Сировинна база та принципи розміщення кольорової металургії

Розвиток і розміщення кольорової металургії. У добу НТР кольорові метали посідають особливе місце. Нові й новітні галузі промисловості – передусім машинобудування – неможливо уявити без кольорових металів. Це, в першу чергу, радіотехнічна, електротехнічна, авіаційна промисловість, електроніка. Кольорові метали поширені і в старих галузях машинобудування, і в побуті; мають вони й стратегічне значення. Отже, кольорові метали надзвичайно потрібні для високорозвинутого народного господарства.

Однак руд кольорових металів на планеті мало й поділені вони за територією дуже нерівномірно. Лише США та Росія задовольняють свої потреби у кольорових металах за рахунок розробки власних родовищ, а решта країн тією чи іншою мірою залежать від імпортної мінеральної сировини.

Руди кольорових металів мають низку особливостей. З одного боку, вони вирізняються надзвичайно різноманітним комплексним складом: часто-густо з руд кольорових металів можна одержати кілька супутніх корисних компонентів (золото, срібло, кобальт, вольфрам, арсен, сірку тощо). Другою особливістю є порівняно низький відсоток корисної речовини в руді, що рідко перевищує 5–10%. Рудам кольорових металів властива складна форма залягання.

Такі фактори накладають свій відбиток на розвиток й розміщення галузей кольорової металургії. Руди кольорових металів здебільшого розташовані в країнах, що розвиваються, а для виробництва треба чимало енергії, що продукується у промислове розвинутих країнах. Це порушує рівновагу в розвитку кольорової металургії у світі. Під час розміщення підприємств кольорової металургії необхідно враховувати як сировинний фактор на стадії видобутку та збагачення, так і енергетичний під час виплавки металу. Територіальне ці дві стадії рідко збігаються. Глиноземні заводи, центри первинної виплавки міді, свинцево-цинкові виробництва орієнтуються на родовища, а виплавка металу здійснюється поруч енергетичної бази. Це пояснюється технологічними особливостями виробництва кольорових металів. Для одержання 1 т чорнової міді треба 100 т руди, 800 кВтЧгод електроенергії, 2 т палива, 500 м3 води. Натомість продукування цинку, алюмінію характеризується високою електромісткістю: на 1 т алюмінію йде 2 т глинозему, близько 18 тис. кВтЧгод електроенергії, 120 м3 води, 0,2 т палива. Тому алюмінієві й електролітичні цинкові заводи розташовуються біля потужних енергетичних джерел.

Поєднання родовищ мінеральної сировини та енергії особливо сприятливе для підприємств кольорової металургії, але таке трапляється вкрай рідко. Низький вміст корисної речовини у рудах кольорових металів призводить до того, що на порожню породу при перевезеннях припадає 80–90%. Отже, переробляти руди кольорових металів на великій відстані від їхніх родовищ нерентабельне. Тому руди збагачуються на місці видобутку, а чорновий метал виплавляється або там же, або у районах з дешевою електроенергією чи паливом. Рафінування – одержання чистого металу – здійснюється у промислове розвинутих країнах.

Отож, первісна переробка або збагачення руд кольорових металів здійснюється у країнах, що розвиваються, а вторинна переробка або одержання готового металу зосереджена у промислово розвинутих країнах. Щоправда, протягом останніх років у низці країн, що розвиваються, створюється власна переробна промисловість.

Кольорова металургія як багатогалузева промисловість включає: основні кольорові метали (алюміній, мідь, свинець, цинк, олово, ртуть, сурма), шляхетні (золото, срібло, платина), легуючі (хром, титан, нікель, кобальт, вольфрам, молібден, ванадій, тантал, ніобій), рідкі й розпорошені метали (кадмій, індій, телур, галій, талій, селен, германій, цирконій тощо).

Алюмінієва промисловість. Алюміній належить до найбільш легких і «молодих» металів. Промислове виробництво алюмінію розпочалось після 1886 р., коли було відкрито електролізний спосіб розщеплення глинозему на кисень та алюміній. Доти він належав до коштовних металів і був дорожчим за золото. Таку розкіш, як алюмінієві ґудзики, могли дозволити собі лише дуже заможні вельможі, а алюмінієвими ложками замість «простих» срібних користувалися тільки короновані особи. 1855 р. на Всесвітній виставці у Парижі показували зливок алюмінію з пишною назвою «срібло з глини».

