География добычи железной руды и марганца в России

Природной основой черной металлургии служат источники металлургического сырья и топлива. Россия хорошо обеспечена сырьем для развития черной металлургии. Большинство из разведанных месторождений железных руд относится к богатым и легкообогатимым со средним содержанием в них железа 36,9%. Но железные ресурсы и топливо размещены по территории страны неравномерно. Более 50% всех балансовых запасов железной руды сосредоточено в Европейской части Российской Федерации.

География месторождений железной руды:

В европейской части богата железной рудой КМА. Она содержит руды богатые по своему содержанию (железо составляет до 60%), которые не требуют обогащения.

УФО: Магнитогорское, Качканарская группа месторождений. Велики запасы железной руды, но она бедна железом (17%), правда, легко обогащающаяся.

СФО: Ангаро-Илимский бассейн (у Иркутска), Абаканский район. Горная Шория (юг Кемеровской области) - Таштагольское, Темертаусское, Шерегешское, Казское и Гурьевское месторождения.

СЗФО: Карелия – Костомукша, Кандалакша, Мончегорское месторождения.

ДФО: Коршуновское и Таежное месторождения.

География месторождений марганца:

СФО: Усинское, Дурновское месторождения (Кемеровская область)

Черная металлургия имеет следующие особенности сырьевой базы:

- сырье характеризуется относительно большим содержанием  полезного компонента - от 17% в сидериновых до 53-55% в магнетитовых железняках. На долю богатых руд приходится почти пятая часть промышленных запасов, которые используются для обогащения;

- разнообразие сырья в видовом отношении (магнетитовые, сульфидное, окисленное и др.), что дает  возможность  использовать  разнообразную технологию и получать металл с самыми различными свойствами;

- различные условия добычи (как шахтная, так и открытая, на долю которой приходится до 80% всего добываемого в черной металлургии сырья);

- использование руд, сложных по своему составу (фосфористые, ванадиевые, титаномагнетитовые, хромистые и др.). При этом более 3/5  составляют магнетитовые, что облегчает возможность обогащения.

Факторы размещения различных типов металлургических предприятий. Метод весового локационного треугольника В. Лаунхарда

В структуре черной металлургии выделяется металлургия полного цикла, производящая чугун – сталь – прокат. Помимо основного производства она включает подготовку железной руды к плавке (обогащение, которое преследует цель повысить содержание железа в руде за счет удаления пустой породы, и обжиг руды в специальных печах для удаления углекислоты, серы, фосфора). Для производства чугуна кроме подготовки железной руды требуется технологическое топливо, флюсы, огнеупорные материалы, вода и легирующие металлы (марганец, хром, молибден, титан, ванадий и т.д.), придающие металлу определенные высококачественные свойства. Технологическое топливо - чаще всего кокс, а также газ. Для производства кокса может быть использован только высококачественный коксующийся уголь, высококалорийный, малозольный, малосернистый и высокопрочный.

В размещении предприятий металлургии полного цикла особенно большую роль играют сырье и топливо, на которые приходится до 90% всех затрат по выплавке чугуна, из них примерно 50% - на кокс, 40% - на железную руду. На 1 т чугуна расходуется 1,2-1,5 т угля, не менее 1,5 т железной руды, свыше 0,5 т флюсовых известняков и до 30 м3 оборотной воды. Все это свидетельствует о важности взаимного расположения сырьевых и топливных ресурсов, водоснабжения, вспомогательных материалов.

Черная металлургия с полным технологическим циклом служит важным районообразующим фактором. Кроме многочисленных производств, возникающих на основе утилизации разного рода отходов при выплавке чугуна и коксовании угля - тяжелого органического синтеза (бензол, антрацен, нафталин, аммиак и их производные), производства строительных материалов (цемент, блочные изделия), томасовской муки (при переделе железных руд с повышенным содержанием фосфора), черная металлургия притягивает к себе сопутствующие отрасли. Наиболее типичные её спутники: тепловая электроэнергетика, прежде всего установки, которые, входя в состав металлургических комбинатов, могут работать на побочном топливе (излишки доменного газа, коксит, коксовая мелочь); металлоемкое машиностроение (металлургическое и горное оборудование, тяжелые станки). Черная металлургия формирует вокруг себя такие мощные и разносторонне развитые промышленные комплексы, которые возникли на Урале и в Кузбассе.

Особенно велика роль железных руд и коксующихся углей. Черная металлургия с полным технологическим циклом тяготеет к источникам сырья (Урал, Центр), к топливным базам (Кузбасс) и к пунктам между ними (Череповец).

