Горнодобывающая промышленность и металлургия

Металлургические предприятия находятся в сложном взаимодействии с предприятиями, снабжающими их целым комплексом сырья, в первую очередь железорудного, энергетическими и другими ресурсами. Взаимодействие их с горно-обогатительными комплексами – наиболее существенная часть в данном процессе. В условиях рыночной экономики необходим новый подход, подразумевающий соответствие новым требованиям технико-экономических показателей работы предприятий, конкурентоспособность выпускаемой продукции, новые формы взаимодействия, которые призваны преодолеть несоответствие традиционных форм и новых целей и задач экономической деятельности. Важнейшими факторами повышения конкурентоспособности современной компании становятся управленческие процессы, в первую очередь – процессы управления проектами. Эффективное управление реализуемыми проектами, связанное и с выдачей реальных предложений заказчикам, и с выдерживанием условий контрактов, и с сокращением сроков основных этапов работ за счет внедрения новых технологий производства и управления – все это позволяет повысить конкурентоспособность горнодобывающих и металлургических предприятий как на мировом, так и на внутреннем рынке

В любом проекте в горнодобывающей и металлургической промышленности можно выделить разные роли участников. Группа компаний ПМСОФТ предлагает вам решение, позволяющее обеспечить потребности каждого участника в информации, предоставляя ему специализированный инструментарий для решения стоящих перед ним задач.

За свою огромную практику группа компаний ПМСОФТ накопила множество примеров использования инструментария Primavera для поддержки методологии управления проектами в горнодобывающей и металлургической промышленности. Аккумулировав этот опыт в типовом решении, мы предлагаем воспользоваться им всем компаниям, реализующим проекты в горнодобывающей и металлургической промышленности.

Программное обеспечение Primavera во многих отраслях де-факто стало стандартом. Большинство западных компаний, приходя на рынок стран бывшего СССР, требуют от своих российских партнеров использования методов управления проектами, подкрепленных проверенным средством – Primavera.

Если компания относится к горнодобывающей и металлургической отрасли, это вовсе не означает, что она реализует только проекты в горнодобывающей и металлургической промышленности. Она вполне может заниматься собственной реструктуризацией, внедрением новых информационных технологий, подготовкой к маркетинговым мероприятиям, проектированием новых сооружений. Все это – тоже проекты, но другого типа, которыми можно и нужно управлять также с помощью ИСУП компании. С особенностями управления проектами различных типов вы можете ознакомиться здесь.

Кроме того, мы предлагаем вашему вниманию подборку статей, посвященных управлению проектами в горнодобывающей и металлургической отрасли.

На горнодобывающих и металлургических предприятиях применяется много разных информационных систем, многие из которых могут и должны быть интегрированы с ИСУП. Например, к ним относятся CAD/CAM-системы, системы документооборота и электронные архивы, PDM/PLM-системы и т.д. Группа компаний ПМСОФТ рада предложить вам решения своих партнеров, интегрированные с Primavera и предназначенные для решения различных задач.

Статистику промышленности в октябре «испортила» металлургия | Комментарии

РИА Рейтинг – 20 ноя., Андрей Манько. В октябре обрабатывающая промышленность показала прирост лишь на уровне 0,1% против 1% по итогам января-сентября 2017 года. За последние восемь месяцев это второй худший результат. По мнению Андрея Манько – аналитика РИА Рейтинг, остановка роста обрабатывающей промышленности в октябре стала результатом обвала в металлургии (-12,4% октябрь к октябрю). Это очень странно, так как черная металлургия, значительная часть цветной и производство драгоценных металлов показали рост и даже вполне приличный. Такое падение, исходя из предварительных данных, можно списать на резкое снижение производства ядерного топлива (по всей видимости, снижение кратное) и сокращение производства ряда цветных металлов. Точный вклад ядерного топлива в отрасль металлургии оценить сложно (данные по этому виду деятельности не публикуются), но вероятно, добавленная стоимость в данной отрасли высокая, что соответственно статистически могло «утянуть» всю отрасль вниз. Наиболее сильное снижение производства (-99,7% или в 300 раз) в подотрасли «Производство прочих цветных металлов; производство ядерного топлива» наблюдалось в октябре в Челябинской области.

В остальном обрабатывающая промышленность показала скорее хороший результат, в 5 из 24  отраслей обрабатывающей промышленности наблюдался прирост более чем на 10%, и еще в 7 – прирост был в диапазоне 5-10%. При этом феноменальный рост (более чем на 20% год к году) наблюдается в трех достаточно важных крупных отраслях: производстве машин и оборудования, производстве автотранспортных средств и производстве прочих готовых изделий.

