§ 21. Обрабатывающая промышленность. Металлургия

Вспоминаем. К какой сфере хозяйственной деятельности относится промышленность?

Когда и с какой целью человек впервые начал использовать металлы?

Узнаем. Какие виды деятельности включает обрабатывающая промышленность и какая продукция ими производится.

О значении металлургии и особенностях производства чёрных и цветных металлов.

Какие факторы влияют на размещение металлургических производств и в каких регионах и странах она получила наибольшее развитие.

Размышляем. Почему металлы на протяжении длительного периода времени являются для общества одним из основных конструкционных материалов?

21.1. Обрабатывающая промышленность. Вы уже знаете, что в составе промышленности выделяются добывающие и обрабатывающие производства.

Обрабатывающая промышленность – совокупность видов промышленной деятельности по переработке сырья, созданию разнообразных средств производства (металлов и их сплавов, химических волокон, машин, оборудования) и предметов потребления (одежды, обуви, продуктов питания) (рис. 1).

     По особенностям развития обрабатывающей промышленности все страны можно разделить на несколько групп. Для группы ведущих экономически развитых стран мира характерна многоотраслевая обрабатывающая промышленность и значительные масштабы производства продукции. Компаниям этих стран принадлежат многочисленные предприятия обрабатывающей промышленности за рубежом.

Другую группу составляют малые высокоразвитые страны мира (Австрия, Нидерланды, Швеция, Бельгия и др.). Они, как правило, имеют несколько ведущих отраслей в составе обрабатывающей промышленности, продукция которых предназначена на экспорт. Эти страны являются также крупными импортерами

продукции обрабатывающей промышленности. В обрабатывающей промышленности экономически развитых стран преимущественное развитие получило машиностроение и химические производства. Среди развивающихся стран особое место занимают Китай, Индия, Бразилия и ряд других государств, которые выделяются масштабами обрабатывающей промышленности. Однако основную роль в ней играют базовые отрасли — энергетика, металлургия, основная химия, транспортное машиностроение.

           Имеется также целый ряд наименее развитых государств мира, где обрабатывающая промышленность практически не получила развития (Непал, Эфиопия, Сомали, Уганда и др.) (Как вы думаете почему?)

Обрабатывающая промышленность производит около 1/5 мирового ВВП, однако ее доля в ВВП отдельных стран сильно отличается. Например, в Японии она составляет 30%, а в Руанде

— 3%. По стоимости продукции обрабатывающей промышленности в мире лидируют США, Китай, Япония и Германия.

21.2. Металлургия. Производство чёрных и цветных металлов. В своей повседневной жизни вы очень часто пользуетесь изделиями, изготовленными из металлов. (Вспомните из курса химии, какие элементы относятся к металлам) Производством металлов, их сплавов, а также металлопроката (листового металла, труб, проволоки, арматуры) занимается металлургия.

Продукция металлургии является важнейшим конструкционным материалом, который широко используется в машиностроении и строительстве, в том числе для прокладки магистральных трубопроводов. В состав металлургии входят черная и цветная металлургия. (Вспомните, какие металлы относятся к черным, а какие - к цветным. Какие свойства металлов обусловили их широкое использование в качестве материалов?)

Современная черная металлургия представляет собой совокупность предприятий, использующие разнообразные технологии для производства продукции из чёрных металлов, а также их сплавов с другими металлами и проката чёрных металлов.

Основной продукцией чёрной металлургии являются сплавы железа с углеродом - сталь и чугун. В чугуне содержание углерода выше, чем в стали, поэтому изделия из чугуна и стали различаются по своим свойствам. Например, чугун менее пластичный и хрупкий, но лучше поддаётся литью, а сталь прочнее и лучше поддаётся обработке (сварке, резке, прокатке, ковке).

Цветная металлургия объединяет многочисленные промышленные производства, специализирующиеся на выпуске цветных металлов и их сплавов. Цветные металлы и их сплавы широко используются в качестве материалов в машиностроении, в том числе производстве электроники и электротехники, а также в   строительстве.

