Экономическая география и регионалистика

Во многих рудах количество пустой породы столь велико, что  непосредственная выплавка металла  из таких руд экономически невыгодна. Такие руды предварительно обогащают  – отделяют от них часть пустой породы. В оставшемся концентрате  содержание рудного материала повышается.

Железо – самый распространенный после алюминия металл на земном шаре. В природе железо встречается  в виде различных соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. В свободном  состоянии железо находят только в метеоритах. К важнейшим рудам  железа относятся магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк, шпатовый железняк, а также встречающийся  в больших количествах в природе  пирит или железный колчедан, редко  применяемый в металлургии, так  как чугун из него получается очень  низкого качества из-за большого содержания серы.

В результате металлургического  передела в доменных печах из обогащенной  железной руды получают первичный продукт  – чугун – сплав железа с  углеродом, содержащий постоянные примеси  Si, Mn, S, P, а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V и др.). Как правило, чугун хрупок.  Основная масса чугуна перерабатывается в сталь, остальное – литейный чугун (фасонное литье). Железоуглеродные сплавы, содержащие меньше  2,14% углерода, называются сталями, а содержание больше 2,14% углерода – чугунами. Чугун отличается от стали не только более высоким содержанием углерода, но и своими свойствами. Он в очень малой степени способен к пластической деформации, но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун дешевле стали.

Выплавка чугуна производится в доменных печах, выложенных из огнеупорных  кирпичей и достигающих 30 м высоты при внутреннем диаметре около 12 м. Доменную печь загружают сначала  коксом, а затем послойно агломератом  и коксом. Кокс получается при сухой  перегонке каменного угля и применяется  в металлургии при выплавке металлов из руд.

Агломерат – это определенным образом подготовленная руда, спеченная  с флюсом. Горение и необходимая  для выплавки чугуна температура  поддерживаются вдуванием в горн подогретого воздуха или кислорода. В горне уголь сгорает, образуя  двуокись углерода, которая, поднимаясь вверх  и проходя сквозь слои накаленного кокса, превращается в окись углерода, которая и восстанавливает большую часть руды, переходя снова в двуокись углерода. Пустую породу в руде образует главным образом диоксид кремния SiO . Это тугоплавкое вещество. Для превращения тугоплавких примесей в более легкоплавкие соединения к руде добавляется флюс. Обычно в качестве флюса используют CaCO . При взаимодействии его с SiO  образуется CaSiO, легко отделяющийся в виде шлака.

Получающееся твердое  железо постепенно опускается в более  горячую часть печи – распар –  и растворяет в себе углерод; образуется чугун. Последний плавится и стекает  в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются на поверхности  чугуна, предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускают по мере накопления через особые отверстия, забивая в остальное время  глиной. Доменная печь работает непрерывно, По мере того как верхние слои руды и кокса опускаются, в печь добавляют  новые порции.

Сталь – ковкий сплав  железа с углеродом (до 2,14%) и другими  элементами. Получают сталь главным  образом из смеси чугуна со стальным ломом в мартеновских, кислородно-конверторных и электрических печах. По составу  отличают углеродистую и легированную сталь и др.

Легированная сталь –  сплав. Для придания сплавам железа определенных физических, химических или механических свойств вводят в состав обычных сортов стали легирующие элементы – Cr, Ni, Mo, W, V, T и др. (от 2,5 до 10% добавок).

Существует несколько  способов переработки чугуна в сталь. Они основаны на окислении содержащегося  в чугуне углерода и примесей и  отделении образующихся оксидов  в газовую фазу или в шлак.

Мартеновский способ (разработан французским инженером П. Мартеном) – выплавку ведут в пламенной  отражательной печи. В нее загружают  чугун, а также стальной лом, требующий  переплавки, и некоторое количество руды. В печь вводятся предварительно нагретый воздух и топливо (в виде газа или распыленной жидкости). При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800-1900 градусов С. Металл и руда плавятся, и в расплав вводят добавки, необходимые для получения стали заданного состава. Сейчас строительство мартеновских печей практически прекращено в связи с изобретением кислородно-конверторного способа сталеплавления.

Кислородно-конверторный способ или бессемеровский (по фамилии изобретателя) состоит в продувании струи воздуха  через расплавленный чугун. При  этом углерод и примеси сгорают  и удаляются в виде газов или  переходят в шлак. Конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы, поворачивающийся на горизонтальной оси. Заливка чугуна и выливание готовой  стали производятся в горизонтальном положении  конвертора, а продувка воздухом – в вертикальном.

