Тема 2. Металургійне виробництво

Металургійне виробництво охоплює чорну і кольорову металургію. Воно є одним з основних виробництв важкої промисловості. Виробляти залізо й деякі кольорові метали людина навчилася у давнину, але становлення власне металургії відбулося під час промислової революції наприкінці XVIII — початку XIX ст.

Металургія об’єднує підприємства, що здійснюють видобування, збагачення, металургійну переробку руд металів та нерудної сировини, виробництво чавуну, сталі, кольорових металів, сплавів, прокатне виробництво, переробку вторинної сировини (брухту). Основними споживачами продукції металургії є машинобудування, будівництво, транспорт. Металургійне виробництво належить до енергомістких, матеріаломістких та екологічно небезпечних.

§ 23. Чорна металургія світу

Пригадайте, які корисні копалини належать до руд чорних металів.
У чому полягають спеціалізація і комбінування виробництва?

СКЛАД ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ. Чорна металургія — це сукупність видів промислової діяльності, які охоплюють увесь процес від видобутку і підготовки сировини, палива, допоміжних матеріалів і до випуску прокату та виробів подальшої переробки (мал. 99). До неї належать: 1) видобуток залізних, марганцевих і хромітових руд; 2) їх збагачення (видалення порожньої породи і збільшення вмісту металу в сировині) та агломерація (спікання подрібненої руди у більші грудки); 3) видобуток допоміжних матеріалів (вапняків, доломітів, які додають до руди, щоб поліпшити процес плавлення металу й видалити з нього шкідливі компоненти); 4) виробництво вогнетривких матеріалів (для термоізоляції плавильних печей і виготовлення форм для розливу сталі); 5) виробництво металургійного палива (коксу з вугілля); 6) виробництво феросплавів (сплавів заліза з кремнієм, марганцем, хромом та іншими легувальними елементами — нікелем, ванадієм, вольфрамом, молібденом тощо, які надають сталі потрібних властивостей: міцності, стійкості проти зношення, корозії, високих температур); 7) виробництво чавуну, сталі, прокату; 8) вторинна переробка чорних металів; 9) випуск металургійних виробів промислового призначення.

Мал. 99. Склад чорної металургії

Основу чорної металургії становить власне металургійна переробка (чавун — сталь — прокат). Чавун виплавляють у доменних печах. Як метал він має невисокі механічні властивості, оскільки містить чимало домішок (насамперед вуглецю). Понад 90 % чавуну переробляють на сталь. У процесі переробки з чавуну видаляють домішки, додають феросплави й отримують сорти сталі різних хімічних, фізичних і механічних властивостей. Сталеплавильне виробництво здійснюють кількома способами: у мартенівських печах (цей спосіб був найбільш поширеним у минулому столітті), конверторах (одним з розповсюджених сучасних способів є кисневоконверторний), електроплавильних печах. Прокат (стальні листи, прути, балки, кутники, труби тощо) отримують на спеціальних установках — прокатних станах.

Для чорної металургії характерний високий рівень виробничої концентрації, оскільки застосовують устаткування великої потужності (доменні печі, кисневі конвертори, прокатні стани). Поширені різні форми комбінування металургійного виробництва. Комбінати бувають: повного циклу (виробляють чавун, сталь і прокат); неповного циклу (чавун і сталь); переробної металургії (сталь виплавляють із брухту); малої металургії (виробництво сталі й прокату на машинобудівних заводах).

Комбінати з повним металургійним циклом охоплюють доменне (виплавлення чавуну), сталеплавильне і прокатне виробництва (мал. 100). З ними пов’язані також виробництва, що постачають паливо й сировину (коксове, агломераційне) і що працюють на відходах (азотних добрив, будівельних матеріалів) чи виготовляють готову продукцію (металеві вироби). Такі комбінати розміщують здебільшого біля джерел сировини і палива, тому що на них припадає до 90 % усіх затрат на виплавлення чавуну (майже 50 % — на кокс і до 40 % — на залізну руду). Важливу роль відіграє наявність джерел водопостачання і допоміжних матеріалів.

Мал. 100. Схема металургійного комбінату повного циклу

Мал. 101. Цехи металургійного комбінату: сталеплавильний; прокатний

ОСОБЛИВОСТІ РОЗМІЩЕННЯ. Підприємства чорної металургії утворюють металургійні райони. Ще в минулому столітті у світі сформувалося кілька таких районів, що орієнтувалися на сировинну базу, тобто були розміщені поблизу родовищ залізної руди чи в межах залізорудних басейнів: Лотарингія — у Франції, Приозер’я — у США, Урал — у Росії, Кривий Ріг — в Україні, райони на північному сході Китаю й у Південній Африці. Металургійне паливо (кокс) там виробляли з привізного вугілля або завозили з інших територій. Сьогодні сировинна орієнтація розміщення металургійних підприємств переважає в країнах, що розвиваються, та які освоюють потужні басейни залізної руди — у Бразилії, Індії, Венесуелі. Інший варіант розміщення металургійних районів — у кам’яновугільних басейнах, багатих на коксівне вугілля, куди доставляють сировину (залізну руду): Пенсильванія — у США, Мідленд — у Великій Британії, Рур — у Німеччині, Верхня Сілезія — у Польщі, Донбас — в Україні, Кузбас — у Росії.

Згодом для розвинених країн стало властивим розміщення металургійних підприємств на морських узбережжях — у портах, куди надходять привізні сировина і паливо. Потужні металургійні центри з’явилися у морських портах Італії, Франції, Великої Британії, північного сходу США, Японії, Китаю та нових індустріальних країн — Республіки Корея і Тайваню.

