XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Металлургия – это отрасль промышленности, занимающаяся добычей, переработкой и получением металлов из руд. Металлургией также называют металлургическую промышленность.

Современная металлургия получает более 75 металлов и многочисленные сплавы на их основе. Металлургия подразделяется на черную и цветную. На рисунках 1-2 приведены сведения , показывающие принадлежность того или иного производства к черной и цветной металлургии.

Как известно полезные ископаемые недр делятся на три группы:

- горючие полезные ископаемые – уголь, торф, нефть, горючие сланцы, газ и др.;

- металлические полезные ископаемые, или руды, из которых извлекают различные металлы (железо, олово, медь, свинец, золото и т.д.);

Неметаллические полезные ископаемые – горно-химическое сырье (гипс, минеральные соли, сера, апатит и др.), огнеупорные материалы (тальк, кварциты, огнеупорные глины) и др.

Среди 186 стран мира Казахстан по запасам вольфрама, свинца и бария занимает первое место, хромита, серебра и цинка – второе, марганца и молибдена – третье, меди – четвертое, урана – пятое, золото – шестое, железной руды – седьмое, олово и никеля – восьмое.

В недрах Казахстана сосредоточены одна треть мировых запасов хромита, одна четвертая – урана и марганца и одна десятая – железной руды.

Запасы железных руд превышает 8 млрд. тонн, из которых 80 процентов размещены в Торгайском железорудном бассейне. К крупным месторождениям бассейна относятся Соколовское, Сарыбайское, Кашарское, Лисаковское и Аятское месторождения. В металлургическом процессе кроме железной руды попутно извлекаются ванадий, оксид алюминия и фосфатные шлаки, которые используются в качестве минеральных удобрений в сельском хозяйстве.

В Алатауском железомарганцевом бассейне запасы железных руд около 500 млн. тонн м марганцевых – 80 млн. тонн, около 500 млн. тонн железной руды имеются в Карсакпайском бассейне (Карагандинская обл.). Небольшие железорудные месторождения выявлены в Каратасе и Кентобе (Карагандинская обл.), Атансоре (Северо-Казахстанская обл.), Ийрсу (Туркестанская обл.) [1].

Ряд месторождений марганцевых руд расположены в Карагандинской области, Жамбылской, Мангистауской и Восточно-Казахстанской областях.

Хромитовые руды в основном сосредоточены в Актюбинской области, причем довольно высокое содержание хрома в этих рудах от 20 до 60 %, в мире нет равных.

Казахстан славится богатством и разнообразием цветных, благородных и редких металлов.

Основные запасы алюминия сосредоточены в бокситовых рудах, месторождения которых расположены в Сарыарке, в Торгайсой впадине, в бассейне рек Сырдарьи и Иртыша, в Прикаспийской и Приаральской низменностях, в Муголжарских горах Актюбинской области и др.

Никелевые и кобальтовые руды сосредоточены в Актюбинской, Костанайской, Карагандинской, Павлодарской, Восточно-Казахстанской и Жабылской областях.

Национальным богатством Казахстана являются всемирно известные месторождения медных руд – Конырат, Бозшакол, Саяк, Анненск, Жыланды, Актогай, Жезкент, Шилисай и др [2].

Крупные месторождения свинцово-цинковых руд находятся в Рудном Алтае, Сарыарке, Каратау и Жонгарском Алатау, в горах Шу и Или.

Крупные месторождения золота – Васильков, Бакирчик, Акбакай, Майкаин и др.

Урановые месторождения в основном сосредоточены в Жамбылской (Кордайский массив). Туркестанской (Созакский район), Кызылординской, Мангистауской, Северо-Казахстанской областях.

Индий получает попутно при переработке полиметаллических руд Миргалимсая, Текели, Майкаина, рений – из медных руд Жезказгана, галлий – из амангельдинских и торгайских бокситов, из полиметаллических руд Алтая, таллий – из руд Алтая (Дениногорск,

Зыряновск, Прииртышье), Сарыарки (Жайрем, Акжал, Узынжал, Карагайлы), Жезказганского и Коныратского месторождений, селен и теллур – из полиметаллических руд Рудного Алтая, Майкаина, из медных руд Саяка, Конырата, Бозшаколя, Шатырколя, Жезказгана, кадмий – из цинковых концентратов [3].

Висмут встречается в свинцовых, цинковых и медных рудах. Единственным месторождением сурьмы является Торгайское, расположенное на территории Акмолинской области.

Ртуть найдена в горах Шу, Или и Жонгарского Алатау.

Тантало-ниобиевые руды обнаружены на Калбе, в Муголжарах.

Черная и цветная металлургия относится к самым загрязняющим природную среду отраслям.

На доли металлургии приходится около 40 % валовых выбросов вредных веществ, из них по газообразным веществам около 34 %, по твердым ококло 26 %.

В среднем на 1 млн. т годовой производительности завода черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сут. сернистого ангидрита – 200, оксида углерода – 400, оксидов азота – 42 т/сут. Выброс пыли в расчете на 1 т передельного чугуна составлаяет 4,5 кг, сернистого газа 2,7 кг и марганца 0,6-0,1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

Агломерационные фабрики также являются значительным источником загрязнения воздуха сернистым газом. Во время агломераций руды происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10 % серы, а после агломерации ее остается 0,2-0,7 %. Выброс сернистого газа при агломерации в количестве 190 кг/т руды.

