Тема 2. Металургійне виробництво

Ви дізнаєтесь

• про види чорних і кольорових металів

• яку продукцію випускає металургійний комбінат і яка його структура

• сучасні технології виробництва чавуну й сталі

• яку роль відіграє чорна металургія в економіці України

• про підприємства чорної й кольорової металургії в Україні та обсяги виробництва ними відповідних металевих виробів

і навчитесь

• знаходити на карті центри чорної й кольорової металургії в Україні

• наводити приклади найбільших країн-виробників чавуну й сталі

• пояснювати основні чинники розміщення металургійних підприємств

• давати оцінку наслідкам впливу металургійного виробництва на довкілля

Які металеві вироби є у вас удома? Як ви їх використовуєте? 

 Металургія є од­ним з найстаріших виробництв у світі. Перші свідчення про виробництво людьми металу було знайдено під час розкопок у різних країнах Європи та Близького Сходу. Давні народи спершу використовували лише самородки металів: срібла, міді, олова, метеоритне залізо. З них виробляли знаряддя праці, зброю та прикраси.

Однак початком справжньої металургії вважають час, коли люди навчилися добувати метали з гірської породи. Тоді з мідних та олов’я­них руд, стопивши два метали, одержали перший сплав – бронзу. 

Значно пізніше почали видобувати залізо з руди. Початки металургії заліза датують XVII — XVI ст. до н. е., хоча широке розповсюдження залізних виробів відбувається значно пізніше, лише в IX — VII ст. до н. е. 

Особливо швидкими темпами ме­талургія стала розвиватися з початком промислових переворотів ХVІІІ ст. Зріс обсяг виробництва металів, вдосконалювалися способи їх добування, підвищувалася якість. Сучасна металургія добуває понад 75 металів і чис­ленні сплави на їх основі. 

Можна впевнено сказати, що ми є металевою цивілізацією. Нині у світі виробляють більш як 1,5 млрд т сталі понад 3500 сортів. Значна кількість речей, що нас оточують, створена з використанням заліза чи сплавів на його основі. У комп’ютера металевий корпус, по алюмінієвих дротах передають електричний струм до вашого будинку. У світі для різних потреб використовують чорні та кольорові метали. 

Чорні метали — спільна назва металів і сплавів на основі заліза, марганцю, хрому, з яких виробляють сталь, чавун, феросплави. Це універсальний найпоширеніший вид матеріальних ресурсів. Кольорові метали — спільна назва всіх металів, окрім заліза та його сплавів  

З розвитком техніки збільшуються обсяги виробництва металів. У промислове використання залучають не лише нові види металів, а й упроваджують нові сплави на їхній основі. Майже половину ваги сучасного смартфону становлять різноманітні метали. Серед них лідерами є кольорові — алюміній, кобальт, мідь, олово, срібло та ін. 

Металургія складається з низки послідовних зв’язаних між собою ста­дій виробничого процесу, починаючи від видобутку сировини і закінчуючи випуском готової продукції – виро­бів з чорних або кольорових мета­лів та їх сплавів. Металургія скла­дається з трьох взаємопов’язаних виробництв: гірничодобувної про­мисловості, чорної металургії та ко­льорової металургії. 

Вироби з чавуну

Вироби зі сталі

Прокат — металеві вироби, що виготовляють гарячою або холодною прокаткою зі сталі. Розрізняють листовий, сортовий і спеціальний прокат. 

Є три основні способи виробництва сталі — мартенівський, киснево-конверторний, електросталеплавильний. Розглянемо основні технологічні особливості кожного з них. 

Мартенівський спосіб є найстарішим способом промислового виробництва сталі. Він спирається на послідовну обробку залізорудної сировини. Спочатку з неї в домнах виробляють чавун, потім з рідкого чавуну в мартенівській печі виплавляють сталь, яку спрямовують на виготовлення прокату. Такий спосіб виплавки сталі зберігся лише в Україні. 

Киснево-конверторний спосіб виробництва сталі спирається на продування рідкого чавуну в конверторах (спеціальні агрегати у формі бочки) технічно чистим киснем. Рідкий чавун у суміші зі сталевим брухтом, а також вапном, бокситами, плавиковим шпатом завантажують у конвертор, де чавун перетворюється на сталь. Виділення тепла обумовлює рідкий стан отриманої сталі. Для отримання окремих сортів спецсталі додають залізну руду з високим вмістом фосфору, марганцю, ванадію.