Предприятия неполного цикла производят чугун или сталь либо окат. Предприятия, производящие сталь без чугуна, называются передельными. К этой группе относятся и трубопрокатные заводы. Передельная металлургия ориентируется в основном на источники вторичного сырья (отходы металлургического производства, отходы от потребляемого проката, амортизационный лом) и на потребителя готовой продукции, т.е. на машиностроение. В данном случае и источник сырья, и потребитель представлены в ином лице, так как наибольшее количество металлического лома накапливается в районах развитого машиностроения.

Особую группу по технико-экономическим признакам составляют предприятия, производящие ферросплавы и электростали.

Ферросплавы - это сплавы железа с легирующими металлами (марганец, хром, вольфрам, кремний и т.д.). Их основные виды- ферросилиций, феррохром. Без ферросплавов немыслимо развитие качественной металлургии. Их получают в доменных печах или электрометаллургическим путем. В первом случае производство ферросплавов осуществляется на металлургических заводах полного цикла, а также с двумя (чугун - сталь) или одним (чугун) переделом (Чусовой), во втором - их производство представлено специализированными заводами. Электрометаллургия ферросплавов из-за высокого расхода электроэнергии (До 9 тыс. КВТч на 1 т продукции) оптимальные условия находит в тех районах, где дешевая энергия сочетается с ресурсами легирующих металлов (Челябинск). Производство электросталей развито в районах, располагающих необходимыми источниками энергии и металлического лома.

Мини-заводы - металлургические заводы малой мощности, приобретают все большую значимость в связи с имеющимися в стране огромными ресурсами металлолома и потребностями современного машиностроения в качественном металле определенных и разных марок, но небольшими партиями. Такие заводы могут обеспечить оперативную выплавку металла нужной марки и в достаточно ограниченном количестве для машиностроительных предприятий. Они способны быстро реагировать на изменение рыночной конъюнктуры, наиболее полно удовлетворять запросы потребителей. Высокое качество сталей, получаемых на мини-заводах, обеспечивается наиболее прогрессивным методом плавки - электродуговым.

Металлургические цеха в составе машиностроительных заводов называются «малой» металлургией. Они, естественно, ориентированы на потребителя, так как являются составной частью машиностроительного предприятия.

Традиционный способ получения стали: сначала в доменных печах получают из руды передельный полупродукт - чугун, а затем в сталеплавильных агрегатах - конвертерах, мартенах, электропечах получают сталь. Новым направлением научно-технического прогресса в отрасли является безкоксовая или бездоменная металлургия. В России такое предприятие построено в г. Старый Оскол (Белгородская область) - Оскольский электрометаллургический комбинат. Эта технология в принципе отличается от традиционного процесса, при котором руда сначала плавится при температуре 16000 С вместе с коксом, служащим химическим восстановителем. Здесь же доменная плавка заменяется значительно более простым в управлении и обслуживании процессом металлизации окатышей (окатыши - комочки, полученные из железорудного концентрата). Через окатыши при температуре почти 1000 С пропускается газ-восстановитель, например, получаемая из природного газа смесь водорода с оксидом углерода. Этот газ легко отбирает у железа кислород, а окатыши содержат довольно много кислорода. Образуются металлизированные окатыши, состоящие почти целиком из железа, и т.е. происходит прямое восстановление железа. На следующем этапе металлизированные окатыши в мощных дуговых электропечах превращаются в высококачественную сталь. Данный способ производства имеет огромные преимущества в виде экономии кокса, высокого качества металла, экологической чистоты. Коксующийся уголь становится с каждым годом все дефицитнее и дороже, процесс коксования - сложный и трудоемкий, сопровождается выделением вредных побочных продуктов, т.е. требует дополнительных затрат на строительство очистных сооружений. Высокое качество металла обусловлено чистотой от серы и фосфора и других нежелательных примесей, которые попадают в сталь из чугуна, который в свою очередь наследует их от кокса. Металлизационные установки практически безвредны для окружающей среды в отличие от доменных и коксовых печей. Такая сталь служит в среднем в пять раз дольше.

К недостаткам бездоменной металлургии относятся большие затраты электроэнергии, использование только высококачественных руд с содержанием железа более 60%; более высокая стоимость металла.

В странах, где высоки запасы коксующихся углей, как в России, доменная металлургия будет еще долго иметь большое значение. Развивается порошковая металлургия (металлокерамика). Выплавка порошковой стали идет в индукционной печи, расплав распыляется азотом высокой чистоты и заполняет металлические капсулы порошком. Такая сталь имеет практически 100%-ю плотность высокий уровень технологической пластичности. Она позволяет как бы склеивать детали из мельчайших частиц и тем самым сводит отходы практически к нулю. Кроме того, данная технология позволяет утилизировать отходы других технологий, например металлическую стружку, дает возможность изготавливать металлоизделия любой конфигурации, комбинировать металлы, не сплавляющиеся при обычной технологии, т.е. получать металлы с заданными свойствами. Недостатки: трудность получения чистых по химическому составу порошков и сравнительно высокая их стоимость.

