24

Размещено на http://www.allbest.ru/

Металлургический комплекс

Металлургия отрасль тяжелой промышленности, производящая разнообразные металлы. Металлургия включает добычу и подготовку руд, топлива, выпуск металла, производство вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода и другие). Металлургический комплекс включает две отрасли: черную и цветную металлургию. Металлургический комплекс играет большую роль в хозяйственном комплексе, особенно в промышленности. Металлургический комплекс сосредоточивает около 12% промышленно-производственных фондов, в нем работает около 6% занятых в промышленности. Комплекс играет значимую роль во внешней торговле России.

Металлургия включает ряд технологических процессов, среди них:

1) добыча руд металлов;

2) обогащение руд металлов;

3) извлечение и рафинирование металлов;

4) получение изделий из металлических порошков;

5) кристаллофизические методы рафинирования металлов;

6) разливка металлов и сплавов и получение слитков;

7) обработка металлов давлением;

8) термическая, термомеханическая и химико-термическая обработка металлов для получения заданных свойств.

На территориальную организацию металлургии существенное влияние оказывает ряд факторов:

1) материалоемкость производства. Для металлургии в целом характерна относительно большая материалоемкость. Для изготовления 1 т стали, расходуется до 7 т сырья и топлива. Еще больше расход сырья и топлива в цветной металлургии. Для производства 1 т свинца или цинка нужно 16 т руды и 23 т топлива; для производства 1 т олова требуется более 300 т руды и 1 т топлива; на производство 1 т титана или магния расходуется до 1516 т руды и 3060 тыс. кВт ч электроэнергии и т.д. Во всех затратах на выплавку чугуна 8590% приходится на сырье и топливо;

2) трудоемкость производства. Создавать и поддерживать функционирование металлургических предприятий можно только в достаточно больших городах. В среднем на каждом металлургическом заводе работают 2040 тыс. человек, что при среднем коэффициенте семейности означает определенную зависимость от данного завода не менее 90 тыс. человек. Черная металлургия более трудоемкая отрасль, чем цветная металлургия;

3) энергоемкость производства. Доля полных энергозатрат в себестоимости отечественного проката составляет 30 - 40% (этот показатель в черной металлургии ФРГ - 22%, что свидетельствует о чрезмерной энергоемкости металлургии в России). Большинство производств в цветной металлургии являются более энергоемкими, чем в черной металлургии (исключение составляет электрометаллургический способ выплавки стали, также требующий значительных энергозатрат);

4) большая фондоемкость. Необходимы значительные материальные затраты на строительство и поддержание в рабочем состоянии металлургических предприятий;

5) негативное влияние на окружающую среду. Металлургия - один из самых главных загрязнителей окружающей среды. Практически все города - центры металлургии имеют существенные негативные изменения в их природной среде;

6) концентрация производства. Для металлургии характерен высокий уровень концентрации производства. В черной металлургии на долю восьми наиболее крупных предприятий приходится почти 3/5 всего объема выпускаемой продукции, а в цветной металлургии - около половины;

7) производственное комбинирование. Для металлургии характерно широкое развитие комбинирования. Например, в черной металлургии выделяющийся в процессе коксования угля коксовый газ используется в качестве сырья для химической промышленности (производство азотных удобрений). В цветной металлургии, получаемый в ряде технологических цепочек сернистый газ также служит сырьем для химической промышленности;

8) необходимость применения технологических новаций. Многие развитые страны уже давно отказались от устаревшего мартеновского способа выплавки стали из-за больших потерь при доменном производстве и низкого качества получаемой продукции (в России на него приходится ещё около 30% производства); расширяется производство конвертерной стали и электростали. Положительно оценивается непрерывный способ разливки стали, что позволяет сократить энергозатраты на производство 1 т стали на 45 - 50% (в общей выплавке стали на ее получение методом непрерывной разливки приходится: в России - 25%, Японии - более 94%, США - свыше 75%).

Черная металлургия

Черная металлургия включает:

1) добычу руд черных металлов;

2) процессы их обогащения и агломерации;

3) производство огнеупоров;

4) добычу нерудного сырья для черной металлургии;

5) коксование угля;

6) производство чугуна, проката черных металлов, электроферросплавов, вторичную обработку (передел) черных металлов;

7) производство метизов промышленного назначения;

8) выпуск металлических изделий производственного назначения;

9) утилизацию отходов. Динамика производства основных видов продукции отрасли за последние четверть века показана в табл.

Таблица - Динамика производства продукции черной металлургии в России

Источник: Российский стат. ежегодник. 2012; Россия в цифрах. 2012. - М., 2012.

Технологическим стержнем черной металлургии является металлургический передел, т.е. последовательная, технологическая цепочка: чугун - сталь - прокат. Все остальные производства являются в черной металлургии смежными, сопутствующими; одни из них необходимы или способствуют основному технологическому процессу (металлургическому переделу), другие - имеют самостоятельное хозяйственное значение, функционируя на базе побочных результатов, основного технологического процесса, отходов сырья и топлива.

