Черная металлургия

1.Введение

  Черная  металлургия - это одна из важнейших базовых отраслей тяжелой индустрии. Её продукция служит основой развития машиностроения и металлообработки, строительства, а также находит широкое применение во многих других отраслях народного хозяйства.

  Черная  металлургия  отличается массовостью и высокой концентрацией производства, огромными масштабами использования сырья, топлива и вспомогательных материалов, тесным взаимодействием всех звеньев металлургического передела и его смежников, широкой утилизацией промышленных отходов. Эти технико-экономические особенности оказывают сильное влияние на территориальную организацию черной металлургии: освоение соответствующих по размерам сырьевых и топливных баз, выбор наиболее эффективных с точки зрения использования природных, трудовых и материальных ресурсов, вариантов размещения предприятий, установление определенных пространственных сочетаний металлургического производства с другими отраслями промышленности.  

2.Технологические особенности производства основных видов продукции черной металлургии.

  Черная  металлургия – одна из старейших  отраслей мировой промышленности, являющаяся основой развития машиностроения и  строительной индустрии.

  В последние десятилетия произошло  существенные изменения в технологии производства черных металлов: используются новые методы плавки, сокращаются производственные потери, в том числе за счет использования метода непрерывной разливки стали, повышается качество металла, сокращается его потребление в расчете на единицу конечной продукции. Сортов и марок чугуна ныне насчитывается несколько десятков, а разных сортов стали и изделий проката – до нескольких тысяч.

  В то же время черная металлургия испытывает нарастающую конкуренцию со стороны  химической промышленности (пластмассы, армированные стекловолокном), а также ряда производств, создающих материалы на основе керамики и углеволокна, и со стороны цветной металлургии, поставляющей все большее количество конструкционных материалов на основе сплавов легких металлов. Но несмотря на все это сталь сохраняет свои позиции основного конструкционного материала и объемы производства растут. 

Производство  основных видов продукции  черной металлургии

(1950-2007гг.), млн. т

  Современная картина размещения предприятий  черной металлургии формировалась  под влиянием различных причин, обусловленных  во многом научно-технических прогрессом. Причем развитие и размещение предприятий черной металлургии в разных странах и регионах мира имеет свои специфические особенности. С внедрением новых технологий (ресурсосберегающих) в самой металлургии, а также с изменением сферы потребления черных металлов и снижением спроса на них меняется и организационная структура отрасли.

  Основное  исходное сырье для выплавки черных металлов – это железная руда. Используется также марганец, коксующиеся угли и руды легирующих металлов. В прошлом, учитывая большую материалоемкость и энергоемкость производственного процесса, наибольшее значение при размещении предприятий черной металлургии придавалось фактору наличия источника сырья и топлива. Формировались гигантские промышленные (металлургические) районы в разных странах мира. Так. При выборе местоположения для заводов с доменным производством (металлургия полного цикла) соседство месторождений железных руд и каменного угля благоприятствовало возникновению черной металлургии во многих районах Великобритании (в Йоркшире, Средней Шотландии, Мидленде, в Северо-Восточной и Северо-Западной Англии), во Франции (в Руре, Сааре), на севере Испании (в Астурии), в США (в Западной Пенсильвании), в России (на Урале) и т.д.

  Ведущие страны мира наращивали мощности предприятий черной металлургии. Чугун и сталь мощным потоком устремились в промышленное производство. 

Выплавка  чугуна и стали  в отдельных странах  мира, 1913г.

  В самом начале ХХ в. (в 1913г.) чугуна выплавлялось в мире больше, чем стали (соответственно 78 и 72 млн. т). Но уже к 1950г. ситуация изменилась и выплавка стали превысила производство чугуна в 1,5 раза. Это соотношение  практически сохранилось и к началу ХХI в.

  С развитием всех видов мирового транспорта уменьшилась значимость непосредственной близости металлургических заводов  к месторождениям сырья и топлива. Это повлекло за собой увеличение значения других факторов, таких как  емкость рынков сбыта (потребительский фактор), удобство транспортно-географического положения, наличие соответствующей инфраструктуры, квалификация рабочей силы и др. 

  3.Железорудная промышленность

  Железорудная  промышленность является основной сырьевой подотраслью черной металлургии. Мировые запасы железной руды оцениваются примерно в 800 млрд. т. Сырье характеризуется относительно высоким содержанием полезного компонента (железа): в сидеритовых рудах – 17%, в магнетитовых железняках – до 55%. На долю «богатых» руд приходится почти пятая часть промышленных запасов, которые используются практически для обогащения простым и около 20 % - сложным методом обогащения.Мировые запасы железных руд оцениваются в 800 млрд. т, что соответственно более чем 230 млрд. в пересчете по содержанию железа. Наиболее крупными запасами железной руды обладают Бразилия, Австралия, Китай, Канада, государства СНГ (Россия, Украина, Казахстан). Крупными запасами располагают также Индия, США, Швеция, Франция, Венесуэла, ЮАР.