В     значительных количествах в мире выплавляется около 70 видов цветных металлов. Полный или близкий к нему набор производств цветной металлургии имеет только четыре страны — США, Россия, Япония, ФРГ. Большинство же стран специализируется на производстве одного или нескольких видов цветных металлов,

иногда на определенной технологической стадии их производства (производство концентратов, чернового металла).

Исходя из объемов производства цветные металлы можно подразделить на несколько групп: массовые металлы, с годовыми объемами мирового производства более 1 млн т (алюминий, медь, свинец, цинк); «среднемасштабные» металлы - от 100 до 500 тыс. т (никель, олово, магний); редкие металлы - от нескольких десятков тонн до нескольких десятков тысяч тонн (золото, вольфрам, молибден, германий и др.).

21.3.   Сырьё   и   технологические  особенности  производства    

металлов. Основным сырьем для черной металлургии в 

современных условиях является железная руда и лом 

черных металлов. Мировой объем добычи железной 

руды превышает 2 млрд т. (Вспомните, какие страны являются мировыми лидерами по добыче железной руды.) В качестве источника углерода для производства чугуна и стали используются кокс, который получают из угля, или природный газ. Они же играют роль топлива для обеспечения процесса выплавки металла. Существует несколько основных способов получения продукции чёрной металлургии.

        Выплавка чугуна осуществляется в доменных печах, куда загружается специально подготовленная железная руда и кокс. Полученный доменным способом жидкий чугун может в дальнейшем использоваться для получения стали в мартеновских печах (мартеновский способ) или конверторах (конверторный способ). Однако основные объёмы стали в современных условиях получают способом выплавки в электрических печах. При этом в качестве исходного сырья здесь может использоваться не только специально  подготовленная железная руда и чугун, но и  металлолом. В дальнейшем из стали получают  различные виды проката: листовой прокат, трубы,          проволоку,           арматуру           (рис. 2).

           Крупнейшим производителем чугуна и стали в мире является Китай (около 50 % мирового производства). Со значительным отставанием от него идут Япония, Индия, США.

          Раньше всю основную продукцию чёрной металлургии последовательно получали на крупных металлургических комбинатах, где

имелось доменное, мартеновское или конверторное и прокатное производства. В настоящее время наиболее качественная продукция производится преимущественно на специализированных предприятиях – сталеплавильных заводах (рис. 3). 