В черной металлургии выделяют три типа предприятий (производств):

1) комбинат (завод) полного цикла, где осуществляется полная цепочка технологических процессов в металлургии: производство чугуна, стали, проката;

2) заводы неполного цикла: доменные заводы (на которых выплавляют чугун), сталелитейные заводы (на которых выплавляют сталь), сталепрокатные заводы (на которых выпускают сталь и прокат), трубопрокатные заводы (производство труб), заводы по производству ферросплавов (сплавов чугуна с легирующими металлами - марганцем, хромом и др.), электрометаллургические заводы (производство стали и проката из железорудного концентрата без стадии чугуна);

3)"малая металлургия" - это металлургические цеха в составе машиностроительных заводов. При этом в России большая часть производства металла сосредоточена на крупных комбинатах полного цикла.

Высока также степень территориальной концентрации производства черных металлов. Особенно явно она проявляется в добыче железной руды, 2/3 которой в России приходится на месторождения Курской магнитной аномалии в Центрально-Черноземном экономическом районе (Лебединское, Стойленское, Яковлевское, Михайловское). По 10-15% железной руды добывается в Северном (Костомукша и др.) и Уральском (Качканарское и др. месторождения) районах. В небольших масштабах ведется также добыча железной руды в Западносибирском и Восточносибирском районах. По всем главным видам продукции (кроме добычи железной руды) лидирует Уральский экономический район.

Территориальная организация черной металлургии зависит от многих природных и экономических факторов, причем в разной степени влияющих на размещение черной металлургии полного цикла, передельной и малой металлургии. Предприятия черной металлургии полного цикла строились:

1) вблизи источников сырья (металлургические комбинаты Урала, Черноземного Центра);

2) вблизи топливных ресурсов (комбинаты в Западной Сибири);

3) между источниками сырья и топливных ресурсов (Череповецкий комбинат). Предприятия передельной металлургии преимущественно размещены в районах с развитым машиностроением и значительным потреблением готовой продукции. Малая металлургия привязана к машиностроительным заводам. Производство стали электроспособом и ферросплавов тяготеет к центрам производства электроэнергии.

В конечном итоге в России можно выделить основные металлургические базы - это группы предприятий, которые используют общие рудные или топливные ресурсы и обеспечивают главные потребности страны в металле. Всего к настоящему времени сформировалось три металлургических базы.

1. Уральская металлургическая база - самая старая и мощная в России, на нее приходится около половины выпуска производства стали, проката и труб в стране. Мощнейшие комбинаты полного цикла расположены в Магнитогорске, Челябинске, Нижнем Тагиле, Новотроицке (Орско-Халиловский). Крупные передельные заводы работают в Екатеринбурге, Ижевске. Самые мощные в стране трубные заводы находятся в Челябинске, Первоуральске, Полевском, Каменск-Уральском. Собственные месторождения железных руд не обеспечивают потребности металлургических предприятий Урала, поэтому основную массу сырья приходится завозить с месторождений КМА и из соседнего Казахстана (Соколово-Сарбайское и Лисаковское месторождения); запасов расположенных в регионе небольших месторождений марганцевых и хромовых руд также не хватает. Большая часть коксующегося угля поступает на Урал из Западной Сибири (Кузнецкий бассейн). Перспективы развития Уральской металлургической базы в значительной степени зависят от решения проблемы обеспечения ее качественным сырьем и топливом.

2. Центральная металлургическая база - вторая по объему производства (около 2/5 выпуска российской стали и проката, 1/5 - стальных труб), сформировалась в 1960-е гг. в европейской части страны. Главные комбинаты полного цикла расположены здесь в Череповце и Липецке. Выплавка литейного чугуна и доменных ферросплавов организована в Туле. В Старом Осколе действует единственный в России электрометаллургический завод, производящий сталь сразу из железорудного концентрата минуя доменный процесс. Передельные заводы расположены в Москве, Электростали, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и др. городах. На территории этой базы находятся крупнейшие в стране месторождения железных руд. Но уголь приходится завозить из Кузнецкого и Печерского бассейнов, а марганец и хром - из других государств. Тем не менее, эта база является наиболее перспективной, так как здесь расположены самые современные предприятия сравнительно близко от основных потребителей продукции.

3. Сибирская металлургическая база сформировалась в 1930-е гг. около месторождений коксующегося угля Кузнецкого бассейна. Главный ее центр - Новокузнецк, где находятся два мощных предприятия с полным металлургическим циклом - Кузнецкий металлургический комбинат (КМК) и Западно-Сибирский металлургический завод (ЗСМЗ). Передельные заводы действует в Новосибирске, Гурьевске, Красноярске, Петровске-Забайкальском. База наиболее обеспечена сырьем, так как располагает необходимыми месторождениями железной и марганцевой руды. Не хватает только хрома (завозится из Казахстана). Недостатком базы является ее территориальная удаленность от основных потребителей продукции в России и зарубежных странах.

