Металлургия өнеркәсібі

СӨЖ-дің мақсаты: Жұмыс барысында қазіргі кездегі өндірістің негізгі салаларының бірі болып саналатын металлургия кешеніне тоқталып өту. Металлургияның салаларын, олардың негізгі шикізаттарын қарастыру, сонымен қатар өңдеу соңындағы шығатын негізгі қалдықтар мен оларды утилизациялау технологияларына тоқталып өтеміз.

 

 

КІРІСПЕ

Металлургия ауыр өнеркәсіпке  жататын индустрияның  базалық  және ескіден келе жатқан  салаларының  бірі. Қара және түсті металдарды  алу түрлі кен орындарына байланысты қуатты шикізат базасына сүйенеді.

Қара және түсті металлургияның  көптеген ұқсастықтары бар:

1) технологиялық циклдары  көп стадиялы: кенді өндіру; 1-ретті  металл алу; металды қайта өңдеу;  прокат даярлау болып табылады.

2) қара және түсті металдарды  өндіру, байыту және әсіресе металл  балқытуға байланысты туындайтын  экологиялық проблемалар;

3) 2-ші реттік металлургияның, яғни қара және түсті металдар  ломының (сынықтарының) утилизациясының  орны ерекше, бұл 1-ші реттік  металға қарағанда  шығын мен  қоршаған ортаны ластаудың кем  болуына септігін тигізеді.

Қара металлургия – ауыр өнеркәсіптің базалық саласы. Оның құрамына темір  рудасын өндіру, шойын мен болат  балқыту, түрлі профильдегі  прокат  пен темірдің өзге металдармен қорытпасын өндіру кіреді.

Өнеркәсіп өндірісінің ортақ көлемінде  түсті металлургияның үлесі 12 пайыздан артық.. Қазбалы кеннің ішінде мыс, қорғасын, цинк, титан, магний, сирек металлдар, мыс және қорғасын қақтамасы және т.б өндіріледі. Өндіріс деңгейі  бойынша Қазақстан әлемдегі мыс  экспорттайтын өндірушілер қатарына кіреді. Республиканың әлемдік мыс  өндірісіндегі үлесі 2,3% құрайды. Соның  өзінде елдегі өндірілетін мыстың барлығы  шет елдерге экспортталады.  Қазақстан мысының негізгі импорттаушылары Италия, Германия және т.б елдер болып табылады. Қазақстан алтын өндіретін тәуелсіз елдердің ішінде үшінші орынды алады. Елде 170 астам алтын беретін орын тіркелген.

 

 

 

 

 

 

 

І Тарау. Металлургия  өнеркәсібі

1.1 Металлургия  өнеркәсібі

Металлургия (грек. metallurgeo – металл өңдеймін) — ғылымның, техниканың, өнеркәсіптің кеннен немесе басқа да материалдардан металл алу процестерін, сондай-ақ металл қорытпаларға олардың химиялық құрамы мен құрылымын өзгерту арқылы қажетті қасиеттер беру процестерін қамтитын саласы.

Металлургияға кендерден металдарды ажыратып алуға дайындау мақсатымен кентастарды өңдеу процестері (уату, байыту, кесектеу, т.б.);

• кентастардан және басқа материалдардан металды алу процестері, металдарды қажетсіз қоспалардан тазарту;
• металдар мен қорытпалар өндіру;
• металдарды термомеханикалық өңдеу;
• металдарды қысыммен және құймалап өңдеу;
• металл бұйымдардың бетін әрлеу не қорғау мақсатында басқа металл қабатымен қаптау;
• металл бұйымдардың беттеріне басқа металдар мен бейметалдарды диффузиялық енгізу жатады.