В ближайшее время динамика обрабатывающей промышленности должна вернуться в положительную область. Так как влияние временных факторов будет исчерпано, а увеличение потребительского спроста подтолкнет производство товаров для населения.

РИА Рейтинг – это универсальное рейтинговое агентство медиагруппы МИА «Россия сегодня», специализирующееся на оценке социально-экономического положения регионов РФ, экономического состояния компаний, банков, отраслей экономики, стран. Основными направлениями деятельности агентства являются: создание рейтингов регионов РФ, банков, предприятий, муниципальных образований, страховых компаний, ценных бумаг, другим экономических объектов; комплексные экономические исследования в финансовом, корпоративном и государственном секторах.

МИА «Россия сегодня» – международная медиагруппа, миссией которой является оперативное, взвешенное и объективное освещение событий в мире, информирование аудитории о различных взглядах на ключевые события. РИА Рейтинг в составе МИА «Россия сегодня» входит в линейку информационных ресурсов агентства, включающих также: РИА Новости, Р-Спорт, РИА Недвижимость, Прайм, ИноСМИ. МИА «Россия сегодня» лидирует по цитируемости среди российских СМИ и наращивает цитируемость своих брендов за рубежом. Агентство также занимает лидирующее положение по цитируемости в российских социальных сетях и блогосфере.

Металлургическая промышленность – обзор

2.1.1 Непрерывное производство

Непрерывное производство обычно относится к отрасли, в которой сырье превращается в продукты с особыми физическими и химическими свойствами и специальным использованием с помощью ряда процессов. Иногда это также можно назвать перерабатывающей промышленностью, чтобы выделить особенности непрерывной обработки, модификации и деформации массового потока во время технологического процесса. Производственные особенности перерабатывающей промышленности включают в себя: «массовый поток», состоящий из различного сырья, логистику, обработку за счет передачи тепла, передачу импульса массопередачи, а также физические и химические эффекты, следующие за особыми процессами и с мотивацией и взаимодействием с энергией. ввод и преобразование в ожидаемые продукты.В производственном процессе перерабатывающей промышленности их работа на каждой процедуре (устройствах) диверсифицируется, включая химическое и физическое преобразование с непрерывным, квазинепрерывным и периодическим режимами работы.

Непрерывная обрабатывающая промышленность включает химическую промышленность, металлургическую промышленность, нефтехимическую промышленность, промышленность строительных материалов, бумажную промышленность, пищевую промышленность, медицинскую промышленность и т. Д. В частности, эти обрабатывающие отрасли обычно имеют следующие характеристики:

•

Используемое сырье в основном получено из природных источников.

•

Продукция в основном используется в качестве сырья для производства оборудования; поэтому многие категории перерабатывающей промышленности имеют черты сырьевой промышленности. Некоторые продукты определенных перерабатывающих производств также могут быть напрямую использованы для потребления.

•

Производственные процессы в основном непрерывные, квазинепрерывные или развиваются в непрерывные, но некоторые из них являются периодическими.

•

Сырье превращается в продукты или побочные продукты в результате химико-физических преобразований в форме массового потока и потока энергии.

•

Производственные процессы часто сопровождаются различными выбросами.

Что касается обрабатывающей промышленности, производственный процесс часто включает хранение, транспортировку и предварительную обработку сырья и энергии, процессы реакции и обработку продуктов реакции, а также включает вспомогательные материалы и систему энергоснабжения. связаны с реакционными процессами для реализации функций производственного процесса.Расширяющееся значение производственного процесса можно также понимать в целом как процесс, включающий выбор, хранение и транспортировку материалов и энергии; подбор и дизайн продукции; разработка и новаторство в структуре процесса; контроль, утилизация и обработка выбросов и побочных продуктов; лечение и устранение токсичных и вредных веществ; и утилизация или восстановление (переработка) использованных продуктов.

Для обрабатывающих производств производственный процесс представляет собой многофакторную, многомасштабную, многоуровневую, многопроцедурную и многоцелевую систему проектирования, интегрированную с управлением массовым расходом, потоком энергии и информационным потоком.Например, процесс производства стали представляет собой систему управления операциями с многофакторным, многомасштабным, многоуровневым, многопроцедурным, многоцелевым, которая состоит из преобразования состояния вещества, управления свойствами вещества и управления массовым расходом с согласованием и контролем параметров процесса: массового потока, температуры. , время и пространство (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Принципиальная диаграмма состояния вещества – свойства вещества – массового расхода в процессе производства стали (Инь, Р., 1997. Многомерная система управления массовым расходом на сталеплавильном заводе.Acta Metall. Грех. 33 (1), 29–38 (на китайском языке) (Инь, 1997)).