Цветная металлургия

Цветная металлургия включает добычу руд цветных металлов, их обогащение, выплавку черновых металлов, их рафинирование (очистка черновых металлов), производство сплавов и проката, а также добычу алмазов. В самом общем виде технологическая цепочка в цветной металлургии выглядит так: добыча руд - обогащение руд (получение концентрата руд) - плавка в печах обогащенной руды (получение чернового цветного металла) - рафинирование (очищение от вредных примесей, получение рафинированного (очищенного) металла в виде проката). В состав цветной металлургии входят следующие основные отрасли: медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титаномагниевая, вольфраммолибденовая, а также производство благородных металлов, редких металлов и алмазов. Распределение цветных металлов по группам показано на рис. 1.

Цветная металлургия России развивается, в основном, на собственной сырьевой базе, но обеспеченность отдельных отраслей разными видами сырья не одинаковая, особенно при перспективной оценке. Обеспеченность сырьем составляет: бокситами - более чем на 100 лет, медью - 85, свинцом и цинком - около 100, оловом - 55, никелем - 70, вольфрамом - 58, молибденом - около 130 лет. В 1990-е гг. состояние сырьевой базы цветной металлургии ухудшалось, главным образом, из-за следующих причин:

1) выбытие мощностей по добыче руды не компенсировалось вводом новых;

2) произошло истощение запасов руд во многих крупных месторождениях из-за чрезмерной длительности их эксплуатации;

3) сократились масштабы геологоразведочных работ.

Рисунок - Группы и подгруппы цветных металлов

Руды тяжелых металлов имеют очень низкий процент содержания металла в руде. Вот почему необходима работа по их обогащению и предпочтительность размещения в местах или районах их добычи. Например, медные руды содержат 1-5 и менее процентов меди, а в концентрате содержание меди увеличивается до 35%. Содержание металла в свинцово-цинковых рудах 5-6% и менее, а в концентрате - 78%. Содержание олова в оловянных рудах - менее 1%, а в концентрате - 65% (для сравнения скажем, что содержание железа в железных рудах составляет обычно 20-25%, а в некоторых, например, в Курской магнитной аномалии, гораздо выше - 60-62%). Именно цветные тяжелые металлы имеют особенно низкий процент содержания металлов в руде. Поэтому размещение предприятий по производству цветных тяжелых металлов определяется, главным образом, сырьевым фактором. Получение дорогостоящих концентратов руд цветных металлов позволяет транспортировать их на большие расстояния и тем самым территориально разобщить процессы добычи, обогащения и непосредственно металлургический передел.

Производства цветных металлов отличается большой топливоемкостью. Так, для производства 1 т никеля нужно до 55 т топлива, 1 т цинка - 3 т, 1 т черновой меди - до 3-4 т, глинозема - до 10-12 т. (табл.11). При производстве многих цветных металлов потребляется большое количество электроэнергии. Особенно высокая энергоемкость характерна для выплавки цветных легких металлов. Так, для выплавки 1 т титана или магния нужно соответственно 30-60 тыс. кВт ч и 18-20 тыс. кВт ч. Вот почему размещение предприятий по выплавке цветных легких металлов определяется, в первую очередь, электроэнергетическим фактором. Самую дешевую электроэнергию вырабатывают на ГЭС, поэтому и многие центры выплавки цветных легких металлов созданы вблизи крупных ГЭС или в районах концентрации ГЭС. Именно поэтому по выплавке цветных легких металлов выделяется Восточно-Сибирский экономический район.

Таблица - Расход сырья, топлива и энергии на производство 1 т цветных металлов

Добыча и обогащение руд, выплавка некоторых металл он требует больших расходов воды. Так, чтобы получить 1 т медно-никелевых руд, нужно использовать 15-20 м³ воды. Развитие на базе предприятий цветной металлургии некоторых химических производств еще более увеличивает потребность этой отрасли промышленности в воде.

Руды некоторых цветных металлов имеют особо сложный состав. Так, число сопутствующих веществ достигает в оловянных рудах - 4, медных - 11, свинцово-цинковых - 18, алюминиевых - 7. В состав полиметаллических руд, например, входят свинец, цинк, медь, золото, серебро, кадмий, висмут. Чаще всего в месте добычи выгодно обеспечивать переработку 1-2 из всех компонентов, а остальные перерабатываются в других местах на специализированных предприятиях.

Организационной особенностью цветной металлургии является широкое развитие комбинирования. В цветной металлургии развито внутриотраслевое и межотраслевое комбинирование. Практикуется в одном пункте добыча, обогащение, выплавка ряда сопутствующих цветных металлов, их рафинирование, что определяет развитие внутриотраслевого комбинирования в цветной металлургии. Получило также распространение межотраслевое кооперирование, особенно с химической промышленностью. В результате основных технологических процессов в цветной металлургии получают сернистый газ, серную кислоту, хлор, некоторые удобрения.

Для цветной металлургии характерна высокая концентрация производства в небольшом числе крупнейших компаний-монополистов. Так, на долю 8 организаций (компаний), составляющих менее 1% от общего числа действующих в отрасли, приходится 2/5 всего объема выпускаемой ею продукции. Особую роль играют ГМК "Норильский никель", который выпускает более 40% металлов платиновой группы, перерабатывает свыше 70% российской меди и контролирует около 35% мировых запасов никеля, и ОАО "Русал", на долю которого приходится 75% российского алюминия и 10% мирового.