Современная цветная металлургия, также как и черная, характеризуется выпуском первичного и вторичного металла. При этом роль вторичного метала все более возрастает. Сегодня из него выплавляется около 30–40% меди и алюминия, 50% свинца. Ведущий цветной металл в современном мире – алюминий. Основное сырье для получения алюминия – бокситы (содержат 56–60% оксида алюминия (Al2O3)). По добыче бокситов выделяется несколько ведущих стран, которые одновременно являются крупнейшими их экспортерами. Это Австралия (до 50 млн т или 50% мирового объема), Гвинея, Ямайка и Бразилия. Бокситы перерабатываются в окись алюминия (глинозем) на заводах, использующих в большом количестве минеральное топливо. Глинозем – хорошо транспортабельный продукт. Он поставляется для дальнейшей переработки на электролизные предприятия, где из него получается черновой алюминий. Это энергоемкое производство, поэтому ориентируется на источники дешевой энергии. Расход энергии на 1 т выплавленного алюминия в традиционных технологиях достигает 19 тыс. кВт ч. Однако новые технологии позволяют уменьшить расход энергии в 3–5 раз, а себестоимость алюминия - в 5–10 раз. Передовые методы получения алюминия внедрены во Франции, других странах Европейского союза. Черновой алюминий, который получен из глинозема, содержит 99,7% металлического алюминия. Такой алюминий пригоден для продажи, но не для конструкций. Его надо очистить от примесей, превратив в рафинированный металл. Это достигается с помощью методов, требующих большого количества электроэнергии. Поэтому такое производство концентрируется в районах и странах с высоким уровнем энергообеспеченности (США, Норвегия, Франция, Австралия, Россия). Чем чище алюминий, тем он легче и мягче. В зависимости от чистоты алюминия определяются направления его использования. Основные потребители алюминия – высокоразвитые страны Европы, США, Япония, а также Китай. Медная промышленность – вторая по значению отрасль цветной металлургии. Главным фактором размещения медеплавильной промышленности является наличие сырья, хотя есть заводы, работающие на вторичном металле. На первом месте в мире по производству медных концентратов находится Чили, затем идут США и Канада. Значительны масштабы производства концентрата в африканском медном поясе – Замбии и Демократической Республике Конго, а также Перу, Мексике, России и Казахстане. Медные концентраты достаточно транспортабельны и частично вывозятся из медедобывающих стран. Однако основная их часть перерабатывается на месте в черновую медь, которая в дальнейшем транспортируется в районы потребления (высокоразвитые страны). Мировое производство меди держится на уровне 10 млн т в год. Лидерство в выплавке рафинированной меди принадлежит Китаю, Чили, Перу, США, в потреблении – США, Японии, ФРГ и Китаю. Почти 1/5 мировой выплавки меди приходится на выпуск вторичного метала. В Великобритании, Франции, ФРГ и Бельгии вся медеплавильная промышленность базируется на вторичном металле. Среди других цветных металлов заслуживают внимания цинк и свинец, а также олово. К числу перспективных металлов относятся магний и титан. Однако их производство сдерживается очень высокой энергоемкостью. Магний добывается в больших количествах только в нескольких странах: из морской воды - в США (до 50 тыс. т в год) и Норвегии, из отходов калийного производства - в России, а также в Канаде и Ирландии. Большое значение в мировом производстве и потреблении цветных металлов имеют благородные металлы, прежде всего золото, платина. Запасы золота, а также его добыча имеют широкую географию, однако крупнейшими его производителями является небольшое количество стран. Среди них ЮАР, США, Австралия, Канада, Китай, Россия. 21.4. Факторы размещения и география металлургического производства. Главными факторами размещения металлургических производств являются сырьевой, потребительский, топливный и энергетический. Исторически предприятия черной металлургии размещались поблизости от месторождений железной руды (например, Лотарингия во Франции, Урал в России) или коксующихся углей (Рур в Германии, Донбасс на Украине), а также на пересечении потоков угля и железной руды (в Детройте, вокруг Чикаго в США). Такая традиционная ориентация по-прежнему сохраняется во многих странах и регионах мира (Россия, Китай, США, Украина). Позднее произошло смещение предприятий черной металлургии в сторону морских портов, куда доставлялось дешевое и качественное импортное сырье. Практически все заводы Японии расположены поблизости от морских побережий. Такой же характер носят припортовые центры металлургии в Италии, ФРГ, новые заводы во Франции (например, вблизи Марселя). В США самый крупный металлургический завод также расположен на побережье в Балтиморе (рис. 4). На современном этапе широкое развитие получило размещение предприятий черной металлургии в районах потребления металла – крупных центрах машиностроения. В качестве сырья на этих предприятиях используется металлолом, из которого выплавляется, как правило, только сталь