Фізико-хімічні властивості алюмінію широко використовуються у промисловості. У світовому виробництві відомо понад 500 тис. виробів з алюмінію та його сплавів. Алюміній займає помітне місце в електротехніці, чорній металургії, авіабудуванні, електропромисловості, електроніці, харчовій, військовій та багатьох інших галузях промисловості, а також у побуті. У земній корі алюмінію майже у 4 рази більше, ніж заліза, у 55 разів більше, ніж свинцю, у 100 разів більше, ніж золота. У природі алюміній – найпоширеніший метал, проте промислова концентрація глинозему зустрічається рідко.

У світі виділяють 4 бокситових провінції: Середземноморську (родовища Греції, Італії, Угорщини, Франції); Гвінейську (Гвінея, Камерун); Австралійську та Карибську (Фр. Гвіана, Сурінам, Венесуела, Гайана). Родовища бокситів є приблизно у 40 країнах світу. Проте вони дуже нерівномірно поділені по території планети. Найпотужніші ресурси бокситів мають Папуа-Нова Ґвінея, Австралія, Бразилія, Камерун, Ямайка, Індія, Росія, Казахстан, Ґайана, Сурінам, Китай, США, на які припадає 9/10 світової сировини. Є запаси алюмінієвих руд і в Україні.

Боксити видобуваються у трьох десятках країн, але перед ведуть Австралія, Ґвінея, Ямайка, Бразилія, Венесуела, Китай. Оскільки основні споживачі алюмінієвої сировини – промислово розвинені країни (США, Японія, Китай, ФРН, Франція та інші) – повністю або частково не забезпечені власними ресурсами, а основні видобувні країни не мають алюмінієвої промисловості, – частка експорту в загальному видобутку бокситів дуже велика.

В Україні діє Миколаївський глиноземний завод на австралійських та гвінейських бокситах. Алюмінієві заводи є у Запоріжжі та Броварах.

Міделиварна промисловість. Мідь належить до важких металів і відома здавна. Ще перші цивілізації відомі за назвою «бронзова доба». Бурхливий розвиток міделиварної промисловості починається зі зростанням електроенергетики. Тому найбільшим споживачем міді є електротехнічна промисловість. Мідь і її сплави з цинком (латунь), оловом (бронза) застосовуються у багатьох галузях народного господарства.

Міді у природі порівняно багато. Понад 240 мінералів містять мідь, проте тільки 18 мають промислове значення. Власне, мідь у руді рідко перевищує 1–2% (у давнину розроблялися мідні руди з умістом міді до 20%), і тому ці руди потребують збагачення.

Понад 50 держав має мідну руду. Виділяють 4 мідних пояси: Урало-Казахстанський (Росія й Казахстан), Тихоокеанський (Китай, США, Мексика, Чилі, Перу), Австралійський та район Великих Африканських розломів (Заір, Замбія, ПАР).

Виробництво міді складається зі збагачення, випалу зі спіканням концентрату, литва та бесемерування. Це й зумовлює розміщення підприємств з видобутку, виробництва та споживання міді.

Виробництво міді потребує великої кількості тепла й енергії і тому воно орієнтоване на паливно-енергетичну промисловість в основному економічно розвинених країн: США, Японії, ФРН, Канади, Росії. Хоча високий попит на цей метал дав змогу розширити його виробництво в Чилі, Китаї та Польщі. Крім того, мідь відіграє величезну роль у найновітніших галузях машинобудування, які розвинуті виключно в індустріальній групі країн. Це Велика Британія, Франція, Італія та інші держави, які не мають мідної руди, проте ведуть перед у споживанні міді.

Свинцево-цинкова промисловість. Свинець і цинк належать до важких металів синювато-білого кольору. Свинець – м’який, ковкий, плавиться при температурі 327 °С, а цинк – крихкий метал, плавиться при температурі 419°°С. Свинець і цинк легко сплавляються з іншими металами.

