Цветная металлургия.
Цветная металлургия включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов.
Россия обладает мощной цветной металлургией, отличительная черта которой - развитие на основе собственных ресурсов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.
На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии легких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжелых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).
Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль, помимо сырья, играет топливно-энергетический фактор.
Производство тяжелых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья по запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировоградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.
Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд.
Для получения легких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешевой энергии - важнейший принцип их размещения.
Цветную металлургию можно считать одной из немногих относительно благополучных отраслей, хотя в целом общая тенденция реструктуризации отрасли за последние два десятилетия принципиально мало отличается от других отраслей (рис.3,4).
С 1990 по 2000 год количество организаций, входящих в отрасль, выросло в 11 раз – со 192 до 2172 и к 2004г. уменьшилось до 1700. Численность ППП выросла на 13% - от 487 тыс. до 570 тыс. чел., в том числе рабочих – на 8%. В тоже время производство продукции в отрасли упало к 1994г. до 53%, затем, по мере расширения экспорта, выросло и в 2004г. составило 83 от 1990г.
Относительное благополучие некоторых подотраслей цветной металлургии связано с ростом экспорта. Доля России в мировом производстве цветных металлов составляет около 8,5%, при этом на экспорт отправляется около 80% их производства и 70% редких металлов. [4] Цветные металлы в составе экспорта составляют порядка 12%, основными экспорт составляющими цветных металлами являются: алюминий – около 8%, медь - около 2% и никель – более 1%. Переориентация цветной металлургии с внутреннего рынка на экспорт косвенно отражает падение уровня отечественной обрабатывающей промышленности и, прежде всего, машиностроения. До 1999г. значительная доля цветных металлов производилась на условиях толлинга. Толлинг – экономический механизм переработки давальческого сырья.
Особенностью экспорта цветных металлов является их неполная обработка, о чем свидетельствует резкое снижение выпуска проката и структура экспорта – 80% приходится на первичные металлы и лишь 20% - на прокат и металлоизделия. Это связано с тем, что качество отечественного проката уступает требованиям международного рынка, а внутренние цены по мере обработки металла растут быстрее, чем при аналогичной обработке за рубежом, т.е. технологическая себестоимость в России выше зарубежной.
2. Система технологий и промышленное производство цветной металлургии.
Когда в начале IV века до нашей эры предки современных людей решили усовершенствовать свою жизнь, введя в обиход разнообразные предметы из медного сплава - бронзы, это не только дало название целой исторической эпохе, но и послужило толчком к развитию одной из самых древних и в то же время чрезвычайно важных для экономики отраслей - отрасли по обработке цветных металлов.
С того времени технологии обработки, да и сплавы цветных металлов, используемые для производства, значительно эволюционировали и усложнились, что по праву делает данную промышленность одной из самых наукоемких и капиталоемких отраслей обрабатывающего сегмента экономики. При этом широкий спектр применения сплавов цветных металлов, уникальные технологические и эстетические свойства делают их незаменимыми в ряде отраслей, начиная от аэрокосмической индустрии и заканчивая гражданским строительством.
Однако прогресс не обходит стороной и эту отрасль - все больший сегмент занимают современные высокотехнологичные пластики, композиционные материалы и аморфные сплавы, оставляя за традиционными продуктами лишь массовые сегменты использования. Это и является одной из основных опасностей для отрасли.
Другой, не менее важной опасностью для отечественных предприятий, занятых в сфере производства проката цветных металлов, является общее состояние экономики. Когда в начале «эпохи перемен» в России были разрушены складывавшиеся десятилетиями межкорпоративные и отраслевые связи, отрасль пострадала больше других. Свою роль сыграла и ориентация производства главным образом на военный заказ и нужды авиакосмической отрасли (более 60% машиностроительных предприятий, являвшихся основными потребителями проката цветных металлов, входило в состав ВПК).
Вообще мировой рынок меди и ее сплавов представляет собой сегодня достаточно привлекательный сегмент для инвестиций. Более половины произведенной меди идет на выпуск силовых кабелей и проволоки, используемой для производства кабельной продукции. Более подробно структура мирового потребления меди представлена на рис.4.