Основными источниками выбросов в атмосферу в черной металлургии являются: в агломерационном производстве – агломерационные машины, машины для обжига окатишей: дробильно-размольные оборудование, места разгрузки, погрузки и пересыпки материалов, при производстве чугуна и стали – доменные, мартеновские и сталеплавильные печи, установки непреривной разливки стали, травильные отделения, вагроночные печи чугунолитейных цехов.

Загрязнения воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и мокрым тушением кокса. Мокрое тушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

Одним из видов отходов образующихся в черной металлургии являются шламы. Они подразделяются на: шламы агломерационных фабрик; шламы доменного производства; шламы газоочисток мартеновских печей; шламы конвертеров; шламы газоочисток электросталеплавильных печей. По содержанию железа эти шламы подразделяются на богатые (55-67 %), относительно богатые (30-40 %) и бедные (30-40 %). К богатым относятся шламы мартеновских печей и конвертеров, к относительно богатым – аглодоменного производства, к бедным – шламы электросталеплавильного производства. Эти шламы ка сырье используется в различных отраслях промышленности. Часть из них накапливаются в специальных шламонакопителя.

Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление ее составляет 10-15 % общего потребления воды промышленными предприятиями страны.

Концентраци вредних веществ ватмосфере и водной среде крупных металлургических центров значительно превышает нормы. Неблагоприятная экологическая обстановка наблюдается почти во всех подразделениях металлургической промышленности.

Одним из лидеров загрязнения окружающей среды продолжает оставаться цветная металлургия. Степень ее воздействия на состояние природной среды анологична нагрузке на окружаюшую среду предприятий черной металлургии.

Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.) дробильно-размольное оборудование, конвертеры, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады, электролизные цехы. Качественный состав выбросов вредных веществ металлургических заводов определяется веществами 1-4 классов опасности.

Загрязняет атмосферный воздух пылью и газами. Выбросы цветной металлургии содержат токсические пылевидные вещества, мышьяк, свинец, бенз(а)пирен, пары соляной, серной кислот, угарный газ и др., поэтому особо опасны.

Сточные воды предпрятий цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. Это является следствием того, что на горнодобывающих предприятиях отрасли продолжает переобладать открытый способ добычи минерально сырья.

«Корпорация Казахмыс», основная деятельность который добыча, переработка и производство цветных металлов, создана на базе АО «Жезказганцветмет» решением собрания акционеров в августе 1997 г. В его состав входят 5 подземных рудников и 4 рудника открытых разработок, 5 обогатительных фабрик, 2 медеплавильных заводов, литейно-механический завод и завод горно-шахтного оборудования, 2 угольных разреза Караганды, Балхашский и Жезказганский ТЭЦ, ГРЭС-2. Данная организация передано под управление Южно-Корейской корпорации «Самсунг».

«Корпорация Казахмыс» отчитывается только по выбросам 3-х веществ в атмосферу, хотя осуществляется выброс 34 ингредиентов. Из общей суммы платежей. В Фонд охраны окружающей среды 96 % составляют платежи за 4 ингредиента – Cu, Pb, SO₂ и пыль неорганическая.

В настоящее время добыча медной руды увеличилась в 2,5 раза, черновой меди 2,6 раза, а объем выбросов не изменились.

В связи с отсутствием потребителей серной кислоты на Жезказганской обогатительной фабрике построен цех ее нейтрализации. Средний годовой выброс вредных веществ в атмосферу составляет 108,6 тыс. т. В Балхаше предполагают построить цех по нейтрализации сернистого ангидрида известковым методом.

Хвосты обогатительной фабрики используются для закладки выработанных шахт. Золошлаковые отходы Сатпаевской районной котельной направляется для заполнения обработанных карьеров в качестве первой стадии их технической рекультивации. Промотходы (горелая земля и шлаки) литейо-механического завода используются в технологическом процессе медплавительного завода.

Основными направлениями повышения эффективности металлургического производства, решения экологических и социальных проблем являются:

- повышения уровня комплексности использования срыья;

- осуществлении реконструкции устаревших обогатительных и агломерационных фабрик на основе реализации новых технологий, с учетом осуществления природоохранных мероприятий и утилизации образующихся отходов;

- реконструкция доменных цехов с целью совершенствования технологии плавки и снижения вредных выбросов, а также решения проблемы использования местных полиметаллических руд с целью увеличения выплавки ванадиевого, хромоникелиевого, титаномедистых чугунов;

- строительство и размещение полигонов для захоронения отходов.

В нашей республике уделяется внимание к решению проблем утилизации отходов. Запущены в эксплуотацию ряд мини-заводов в городах Экибастуз и Караганда по производству ферросиликоалюминия – нового комплексного сплава (в первые в мире), углеродистого ферромарганца, химически чистой серной кислоты, соляной кислоты и аммиачной воды.

Создаются новые производства в республике, такие как получение цинка из отвальных шлаков свинцовой плавки и отходов производства алюмоцинковая ОАО «Испат-Кармет»; редкого металла ниобия из шлаков алюмотермического восстановления; взрывчатых веществ на основе уникальных сойств отдельных фракций зол ТЭЦ и комплексного сплава – ферросиликоалюминия; пластмассовых изделий на основе новой композиции, обладающей каррозионной стойкостью.

Список литературы

1. Лексин В.Н., Крупкин Н.В., Мельник Л.Г. Эффективность совершенствования производства в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1980.

2. Ченцова И.В. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. – Минск, 1985.

3. Шеховцев А.А., Звонов В.И., Чижов С.Г. Влияние отраслей народного хозяйства на состояние окружающей среды. – М., 1995.

Код для цитирования: Скопировать