Медная промышленность использует небогатые руды (содержание металла не более 5%), поэтому обязательная стадия производства - обогащение. Самые крупные месторождения по объемам добычи находятся в районе Норильска (Красноярский край). Большое количество месторождений, но небольших,

В значительной степени уже выработанных, находится на Урале - Медногорск, Гай, Сибай, Карабаш, Красноуральск, Ревда, Кировоград. В небольших количествах добывается медная руда также в Мурманской области (Печенга) и в Карачаево-Черкесской республике (Уруп). Производство черновой меди сосредоточено в основном на Урале, где оно возникло еще в XVIII в. В настоящее время уральские заводы - Медногорский в Оренбургской области, Карабашский в Челябинской области, Ревдинский, Красноуральский и Кировоградский в Свердловской области - не обеспечиваются местной рудой и работают на медных концентратах из Казахстана. Производят черновую медь также в Норильске (Красноярский край) и Мончегорске (Мурманская область). Рафинирование меди размещается как около крупных потребителей - в Москве, Санкт-Петербурге, так и на Урале - в городах Кыштым (Челябинская область) и Верхняя Пышма (Свердловская область).

Никелевая промышленность располагается на территории России в тех же районах, что и медная. Самое масштабное производство около крупных месторождений находится в Норильске. Руды здесь добывается больше, чем имеется мощностей по производству металла, кроме никеля из руды извлекают кобальт, платину и другие металлы. Избыточные медно-никелевые концентраты направляются в город Мончегорск (Мурманская область), где имеется и собственная небольшая добыча руды (месторождение Печенга). На третьем месте находится Урал с никелевыми заводами в городах Орск (Оренбургская область), Верхний Уфалей (Челябинская область) и Реж (Свердловская область), расположенных возле небольших месторождений.

Свинцово-цинковая промышленность использует полиметаллические руды, месторождения которых находятся в горных районах. В России это Кавказ (Садон) Республика Северная Осетия - Алания, предгорья Алтая (Салаирское и Орловское месторождения), Сихотэ-Алинь (Дальнегорск) и хребты Забайкалья (Нерчинский завод и др.). Производство металлов, как правило, привязано к месторождениям, но одновременно свинец и цинк производят лишь во Владикавказе. В Забайкальском крае производят только свинцовые и цинковые концентраты, которые поступают в другие районы страны. В Приморском крае (Дальнегорск) производят свинец и цинковые концентраты, а в Кемеровской области (Белове) - цинк и свинцовые концентраты. Цинк из привозных концентратов (российских, казахстанских и среднеазиатских) производят в Челябинске.

Оловянная промышленность в России сконцентрирована на Дальнем Востоке, где расположены основные месторождения - Депутатское и Эсэ-Хайя в Якутии, Солнечное в Хабаровском крае, Перевальное и Хрустальненское (Кавалерово) в Приморском крае. Самое западное месторождения олова Шерловая Гора находится уже в Восточной Сибири (Читинская область). Производство металлического олова расположено в Новосибирске по пути следования концентратов из районов добычи (восточных) в районы потребления (западные).

Производство легирующих металлов вольфрама и молибдена целиком приурочено к месторождениям, так как содержание металлов в руде составляет десятые доли процента. И вольфрам, и молибден одновременно добываются на Джидинском (Республика Бурятия) и Тырныаузском (Кабардино-Балкарская Республика) месторождениях. Кроме этого молибден добывается в Читинской области и республике Хакасия, а вольфрам - в Приморском крае.

Также территориально совпадают добыча и производство золота. Основные запасы золота на территории России сосредоточены в рудных (коренных) месторождениях, но их освоение требует значительных затрат. Поэтому разрабатываются в основном россыпные месторождения золота, на освоение которых требуется значительно меньше средств и времени. Свыше половины добычи золота в России дает Дальневосточный район, в котором больше всего производится этого драгоценного металла в Республике Саха (Якутия) - в восточной части, Магаданской области и Чукотском АО. В основном это небольшие прииски, многие из которых разрабатываются еще с 1930-х гг. Но открыты и крупные коренные месторождения - Нежданинское (в 800 километрах к востоку от Якутска) и др. На втором месте (около 1/4 добычи) по производству золота находится Восточно-Сибирский район, в котором выделяются Иркутская область (с крупными месторождениями в районе г. Бодайбо) и Красноярский край. На третьем месте - Уральский район с Кочкарским (Челябинская область) и Березовским (Свердловская область) месторождениями.

В России к цветной металлургии относится также добыча алмазов. В настоящее время 99% добычи алмазов приходится на западную часть Республики Саха (Якутия), где расположены месторождения Мирное, Айхал, Эбеляхское и др. Кроме этого имеется добыча алмазов на севере Пермской области. Крупные, но пока не разрабатываемые, месторождения открыты в Архангельской области (Ломоносовское и др.).