Рис. 4. Структура потребления проката из меди и ее сплавов в мире в 2002 году, %
Что касается отдельных стран, то наблюдаются следующие особенности. На рынке США доминирующее положение занимают строители, на их долю приходится до 41% потребленной меди. Далее следуют электротехническая промышленность (24%), общее и транспортное машиностроение (13 и 12% соответственно). В Германии же, напротив, электротехника использует порядка 60% проката из меди, а строительная индустрия - лишь около 14%.
В России же структура потребления сплавов на основе меди следующая (рис. 5).
Рис. 5. Структура потребления медных сплавов в России
Российская индустрия по производству проката из меди, никеля и их сплавов состоит из двух групп предприятий: предприятий по производству проката из цветных металлов (заводы ОЦМ) и проволочно-кабельных предприятий, формально относящихся к промышленности машиностроения. Первая группа предприятий специализируется на выпуске проката из различных цветных металлов, включая листы, ленты, фольги, прутки, трубы и пр. прокат. Вторая группа предприятий выпускает токоведущие элементы и изделия, в основном из чистых металлов (медь, алюминий и прочие). До начала изменений в экономике страны общее потребление продукции из меди и ее сплавов достигало 650--670 тыс. т в год. В структуре потребления до 62% составляли латуни, порядка 30% медь и около 8% -- бронзы. За прошедшие десятилетия в структуре значимых изменений не произошло, но вот объемы потребления металлопроката изменились существенно, и в итоге общий объем производства проката из цветных металлов снизился до 100--120 тыс. т в год (рис. 3).
Рис. 6. Производство проката из цветных металлов в России, тыс. т
Помимо российских компаний на рынке, особенно рынке самого трудоемкого проката - труб, все более активную роль играют иностранные конкуренты. На начало 2004 года общий объем поставок иностранных производителей из Казахстана, Финляндии, Италии, Польши, Германии и с Украины составлял порядка 6 тыс. т проката в квартал, или 20% российского производства.
Возвращаясь к структурным изменениям, можно отметить, что меньше всего снизилось потребление проката из медно-никелевых сплавов (рис. 6).
Рис. 6. Индекс потребления проката из цветных металлов, % (1990 г. = 100%)
Видимо, свою роль в этом сыграло и то, что медно-никелевые сплавы очень активно стали использоваться в последние годы при производстве монет. После денежной реформы 1991 года принятые для изготовления монет сплавы на основе меди и никеля выпускались под контролем государства (а соответственно, данный заказ имел ранг государственного, что подразумевало и финансирование, и гарантированные объемы сбыта). Это и помогло сохранить высокий уровень использования медно-никелевых сплавов.
Олово: свойства, сплавы и применение олова.
Олово (Sn) – серебристо – белый металл слегка голубоватого оттенка. Латинское название элемента «станум» характеризует его состояние в свободном виде и происходит от санкритского «статс» - твердый, стойкий.
Природное олово состоит из смеси десяти изотопов с массовыми числами. Олово полиморфно. Достаточно ярко выражены две его модификации – серое (β) и белое (α) олово. Серое олово кристаллизируется в кубической системе и устойчиво при температурах 13,2ºС. Белое олово кристаллизуется в тетрагональной системе. Принято считать, что оно устойчиво при температурах 13,2-161ºС. При температурах выше 161С олово становится хрупким, резко изменяются его теплоемкость и другие свойства, что дает основание предполагать наличие еще одной модификации олова (γ).
Белое олово обладает значительно большей плотностью, чем серое. Переход обычного белого олова в модификацию α сопровождается резким уменьшением плотности и увеличением объема, в результате чего рассыпается в порошок. Чтобы предупредить переход белого олова в серое, слитки и полуфабрикаты из олова в надо хранить при температуре не ниже +10ºС. Примеси, особенно висмут, снижают скорость образования серого олова. Температура плавления олова 232ºС. Серое олово обладает свойствами полупроводника. Рекристаллизация деформированного олова начинается при комнатной температуре.
В химических соединениях олово бывает двух- и четырехвалентным. На воздухе при нормальной температуре олово устойчиво против окисления, что связанно с образованием на поверхности металла плотной тонкой пленки окислов, предохраняющей его от дальнейшего окисления. С повышением температуры окисляемость олова увеличивается. В мягкой пресной и дистиллированной воде олово не подвергается коррозии.
