Направления и перспективы развития металлургического комплекса Украины

При современной экономической ситуации металлургический комплекс является одним из важнейших факторов последующего развития народного хозяйства.

Стратегическим направлением развития металлургического комплекса Украины является системная реструктуризация отрасли с ориентацией конъюнктуру внутреннего и внешнего рынков. Предусматривается продолжить строительство объектов металлургического комплекса, состоятельных увеличить экспортный потенциал отрасли. Вместе с этим ожидается закрытие нерентабельных производств, а также исключение из эксплуатации морально устарелого и физически сработанного оборудования.

На смену интенсивному наращиванию объемов производства и введения мощных (временами гигантских - таких как домны и мартены) агрегатов, характерных для конца XX ст., все большее развитие приобретает применение мини-заводов. Это объясняется низкими капиталовложениями, коротким строительным циклом, простой и эффективной технологией получения металлургической продукции, максимальным использованием регионального вторичного сырья (металлического скрапа и др. факторами.

Перспективами развития металлургического комплекса Украины тесно связан с повышением конкурентоспособности продукции.

Для повышения конкурентоспособности продукции путем уменьшения ее энерго- и материалоемкости, трудовых затрат и усовершенствования инфраструктуры, необходимо внедрить достижения науково-технического прогресса.

 Таким образом, металлургический комплекс имеет чрезвычайно большое комплексно - и районообразующее значение а территориальной структуре хозяйства Украины и играет важнейшую роль в международном разделении труда.

 

Технологии черной металлургии.

Черная металлургия -  отрасли промышленности, непосредственно связанная с получением и использованием сплавов чугунов и сталей.

 

Доменное производство чугунов

Чугуны выплавляют в доменных печах. Суть технологии производства чугуна является выведение из железных руд примесей и насыщения железа углеродом.

 

Сырьем для получения чугуна являются железные руды, металлодобавки, топливо и флюсы.

Для повышения эффективности доменного процесса, уменьшения расходов  топлива и обеспечения качества чугуна, нужно, чтобы руда содержала не меньше 55 % железа, минимум породы и вредных примесей, а также имела определенные размеры. Этих требований достигают с помощью выполнение таких технологических операций:

- измельчение - большие куски раздробляют к оптимальным размерам и фракционному составу;

- обогащение - ручная и гравитационная сортировка, отделение составляющих с использованием эффектов разной их намагничиваемости или смачиваемости (флотация);

- гранулирование - образование грудок слипанием увлажненных водой измельченной руды, пыли, малых количеств глины или известника с последующим их висушиванием и кипением;

- агломерация -испекание мелких и порошковых веществ в агномераты, то есть грудки оптимального размера.

 

В доменном производстве как правило используется кокс, природный, газ, древесный уголь, а в последнее время- измельченный уголь.

Больше используют кокс, в составе которого есть шлаки (10-13 %) и сера (0,5-2%).

Самый качественный чугун получают с использованием природного газу, поскольку газ не содержит вредных примесей и после сгорания не оставляет твердых остатков (как уголь или кокс).

Доменный газ - побочная продукция доменного процесса.  После очистка от пыли, примесей и соединений серы его используют для нагрева печи.

Древесный уголь используют в наше время в незначительном количестве Дает возможность получать качественный, но дорогой чугун.

В последнее время в шихте вместо руды и известняка используют офлюсованный агломерат, изготовленный спеканием порошковой увлажненной массы, которая состоит из руды, кокса и известняка. Изготовление офлюсованного агломерата уменьшает расходы кокса и известняка и улучшает технико-экономические показатели доменного произвести

Производство стали

Сталь - самый распространенный конструкционный материал современности.

Сталью   называют железно-угольный сплав, который содержит до 2.14 % углероду, а также кремний, марганец, серу, фосфор.

1Кислородно-конвертерное получение стали

Сущность конвертерного получения стали, предложенного Бесемером в 1856 г., заключается в продувке сжатым воздухом под давлением 0,2-0,25 Мпа расплавленного чугуна, который находится в специальном грушевидном сосуде (конвертере).

Продуктивность одного 250-тонного конвертера - 1200 тыс. т стали на год, а в мартеновской печи около 1000 тыс. т.

Капитальные расходы на строительство и расходы на обслуживание 'значительно меньше, чем для мартеновских печей.

 

2Мартеновское получение стали

Мартеновский способ выплавки постоянные был предложен в 1864 году металлургами отцом и сыном Мартенами. 