Особую специфику имеет размещение предприятий алюминиевой промышленности. Сырьем для получения алюминия в России являются бокситы (месторождения в Северном и Уральском экономических районах) и нефелины (в Северном, Западно-Сибирском и Восточно-Сибирском экономических районах). Из алюминиевых руд вначале выделяют окись алюминия - глинозем (Бокситогорск, Ачинск и др. центры). Размещение предприятий по производству глинозема (в связи с его материалоемкостью) определяется преимущественно сырьевым фактором. Затем глинозем доставляют в районы и центры, где вырабатывается большое количество дешевой электроэнергии, прежде всего в те, в которых функционируют мощные ГЭС. Там из глинозема с использованием огромного количества электроэнергии выплавляют металлический алюминий. По выплавке алюминия в России выделяются Восточно-Сибирский (Красноярск, Братск, Саяногорск, Шелехов), Поволжский (Волгоград), Северный (Кандалакша, Надвоицы), Северо-Западный (Волхов), Уральский (Краснотурьинск, Каменск-Уральский), Западно-Сибирский (Новокузнецк), экономические районы.

Редкие металлы

Бериллий - это металл необыкновенной твердости и легкости. Сплав бериллия с медью обладает свойствами стальной пружины. Металл необходим атомной, электронной, электротехнической, авиационной, аэрокосмической, нефтегазовой промышленности. Но уже много лет уникальное, стратегического значения, Малышевское месторождение бериллия и изумрудов на Урале переходит из рук в руки, в том числе и зарубежных, хозяев, шахты полузатоплены, бериллий не добывается. Прочие месторождения бериллия законсервированы.

Ниобий увеличивает срок службы стальных труб в десять раз. Россия, покрытая сетью ржавых нефте- и газопроводов теряет за счет аварий трубопроводов миллионы тонн нефти и более 1% ВВП в год! По запасам ниобия Россия занимает первое место в мире. Но производство ниобия резко сокращено, по потреблению этого ценнейшего легирующего металла на душу населения мы отстаем от Японии и США в десятки раз. Попросту говоря, Россия производит некачественный металл, и наши дельцы предпочитают ввозить нержавеющие трубы из-за границы.

Ниобий всегда встречается в рудах вместе с другим ценным металлом танталом.

Тантал используется в электротехнике для производства конденсаторов, для производства сверхтвердых и химически устойчивых сплавов, похожих по свойствам на платину. СССР был мировым лидером по производству тантала, который добывался вместе с ниобием в Ловозерском месторождении на Кольском полуострове. Сейчас получение тантала практически прекращено.

Литий, стратегический металл для оборонной промышленности, необходимый для производства водородных бомб, эмалей, стекла, аккумуляторов, батареек. До 20 000 тонн этого металла производят США, Чили, Австралия, Китай и другие страны. В России добыча лития прекращена. Заводы Красноярска и Новосибирска ввозят соединения лития из Чили и США. Вместе с литием в СССР добывались также цезий и рубидий. Сейчас эти металлы у нас не добываются, потребителей нет, "реформаторам" они не нужны.

Цирконий широко используется в ядерной энергетике, оборонной промышленности, для производства огнеупоров, легирования стали, эмалей, керамики, газопоглотителей, синтетических самоцветов. Мировое производство циркониевых концентратов - более миллиона тонн в год. На долю России сейчас приходится не более 1% от мирового потребления. Это значит, что по сравнению с СССР потребление циркония уменьшилось более чем на порядок. Цирконий в России не добывается. Месторождения циркония, хрома, марганца, титана остались за рубежом и утрачены при распаде СССР.

Иттрий, лантан, церий, самарий, гадолиний, европий и другие, всего 15 элементов, занимают особое место в таблице Д.И. Менделеева. Каждый из них обладает уникальными свойствами, которые проявляются преимущественно в высокотехнологических видах производства. Редкоземельные элементы используются в электронике, атомной и военной технике, металлургии, при производстве бензина и качественной оптики.

черная цветная металлургия размещение

В СССР производилось до 3000 тонн этих металлов, сейчас их получение практически прекращено: низкоуровенным технологиям стратегические разработки не требуются. В то же время в Сибири разведаны грандиозные запасы руд редкоземельных элементов. Видимо, они заинтересуют лишь возможных будущих "хозяев" Сибири, например, китайцев, японцев или американцев, которые используют в своих высоких технологиях десятки тысяч тонн редкоземельных элементов.

Скандий - типичный рассеянный элемент, в тонне гранита его содержалось 5-6 граммов. Редкость и дороговизна скандия мешали его использованию в технике. Тем не менее, оказалось, что этот элемент весьма полезен, прежде всего, в металлургии алюминия. Например, примесь 0,1-0,3% скандия увеличивала прочность и теплостойкость алюминиевых сплавов в три-четыре раза, причем они становились способными к свариванию.