Весь производственный процесс состоит из ряда разнородных единиц / процедур, каждая из которых имеет структуру и тесно взаимосвязана. Для динамического упорядоченного выполнения всего процесса требуется идентичная активность движения для каждого устройства единичной процедуры в довольно длительном масштабе времени. Из-за различий в физических и химических функциях каждой единицы (процедуры) отношения между различными процедурами чрезвычайно сложны и зависят от внешней среды.Кажется, что динамическое функционирование производственного процесса представляет собой непредсказуемую сложную проблему, и трудно найти правила ее выполнения. Однако теория самоорганизации системы диссипативных структур, основанная школой Пригожина (Илья Пригожин, 1917–2003 гг.), Дает возможность изучить вышеупомянутую сложную проблему. Чтобы узнать правило динамической упорядоченности всего производственного процесса, важно изучить теорию диссипативной структуры.

Профиль черной металлургии | Министерство энергетики

Сталелитейная промышленность имеет решающее значение для США.С. экономика. Сталь – это предпочтительный материал для многих элементов производства, строительства, транспорта и различных потребительских товаров. Сталь, традиционно ценимая за ее прочность, также стала самым переработанным материалом. ¹ Около двух третей стали, произведенной в США в 2008 году, было изготовлено из лома. ²

Сталеплавильные предприятия используют один из двух процессов. В интегрированном сталеплавильном процессе железо извлекается из железной руды в доменной печи, а затем расплавленный продукт смешивается с переработанной сталью и очищается кислородом в кислородной печи.При производстве стали в электродуговой печи (EAF) переработанная сталь является основным сырьем (практически 100%), хотя могут использоваться и другие железосодержащие материалы. На менее энергоемкий процесс EAF в 2011 году приходилось около 62% сталеплавильного производства в США. ²

Экономический

Черная металлургия и литейные заводы США произвели в 2011 году продукции на сумму около 103 миллиардов долларов. ³ На сталелитейную промышленность США приходилось 6% мирового производства нерафинированной стали, и в 2011 году было произведено более 95 миллионов коротких тонн стали. ⁴ Большие объемы недорогого импорта бросили вызов отрасли в последние годы, но реструктуризация, сокращение штата и широкое внедрение новых технологий привели к значительному повышению производительности труда, энергоэффективности и урожайности.

География

В 2010 году на 100 предприятиях отрасли работало более 135 000 человек. ⁵ В результате консолидации отрасли количество сталеплавильных предприятий значительно сократилось за последние несколько десятилетий.Самая высокая географическая концентрация заводов находится в районе Великих озер, включая Индиану, Иллинойс, Огайо, Пенсильванию, Мичиган и Нью-Йорк.

Рынки

Сталелитейная промышленность США жизненно важна как для экономической конкурентоспособности, так и для национальной безопасности. Сталь – это основа мостов, небоскребов, железных дорог, автомобилей и бытовой техники. В настоящее время доступно более 3000 каталожных марок стали, не считая специальных марок для конкретных целей.

Производство

Исторически Соединенные Штаты производили в среднем 106 миллионов коротких тонн стали (2005–2008 годы). ¹ После спада, вызванного экономическим спадом 2009 года, отрасль восстанавливается.

Энергия

Черная металлургия США в значительной степени зависит от угля и природного газа в качестве топлива и является одним из крупнейших потребителей энергии в производственном секторе. В 2006 году в отрасли было использовано 1,48 квадриллиона БТЕ первичной энергии (без учета сырья) ⁶ , что составило 6,69 млрд долларов затрат на тепло и электроэнергию. ⁷ За последние десятилетия в отрасли значительно повысилась энергоемкость, снизив потребление энергии на единицу продукции примерно на 30% с 1990 по 2009 год. ⁸

¹ Институт по переработке стали
² Американский институт черной металлургии, годовой статистический отчет за 2009 год
³ Геологическая служба США, Ежегодник полезных ископаемых 2012 , Vol. I, Металлы и минералы, Чугун и сталь
⁴ World Steel Association, Raw Steel Production 2011
⁵ Американский институт черной металлургии, Профиль отрасли
⁶ U.S. Министерство энергетики, «Производственная энергия и углеродный след», подготовлено Energetics Incorporated.
⁷ Бюро переписи населения США, Годовой обзор производств за 2006 год
⁸ Американский институт железа и стали, Профиль американской металлургической компании. Институт стали 2010-2011

