьем являются руды Горной Шории, Хакасии  и Ангаро-Илимского бассейна, топливом служат угли Кузбасса. Производство полного  цикла представлено в Новокузнецке (Кузнецкий и Западно-Сибирский металлургические комбинаты). Здесь же работает завод по производству ферросплавов, передельные заводы — в Новосибирске, Петровске-Забайкальском, Гурьевске, Красноярске, Комсомольске-на-Амуре. 
На Дальнем Востоке черная металлургия будет развиваться в направлении создания заводов полного цикла на основе месторождений якутских углей и железорудных месторождений Алданской провинции, которая обеспечила бы потребности региона в металле и устранила бы дорогостоящие перевозки миллионов тонн металла.

В последние  годы происходит процесс интенсивной  реконструкции и технического переоснащения  отрасли. Однако пока черная металлургия  России в техническом и технологическом  отношении существенно уступает аналогичным производствам в развитых странах. У нас до сих пор существует устаревшая технология мартеновского производства стали, беден ассортимент проката, низка доля высококачественных марок металла. 
 

Глава II. Анализ развития и  размещения черной металлургии.

2. 1. Ресурсы и объемы добычи сырья в РФ.

     Роль вторичных энергетических (ВЭР) и материальных (ВМР) ресурсов в металлургии трудно переоценить. Если энергетические ресурсы формируются непосредственно на металлургических предприятиях, то материальные ресурсы образуются не только в самой отрасли, но и в других отраслях производства и потребления.

      На рис.1 (См Приложение 2) приведены основные виды и источники вторичных ресурсов металлургии.

      Высокий температурный уровень основных технологических процессов металлургических предприятий и относительно низкий коэффициент использования тепловой энергии (кроме доменных печей) предопределяют высокий удельных выход ВЭР. Среди топливных ресурсов доменный и коксовый газы используются почти полностью для отопления печей и теплогенераторов различного назначения. Конвертерный газ из-за значительных колебаний по выходу из-за периодичности процесса плавки в качестве топлива практически не используется, несмотря на имеющиеся технические решения и опыт (накопление газа после очистки в газгольдерах с последующим использованием в качестве топлива) для подогрева руды, окатышей, металлического лома перед плавкой. Более успешно утилизируются физическое и химическое тепло отходящих газов дуговых сталеплавильных печей для подогрева лома, сушки и разогрева ковшей. Что касается газов ферросплавных печей, то существуют серьезные проблемы с его утилизацией и нет экономически эффективных решений.

         Из тепловых ВЭР в настоящее время наиболее значимым является тепло отходящих технологических газов.

         При огромных объемах металлургического производства рациональное

использование этих ресурсов позволяет существенно  снизить потребление природных энергоносителей. Капитальные вложения в установки для утилизации тепловой энергии технологических газов намного меньше, чем затраты на добычу, транспортировку, подготовку и сжигание естественных топлив в котельных, ТЭЦ и др.

         Потенциал тепловых ВЭР оценивается в 0,2 т. у.т./т проката, но реализуется он всего на 25%. Явно недостаточно используется избыточное тепло горячего агломерата, шлака и др.

         Создание систем паро-испарительного охлаждения в значительной степени решило проблему использования тепла охлаждающей воды и производства пара для технологических целей. С появлением тепловых насосов может быть успешно решена и проблема утилизации тепла воды в системах с традиционным охлаждением элементов металлургических печей и агрегатов.

       Тепло металлопродукции, жидких шлаков практически не используется из-за отсутствия достаточно эффективных и надежных методов и оборудования для утилизации.

       Перспективных видом ВЭР является энергия избыточного давления газов. Например, это энергия давления колошникового газа доменных печей, энергия давления природного газа на входе в газораспределительный пункт предприятия. Для утилизации этого ресурса в России созданы бескомпрессорные турбины, использование которых для производства электрической энергии позволяет удовлетворить до 15% потребностей доменного цеха.

         Общее представление о ВЭР на предприятиях черной металлургии содержится в табл. 2. (См Приложение 3)

         Анализ таблицы показывает, что, во-первых, в каждом переделе металлургического предприятия образуются ВЭР, во-вторых, имеются значительные резервы их утилизации с существенным снижением удельного энергопотребления.

         Основным вторичным материальным ресурсом металлургии является металлический лом различных отраслей производства и потребления, заготовкой которого занимаются специализированные организации.

          Введение в шихту лома сегодня обеспечивает в России выплавку до 50% сплавов черных металлов.

          Наряду с ломом в металлургическом переделе широко используется обрезь, брак, остатки металла в разливочных желобах, стружка окалины.

          Установлено, что затраты на сбор, транспортировку и подготовку 1 т металлических отходов в 8 раз ниже, чем на выплавку 1 т чугуна.

         В настоящее время в мире из вторичных материальных ресурсов выплавляется 40% меди и медных сплавов, 37% свинца, 22% олова, 20% алюминия и алюминиевых сплавов, 18% цинка. При этом на такое производство расходуется значительно меньше энергии и природных ресурсов, чем на переработку рудного сырья. Так, при производстве алюминия расход энергии снижается в 25 раз, никеля- в 10 раз, олова- в 5 раз.