В современных мартенах сталь выплавляют из твердого или жидкого чугуна, железной руды. Используется твердое, легкое, газообразное топливо.

3Производство стали в электропечах

Электрометаллургический способ производства стали начали применять в начале XX ст. Этим способом сталь выплавляют в дуговых и индукционных электропечах. В них достигают высоких температур, что превышают 2000 °С.  Это дает возможность выплавлять стали и  сплавы любого состава. Создание восстановительной среды или вакуума способствует выведению газов и качественной очистке от серы и фосфора.

 

 

    Таким образом, черная металлургия является отраслью промышленности непосредственно направленная на получение сплавов чугуна и сталей. При этом чугунами и сталями называют сплавы железа с углеродом, которые содержат в своем составе летучие элементы и примеси. Чугун выплавляют в доменных печах. Суть технологии производства чугуна является выведение из железных руд примесей и насыщения железа углеродом. При этом выполняют следующие технологические операции: дробление, обогащение, гранулирование и агломерацию. Сталь, которая является распространенным конструкционным материалом современности, производят кислородно-конвертерным, мартеновским и электрометаллургическим способами. Готовую же сталь разливают двумя способами - в изложнице и в установке непрерывного разливания.

 

 Цветная металлургия.

Цветные металлы и сплавы на их основе находят  широкое промышленное использование в связи с особенностями их физико-химических свойств - высокой технологичностью и стойкости к коррозиям. В электро- и радиотехнике, авиации и космической технике они являются основными конструкторскими материалами, все больше применяются в строительстве, сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленности.

Больше в Украине применяют алюминий, медь, цинк, титан, магний, никель и сплавы на их основе.

Алюминий.

По количеству получения и использования алюминий и его сплавы занимают второе место после стали.

Технологический процесс производства алюминия включает два основных этапа:

- получение алюминиевых руд глинозема;

- электролитическое исключение алюминия из глинозема и рафинирование его.

Основным промышленным способом получения глинозема является мокрый щелочной (способ Байера), который является наиболее технологическим и дешевым и потому наиболее экономически и практически целесообразным.

Глинозем - стойкое химическое соединение, которое имеет температуру плавления 2050 °С.

Полученный таким способом алюминий рафинируют (очищают). Рафинирования первичного алюминия проводят такими способам

Медь и сплавы

Уже в третьем тысячелетии до нашей эре люди широко применяли изделия из меди - первого металла, освоенного человечеством. Медь использовали для изготовления украшений, орудий, посуды, оружия и тому подобное.

Чистая самородная медь имеет красный цвет, ее плотность 8,94 г/м3, температура плавления 1083 °С, она мягче железа почти в 2 раза,  имеет высокую тепло- и электропроводимость, пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому медь в наше время является основным проводниковым материалом в електро- и радиотехнике.

Медь выплавляют пирометаллургическим   (90 %) или гидрометаллургическим способами.

Пирометаллургическим способом позволяет, кроме меди, выплавлять и сопутствующие металлы (Ag, Zn и другие). Производство меди очень энергоемкое. Для экономии сырьевых ресурсов, топлива и уменьшения загрязнения окружающей среды в последнее время все более широкое используют дуговые электрические печи вместо огневых.

Производство меди пирометаллургическим способом включает такие технологические операции.

- флотационное обогащение фракций измельченной медной руды, и осуществляется путем отделения фракций руды, что, будучи смазанным минеральным маслом, всплывает с масляной пеной в водной среде при его продувке воздухом, отделяясь от смоченной водой породы;

- просушка и получение рудного концентрата, который содержит до 20 % меди;

- выжигание концентрата в печах при температурах 700-800С. При этом вигарает значительная частица примесей серы. Содержание меди в концентрате повышается до 20-33%

- плавление концентрата в печах при температурах 1500-1600 С с получением жидкого штейну, который состоит из меди (35-50 %), железа (20-40 %), серы (до 25 %), кислорода (до 8 %) других примесей.

- продувка штейна (сплаву сульфидов меди) воздухом или кислородом  в малых конвертерах для удаления серы.

- огневое рафинирование черновой меди повторным продуванием окислительной среде. Образованы окислы металлов переходят в шлак или выходят вместе с дымовым газом, а содержание меди повышается до 99,5-99,7 %;

- электролизное рафинирование с получением меди с чистотой до 99,9%

Медные сплавы сохраняют положительные качества меди и имеют хорошие механические, технологические особенности.