Обшивка советского космического челнока "Буран" была сделана из алюминий-скандиевого сплава. Такой сплав очень удобен в конструкциях самолетов, ракет, скоростных поездов и автомобилей. Он обладает также радиационной стойкостью, что позволяет использовать его в атомных реакторах. Для производства ЭВМ нового поколения используют синтетические гранаты германий-гадолиний-скандиевого состава. Эти же гранаты, но с добавкой неодимия и меди, являются лазерами. Оксиды циркония и скандия дают высококачественную керамику, сплав магния и скандия используют в водородной энергетике.

СССР, развивая высокие технологии и глядя в будущее, еще в начале 1960-х годов начал поиски, разведку и добычу скандиевого сырья. В итоге в течение многих лет СССР занимал первое место в мире по получению скандия. Если во всем мире добывались сотни килограммов, то в СССР ежегодная добыча достигала 10 тонн! Согласно советской программе, предусматривалось ежегодное производство 1000 тонн высококачественных алюминий-скандиевых сплавов. Это позволило бы совершить технический прорыв в самолето - и ракетостроении. Потребителями скандия были ВПК и авиакосмические отрасли, металл также шел на экспорт, но в гражданском хозяйстве его использовали мало.

После распада СССР интерес к скандию упал, хотя возник новый, уже спекулятивный спрос на скандий в связи с попыткой банков использовать его в качестве валютного металла. В итоге цена оксида скандия в 1995 году достигла 2500 долларов за килограмм. Сейчас она упала втрое. В связи с возрождением российского производства и намерениями развивать высоки технологии о скандии вспомнили вновь.

Скандий накапливается в урановых рудах, бокситах, магнетитовых железных рудах, в ильменитовых и рутиловых титановых концентратах, в касситерите, вольфрамите, цирконе, берилле, пироксенах. В СССР он добывался, в основном, при переработке урановых и титановых руд, в которых его содержание колебалось от 50 до 150 граммов на тонну. На урановом Прикаспийском комбинате (ныне АО "Каскор") в год производилось до 9 тонн оксида скандия. Сейчас производство остановлено из-за истощения урановых руд.

Сейчас к потенциальным источникам скандия добавились руды Томторского месторождения Восточной Сибири, уникального по запасам ниобия, редкоземельных, редких и рассеянных элементов. Этот объект возник за счет выветривания мраморной лавы древнего вулкана, богатой церием, лантаном, неодимием, иттрием и другими редкоземельными элементами в сочетании с ниобием и танталом. Содержание скандия в руде достигает 800 г на тонну. Запасы здесь так велики, что месторождение могло бы стать главным мировым источником скандия, выпуская более 20 тонн оксида скандия ежегодно.

Скандий сейчас накапливается в многочисленных отходах производства. Например, в красном шламе, остающемся при переработке бокситов, на тонну сырья остается 100 граммов скандия, в пироксеновых хвостах железорудных месторождений - 150 граммов, в титановых шлаках - 200 граммов, в шлаках вольфрамового и оловянного производства - 250 граммов. При отработанной технологии и цене оксида 800 долларов за килограмм дополнительное получение скандия может резко увеличить рентабельность производства алюминия, железа, вольфрама, олова, урана. Но для развития скандиевой промышленности нужны умные потребители.

В то же время за рубежом продолжается настойчивая работа по изучению свойств редких элементов, особенно в нанотехнологиях. Например, использование вместо кремния диоксида гафния в качестве подложки позволило на два порядка увеличить и без того фантастическую плотность ячеек памяти для компьютерных микросхем. Но такой уровень технологии для России - сегодня недосягаемая вершина.

Возьмем другой пример - производство труб. Российские трубы давно изношены, прохудились, из них текут фекалии, кипяток и нефть, взрывается газ… Потребность в трубах огромна. И вот на Каменск-Уральском металлургическом заводе получена в опытном порядке партия труб из алюминий-магний-скандиевого сплава. Их использование на газоконденсатном нефтяном месторождении показало большую коррозионную стойкость. Стоимость трубы длиной 12 метров в три раза меньше, чем такой же импортной, а вес ее меньше в 2, 5 раза! Выгода несомненна. Но заказов нет!

В России имеются месторождения всех типов редкоземельных, редких, рассеянных элементов. Но для их добычи необходимо воссоздание уничтоженной инфраструктуры потребления. Не надо забывать, что "реформированная" Россия с ее отсталым производством свалилась в списке из 73 стран по ВВП - на 64 место, а по уровню конкурентоспособности - на 67 место в мире.

Стронций

Основоположник науки о геохимии академик А.Е. Ферсман называл стронций "металлом красных огней". Действительно, стоит только бросить в пламя щепотку соли стронция, как пламя тотчас окрасится в яркий карминово-красный цвет. Поэтому соли стронция издавна использовались в пиротехнике.

Сейчас применение стронция гораздо разнообразней. Сотни тысяч тонн карбоната стронция расходуются для производства специального стекла экранов цветных телевизоров, компьютеров, радаров и различных дисплеев. Добавка стронция необходима, поскольку она задерживает смертельно опасные для человека рентгеновские лучи, проникающие через обычное стекло. На каждый цветной телевизор приходится до килограмма оксида стронция. Десятки тысяч тонн идут на производство высококачественных ферритов - керамических магнитов, необходимых в электротехнике для производства портативных электромоторов.