  Уже с конца 1980-х гг. мировая добыча железных руд ведется на уровне 1 млрд. т в год в товарной массе, что соответствует примерно 600 млн. т (в пересчете по содржанию железа в руде). Это в пять раз больше, чем добывалось еще в середине ХХ в., когда лидерами по добыче железной руды являлись США, СССР, Франция, Великобритания, Швеция и др. (табл. 3). 

Добыча  железной руды (товарная масса) в странах-лидерах

(1980-2007гг.), млн. т

  В настоящее время основными производителями  являются: Бразилия, Китай, Австралия, Индия, Россия, Украина, США, ЮАР. Причем на долю. Двух крупнейших в мире продуцентов железной руды – Австралию и Бразилию – приходится ⅔ общих поставок ее на мировой рынок.

  Вплоть  до второй мировой войны ведущим  регионом в добыче этого сырья  была Западная Европа: 1913г. – 55%, 1938г. – 40%. Доля Северной Америки в добыче железной руды составляла соответственно 35 и 20%. В послевоенный период нехватка железорудного сырья во многих промышленно развитых странах при большом спросе на него и дороговизне транспортировки стимулировали разработку в них собственных месторождений. Но в то же время активизировались разведочные работы и освоение месторождений во многих развивающихся странах. Так, 1950г. уже в странах Северной Америки добывалось свыше 40% все железной руды, а в Западной Европе – 30% . 

Доля  крупных регионов мира в добыче железной руды (товарная масса)

(1980-2007гг.), %

  В конце 1650-х и начале 1960-х гг. цены на мировом рынке на импортное  железорудное сырье существенно  снизились, что привело к постепенному свертыванию железорудной промышленности в экономически развитых странах (в ФРГ, Великобритании, Франции, Японии) и даже к снижению добычи в США. В то же время росла добыча железной руды в Канаде, Австралии, Бразилии, Венесуэле, Либерии, Мавритании, Анголе (главным образом для экспорта в высокоразвитые страны Европы, в США и Японию). Так, доля стран Западной Европы, США и Японии в общей добыче железной руды в 1948г. составляла в сумме около ¾, к середине 1970-х гг. – уменьшилась до ⅓. 

  Но  поскольку именно в развитых странах сосредоточена большая часть мощностей по выплавке чугуна и стали, то это привело к наращиванию территориального разрыва между районами добычи и переплавки железной руды и к увеличению объема международной торговли сырьем.

  Использование вторичного сырья. В последние годы в черной металлургии ряда развитых стран большое значение приобретает использование вторичного сырья (стального лома), что сказывается как на соотношении выплавки чугуна, стали и проката в странах мира, так и на структуре внешней торговли железосодержащим сырьем. В черной металлургии мира примерно 2/5  железосодержащего сырья составляем лом, производственный или промышленный лом и оборотный лом. Проблема формирования и использования ресурсов лома – одна из главных задач современной металлургии. Ресурсы лома неодинаковы в отдельных странах, но в целом – велики. Он используется в самих развитых странах, где его особенно много.

  В железорудной промышленности наблюдается  тенденция к усилению концентрации производства. Расширяют мощности крупные компании. На долю 15 крупнейших в мире продуцентов приходится ныне более 53% мирового производства железной руды, причем только на долю трех крупнейших в мире компаний приходится около ⅓ мирового экспорта, а в общем объеме международной торговли железной рудой, перевозимой морским транспортом, в 2002г. их удельной вес составил 70%.

  Международная торговля железной рудой. Объем торговли железной рудой превысил в начале 200-х гг. 500 млн. т, при этом до 480 млн. т руды ежегодно перевозится морским транспортом. Австралия экспортирует 176 млн. т (2003г.). в Бразилии, которая к тому же является крупнейшим в мире продуцентом железной руды, экспорт достиг уровня 170 млн. т. Крупными экспортерами руды являются также Индия (более 30 млн. т), ЮАР и Канада (по 25 млн. т), Швеция, Украина, Россия, Мавритания.

  Самыми  важными импортерами железной руды ныне выступают Япония (около 130 млн. т) и Китай (112 млн. т). При этом Китай  согласно прогнозам, скоро станет крупнейшим импортерам руды в мире. Еще в 1990г. Европа была основным регионом, импортирующим железную руду (47% мирового импорта). Далее следовали Япония (31%), Северная Америка (6%) и Китай (3,5%). Но в 2002г. удельный вес Европы снизился до 30%, Япония – до 25%. Очень высокий импорт Китая, и согласно, оценке, спрос на железную руду со стороны китайских стальных компаний в ближайшие годы останется высоким, что окажет влияние на динамику цен на мировом рынке.