Переробна металургія зорієнтована переважно на джерела вторинної сировини (відходи металургійного виробництва) і на споживання готової продукції. Сучасною тенденцією є будівництво міні-заводів у місцях споживання металу — у районах розвиненого машинобудування. Вони переробляють місцевий брухт або імпортну сировину.

ВИРОБНИЦТВО ЧОРНИХ МЕТАЛІВ У СВІТІ. Світове виробництво сталі зростало швидкими темпами до 70-х років XX ст. (із 30 млн тонн на поч. XX ст. до 600 млн тонн у 1970 р.). Упродовж наступних двох десятиліть темпи сповільнилися внаслідок зниження металомісткості промислової продукції, використання новітніх матеріалів (алюмінію, пластмас, кераміки, композитів), посилення заходів з охорони довкілля тощо. Однак з кінця XX ст. виробництво сталі у світі знову різко зросло (до 1830 млн тонн у 2020 р.). Основна причина - стрімка індустріалізація низки країн, що розвиваються, в Азії й Латинській Америці.

Чорна металургія і в XXI ст. залишається однією з найважливіших складових частин промисловості, а її продукція - сталь і сплави заліза з іншими металами - основними конструкційними матеріалами.

Рекорди світу

Третину світового випуску сталі забезпечують 26 великих центрів чорної металургії з річним виплавленням понад 10 млн тонн. У п’ятірці лідерів — агломерації Рейн-Рур у Німеччині, Чикаго в США, Токійська в Японії, що виплавляють понад 20 млн тонн сталі щороку, а також Шанхай і Таншань у Китаї. Безпрецедентного зростання зазнав вузол чорної металургії у Таншані. За останні десятиліття він наростив виробничі потужності до 50 млн тонн на рік. Це можна порівняти з річним обсягом виплавлення сталі в Німеччині.

Мал. 102. Частка регіонів світу у виплавленні сталі (2020 р.)

Останніми десятиліттями частка чорної металургії в промисловості економічно розвинених країн постійно зменшується, поступаючись місцем високотехнологічним виробництвам. Зменшується і їхня частка у світовому виплавленні чавуну й сталі. Натомість різко зросла частка країн, що розвиваються, у світовому обсязі виробництва чорних металів. Це зумовлено їхніми власними потребами, переміщенням виробництва чорних металів ближче до основних регіонів видобутку якісної руди, а також посиленням природоохоронних вимог у розвинених країнах, які намагаються позбутися екологічно «брудних» підприємств на своїй території. Особливо стрімко розвивається чорна металургія в Китаї, Індії, Бразилії, Республіці Корея, Туреччині - країнах, що швидкими темпами проводять індустріалізацію. У світовій металургії панують транснаціональні компанії.

Чорні метали виробляють у 70-ти країнах світу. Одним з головних виробництв чорної металургії є виплавлення сталі. Майже 3/4 світового виробництва сталі дають країни Азії, 16 % припадає на Європу (разом з Росією), питома вага Америки становить 10 % (мал. 102). Найбільше сталі виробляє Китай — це майже половина світового обсягу та у 10 разів більше, ніж Індія, що посідає друге місце (мал. 103).

Мал. 103. Країни-лідери з виробництва сталі, млн тонн (2020 р.)

На асортимент продукції чорної металургії впливають особливості економіки країн світу. Так, у США та Японії традиційно великою є частка виробництва тонколистового прокату, що пов’язано з розвитком автомобілебудування і виробництвом побутової електроніки, а в Китаї та Республіці Корея — середньо- та товстолистого прокату, який використовують у суднобудуванні.

Рекорди світу

Найбільшою металургійною компанією світу є ArcelorMittal (Люксембург), яка контролює близько 10 % світового виробництва сталі. Їй належить низка підприємств з видобутку залізної руди, вугілля, металургійних комбінатів у десятках країн світу, в тому числі й великий завод «АрселорМіттал Кривий Ріг» в Україні.

Чимало потужних експортерів сталі та прокату одночасно є також великими їх імпортерами, що свідчить про розвинений міжнародний поділ праці в чорній металургії. До найбільших світових експортерів сталі належать Китай, Японія, Республіка Корея, Росія і Німеччина. Однак не всі найбільші виробники чорних металів є великими їх експортерами. Так, у першій десятці світових експортерів немає США та Індії, натомість до неї входять країни Бенілюксу. У десятці найбільших виробників та експортерів сталі також є й Україна.

ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ. Сьогодні в чорній металургії відбувається структурна перебудова, технічне і технологічне переоснащення. Розвивається електрометалургія, що дає змогу отримувати більш дешеву та якісну сталь, а також впроваджуються високоекономічні киснево-конверторні технології. У країнах Західної Європи та Японії таким чином виплавляють понад 75 % сталі. У виробництві сталі та інших видів металопродукції певний час ще домінуватиме традиційне устаткування (доменні печі, електропечі, кисневі конвертори), проте сьогодні набувають поширення новітні технології. До них належать: пряме одержання сталі з руди (безчавунне виробництво), безперервне розливання сталі, безперервне лиття профілів, близьких за формою до кінцевої продукції, використання плазмових технологій тощо.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Чому чорну металургію називають давнім і водночас сучасним видом діяльності?
2. Які виробництва охоплює чорна металургія?
3. Які форми суспільної організації виробництва дістали розвиток у чорній металургії?
4. За мал. 100 розкажіть про роботу металургійного комбінату повного циклу.
5. Наведіть приклади районів чорної металургії, що збігаються з розміщенням сировинних баз і вугільних басейнів.
6. Чим зумовлено виникнення центрів чорної металургії в морських портах? Поміркуйте, чому підприємства чорної металургії активно створюють у країнах, що розвиваються.