Лекция № 34. Особенности цветной металлургии и задачи ее развития

Цветная металлургия включает в себя добычу и обогащение руд, производство и обработку цветных металлов и сплавов. Как и в черной металлургии, производственный комплекс состоит из горнодобывающих предприятий (рудников, карьеров), обогатительных фабрик, металлургических и металлообрабатывающих заводов.

Обладая высокой пластичностью, коррозийной стойкостью, жаро­прочностью, износоустойчивостью, радиоактивностью и другими ред­кими свойствами, цветные металлы находят широкое применение в металлургии, машиностроении, авиации, оборонной промышленности, радиотехнике и многих других отраслях народного хозяйства. Напри­мер, черная металлургия широко использует их в качестве легирующих элементов при производстве стали и ферросплавов; машиностроение -в виде сплавов для изготовления вкладышей, втулок, червячных колес и т. д.; авиационная промышленность - для изготовления различных конструкций самолетов и авиадвигателей; электро- и радиопромышлен­ность - для изготовления проводов, кабелей, аппаратуры, аккумулято­ров и т. д.

Промышленное значение цветных металлов все возрастает в свя­зи с развитием новой техники, в том числе атомной энергетики, реак­тивной космической и радиоэлектроники. В наибольших количествах сейчас производят медь, алюминий, магний, титан, никель, свинец, оло­во и цинк - им уделено основное внимание; технология остальных пред­ставлена в обобщенной форме.

В отличие от черных цветные металлы не образуют мощных ме­сторождений и содержатся в горных породах в более рассеянном виде. Если концентрация полезного компонента в руде достигает 5-7 %, то ее считают очень богатой. В большинстве же случаев данный показатель не превышает 1-2 %, а для многих благородных и редких металлов -десятых и сотых долей процента. Следовательно, для получения одно­го и того же количества продукции нужно добыть и переработать в де­сятки, а то и в сотни, тысячи раз большую массу горных пород. Именно это обусловливает структурные, технологические, экономические и дру­гие особенности рассматриваемой отрасли промышленности. Так, скла­дываясь из четырех стадий - добыча руды, ее обогащение, металлур­гический передел и металлообработка - цветная металлургия отлича­ется, во-первых, тем, что численность рабочих (а, значит, и трудоем­кость продукции) на двух первых стадиях наибольшая (54%). Вторая особенность заключается в чрезвычайном разнообразии методов пе­реработки руд: наряду с пирометаллургическими широко используют гидрометаллургические переделы. Разнообразие технологии настолько велико, что правомерно деление цветной металлургии на подотрасли по конкретному виду конечной продукции, то есть на металлургию меди, алюминия и т. д. Многоотраслевой характер сочетается с относитель­но небольшим удельным весом цветных металлов в общем объеме про­изводства металлов (всего 6 %) - это третье отличие. Тем не менее из минерального сырья, перерабатываемого здесь, получают более 70 эле­ментов таблицы Д. И. Менделеева и практически нет отрасли народно­го хозяйства, где бы не использовалась эта продукция.

Малая концентрация в руде и трудности извлечения цветных ме­таллов обусловили высокую их себестоимость - это четвертая особен­ность. Она требует бережного расхода и повторного использования продукции. Из отходов в нашей стране, например, производят 48 % меди, до 40 % алюминия, до 20 % свинца.

В связи с высокой стоимостью перспективно применение более дешевых заменителей цветных металлов - керамических материалов, пластмасс, ферросплавов и т. д., выпуск которых растет быстрыми тем­пами. И все же потребность в этих материалах удовлетворяется дале­ко не полностью. Поэтому необходимо опережающими темпами разви­вать рудную базу, алюминиевую, вольфрамомолибденовую, золото- и алмазодобывающую, редкометальную и оловянную промышленность. Особое внимание должно быть обращено на более эффективное исполь­зование рудного сырья, а также лучшую переработку отходов.

Высокие требования предъявляются к снижению норм расхода топливно-энергетических и трудовых ресурсов, а это связано с даль­нейшим совершенствованием технологии, техники, организации произ­водства и труда, переходом на поточные автоматизированные линии (производства).

Планируется дальнейшее повышение степени извлечения цветных металлов из руд и комплексность их переработки на базе внедрения высокоэффективных схем обогащения, гидрометаллургических и дру­гих прогрессивных технологических процессов. Комплексная перера­ботка руд позволит снизить себестоимость цветных металлов и увели­чить поставку народному хозяйству различных концентратов и полу­продуктов, например, минеральных удобрений, серной кислоты, глино­зема, плавикового шпата, ферросплавов, оксидов редкоземельных эле­ментов, многих видов химикатов.

По основным показателям - величине себестоимости, производи­тельности труда и мощности предприятий - цветная металлургия резко отличается от черной, где эти показатели значительно выше. Объясня­ется это гораздо меньшей производственной мощностью предприятий и значительно меньшими объемами выпуска продукции по абсолют­ным величинам. Поэтому более правильно сравнение по относи­тельным показателям деятельности.

Основную долю в себестоимости продукции составляют затраты на сырье, зара­ботную плату, а также электрическую энергию (алюминиевая промыш­ленность) и топливо (черная металлургия). В алюминиевой промыш­ленности большие затраты, кроме того, на заработную плату и аморти­зацию оборудования, что связано с более частыми его ремонтами.