В цивилизованных странах давно отказались от мартеновского способа - более продолжительного и экологически грязного. В России за последние 10 лет структура производства сталей улучшилась. Хотя, безусловно, это связано не с внедрением НТП в отрасли, а с закрытием многих старых неконкурентоспособных и убыточных предприятий.

В России есть проекты увеличить производство электросталей до 51%, но это пока далеко от реальных возможностей. По мнению специалистов, конвертер - единственный пока агрегат, в котором можно производить стали любого назначения, в том числе и такие, которые в электропечах выплавить невозможно. Учитывая наличие мощного доменного производства, богатых природных ресурсов и квалифицированного персонала, комплекс «доменная печь - конвертер» в сочетании с внепечной обработкой чугуна, стали и непрерывной разливкой стали в России наиболее эффективен. Этот комплекс обладает недостижимыми в любом другом процессе массовой металлургии возможностями производства металла высокого качества любых назначений. Наличие в таком комплексе установки «печь - ковш» позволяет производить сталь с любой степенью легирования.

Предпочтительным направлением развития отрасли в настоящий момент является развитие кислородно-конвертерного производства, хотя в последнее время появились некоторые сомнения в правильности избранного пути. Дело в том, что кислородно-конвертерное производство предпочтительно при больших объемах производства - более 3 млн т. Но одна из важнейших тенденций развития экономики - снижение материалоемкости. С каждым годом металлоемкость машиностроительной продукции падает, что, несомненно, в ближайшем будущем вызовет значительное падение потребности в металле. Поэтому сверхмощное оборудование - не самый оптимальный вариант на перспективу. К тому же доменное производство существенно ухудшает экономические показатели сталей, полученных конвертерным способом.

Мощные конвертерные производства расположены в Череповце, Липецке, Нижнем Тагиле, Челябинске, Магнитогорске, Новокузнецке.

На Новолипецком комбинате внедрена технология корректировки металла по составу и температуре вне конвертера; в Череповце - технология передела низкомарганцевого чугуна в высококачественную сталь.

Уровень использования достижений научно-технического прогресса в отрасли также оценивается по доле непрерывной разливки стали в структуре продукции. Накануне кризиса 1998 г. эта доля составляла лишь 28%, а в 2000 году достигла 50%.

В ХХI в. развитие идет по пути создания компактных мобильных экологически чистых и мало капитало- и материалоемких, но насыщенных современной компьютерной техникой предприятий средней производительностью 1-2 млн т. Схемы могут быть различны: «доменная печь - конвертер, электропечь», мини-заводы с прямым восстановлением железа в твердом виде в шахтных печах. Возрастает значение внепечной обработки сталей.

В 1882 г.была опубликована работа В. Лаунхардта – метод нахождения пункта оптимального размещения отдельного промышленного предприятия относительно источников сырья и рынков сбыта продукции.

Решающим фактором размещения производства являются транспортные издержки. Производственные затраты принимаются равными для всех точек исследуемой территории. Точка оптимального размещения предприятия находится в зависимости от весовых соотношений перевозимых грузов и расстояний. Для решения этой задачи В. Лаунхардт разработал метод весового(или локационного) треугольника.

Пусть требуется найти пункт размещения нового металлургического завода. Известны пункт добычи железной руды – точка А, пункт добычи угля – точка В и пункт потребления металла – точка С. Транспортный тариф равен t (на 1 т.км.). Расход руды на выплавку 1 т. металла равен а, расход угля – b. Известны также расстояния между пунктами (стороны локационного треугольника): AC=S1;BC=S2;AB=S3. Возможным пунктом размещения металлургического завода может быть в принципе каждая из трех точек размещения источников руды и угля и потребителя металла. В этих случаях суммарные затраты, связанные с перевозкой всех необходимых грузов для потребления 1 т металла будут равны:

(bS3+S1)t – при размещении завода в точке А;

(aS3+S2)t – в точке B;

(aS1+bS2)t – в точке С.

Наилучший пункт размещения это тот, в котором транспортные заказы минимальны. Однако искомый пункт размещения может не совпадать ни с одной из вершин локационного треугольника, а находиться внутри него в некоторой точке М.

Расстояния от внутренней точки М до вершин треугольника составляют АМ=r1, ВМ=r2,СМ=r3. Тогда транспортные издержки при размещении металлургического завода в точке М будут равны

Т=(ar1+br2+r3)t.

Выполнение требования Т→min дает точку оптимального месторасположения предприятия.

Весовой треугольник В. Лаунхардта – одна из первых в экономической науке физических моделей, используемых для решения теоретических и практических задач.