Металлургия | WSP

Металлургическая промышленность играет важную роль в нашей экономике, оказывая влияние на различные приложения конечных пользователей в ряде секторов, таких как сельское хозяйство, машиностроение, химическая промышленность, автомобилестроение, инфраструктура и электроника.Наши отраслевые эксперты обладают необходимым опытом, чтобы помочь вам принять трудные решения. Мы предлагаем нашим клиентам инновационные и комплексные инженерные решения для минимизации отходов и затрат при максимальном повышении энергоэффективности и производительности.

Более 100 лет компания WSP предоставляет своим клиентам в металлургической промышленности многопрофильный инжиниринговый и технологический опыт. Мы участвуем в большом количестве проектов, связанных с черными, цветными и легкими металлами. Мы основываем наши технологические процессы и производственные цели на потребностях и задачах наших клиентов, а также на характеристиках их оборудования, конкретных технических установках и строительных объектах.

Инновационные и комплексные решения

Независимо от того, обсуждаете ли вы преимущества ремонта или замены существующего оборудования, или у вас есть завод, нуждающийся в расширении и улучшении процессов системы обработки материалов, мы понимаем тенденции и разработки, которые необходимы вам, чтобы принять наилучшее решение. Ваш объект, с глубокими специальными знаниями и международным опытом.

Наша команда использует промышленный подход, чтобы сосредоточиться на производственных целях и процессах как ключевых факторах для определения основы оборудования и технических установок.

Детальная экспертиза процессов на всех этапах проекта

От оказания помощи клиентам в переработке большего количества меди, серебра и золота из электронного лома на европейском плавильном заводе до увеличения производственных мощностей по производству фосфата лития-железа в Канаде, мы предоставляем подробный технологический опыт и инжиниринговые услуги на всех этапах проекта: от технико-экономических обоснований и сметы капитальных вложений, механических и коммунальных услуг, проектирования и ввода в эксплуатацию до полного генерального планирования объекта и EPCM – независимо от целей проекта, размера или местоположения.

Услуги

Наша команда предлагает экспертные знания во многих областях, в том числе:

• Погрузочно-разгрузочные работы и логистика;

• Обработка отверстий под метчик;

• Технологическая вентиляция и газоочистка;

• Литейные печи и насосы для расплавленного металла;

• Трансформационные и высоковольтные установки.

Мы предлагаем широкий спектр инжиниринговых услуг, который включает:

Кроме того, мы предлагаем ряд проектных услуг для решения:

• Предварительное технико-экономическое обоснование и технико-экономическое обоснование;

• Управление полномочиями;

• Исследования по оценке воздействия;

• Инжиниринг;

• Менеджмент, включая управление сайтом;

• Услуги по проектированию, закупкам и управлению строительством (EPCM).

Металлургическая промышленность переживает одно из величайших потрясений в истории, считает эксперт

Металлические материалы – это основа современной экономики. Однако при их производстве и переработке образуются большие количества CO ₂ . Поэтому в будущем металлургическая промышленность должна использовать более безопасные для климата процессы. Баланс сплавов CO ₂ и их компонентов также должен быть улучшен на протяжении всего срока их службы. Дирк Раабе, директор Max-Planck-Institut für Eisenforschung в Дюссельдорфе, объясняет возможности, которые уже есть у промышленных компаний в этом отношении, а также задачи, которые металлурги должны взять на себя для достижения цели устойчивой металлургии.

Профессор Раабе, что сегодня может сделать сталелитейная промышленность и другие секторы металлообработки, чтобы быстро и заметно сократить потребление ресурсов и выбросы CO ₂ ?

Защита от коррозии имеет значительный эффект, поскольку делает изделия более долговечными. Это касается не только железа, которое ржавеет, но и других материалов, таких как алюминий или никель.Это также касается коррозии, например, водородом, который оказывает на металлы гораздо более сильное воздействие, чем вода и кислород. Это может вызвать водородное охрупчивание, повреждение, которое может привести к внезапному катастрофическому отказу компонентов. Это было, например, одной из причин катастрофы Deep Water Horizon. Однако он также играет роль на электростанциях, промышленных зданиях и на транспорте, особенно если мы хотим больше полагаться на водород как на источник энергии в будущем. Даже если защита от коррозии не так интересна для непрофессионалов, у нее есть значительные преимущества, потому что до 4% мировой экономики ежегодно уничтожается коррозией.