Стронций широко используется также в электронике, как добавка при производстве титаната бария, из которого делают современные многослойные керамические конденсаторы. Стронциевые глазури украшают изделия из фарфора и в отличие от свинцовых глазурей они безвредны. Добавка стронция повышает твердость алюминия и меди. Соли стронция по-прежнему окрашивают огни ракет для салютов.

Хлорид стронция - ключевой компонент зубной пасты. Карбонат стронция необходим в производстве высокочистого цинка для устранения примеси свинца. Алюминат стронция используют для изготовления светящихся красок. Хромат стронция является антикоррозионным покрытием для цинка, алюминия и магниевых авиационных сплавов. Короче говоря, стронций - необходимый металл в современной высокотехнологической промышленности.

Для России стронций имеет особое значение, поскольку это уникальная легирующая присадка для производства морозостойкой стали. Опытные промышленные плавки, проведенные еще в 1991 году на Иркутском заводе тяжелого машиностроения, а также на Магнитогорском и Тульском (ОАО "Ванадий") металлургических комбинатах показали, что легированная стронцием сталь не ломается при низких температурах. А ведь в России тысячи километров железнодорожных путей проходят по Сибири с ее знаменитыми морозами. Для катастрофы достаточно одного лопнувшего на морозе рельса… Многочисленные машины, экскаваторы, бульдозеры работают у нас за Полярным кругом, где зимой обычная сталь становится хрупкой.

Но прогнозные ресурсы резко отличаются от разведанных запасов. Почти весь "прогнозный" стронций теряется, поскольку экономически приемлемые технологические схемы его извлечения из апатита не разработаны. При добыче лопарита десятки тысяч тонн стронция также шли в отвал.

В России тоже имеются собственно стронциевые (преимущественно целестиновые) месторождения. Вместе со стронцием часто присутствует барий. Прогнозные ресурсы по оксиду стронция на начало 2007 года оценивались в 161 млн. т. Наиболее перспективные по содержанию стронция и технологическим свойствам целестиновые руды выявлены на месторождении "Синие камни" в горах Дагестана, среди известняков верхнеюрского-мелового возраста. Руды содержат от 10 до 18% SrO, хорошо обогащаются, разведанные запасы по категории С2 составляют 680 тыс. т., район весьма перспективен для дальнейшей разведки. Однако сложная геополитическая обстановка мешает освоению месторождения.

В Пермской области у деревни Мазуевка разведано Мазуевское месторождение целестина в виде вкрапленности в глинисто-карбонатной брекчии пермского возраста. Содержание оксида стронция от 2 до 32%. Балансовые запасы - 270 тыс. т., забалансовые - около 1,5 млн. т, про-гнозные - до 7 млн. т. По экономическим показателям, значительным запасам, хорошей обогатимости руд, небольшой мощности вскрыши. Мазуевское месторождение является наиболее перспективным для разработки.

Крупные месторождения целестина известны также в Центральной России, в Тульско-Рязанской провинции, среди доломитов и известняков верхнего девона. Здесь в Кимовском районе Тульской области предварительно разведано очень крупное Табольское месторождение с запасами до трех млн. т целестина, с содержанием в рудах 5-6% оксида стронция и без вредной примеси бария. Руды хорошо обогащаются, но добыча для экономической эффективности должна быть комплексной - с использованием попутно добываемого известняка и доломита.

В этом районе располагаются также Арсеньевский, Верхнеупьевский и Гайский участки с прогнозными ресурсами целестиновых руд около 230 млн. т. при содержании целестина от 5 до 20%. Разработка целестиновых руд в центре России весьма перспективна - повысится занятость населения, а Тульский и Липецкий металлургические комбинаты получат ценную леги-рующую присадку для морозостойкой стали рельсов, бульдозеров, самосвалов.

Месторождения стронция обнаружены также в Бурятии, на Мурунском горном массиве в Иркутской области, в Красноярском крае и Якутии. Здесь накопление стронциевых минералов происходило не в осадочных породах, а в различных типах глубинных пород - карбонатитах, сиенитах, базальтах.

Разведанные запасы оксида стронция достигают здесь сотен тысяч тонн при довольно высоком качестве руды и могут использоваться для нужд Кузнецкого и Западно-Сибирского металлургических комбинатов. Последний выпускает 70% объема железнодорожных рельсов России. В Иркутске действует завод тяжелого машиностроения, производящий драги и навесное оборудование для бульдозеров, для которых пригодилась бы морозостойкая стронциевая сталь.

Когда говорят о необходимости развития современного производства и нанотехнологий, словно забывают, что наша страна вывозит на экспорт не только нефть и газ, но также почти все стратегически ценные металлы - алюминий, титан, никель, сталь, медь, платиноиды, золото, серебро, кобальт, молибден и др. Россия стала крупнейшим экспортером минерального сырья.