и изготавливается прокат. На размещение предприятий цветной металлургии определяющее влияние оказывают технологические особенности производства. В связи с низким содержанием металлов в руде начальные стадии производства (обогащение, получение черновых металлов), как правило, ориентируются на источники сырья, а также на районы с дешевым топливом и электроэнергией. Конечные же стадии производства (получение рафинированных металлов и проката) перемещаются в районы потребления. Такую особенность размещения цветной металлургии можно рассмотреть на примере производства алюминия. В географии алюминиевой промышленности наблюдаются значительные территориальные разрывы между районами добычи сырья, выплавки метала и его потребления. Оптимальным вариантом считается размещение предприятий по производству глинозема и чернового алюминия рядом с         крупными ГЭС. (Как вы думаете почему?) В мире свыше половины электролизных заводов, выпускающих металлический алюминий, расположены около крупных ГЭС. В связи с этим резко возросло производство алюминия в таких странах, как Бразилия, Канада, Норвегия, обладающих крупными ресурсами гидроэнергии (рис. 5). Главная глобальная тенденция – увеличение выплавки алюминия в странах с дешевой энергией и растущими объемами его потреблением (Бразилия, Китай, Индия), а также сокращение выплавки в крупных развитых странах. Обобщим и запомним. Обрабатывающая промышленность объединяет виды деятельности, в которых на основе промышленной переработки исходного сырья производятся разнообразные средства производства (конструкционные материалы, машины, оборудование) и предметы потребления. Металлургия относится к обрабатывающей промышленности и включает виды деятельности по производству черных и цветных металлов, их сплавов и готовой продукции в виде проката. Сырьем для металлургического производства являются руды чёрных и цветных металлов, а также металлолом. Технологический процесс производства металлов включает несколько последовательных стадий: обогащение руд, получение концентрата, выплавка металлов, получение сплавов и прокат металлов. К главным факторам размещения металлургических производств относятся сырьевой, потребительский и топливно-энергетический. Крупнейшими производителями и потребителями продукции чёрной металлургии являются экономически развитые и развивающиеся страны с большими масштабами экономик. Проверим себя.1. В чём основное отличие обрабатывающей промышленности от добывающей? 2. Какие виды деятельности входят в состав обрабатывающей промышленности и какую продукцию они производят? 3. В чём значение металлургии и какие производства входят в ее    состав? 4. Что является сырьём для металлургии? 5. Какую продукцию производит чёрная металлургия и где она используется? 6. В чём сходство и различие технологических процессов в чёрной и цветной металлургии? 7. Какие цветные металлы являются лидерами по объёмам производства и почему? 8. Как особенности технологических процессов влияют на размещение металлургических производств? 9. Назовите металлургические производства, которые ориентируются на факторы: а) сырьевой, б) топливно-энергетический, в) потребительский. От теории к практике. Вы уже знаете, что сырьём для производства продукции чёрной металлургии являются не только железные руды, но и металлолом. В металлургии некоторых стран практически вся сталь производится из металлолома. К их числу относится и Беларусь. Постарайтесь объяснить, почему чёрная металлургия Беларуси основана на использовании металлолома.  Какой  вклад  в  развитие  чёрной  металлургии  нашей  страны  можете  внести  вы? Выгодно ли Беларуси экспортировать металлолом и в какие страны? А импортировать? Обсудим. Как правило, мировыми лидерами по производству алюминия являются страны, обладающие значительными запасами бокситов (Австралия, Россия, Индия). К крупным производителям алюминия относятся также страны, имеющие мощное машиностроение и развитую энергетику, которые потребляют большие объёмы этого металла (США, Канада, Китай). Эти страны, помимо использования собственного сырья, импортируют большие объемы бокситов или глинозёма. Однако среди мировых лидеров по производству алюминия имеются также страны, которые не обладают ни сырьём для его производства, ни мощным машиностроением: Норвегия, Объединённые Арабские Эмираты, Бахрейн, Исландия. Как вы думаете, чем обусловлено производство алюминия в этих странах? Для любознательных. Долгое время основным металлом, который использовался человеком, было железо, а вернее его соединения с углеродом: сталь и чугун. Во второй половине ХХ в.,  в связи с развитием самолётостроения и энергетики, значительно возросло производство алюминия (который назвали «крылатым металлом») и меди. В ХХІ в. появился спрос на новые металлы, такие как литий, кобальт и некоторые другие. Как вы думаете, чем обусловлен спрос на эти металлы? Используя дополнительные источники информации, определите, какие страны являются или могут стать мировыми лидерами по их производству.