Наиболее совершенный  промышленный способ получения стали  – плавка в электрических печах. Этим способом выплавляют в настоящее  время большинство сортов специальных  сталей. В электрической печи легко  обеспечивается быстрый подъем и  точное регулирование температуры; в ней можно создавать окислительную, восстановительную или нейтральную  атмосферу. Это позволяет получать сталь с наименьшим количеством  вредных примесей; в то же время заданный состав стали обеспечивается с высокой точностью.

Крупнейшими странами по запасам  и добыче железных руд являются Россия, Китай, Бразилия, США, Австралия, Индия, Украина, Канада, Венесуэла. Из европейских стран выделяются Швеция и Франция. Из африканских – ЮАР, Либерия, Алжир. Запасами и добычей марганцевых руд выделяются Украина, Габон, ЮАР, Индия, Австралия, Бразилия, хромитов – Зимбабве, Казахстан, ЮАР, Индия, Турция, Филиппины.

В течение XX века география  производства черных металлов сильно расширилась, Будучи первоначально  сосредоточенной в небольшом  числе стран (США, Германия, Великобритания, Бельгия, Люксембург), она к настоящему времени является одной из главных  отраслей промышленности большинства  развитых и развивающихся государств. Продолжается тенденция размещения предприятий черной металлургии  в развивающихся странах, что  связано с их индустриализацией, ориентацией на приближение к  районам добычи высококачественной железной руды и стремлением развитых стран избавиться от этого экологически «грязного» вида производства. В результате чего, в число крупнейших производителей продукции черной металлургии в  настоящее время входят представители  различных социально-экономических  типов государств: Китай, Япония, США (около 100 млн. т. в каждой), Россия, Германия, Южная Корея, Италия, Бразилия, Украина, Индия и др.

В последние годы наметилась еще одна тенденция в развитии черной металлургии:  значение и темпы развития данной отрасли замедлились. Это связано, во-первых, с начавшимся процессом сокращения металлоемкости продукции; во-вторых, с применением новых конструкционных материалов, заменяющих металлы (пластмассы, композитные материалы).

Характерными особенностями  предприятий черной металлургии  являются большая материалоемкость, водоемкость и сильное загрязнение природной среды, что и предопределило  основные факторы ее размещения: сырьевой, водный, экологический. В то же время все большую роль играют транспортный и потребительский факторы.

В соответствии с этим сформировались следующие типы ориентации предприятий  черной металлургии:

-   Ориентация на территориальное сочетание месторождений каменного угля и железной руды характерна для комбинатов полного цикла, включающих все стадии производства – от обогащения железной руды до выплавки чугуна, стали и производства проката. Как правило, металлургические заводы полного цикла выступают важным районообразующим фактором, который формирует крупные промышленные комплексы. Размещение металлургических предприятий сопровождается возникновением и других производств, в частности, машиностроительных заводов, предприятий строительной индустрии, химических производств, использующих побочные продукты коксования, доменные шлаки и т.д. В качестве стран, где размещаются преимущественно такие промышленные комплексы можно выделить Германию, Великобританию, Россию, Украину, Польшу, Китай, Индию, ЮАР.

• Ориентация на каменноугольные бассейны связана с высокой потребностью производства в металлургическом коксе (Россия, США, Украина, Германия, Польша).
• Ориентация на железорудные бассейны связана с сокращением расходов кокса в связи с усовершенствованием доменного производства (Россия, Украина, Китай, Бразилия, Мексика).
• Ориентация на грузопотоки коксующегося угля и железной руды связана с преодолением территориального разрыва между сырьевыми запасами и производством в результате развития транспортной магистрами, освоением новых ресурсных районов, причем такая ориентация предопределила сдвиг металлургического производства к крупным морским портам (Россия, США, Япония, страны Западной Европы).
• Ориентация на потребителя связана с появлением мини-заводов и развитием передельной металлургии (США, Япония, Италия, Испания, Мексика, Бразилия).

Главные страны-экспортеры железной руды: Бразилия, Австралия, Индия, страны СНГ, Канада, Швеция, Либерия, ЮАР, Венесуэла, Мавритания.

Главные страны – импортеры  железной руды: Япония, Германия, Корея, Бельгия и Люксембург, Франция, Италия, Великобритания, США, Польша, Чехия.

Крупнейшими в мире экспортерами стали (главным образом в виде проката и труб) являются Япония, Германия, страны Бенилюкса, Франция, Италия, Великобритания, Корея.