Но Россия - не СССР, она уже не имеет, как прежде, собственных богатых месторождений хрома, марганца и титана. Заброшены месторождения олова и вольфрама. В стране с атомной энергетикой - резкий дефицит урана. Надо помнить, что Россия прекратила добычу и использование важнейших редких металлов, таких, как бериллий, литий, рубидий, цезий, тантал, ниобий, лантан, церий, европий, скандий, иттрий и др.

Однако без добычи и использования редких металлов бессмысленны разговоры о "нанотехнологиях". В числе этих отсутствующих, но абсолютно необходимых для развития России элементов, находится стронций.

На основе диоксида титана получают лучшие по качеству белила, используемые в производстве бумаги, резины, пластмасс, керамики, а также для стойких покрытий автомобилей, морских судов и самолетов. Мировое производство пигментной двуокиси титана превышает 4 миллиона тонн, металлического титана - 100 тысяч тонн. Тонна диоксида титана стоит 2500 долларов, титанового металлического проката - до 30 тысяч долларов, и суммарно годовое производство такого титанового полуфабриката оценивается в 14 миллиардов долларов, что вдвое превосходит стоимость мировой добычи сырых алмазов.

Производство и использование титана на нашем внутреннем рынке резко снизилось: в 2006 г. было произведено всего 32 тысячи тонн титановой губки, но уже в 2012 г. - 42 тыс. т.

Специфика титанового производства в России заключается в том, что титановую руду у нас не добывают, и почти весь металл и краску производят из импортного сырья. Концентрат поступает на заводы из россыпных месторождений Украины, хотя по запасам титановых руд Россия занимает одно из ведущих мест в мире. С распадом СССР вкладывать деньги в организацию добычи руды в России у новых хозяев желания не возникло. Ведь вместо геологической разведки гораздо выгоднее прокручивать деньги за рубежом.

Титан в России добывается только на Ловозерском месторождении в Мурманской области. Руда здесь комплексная, в ней содержатся церий, лантан, ниобий, тантал и титан. Из концентрата получают около двух тысяч тонн двуокиси титана в год. Все остальные крупные месторождения титана России не используются, так как нуждаются в детальной разведке, технологических испытаниях и геолого-экономической оценке.

Для добычи титанового концентрата обычно используются древние речные или морские россыпи с примесью титанового минерала ильменита (FeTiO3). Залежи ильменитовых песков, возникших при выветривании основных магматических пород типа габбро и базальтов, имеются в Тамбовской, Нижегородской, Новосибирской, Томской и Омской областях.

Ильменит содержится также в кристаллических сланцах, среди которых залегают крупные месторождения золота. В ильменитовых сланцах расположено, например, гигантское золоторудное месторождение Сухой лог в Ленском золотоносном районе. При выветривании сланцев возникают золотоносные россыпи, где вместе с золотом накапливается ильменит.

Нами было установлено, что многие золотоносные пески Ленского золотоносного района содержат промышленные количества ильменита - десятки килограммов на кубометр песка. Ильменит сопровождает россыпное золото, но при добыче драгоценного металла золотодобытчики с ильменитом возиться не хотят и выбрасывают его, как "мешающий" минерал.

Ежегодно в России при разработке золотоносных россыпей промываются десятки миллионов кубометров песков, из которых можно извлечь сотни тысяч тонн ильменитового концентрата с содержанием 50 процентов двуокиси титана. Из кристаллических сланцев в россыпи переходит также более ценный титановый минерал рутил (ТiO2). Попутное извлечение титана при добыче россыпного золота может повысить эффективность работ на золото и избавить Россию от нехватки титановой руды.

Кроме Ленского золотоносного района, титансодержащие сланцы в ассоциации с месторождениями золота имеются на Енисейском кряже, на Алдане и в других районах России. Титановые минералы золотоносных россыпей уходят в отвал, хотя они являются важным и явно недооцененным источником титана.

Литература

1. Воронин В.В. Экономическая география Российской Федерации: Уч. пособие в 2-х частях (томах). СГЭА. Самара, 2011, 352 + 280с.

2. Гладкий Ю.Н., Доброскок В.А., Семенов С.П. Социально-экономическая география России: Учебник - М.: Гардарики, 2010 - 752с.: ил.

3. Морозова Т.Г. Экономическая география России: Учебник для вузов 3 - е изд. - М.: Юнити-Дана, 2012. - 479 с.

4. Морозова Т.Г. Региональная экономика: Учебник для вузов 3 - е изд. - М.: Юнити-Дана, 2012. - 526 с.

5. Рекорд СССР по годовым объемам производства стали пал. // Металлоснабжение и сбыт. 2012,№ 2.

6. Экономическая география России: Учебник / Под общей ред. акад.В.И. Видяпина, д. э. н., проф. М.В. Степанова. - М.: ИНФРА-М, 2012. Российская экономическая академия.

Информационное сопровождение:

7. http://www.perepis-2010.ru/ - Портал "Всероссийская перепись населения".

8. http://www.rosmintrud.ru/ - Министерство труда и социальной защиты

9. http://www.fms.gov.ru/ - Федеральная миграционная служба

10. http://minjust.ru/ - -Министерство юстиции

Размещено на Allbest.ru