Ці властивості свинцю й цинку широко використовуються у народному господарстві. Свинець застосовується в електротехнічній промисловості (виробництво кабелю), акумуляторному виробництві, виробництві фарб (свинцеві білила), медичній промисловості, військовій техніці (шрапнелі, осердя в кулях), виготовленні контейнерів для зберігання радіоактивних матеріалів тощо. Основні галузі використання свинцю: виробництво акумуляторів – 30%, тетраетилсвинцю для моторного палива – 20%, кабелю – 10%, білил – 8%, припоїв – 7%, боєприпасів – 3%. Решта 22% йде на виготовлення захисних пристроїв від радіації, друкарських сплавів, використовується у медичній та хімічній промисловості.

Природні сполуки свинцю й цинку досить розповсюджені на нашій планеті. Відомо понад 300 свинецьвмісних мінералів та 50 мінералів цинку. Проте їхня концентрація у мінералах невелика. Крім того, свинець і цинк часто подибуються разом, у вигляді поліметалевих руд, що потребують збагачення з поділом компонентів (флотацією).

Розвідані поклади свинцю й цинку є у 50 державах, – найбільші з них розташовані у Росії, Казахстані, Китаї, США, Канаді, Австралії, Перу, Мексиці, ФРН, КНДР, Болгарії.

Свинець видобувається, виплавляється й використовується понад 2000 років. Інтенсивне виробництво цинку почалось доперва з другої половини XIX ст. Основний видобуток, виплавляння й споживання цих металів зосереджені у кількох країнах. На розвинені країни, що серед них США, Японія, ФРН, Італія, Великій Британія, припадає 65–70% споживання (табл. 6.9). Основними експортерами цинку і свинцю та їхніх концентратів є Австралія, Канада, Перу, Мексика, США та Бразилія.. Основними експортерами цих металів та їхніх концентратів є Казахстан, Росія, Узбекистан, Австралія, Канада, Перу, Мексика, Болгарія.

В Україні цинк виплавляють у Костянтинівці. Поклади поліметалічних руд виявлені у Нагольному Кряжі (Донбас).

Олов’яна промисловість.

Олово належить до важких металів сріблясто-білого кольору. Температура плавлення – 232 °С. Воно широко використовується у промисловості й побуті. Основні напрямки застосування: виробництво білої жерсті, що потрібна для консервної промисловості (банки для харчових продуктів), та для лудження. У різних галузях машинобудування використовуються сплави олова з міддю (бронза) та з цинком (латунь).

Промислова концентрація олова у природі трапляється рідко. Відомо 18 мінералів, що містять олово, проте єдиним промисловим мінералом є олов’яний камінь. Виділяють 2 олов’яні пояси: Тихоокеанський (Росія, Китай, Монголія, В’єтнам, Малайзія, Таіланд, Індонезія, М’янма, Болівія) та Африканський (Заір, Уганда, Нігерія).

Олово видобувається у 13 країнах, на долю чотирьох з них - Китая, Індонезії, Перу та Бразилії – у 1998 році припадало 75% світового видобутку. Виділяються також Болівія, Австралія, Малайзія, Росія.

Ртутна промисловість. Ртуть – єдиний метал, що перебуває у рідкому стані за нормальної температури. Головними її споживачами є електротехнічна, радіотехнічна, хімічна, медична та військова промисловість. У природі відомо 25 ртутновмісних мінералів, але промислове значення має лише кіновар.

Рудні вияви ртуті поширені у багатьох країнах, проте лише 15 держав мають промислові поклади цього металу, серед яких Україна, Іспанія, Італія, Китай, Румунія. Значні родовища є також у США, Мексиці, Канаді. Промисловий видобуток ртуті здійснюється переважно в Україні (район Микитівки), в Росії, Китаї, Іспанії, Італії, Мексиці. Звідси цей метал експортують до США, Японії, ФРН, Великої Британії, Франції.

Сурм’яна промисловість. Сурма – сріблясто-білий, крихкий метал, що легко розтирається на порошок. У чистому вигляді металева сурма застосовується рідко (переважно у мистецькому литві). Натомість додавання сурми до м’яких металів підвищує їхню твердість, що широко використовується у хімічній, електротехнічній та багатьох інших галузях народного господарства.

У земній корі сурми обмаль: її містять 75 мінералів. Проте не всі вони мають промислове значення. Більша частина світових покладів сурми зосереджена у п’ятьох країнах: Китай, Росія, Болівія, Мексика, ПАР.