Жер қыртысында металдардың таралуы  әр түрлі. Металдар табиғатта, көбінесе қосылыстар түрінде кездеседі. Белсенділігі тым төмен металдар (Cu, Ag, Au, Pt) ғана coм күйінде кездеседі. Кернеу қатарындағы литийден магнийге дейінгі орналасқан ең белсенді металдар табиғатта тұздар: хлоридтер, сульфаттар, карбонаттар,фосфаттар, әсіресе силикаттар түрінде кең таралған.Орташа белсенділігі бар металдар (магнийден сынапқа дейін) жер қыртысында, көбіне оксидтер мен сульфидтер түрінде кездеседі, бірақ олардың тұз тектесминералдары да бар. Өнеркәсіптік әдіспен металдар алынатын минералдарды кендер деп атайды. Егер кеннің құрамында бірнеше металдың қосылыстары кездессе, оларды полиметалл кендерге жатқызады. Қазақстанның жер қойнауында қорғасынды, мырышты, мысты, т.б. полиметалл кендер өте көп. Мамандардың айтуынша, біздіңреспубликамызда периодтық жүйедегі барлық элементтердің жерде кездесетін қосылыстары бар. Мәселен, Алтай тауларының Қазакстанга карасты жагында 900-ге жуық полиметалл кен орындары табылган. Осыған бола бұл өлке Кенді Алтай деп аталады. Жезқазғанда мыс, қорғасын, мырыш, никель, кобальт, алюминий, марганец, т.б. металдардың кендері кездеседі. Қаратау жоталарында да қорғасын, мырыш, ванадий, темір кендері көптеп кездеседі. Қазакстандағы кен орындарын зерттеумен академик Қ.И. Сәтбаев бастаған ғалымдар тобы айналысты. Кендерден металдарды беліп алумен металлургия өнеркәсібі айналысады.

''Металлургия'' — өндірістің ең көне салаларының бірі. Кеннен металл алудың өдістері әлденеше ғасырлардан бері белгілі. Алайда қазіргі заманғы металлургияның өзіндік ерекшеліктері бар. Бүгінгі металлургия саласы адамзатка 75-тен астам таза металды және алуан түрлі касиеті бар 10 мыңдаған құймаларды беріп отыр.

Авиация және ғарыштық, техника саласында аса қажетті металдар (алюминий, магний, титан) көптеген мөлшерде өндіріледі. Қазіргі заман техникасында қолданылмайтын металдар және құймалар жоқ десе де болады. Тіпті осыдан аз ғана бұрын өнеркәсіпте алынуы туралы сөз етілмеген кейбір металдар (цирконий,бериллий, индий, гафний, ниобий, т.б.) өмірден ез орнын тауып отыр.

Металдың белсенділігі жоғарылаған  сайын, бұл процесті іске асыру қиындай  түседі. Сондықтан кернеу қатарында  магнийге дейін орналасқан сілтілік және сілтілікжер металдар тек электр тоғының күшімен жүретін электролиз процесінің көмегімен алынуы мүмкін.

Барлық металлургиялық процестердің негізіне — кендегі металдарды түрлі тотықсыздандырғыштың көмегімен тотықсыздандыру жатады. Белсенділігі төмен металдар үшін мұндай реакциялар оңай жүреді. Металдардың белсенділігі неғүрлым жоғарылаған сайын оны кеннен бөліп алу қиындай береді. /1/

 

1.2 Түсті металлургия

 

Түсті металлургия — кен шикізаттарын өндіру мен өңдеуден бастап, дайын өнім алуға дейінгі түсті металдар мен олардың қорытпалары өндірісін қамтиды. Республикада түсті металлургия шикізатынан сирек және шашыраңқы металдарды ажыратып алу мәселесінен маңызды нәтижелер алынды (Е.И. Пономарева, О.А. Сонгина). Түсті металдардың вакуумдық металлургия саласы жақсы жолға қойылды.

Түсті металлургияның негізгі салалары:

 

Ауыр	Жеңіл	Қымбат	Баяу балқитын	Сирек кездесетін
Мыс, қалайы, қорғасын, мырыш, никель	Алюминий, магний, титан	Алтын, күміс, платина	Вольфрам, молибден	Уран, германий, тантал, галлий, ванадий

 

Дүние жүзінде 70-тен астам  түсті металл балқытылады. Оларды 14 сала өндіреді. Олардың барлығы қосылып, түсті металлургияны құрайды.

Түсті металдардың көп бөлігі аз уақыттан бері ғана пайдаланыла бастады. Ғылыми-техникалық революцияның нәтижесінде кеңінен қолданысқа түсті. Реактивті ұшақтар, ғарыш кемелерін, атом реакторларын жасау үшін ерекше қасиеттері бар, мүлдем жаңа конструкциялық материалдар қажет. Ондай қасиеттер тек түсті металдарда ғана бар.