Несмотря на некоторую специфику отдельных производств, в це­лом проблемы повышения эффективности и научно-технического про­гресса в рассматриваемых отраслях промышленности аналогичны. В этой связи основные направления технического прогресса в цветной металлургии те же, что и в черной - это электрификация, механизация и автоматизация производства, его химизация, роботизация и компьюте­ризация. Однако есть и своя специфика. Так, особое значение приобре­тают механизация и автоматизация производственных процессов в гор­нодобывающей подотрасли и на обогатительных фабриках. Это объяс­няется преобладанием бедных руд сложного состава с крепкими вме­щающими породами (включающими минералы), которые требуют при­менения буровзрывных работ, особой конструкции дробилок и средств обогащения сырья, снижения энергоемкости и материалоемкости про­дукции, особенно в алюминиевом, магниевом, титановом и никелевом производствах.

Решением партии и правительства намечены курсы повышения технического уровня производства в различных подотраслях цветной металлургии. Например, в горнодобывающей главное внимание уделено структурным сдвигам - освоению более богатых месторождений. При этом намечено применение самоходного оборудования большой еди­ничной мощности. Для подземной разработки намечено завершение автоматизации рудничного водоотлива, подъема, вентиляции и управ­ления, а также транспорта. На подземных работах используются со­временные средства механизации - мощные экскаваторы с емкостью ковша 10 мЗ и более, самосвалы большой грузоподъемности. На от­крытых - роторные и шагающие экскаваторы, гусеничные тракторы, бульдозеры, электровозы со сцепным весом более 150 т, самосвалы грузоподъемностью свыше 80 т, саморазгружающиеся вагоны, думп­кары грузоподъемностью более 120 т и т. д; Широкое распространение открытых работ обусловлено возможностью применения мощного обо-рудования, отсутствием процессов крепления в карьерах, вентиляции, большей безопасностью и лучшими гигиеническими условиями труда, а также полным освоением месторождения полезного ископаемого. Эф­фективность открытых работ можно проиллюстрировать переходом од­ного из медно-серных рудников Южного Урала на этот способ дооычи. Производительность труда при переходе повысилась с 0,45 мЗ до 7,7 мЗ в сутки на одного рабочего. В среднем по цветной металлургии она на открытых работах в 7 раз выше, чём на подземных. Не меньшее значе­ние имеет совершенствование технологии обогащения. Так, внедрение стадиальной флотации вместо обогащения в тяжелых средах позволи­ло увеличить содержание меди в концентратах на 25-35 % и повысить производительность труда на 15-29%.

Основными взаимосвязанными направлениями совершенствова­ния технологических процессов передела считаются: а) комплексное использование сырья; б) замена периодических процессов непрерыв­ными; в) применение электролиза, электротермии и электроплавки, а также кислорода и активных добавок в пиро- и гидрометаллургии.

При подготовке шихты Желательно использовать метод кипящего слоя для сушки, возгонки и обжига. В настоящее время осуществлен переход от многоподовых печей к печам обжига во взвешенном состо­янии и кипящем слое. Производительность агрегатов при этом увели­чилась в 2-4 раза. Повышается также концентрация полезных компо­нентов в отходящих газах.

Большую роль играет автоматизация работы обжиговых печей -на их обслуживании занято до 40 % рабочих. Росту производительнос­ти труда способствует также укрупнение электролизеров. Так, в алю­миниевой и магниевой промышленности увеличение мощности в 2-3 раза привело к росту производительности труда на 50-90 %. Еще выше (в 2-3 раза) она повышается при применении дутья, обогащенного кислоро­дом до 38 % при плавке руд и конвертировании.

Применение электроплавки сырья, например, при производстве меди и никеля также повышает производительность труда, способству­ет снижению капитальных затрат на 10-12 %, кроме того, заметно улуч­шает условия труда.

Эффективно расширение использования вторичного лома. Так, на производство 1 т алюминия расходуется 18 МВт-ч электроэнергии, а на выплавку его из вторсырья - 50 кВт-ч, что обеспечивает существенное снижение себестоимости металла.

Большое экономическое значение имеет замена дефицитных цвет­ных металлов дешевыми. Высока экономическая эффективность комп­лексного использования сырья. Установлено, например, что доля ме­таллов, может достигать 35 % общего производства их. Уменьшение потерь металлов с отходами только на 1 % может дать дополнительно 40 тыс. т продукции с каждых 10 млн. т полиметаллических руд. Осо­бенно велики потери при обогащении: меди - достигают 60 %, свинца -55 %, цинка - 70 %, золота - 80 %. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений для обеспечения комплексного использования сы­рья не превышает полутора лет. Аналогичную эффективность имеют капиталовложения, направленные на реализацию других перечисленных направлений технического прогресса цветной металлургии.

Рассмотрение основных направлений научно-технического прогрес­са подчеркивает необходимость осуществления программы техничес­кого перевооружения металлургической промышленности, для чего тре­буется вывести из эксплуатации устаревшие агрегаты, а также корен­ным образом улучшить подготовку сырья, снизить удельные расходы материалов и топлива в металлургических переделах, увеличить долю непрерывнолитого металла, область внедрения прогрессивных техно­логических процессов.