Сурму видобувають у понад 20 країнах, але 91% видобутку припадає на Китай, Росію, Болівію та ПАР.

За видобутком нікелю лідирують Росія, Канада, Індонезія, Нова Каледонія, Австралія. Основний споживач сировини – машинобудування та електроніка. В Україні він видобувається у Побужжі.

Титан – це легкий особливо міцний метал, який використовується в авіакосмічній промисловості та інших галузях господарства. За його видобутком лідирують Австралія, ПАР, Канада, Норвегія. Головні користувачі – економічно розвинені країни Західної Європи, США, Японія, Росія. Україна має одні з найбільших запасів титанових руд. Виплавляють титан у Запоріжжі, Іршанську Житомирської області, Красноперекопську.

Срібло відноситься до благородних металів. Його запаси у 1994 р. оцінювались у 280 тис. т. В Канаді та Мексиці по 37 тис. т, у США – 31 тис. т. Серед добуваючих країн слід назвати Мексику, Перу, США, Австралію та Канаду.

Попит на срібло у світі постійно зростає, хоч видобуток останні три роки знизився (за рахунок Мексики, Перу, Росії та Казахстану). Основними споживачами срібла є електротехніка, стоматологія, фотографія; срібло використовується для виготовлення акумуляторних батарейок, каталізаторів.

Надалі очікується розширення видобутку срібла за рахунок родовищ у Австралії, Індонезії, США та Китаї.

Золото. Це перший метал, котрий навчилась видобувати й використовувати людина. Воно належить до найважчих металів. Температура його плавлення – 1063 °С. Золото не окислюється, не розчиняється у лугах і кислотах, за винятком царської водки (суміш азотної та соляної кислоти), й вирізняється високою тепло- та електропровідністю. Його застосування випливає з унікальних фізико-хімічних властивостей.

В усьому світі налічується близько 100 тис. т золота: 36 тис. т – у централізованих скарбницях, що належать урядам, центральним банкам і міжнародним організаціям, 20 тис. т – зливки й монети у приватному володінні, 44 тис. т –ювелірні вироби тощо.

Останнім часом золото дедалі більше використовується у промисловості: у сплавах воно застосовується у ракетній техніці, атомній та авіаційній промисловості, електротехніці, радіотехніці, приладобудуванні та ін.

Золото належить до рідкісних елементів земної кори. Його поклади відомі майже в усіх країнах світу, але про запаси можна висновувати лише за непрямими показниками, передусім – за рівнем видобутку. До найбагатших країн за покладами золота належать ПАР, Росія, Танзанія, Намібія, США, Мексика, Бразилія, Колумбія, Гана, Канада, Австралія, Індія. Проте більш як 90% видобутку золота припадає на шість країн – ПАР, Росію, Канаду, США, Австралію, Китай.
Світовий видобуток золота за останні роки знизився, а ціна за 1 трійську унцію становила: 1992 р. – 343,95 дол., 1993 р. – 359,82; 1997 р. – 331 дол.. Світовий видобуток золота у 1997 р. становив 2464 т. Лідирують ПАР (489,2 т), США (351,4 т), Австралія (311,4 т), Канада (168,5 т),Китай (156,8 т), Росія (137 т). За рахунок своїх покладів золота Україна зможе видобувати 15 т золота на рік. Для цього потрібні 800 млн дол. інвестицій. В Україні налагоджено випуск золота, платини та срібла із вторинної сировини на Південному машинобудівному заводі у Дніпропетровську і об’єднанні «Свема» у Шостці.

До кольорової металургії часто відносять і видобуток дорогоцінних каменів. Світові запаси алмазів ювелірного значення оцінюються у 300 млн каратів. Найбільші запаси зосереджені в Австралії – 33% світового видобутку, Заїрі – 23%, Ботсвані – 15%, Росії – 14%, ПАР – 11%, Канаді – 10%, а також Намібії, Бразилії та Мозамбіку. Найбільшими в Австралії є родовища Panda, Koala, Misery, Fox, Sable. У 1998 р. всього у світі необроблених алмазів видобуто на 117 млн. каратів. В Австралії – 40,2; Ботсвані – 20,1; Росії – 19,4; Конго – 17,9; ПАР - 9,8 млн каратів.