В каких областях коррозия является особенно большой проблемой?

В некоторых областях защита от коррозии уже получила широкое распространение. Например, в автомобильной промышленности. Раньше при покупке машины возникал важный вопрос: как быстро она ржавеет? Теперь это в прошлом. Однако промышленная инфраструктура, небоскребы, мосты, электростанции или поезда – только подумайте об аварии на железной дороге около Эшеде в 1998 году – все еще очень подвержены коррозии.И это только увеличится, если в следующие десять лет добавить водород в качестве источника энергии.

Где вы видите другие возможности для повышения устойчивости стали и других металлических материалов?

Электрификация металлургического производства также окажет большое влияние. алюминий, второй по важности металлический материал после стали для авиационной и автомобильной промышленности, долгое время синтезировался путем электролитического восстановления алюминиевой руды. Для этого требуется много электроэнергии, часть которой уже получена из возобновляемых источников, таких как гидроэнергетика.Вы также можете производить другие металлы – даже железо – электролизом. Однако в этом нет смысла из-за высоких цен на электроэнергию. В общем, электрификация – один из самых больших рычагов устойчивости первичного производства и дальнейшей обработки металлов, если электричество поступает исключительно из возобновляемых источников.

Какие условия необходимы для производства железа с помощью электричества?

Медленное расширение линий электропередач для зеленой электроэнергии должно, наконец, ускорить темпы роста.Потому что необходимо четко указать, что в таких регионах, как Рур, где производится железо, вам придется ждать еще много лет, прежде чем подключиться к экологически чистому источнику питания, достаточному для таких отраслей промышленности, как взгляните на домашнюю страницу Федерального сетевого агентства. показывает. Кроме того, оценки рынка, проведенные, например, Вуппертальским институтом, показывают, что может пройти до 20 лет, прежде чем полностью электрические процессы станут конкурентоспособными.

Однако для сталелитейной промышленности это будет означать, что ей придется перейти от доменного производства к совершенно новым процессам.Это реально?

Даже для отдельных частей металлургических заводов и алюминиевых заводов инвестиционные затраты настолько высоки, что промышленность не может позволить себе перестраивать их каждые десять лет. Однако на первых порах доменные печи можно было даже оставить как есть. Промышленность может заменить углерод для восстановления (например, кокс, уголь, биомассу и пластмассовые отходы) до 20% водорода, который, конечно, должен быть получен из воды с использованием регенеративного электричества. А поскольку на сталелитейную промышленность приходится около 6% мировых выбросов CO ₂ , это окажет значительное влияние.Эти процессы уже проходят испытания в нескольких местах по всему миру. Промышленность также может переключить производство на прямое сокращение в среднесрочной перспективе. Процесс включает заполнение гранулированных оксидных окатышей (например, поставляемых с шахт после переработки руды) в виде твердых частиц в печь и их непосредственное преобразование с помощью метана. Это уже давно делается в странах, где метан доступен по цене. Этот процесс имеет то преимущество, что в принципе установки можно преобразовать до 100% водорода.

Итак, когда же железо будет плавить водородом?

Процессу, полностью основанному на водороде, потребуется от 10 до 12 лет, прежде чем он появится на рынке. Предполагается, что они составят ок. На 30% дороже, чем нынешнее доменное производство. И рост цен на CO ₂ еще полностью не определен. Следовательно, может случиться так, что через 10 лет повышение на 30% будет конкурентоспособной рыночной ценой, если, соответственно, менее устойчивые конкурирующие материалы из-за пределов ЕС будут подвергаться сопоставимым условиям.Худшим из всех решений было бы исчезновение производства металла из Европы и покупка неприемлемых металлов в странах за пределами ЕС. Европе нужна независимая и устойчивая промышленность по производству и обработке металлов, не в последнюю очередь потому, что она генерирует около 400 миллиардов евро в год.

Какой интерес может быть у промышленности в таких странах, как Германия, в обмене своих установок на установки прямого восстановления?