  Следует отметить, что глобальные изменения  в размещении предприятий черной металлургии начались с производства железной руды, кокса и выплавки чугуна, а затем это повлекло за собой сдвиги в размещении производства стали и проката. 

4.Производство кокса

  Дороговизна и дефицитность коксующихся углей  во многом обусловили внедрение в  современной мировой металлургии бездоменного производства стали. Но значение кокса в производстве чугуна и стали в мире все еще велико. Он является топливом и восстановителем железной руды при выплавке чугуна. Достижения НТР способствовали резкому уменьшению расходных норм кокса, вследствие повышения качества железной руды, а также совершенствованием технологии и техники выплавки чугуна и стали. Так, только с 1960г. по 1970г. расход кокса на выплавку 1 т передельного чугуна был снижен в бывшем СССР (с 745 до 560 кг), в Италии (с 812 до 540 кг), в ФРГ (с 835 до 558кг), в Японии (с 619 до 478 кг). В середине 1990-х годов на заводах компании «Тиссен» на 1 т чугуна тратилось уже лишь 300 кг кокса. В тоже время на металлургических предприятиях России из-за отсутствия соответствующего оборудования до сих пор используют чистый кокс в объеме 450-470 кг на тонну чугуна.

  Выжиг кокса в мире с 1970-х гг. в целом  стабилизировался (360-375 млн. т в год), несмотря на общий рост объемов выплавки чугуна и стали в мире. В некоторых  странах мира производство кокса даже в несколько раз сократилось (в Великобритании – в 2 раза, в США – почти в 3 раза), в других же государствах, напротив, выросло (в Китае почти в 3 раза).

  Размещение  производства кокса на уровне крупных  регионов мира потерпело очень значительные изменения. Так, до второй мировой войны более 50% производства кокса было сосредоточено в Западной Европе, а в 1950г. – уже 36,5% .

Доля  регионов в мировом  производстве кокса (1980-2007гг.), %

  В послевоенные годы лидирующим регионом стала Северная Америка, обладающая собственными крупными запасами угля (1950г. – 39,5%), но доля этого региона за последние десятилетия неуклонно сокращалась. В 1990-е гг. на первое место вышел азиатский регион (1990г. – 39%, в дальнейшем - около 6%). Значительные изменения происходили и среди стран-лидеров по производству кокса. За рассматриваемый период лидерами были США и СССР (1950-1980-е гг.), Китай (в 1990-е гг.).

  Так, в 1950г- странами-лидерами были США, ФРГ, СССР и другие развитые страны. В  лидирующей десятке стран в 1970г. уже были СССР, США, ФРГ, Япония, Китай, Великобритания, Польша, Франция, Чехословакия, Индия. А в конце 1990-х гг. число развивающихся стран в группе лидеров по производству кокса увеличилось. В составе лидирующей десятки ныне находится Китай (свыше 35% мирового производства), Япония, Россия, США, Украина, Республика Корея, Польша, ФРГ, Индия, Бразилия, что характеризует сдвиг черной металлургии в развивающиеся страны на глобальном уровне. 

5.Выплавка чугуна и стали

  Технический прогресс постоянно приводил к совершенствованию методов получения чугуна и стали. Так в конце XIX – начале XX вв. мартеновское производство являлось основным сталеплавильным процессом. Но в ХХ в. Были сделаны новые научные открытия и введены новые более эффективные методы выплавки стали: кислородно-конвертерный способ и электросталеплавление.

  Увеличение  удельного веса стали, выплавляемой высокоэкономичным кислородно-конвертным способом, а также рост значения электрометаллургии привели к существенному  изменению структуры производства металла. Ныне почти ⅓ стали выплавляют в электропечах. Однако несмотря на экономичность и эффективность новых методов выплавки стали в черной металлургии, они не смогли полностью вытеснить мартеновские и бессемеровские агрегаты, которые во многих странах действуют и по сей день. 

Удельный  вес различных  способов выплавки стали  в общем производстве

По  странам (1980-2007 гг.), % 

  Продукты  плавки в доменной печи – чугун  и шлак. Из выплавляемого в доменных печах чугуна в настоящее время  производят большую часть мирового объема выплавляемой стали. При этом выплавляют передельный (белый) чугун, который используется в дальнейшем для выплавки стали, и линейный (или серый) чугун – металл, идущий на изготовление фасонных отливок. Продуктами доменного производства являются также ферросплавы, необходимые при выплавке легированных сталей.

  Регионы и страны в мировом  производстве чугуна и стали. Если в начале ХХ в. Свыше 95% выплавки черных металлов приходилось на страны Западной Европы и Северной Америки, в 1950г. – 70 - 75% мирового производства, то к началу ХХI в. Суммарная доля регионов снизилась до 27 – 30%.

Доля  регионов в мировой выплавке чугуна (1980-2007 гг.), %