Бұл «түсті біртектілерде» өндірістің сан алуан қажеттіліктеріне жарайтын металдар бар.

Қорғасын, никель және қалайы жемірілмейді (коррозия), титан ыстыққа төзімді келеді, ал күміс, мыс және алюминий жоғары электр өткізгіштігімен ерекшеленеді. Сондықтан олардың колданылу аясы өте ауқымды: медициналық аспаптар мен материалдардан бастап күрделі электроника мен ядролық техника осы металдардан жасалады. Және әр металл «өз кәсібін тапқан». Мысалы, алюминий «қанатты» металл болса, қалайы «консерві құтыларының металы» болып саналады.

Көптеген түсті металдардан сапасы жөнінен бастапқы материалдардан да асып түсетін қорытпалар жасалады. Мыстың қалайымен (қола), мырышпен (жез), никельмен (мельхиор), алюминиймен (дюралюминий) қорытпалары бүрыннан қолданылып келсе, ал берилий қоласы XX ғасырдың екінші жартысында пайда болды.

Түсті металдар өздерінің «салмақ дәрежелері» бойынша да ерекшеленеді. Мысалы, 2008 жылы галийдің өлемдік деңгейдегі қорытпалары алюминий 40 млн тоннамен өлшенеді. /2/

 

1.3 Қара  металлургия

Қара металлургия - өзінің негізгі өнімдерін екінші рет қайта өңдеудің аяқталған кезеңін қамтамасыз ететін ғаламат сала және, сонымен бірге басқа салалар мен өндірістердің қалдықтарын кәдеге жаратуға қабілетті болып табылады. Қазақстан үшін қара металлургия – екінші дүние жүзілік соғысынан кейінгі жылдары ғана пайда болған ауыр өнеркәсібінің салыстырмалы түрдегі жас сала. Қазақстанда шойын, болат, бұйымдарды илемдеу және ферроқорытпа өндіріледі.

Болатты өндіру және тұтыну көлемі әрқашан мемлекеттің экономикалық қуатының негізгі көрсеткіштерінің қатарына кіретін. Сондықтан, Қазақстан Республикасы Үкіметімен елімізде импорттың орнын басатын және экспорттық әлеуетін көтеретін, металлургиялық кешенінде жоғары тауарлық дайындықтағы өнімді шығару өсімін қамтамасыз ететін, ғылымды қажетсінетін бәсекеге қабылеттілігін құруға бағытталған бірқатар Бағдарламалар әзірленді. «Қазақстан Республикасының 1999-2003 жылдарға арналған тау-кен металлургия кешенін дамытудың тұрақты жұмыс істеуін және стратегиялық басымдылығын ғылыми-техникалық қамтамасыз ету» Республикалық мақсатты ғылыми-техникалық Бағдарламасымен шағын және орта өндірісін құру жолымен ғылыми әзірлемені іске асыру және жоғары тауарлы дайындықтағы бәсекеге қабілетті өнімдерін шығару бойынша технологияны меңгеру мақсаты қойылды.

Сонымен қатар, Қазақстан  Республикасында 2003-2005 жылдарға арналған металургиялық кешеніндегі төртінші және бесінші өзгертіп жасау өндірісін құруды қамтамасыз ететін ғылыми-техникалық Бағдарламасы әзірленген, мұны іске асыру республиканың металлургиялық саласында жаңа технологияны негіздеу мен әзірлеуге жағдай жасайды. Осындай өндірістерді ұйымдастыру импорт бойынша шығынды бірқатар төмендетуге, жұмыс істеп тұрған өндірістік қуаттылық базасында жаңа жұмыс орындарын құруға, осы өнімге ішкі қажеттілігін қамтамасыз етуге жағдай жасайды.