Галогены, особенно фтор и хлор, взаимодействуют с оловом медленно на холоду и энергично при нагревании, образуя при этом галогениды. Сера, сероводород и сернистый газ образуют с оловом сульфиды. С углеродом, азотом, кремнием и водородом олово не реагирует. Олово практически не реагирует с большинством органических кислот. Фруктовые соки при комнатной температуре значительно влияют на скорость коррозии олова. Смазочные масла, бензин, керосин на скорость коррозии не влияют. Незначительно корродирует олово в спирте.
Олово является амфотерным металлом и быстро корродирует в растворах сильных кислот и щелочей, в хлоре, броме и иоде при комнатной температуре, в во фторе – при 100ºС и выше.
Олово образует со многими металлами сплавы, с весьма различными и важными свойствами. Например, сплавы на основе олова и свинца.
Такие сплавы, получившие общее название баббиты, являются наиболее распространенными антифрикционными сплавами. Их используют в виде рабочих вкладышей или для заливки поверхности вращающихся частей машин. К подшипниковым сплавам предъявляется ряд требований. Прежде всего, они должны обеспечить низкий коэффициент трения между контактирующими поверхностями. Это обеспечивается структурой сплавов – в мягкой основе должны находится твердые включения. Твердая составляющая обеспечивает малый коэффициент трения, а мягкая основа – хорошую прирабатываемость и образование микрокапилляров для подвода смазки.
Антифрикционные сплавы на основе олова и свинца (баббиты) являются легкоплавкими, что важно в отношении процедуры заливки подшипников. Баббиты оловянные (сплав олова с сурьмой и медью), свинцовые (сплав свинца с сурьмой, медью и оловом), кальциевые (сплав свинца с кальцием и натрием).
Оловянные баббиты – это сплавы Б83 (10-12% Sb; 5,5-5,6% Сu) и Б89(7,25-8,25% Sb; 2,5-3,5% Сu). Роль твердых включений здесь играют частицы Sn и Cu3 Sn, вкрапленные в мягкий твердый α – раствор на основе Sn. Это лучший подшипниковый материал, но олово – дорогой и дефицитный металл. Заменителями оловянных баббитов стали сплавы на основе свинца.
Так же к антифрикционным сплавам относятся свинцовистые бронзы марок Б.р. С30 и Б.р. С5-25 и антифрикционные чугуны, имеющие перлитную основу и повышенное количество графитовых включений. Графит здесь выполняет роль дополнительной смазки. К тому же он способен впитывать смазочные масла, что понижает коэффициент трения.
Применяют олово главным образом при производстве белой жести, различных припоев, бронзы и латуней, для лужения изделий, для производства фольги и типографических сплавов, химикатов и окиси, при производстве соединений олова для текстильной, эмалировочной и фармацевтической промышленности, зубных эмальгам, предохранительных легкоплавких сплавов, порошка для красок… Все большее значение получает применение олова для производства сплавов с цирконием и титаном, применяемых при строительстве реактивных самолетов, ракет…
Заключение.
В условиях становления и развития рыночных отношений Комитетом Российской Федерации по металлургии, разработана концепция акционирования и приватизации предприятий металлургической промышленности, которая в качестве основы приватизации выдвинула решение следующих важнейших задач:
1. Сохранение оптимальных технологических связей, позволяющих эффективно использовать имеющийся в металлургическом комплексе производственный потенциал.
2. Создание и развитие конкурентной среды.
3. Привлечение финансовых средств для технического перевооружения предприятий.
В процессе реализации этих задач все предприятия металлургической промышленности (вне зависимости от масштабов производства и численности персонала должны быть отнесены к федеральной собственности и преобразованы в акционерные общества как объекты федеральной собственности. Закрепленные в собственность федеральных органов пакеты акций будут использованы для проведения единой государственной политики, направленной на формирование сбалансированности рыночного металлургического комплекса, на стабилизацию производства и создание условий для ускоренной интеграции в мировую экономику.
Обязательное государственное регулирование и непосредственное участие государства в деятельности металлургической промышленности подтверждается опытом развитых промышленных стран, где третья часть выпускаемой в этих странах стали производится компаниями, находящимися в государственной собственности.
Создание межгосударственных компаний в металлургической промышленности должно способствовать выходу из кризиса и, помимо разрешения имеющихся проблем, позволит обеспечить общий внутренний рынок отдельными дефицитными видами металлопродукции и сократить импорт их из третьих стран, а также успешно конкурировать на внешних рынках металлопродукции.