Выводы:

Черная металлургия является одной из старейших отраслей тяжелой  промышленности; базовой отраслью промышленности, обеспечивающей другие отрасли конструкционными материалами. Характерными особенностями  ее является большая материалоемкость, теплоемкость, энергоемкость. В прошлом  наибольшее значение придавалось близости источников сырья и топлива. На этой основе создавалось много районов  черной металлургии в Великобритании, Франции, США, России. С развитием  транспорта предприятия этой отрасли  стали размещаться в приморских районах и центрах, что обеспечивает дешевизну подвоза сырья и  вывоза продукции морским путем, что позволило развивать черную металлургию странам, не обладающим собственными ресурсами (Япония, Корея, страны Западная Европа).

Отмечается тенденция  размещения предприятий черной металлургии  в  развивающихся странах – странах новой индустриализации – Бразилии, Мексике, Аргентине, Корее, Тайване, Индии, Турции, это связано с их индустриализацией, ориентацией на приближение к районам добычи высококачественной железной руды и стремлением развитых стран избавиться от этого экологически «грязно» производства.

Отмечается еще одна тенденция: значение и темпы развития данной отрасли замедлились. Это связано  главным образом с тем, что  черные металлы постепенно вытесняются  новыми конструкционными материалами (пластмассами, алюминием и т.п.).

Вопросы для проверки знаний

1. Назовите основные факторы, влияющие на размещение предприятий черной металлургии.
2. Какие страны мира обладают наиболее крупными запасами железных и марганцевых руд, коксующихся углей?
3. Как можно объяснить тот факт, что Япония долгие годы является лидером по выплавке стали?
4. Какие тенденции в развитии черной металлургии можно выделить?

Цветная металлургия

Цветная металлургия также  является старейшей отраслью промышленности.  По стадиям технологического процесса цветная металлургия объединяет добычу, обогащение сырья, а также выплавку цветных металлов и сплавов.

Низкое содержание металла  в руде требует обязательного  ее обогащения. Так как руды цветных  металлов содержат много различных  ценных компонентов, последовательно  выделяют каждый компонент. Обогащенная  руда плавится в специальных печах  и превращается в так называемый черновой металл, который подвергается очистке от вредных примесей (рафинирование). Полученный рафинированный металл используется в виде проката разного профиля.

Цветные металлы благодаря  их ценным свойствам (высокой электропроводности, теплопроводности, большой устойчивости к коррозии, способности к образованию  различных сплавов) получили весьма широкое применение в современной  технике, особенно высокотехнологичной: в радиоэлектронике, ядерной энергетике, авиа- и ракетостроении.

По физическим свойствам  и назначению цветные металлы  условно подразделяются на несколько  групп:

Тяжелые цветные  металлы – медь, свинец, цинк, олово, никель.

Из тяжелых металлов особенно широко используется медь, лишь недавно  уступившая первенство алюминию. Из-за малого содержания металла в рудах (менее 1-2%) наиболее крупным производством  меди отличаются страны, богатейшие по ее запасам (США, Россия, Чили, Перу, Замбия, Конго, Казахстан, Канада, Австралия, Польша), а также страны – крупные потребители  меди, но выплавка которой базируется в основном на импортном сырье (Япония. Германия, Великобритания).

Запасами полиметаллических  руд (свинцово-цинковых) и производством свинца и цинка выделяются США, Россия, Австралия, Канада, Казахстан, Китай, Германия, Перу; олова – Малайзия. Индонезия, Бразилия, Россия, Китай, Боливия, Нигерия; никеля – Россия, Канада, Куба, Австралия, Индонезия, Новая Каледония.

При этом в развивающихся  странах, как правило, преобладают  нижние стадии  (добыча руды, производство концентрата и чернового металла), в развитых – верхние стадии (выплавка металла и производство конечного продукта). Поэтому особую роль в размещении предприятий по производству тяжелых цветных металлов приобрел транспортный фактор, способствующий перемещению их к морским портам. Это характерно для стран Западной Европы, США, Японии, ориентированных на сырье из развивающихся стран.

Легкие цветные  металлы – алюминий, титан, магний.

Выплавка легких металлов не так привязана к сырьевой базе, поскольку содержание полезного  компонента в руде составляют 40-60%. Главный  фактор – энергетический, поскольку это очень энергоемкое производство. Выплавка алюминия характеризуется территориальным разрывом между добычей сырья и производством и потреблением готовой продукции. Основным видом сырья являются бокситы, крупнейшими запасами которых обладают страны экваториального пояса: Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Суринам, Камерун и др. Но выплавка алюминия сконцентрирована в странах с крупномасштабным производством дешевой электроэнергии (Канада, Норвегия, Бразилия, Россия, Венесуэла) или с крупным его потреблением (США, Япония, Германия, Франция, Великобритания и др.).