Бағдарлама материалында қазіргі кездегі Қазақстан Республикасындағы  металлургиялық кешенінің өндірістік жағдайы былай сипатталады:

• елімізде қазіргі кездегі өндірісті дамыту үшін ғылымды қажетсінетін, жоғары технологиялық, арнайы материалдар мен қорытпаларының өнеркәсіптік өндірісі мүлдем жоқ;
• машина жасау, мұнай газ, таулы-металлургиялық, жеңіл, тамақ және өнеркәсіптің басқа салалары, құрылыс индустриясы, ауыр машина жасау және кеме жасау үшін темір қақтау және металл өнімдеріне талап етілетін сұрыптау жүргізілмейді.
• ең озық технология негізіндегі – ұнтақты металлургия, электрометаллургия, гальванотехника, жаңа литейлі мен химиялық технологиялар және т.б. материалдар мен металл бұйымдарының өнеркәсіптік өндірісі жоқ.
• балансы аяғына дейін есептелмеген, металлдардың екінші ресурстары жеткіліксіз тиімді пайдаланылады, ал шетелге шығару бақылаусыз жүргізіледі.

Мұндай мақсаттар сервистік-технологиялық  экономикасының ұзақ мерзімді жоспарына  өту үшін шикізаттық бағытталуынан, жағдайларды дайындауынан бастап өтуіне жағдай жасайтын, экономика саласын  әртараптандыру жолымен еліміздің  тұрақты дамуына жетуге бағытталған  Қазақстан Республикасы Индустриалдық-инновациялы дамудың 2003-2015 жылдарға арналған стратегиясында да қойылған.

Темір кенінің қоры бойынша Қазақстан әлемде сегізінші орынды алады. Оның әлемдегі қордағы үлесі 6% құрайды. Маңызды қордан басқа Қазақстан темір кенінің артықшылығы оның жоғары сапасы. 8,7 млрд. тонна темір рудасының 73,3% қоры жеңіл өндірілетінге жатады. Қазылатын темір рудасының 70%  экспортталады.Қара металл рудасының хром мен маргенец рудаларын қосқанда 1999 жылы елдің жалпы экспортында 4% құрады. Қазақстанның қара металлургия өндірісі Қазақстанның өнеркәсіп өндірісінің көлемінің  12,5 % өндіреді. Республиканың индустрия флагманы болып 

"Испат-Кармет" Қарағанды  металлургия комбинаты табылады. Кәсіпорынның толық металлургиялық  циклы бар және қара металл қақтамасының бірнеше түрлері-қаңылтыр, сортты ақ қалайы мен құбырларды жасауға мамандандырылған. Бұл комбинаттың металы ТМД елдеріне және алыс шет елдеріне экспортталады. Қазақстанда хромиттік кеннің үлкен қоры бар ,оның негізінде республиканың ферроқорытпа зауыттары жұмыс жасайды.

 

ІІ Тарау Қазақстандағы  металлургия 

2.1 Қазақстандағы түсті металлургия өнеркәсібі

 