Киснево-конверторним способом виробляють більшість сталі у світі та в Україні. Найпотужніші цехи діють на підприємствах «АрселорМіттал Кривий Ріг» і «Євраз-Дніпровський металургійний завод».

Електросталеплавильний спосіб передбачає отримання сталі в електричних дугових печах. Процес виробництва триває 50-60 хв, тому найпродуктивніші печі можуть виконувати до 30 розливів сталі за день. Найпоширеніша технологія електросталеплавильного виробництва складається з розплавлення, окиснення та відновлення.

У світі електросталеплавильний спосіб є другим за значенням у виробництві сталі. В Україні його застосовують на найсучаснішому металургійному комбінаті «ІНТЕРПАЙП Сталь» (м. Дніпро).

Це поєднання кількох взаємопов’язаних видів виробництв у рамках одного підприємства — комбінату. 

 Продукти чи відходи одного виробництва є сировиною, напівфабрикатами чи допоміжними матеріалами для інших виробництв у рамках комбінату  

Функціонування комбінатів зумовлює утворення навколо них міст 

Підприємства чорної металургії є повного (виготовляють чавун, сталь, прокат) і неповного циклу (виробництво лише одного виду металургійної продукції — сталі чи прокату) 

Прикладом комбінату повного циклу є «АрселорМіттал Кривий Ріг» 

Це найбільше за обсягом виробництва в Україні металургійне підприємство. Тут виробляють арматурну сталь і катанку зі звичайних і низьколегованих марок сталі, агломерат, концентрат, кокс, чавун, сталь, сортовий і фасонний прокат, доменний шлак. 

Підприємства чорної металургії неповного циклу спеціалізуються на випуску окремого виду продукції. Серед них переважають заводи, що випускають вироби в одиничному примірнику чи дрібними серіями. Вони є осередками науково-технічного прогресу, адже у виробництві застосовують спеціальні технології, на них працюють висококваліфіковані кадри. Прикладом такого підприємства є «Енергомашспецсталь» (м. Краматорськ). Це найбільший в Україні виробник литих і кованих виробів індивідуального і дрібносерійного виробництва зі спеціальних сталей, а також єдиний виробник кованих елементів корпусів ядерних реакторів. 

 Металургія належить до найбільш неекологічних виробництв. Кожна стадія переробки сировини негативно впливає на довкілля. Під час видобутку руд відкритим способом утворю­ються кар’єри, які знищують природні екосистеми. Часто вони призводять до зниження рівня підземних вод. Зба­гачення руд супроводжується нагро­мадженням на земній поверхні великої кількості пустої породи. Під час роботи металургійних підприємств у повітря потрапляє велика кількість отруйних речовин, зокрема сполуки Нітрогену (гази рудого кольору, так звані лися­чі хвости) та Сульфуру. Внаслідок їх взаємодії з водяною парою випадають кислотні дощі. Відходи виробництв та­кож забруднюють водойми та ґрунти.

   Головним шляхом розв’язування екологічних проблем металургії є впровадження нових технологій плавлення металу, що дає змогу зменшити викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище. Комплексне вико­ристання сировини уможливить використовування відходів металургії як сировини для інших виробництв. Наприклад, коксовий газ – для синтезу азотних добрив, шлаки доменного виробництва – для цементної промисло­ вості, сполуки Сульфуру – для синтезу сульфатної кислоти.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ: стисло про головне

• Розвиток металургії зумовлює збільшення виробництва залізорудної сировини, вогнетривів, кам’яного вугілля, флюсових вапняків тощо. Їх використовують у промисловому виробництві металів.

• У світі чорні метали виробляють в киснево-конверторний, електросталеплавильний та мартенівський способи.

• Технологія виробництва чорних металів передбачає комбінування різних промислових підприємств.

• Підприємства чорної металургії поділяють на комбінати повного та неповного циклу, а також «малу» металургію.

• Технологія виробництва чорних металів і виробів з них передбачає чотири етапи.

• На розміщення металургійних підприємств впливають різні чинники. Комбінати повного циклу орієнтуються на сировину й паливо, неповного циклу — на електроенергетичний і споживчий чинники, «малої» металургії — на споживчий чинник.

• У розвинених країнах світу велику роль відіграє екологічний чинник, на який мало зважають у країнах, що розвиваються.