Промышленный рост, начавшийся в России в последние годы, а также более четко сформулированная правительственная политика, направленная на восстановление потенциала в ряде отраслей, в том числе и в высокотехнологичных, производящих продукцию военно-промышленного комплекса, способны дать предприятиям цветной металлургии еще один толчок к бурному росту. Активно растущие отрасли, такие как автомобильная, строительная индустрия потребляют все больше проката цветных металлов. Например, для автомобильной промышленности применение норм экологического контроля, принятого в странах Запада, приведет к ряду структурных изменений. Помимо отказа от использования карбюраторных двигателей, в будущем возможно использование и более современных двигателей, радиаторов, контактов и т.п. Не случайно УГМК включила недавно в свою структуру ШААЗ и Оренбургский радиатор, сделав ставку на будущий спрос со стороны автостроителей. У строительных организаций схожая картина: повсеместная замена небезопасных алюминиевых кабелей на более качественные медные, более активное применение медной кровли и труб также стимулируют рост производства медного проката и катанки.
В целом, рассматривая долгосрочные перспективы развития отрасли, стоит отметить следующие ключевые направления:
• Быстрый рост производства полуфабрикатов, потребляемых автомобильной промышленностью (прецизионные медные и латунные ленты для радиаторов, латунные прутки повышенной точности для обработки резанием, бронзовые полосы для подшипников).
• Расширение производства медных труб для систем водоснабжения и кондиционирования, в том числе со сложным профилем (внутреннее оребрение, с полимерным и пластиковым покрытием). В данном сегменте темпы роста могут достигать десятки процентов в год.
• Быстрый рост потребления тонких лент из бронз и медно-никелевых сплавов, используемых при производстве продукции электроники (компьютеры, телефаксы, копировальная техника, сотовые и радиотелефоны).
• В то же время ожидается и значительное сокращение сегмента медных проводов и лент из медных сплавов в продукции электроники из-за миниатюризации аппаратуры, применения многоканальных систем (до 96 каналов связи по одному проводу), обострения конкуренции со стороны стекловолоконных проводников.
• Уменьшение удельного расхода медных полуфабрикатов в машино- и станкостроении из-за снижения массы оборудования и применения материалов-заменителей (алюминий, нержавеющие стали, пластмассы, композиты).
• Расширение применения конденсаторных труб из медно-никелевых сплавов взамен латунных труб для тепловых и атомных электростанций в связи с повышенными требованиями к коррозионной стойкости охлаждающих элементов.
Таким образом, непростое состояние промышленности по обработке цветных металлов является прямым следствием происходящих в стране и мире трансформаций. Идя в ногу со временем, предприятия цветной металлургии пытаются применять новые технологии производства и маркетинга, однако главный ограничивающий их рост фактор - отсутствие адекватного спроса потребителей. Решить проблему обрабатывающих цветные металлы предприятий в одночасье не удастся. Тем не менее задекларированный правительством вектор развития, предусматривающий рост производства в потребляющих секторах, способен оказать благотворное влияние и на развитие отрасли по обработке цветных металлов. Остается надеяться, что этот рост произойдет уже в ближайшей перспективе, поскольку запас прочности работающих в отрасли предприятий постоянно снижается.
Список используемой литературы.
1. «Цветные металлы» № 5, 1996 год, журнал.
2. Багров Н.М., Трофимов Г.А., Адреев В.В. «Основы отраслевых технологий: учебное пособие» СПБ. Издательство СПбГУЭФ 2006 г. 251с.
3. Матюнин В.М. Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов - Высшая школа Год: 2002 167 с.
4. Лахтин Ю.М. «Основы металловедения» - учебник для техникумов М. Металлургия 1988 г. 320 с.
5. Д. Парфенов «Обработка цветных металлов: борьба противоречий» - издание Аналитического центра «Национальная металлургия» 21.08.2004
6. Уткин Н.В. «Цветная металлургия» - учебник для ВУЗов по специальности «Металлургия цветных металлов» Челябинск 1988 г.
[1] Молотилов Б., Бродов А., Маторин В. Тенденции развития черной металлургии // Экономист. – 1997. №3.
[2] БИКИ.-1999. – 9 дек. Данные Госкомстата.
[3] БИКИ.-1999. 18 мая.- С. 14-15.
[4] Металлы Евразии. – 2001. - №3.
Страницы: 1, 2