Түсті металлургия өнеркәсібі – темірден басқа барлық металдарды кентастық шикізатты байытудан дайын өнім алуға дейінгі өндіріс сатысын қамтитын кешен. Тусті Металлургия Өнеркәсібі-нің негізін физик. және хим. қасиеттерімен ерекшеленетін жеңіл (алюминий, магний, бариллий, литий, т.б.), ауыр (мыс, никель, қорғасын, қалайы, мырыш, т.б.), баяу балқитын (вольфрам,молибден, ниобий, тантал, хром, цирконий, т.б.), асыл немесе құнды ( алтын, күміс, платина және платиналы металдар), шашыранды (галлий, индий, таллий), сирек кездесетін (скандий,  иттрий,  лантан,  лантаноидтар) және радиоактивті (технеций, франций,  радий, полоний, актиний, торий, протактиний, уран және трансурандық элементтер), жер қыртысында орналасқан металдар құрайды. Сондай-ақ Тусті Металлургия Өнеркәсібіне алмас, электрондар, кейбір химиялық қосылыстар (сирек кездесетін элементтердің тотықтары, күкірт қышқылы, тыңайтқыштар, химикаттар, т.б.) өндірісі де кіреді. Азия құрлығының таулы қыратты аймақтарында түсті металдардың, алмастың ірі кен орындары бар. Австралияда Тусті Металлургия Өнеркәсібі қорғасын, мырыш, мыс, алтын, күміс кен орындары аясында дамыған. Африка құрлығы бойынша кобальт пен мыстың аса ірі қоры Замбия мен Конгода, алмас, платина, алтын кендері Оңт. Африка Республикасында, уран Нигерия мен Намибия жерінде орналасқан. 
            Америка құрлығында түсті металдардың бай қоры түсті металлургияның дамуына айтарлықтай септігін тигізді. Мұнда Чили мыс белдеуі (Анд мыс белдеуі) Чили, Перу, Мексика аумағынан өтіп, Солт. Америка кордильерасымен жалғасып жатыр, осыған орай ірі монополистік компаниялар (Анаконда, Кеннеконт, Коппер, Нью Верде) жұмыс істейді. Еуропа құрлығында түсті және сирек металдардың бай қоры Орал, Батыс Еуропа, Кавказ және Скандинавия өңірлерінде Тусті Металлургия Өнеркәсібі-нің дамуына жол ашты. Қазақстан Республикасында Тусті Металлургия Өнеркәсібі ұлттық шаруашылықтың жетекші салаларының бірі. Республика аумағында түсті металдар өндіру ерте заманнан-ақ пайда болған. 3 мың жылдан астам уақыт бұрын Атасу маңында мыс қорытатын пештер болған, ал Алтай тауларында қорғасын, күміс кендерінің қазылған орындары көп кездеседі. Жоңғар Алатауының теріскейінде – Текеліде кен қазылған, мұның өзі сол кездері жергілікті тайпалардың түсті металдар өндірісімен айналысқанын дәлелдейді. Қазақстанда 19 ғ-дан бастап кен з-ттары жұмыс істей бастады. Осы ғасырдың аяқ кезінде кен орындарын молынан игеру мақсатымен күрделі қаржысы бар түрлі қоғамдар құрыла бастады. 1858 ж. күміс, қорғасын кендеріне негізделген Николаевск з-ты іске қосылды. 1889 ж. өнеркәсіптік қоғам үлгісіндегі Воскресенск кен з-ты құрылды. 20 ғ-дың 20-жылдары Жезқазған, Нілді (Успенск), Риддер кен орындары мен з-ттары өнім бере бастады. 1921 ж. Риддер кенішінде алғашқы кен өнімі берілсе, 1927 ж. тұңғыш қорғасын алынды. Сол жылдары Қарсақпай мыс қорыту зауыты да қайтадан іске қосылды. Бұл кезеңде түсті металлургия өнімдерін шығару қарқын алды: 1928 ж. 7,3 мың мыс кентасы өндіріліп, оның көлемі 1932 ж. 147,5 мың т-ға өсті, ал жалпы өнім 26,2 млн. сомға жетті. 1937 ж. республикада Тусті Металлургия Өнеркәсібі саласы бойынша 20 ірі кәсіпорын жұмыс істеді. Олардың қатарында Шымкент қорғасын з-ты, Ащысай полиметалл және Лениногор комб-тары болды. Соғыс жылдары Қазақстанның Тусті Металлургия Өнеркәсібі саласы майдан арсеналдарының біріне айналды. Осы кезеңде 25 кеніш, шахта, кенжарма, 11 байыту ф-касының жаңа құрылыстары жүргізілді, сонымен қатар республика аумағына КСРО-ның еур. бөлігінен көшірілген әр түрлі 150 кәсіпорын орналастырылып, Қазақстанның Тусті Металлургия Өнеркәсібі қуатты өндіріске айналды. Бұл кезеңде Мырғалымсай-Березовск кеніштері алғашқы өнімдерін берсе, Текелі қорғасын-мырыш комб-ның 1-кезегі пайдалануға берілді, Белоусовск және Березовск байыту комб-тары іске қосылды. 1943 ж. Ақшатау вольфрам комб. өнім бере бастады. Шымкент қорғасын з-тының қуаты едәуір ұлғайтылды. Қазақстанда соғыс жылдары жауға атылған 100 оқтың 86-сы Қазақстан металынан құйылды. 1955 ж. қызыл мыс қорыту 3,1 есе, тазартылған қорғасын өндіру 5,9 есе өсті. Қазақстанның Тусті Металлургия Өнеркәсібі-нде озық технол. үдерістер мен жаңа техника түрлерін игеріп, өндіріске енгізу кеңінен қолға алынды. 1965 ж. Мырғалымсай кенішінің кеншілері көлбей үңгілеу бойынша шыңтасты 10 м2 кеңдікте тік жарып, 1237,6 м жерді 31 күнде үңгіп шығып, рекорд жасады. Ал өскемен қорғасын-мырыш комб-нда мырыш концентраттарын “қайнаған қабатта” күйдіру әдісін игеру жабдықтардың жұмыс өндірімділігін 3 – 4 есе өсірді. 
             Жалпы жер асты жұмыстарында өздігінен жүретін жоғары өндірімді жабдықтар кеңінен пайдаланыла бастады. 9-бесжылдық кезінде түсті металлургия саласында жаңа техниканы енгізу жөнінде 500-ден астам өте маңызды шаралар жүзеге асырылып, өндіріске жұмсалатын шығын көлемі 75 млн. сомға кемітілсе, еңбек өнімділігі 7,5%-ға өсті. Осы жылдары кешенді түрде механикаландырылған цехтар саны 5,7 есе көбейіп, автоматты басқару жүйесінің алуан түрі молынан пайдаланылды, 50-ден астам автоматтандырылған телімдер жұмыс істеді. Қазіргі таңда Қазақстанның Тусті Металлургия Өнеркәсібі 50-ге жуық түсті, сирек, асыл металдар өндіреді, осы металдардың негізінде 70-ке жуық бұйым түрлерін шығарады, олар шетелдерде жоғары сұранысқа ие және әлемнің 30-дан астам еліне экспортқа шығарылады. Түсті металлургия құрылымының 47%-ы қорғасын-мырыш, 30%-ы мыс, 8%-дайы алюминий өнеркәсібінің үлесіне тиеді, ал 15%-ы басқа салалардың (алтын өнеркәсібінің, титан-магний, вольфрам, молибден, сирек металдар өнеркәсібінің) үлесінде. Қорғасын-мырыш өнеркәсібі Шығыс, Оңт. және Орт. Қазақстанда, мыс Орт. және Шығыс Қазақстанда орналасқан. Алтайдағы металлург. қайта өңдеу кәсіпорындарының екеуі өскемен қорғасын-мырыш комб-нда. Металлургия з-ттарын кентаспен және концентраттармен қамтамасыз ететін 8 кен байыту комб. – Ащысай полиметал комб. (Кентау), Шалқия кеніші (Қызылорда облысы), Шығыс Қазақстан мыс-хим., Зырянов қорғасын, Ертіс полиметалл комб-тары (Шығыс Қазақстан облысы) Жәйрем және Қарағайлы кен байыту комб-тары (Қарағанды облысы), Текелі қорғасын-мырыш комб. (Алматы облысы) жұмыс істейді. Мыс өндіретін, қорытатын кәсіпорындар Орт. және Шығыс Қазақстанда шоғырландырылған. Олар Жезқазған, Саяқ, Қоңырат кеніштерінің кентастары мен Алтайдың мыс концентраттарын пайдаланады. Олар – Балқаш және Жезқазған кен металлургия комб-тары, Ертіс мыс қорыту з-ты. Павлодар алюминий з-ты Қостанай мен Ақмола облыстарында өндірілетін боксит кентастары негізінде жұмыс істейді. “Қазақмыс”, “Қазақмырыш” сияқты корпорациялар нарық талабына сай көп салалы, түпкі өнім шығаратын кен металлургия кәсіпорындарын біріктіреді. Қазақстанда дұрыс экон. саясат жүргізілуі нәтижесінде республикада Тусті Металлургия Өнеркәсібі-нің қуатты әлеуеті қалыптасты: түсті металдарды өндіру көлемінің соңғы он жыл бойына серпінді қарқынмен өсуі байқалды. 
Қазіргі таңда кен өндіруді, концентратты қайта өңдеуді және түрлі өнім (катодты мыс, қорғасын, т.б.) шығаруды ұлғайту мақсатымен түсті металлургияда жыл сайын миллиардтаған теңге инвестиция жұмсалады. Жаман Айбат және Артемьевск кеніштерін салуға алғашқы кезеңде 8,2 млн. доллар қаражат жұмсалды./3/