С одной стороны, сталелитейная промышленность может производить железо с пониженным содержанием CO ₂ .Компании уже видят необходимость в этом, потому что они могут оценить, что затраты вырастут в ближайшие годы из-за ценообразования на CO ₂ и потому, что производители автомобилей, например, надеются использовать увеличивающуюся долю стали, восстановленной CO ₂ , в будущее. С другой стороны, прямое сокращение также позволяет компаниям стать более гибкими. Доменная печь должна работать непрерывно. В противном случае он сломается. Имея печи прямого восстановления, компании могут гораздо более гибко адаптироваться к рынку и производить сталь различного качества.Мы также удивлены тем, что сталелитейная промышленность уже планирует и приступает к массовому переходу на такие заводы по всему миру. Некоторые существующие заводы уже переводятся на водород. В ближайшие несколько лет металлургическая промышленность испытает одно из величайших потрясений в истории. На протяжении более 3500 лет железо (в принципе) производилось с использованием одного и того же процесса восстановления.

Какие политические рамочные условия должны быть созданы, чтобы сделать производство металлов более устойчивым?

При принятии политических решений мы в любом случае должны проанализировать, как законодательные меры, такие как субсидии или запреты, влияют на баланс CO ₂ в течение полных жизненных циклов.Например, если бы вы вложили много денег в производство стали полностью электролитическим способом, это было бы здорово. Однако взгляд на структуру электроэнергии показывает, что, как и в случае с электромобилем, потребление бурого угля составляет 25%. Тогда мы ничего не добились. Устойчивость также должна быть продумана устойчивым образом. Бесполезно выставлять напоказ.

Где, по вашему мнению, может иметь смысл правовое регулирование?

Например, в стимулах для замкнутых циклов утилизации отходов в промышленности. Приведу пример: некоторые автомобильные компании уже производят в основном только алюминиевые автомобили премиум-сегмента и в некоторых случаях перерабатывают до 300 000 тонн алюминия в год.Однако при штамповке компонентов из листового металла теряется до 45% материала. Теперь можно подумать, что они сами собирают лом. Потому что, когда алюминий такой чистый, это как деньги в руке. Но только несколько компаний делают это постоянно. Например, здесь, в ЕС. В противном случае для многих компаний по-прежнему будет намного дешевле покупать новый материал на рынке вместо того, чтобы устанавливать замкнутый цикл утилизации. И большая часть металлолома уже смешана, что снижает его стоимость до одной десятой.Например, создание налоговых льгот для отдельных циклов утилизации на ранней стадии сделало бы гораздо больше, чем просто сбор кофейных капсул или оберток из фольги, которые мы, как потребители, производим. Это не значит, что мы не должны беспокоиться о них. Но по сравнению с промышленными отходами это вопрос десятичных знаков.

Какие исследования необходимы для экологичных металлических материалов?

В настоящее время во многих продуктах используется множество различных сплавов, потому что все они обладают некоторыми особыми свойствами.Первоначально мы смотрим, какие элементы встречаются в сплавах при использовании определенного количества лома. Например, вы уже можете найти чрезвычайно дорогой неодим в электродвигателях стеклоподъемников и т.п. в переработанном алюминии, используемом сегодня в автомобилях, потому что они не разделяются перед плавлением. Таким образом, мы находим в сплавах более 20 элементов, которых раньше не было. Мы исследуем, как такие примеси изменяют свойства сплавов. Мы надеемся узнать, насколько нечистым может быть материал, и при этом выполнить свое предназначение.Если мы сможем научно доказать, что материал может быть менее чистым, мы сможем увеличить содержание лома и, таким образом, значительно уменьшить выброс CO ₂ .

Можно ли переработать лом из одной отрасли в другую?

Мы рассматриваем такие возможности. Мы систематически изучаем, где расходуется много материала, и можем ли мы изготавливать сплавы, устойчивые к большему количеству примесей. Например, мы обнаружили, что строительная промышленность все больше использует алюминиевые сплавы, связанные с алюминиево-марганцевым сплавом, для изготовления банок для напитков для черепицы, облицовки, несущих элементов, лифтов и т.п.В случае банок доля вторичного использования и, следовательно, количество примесей уже довольно высоки, потому что сплав относительно добродушный и не должен иметь больших возможностей. Теперь мы хотим выяснить, можно ли использовать консервный лом, который во многих странах производится в больших количествах, чем в Германии, в строительных целях.

Какой второй шаг исследования?

Мы стараемся сократить количество сплавов и разработать своего рода унитарный сплав.Было бы намного лучше утилизировать, потому что потребуется гораздо меньше сортировки. До сих пор специализация материалов всегда достигалась ценой химического изменения: материаловеды возились с химическим составом, пока крыло, детали самолета или турбина не стали лучше. Мы хотели бы уменьшить это чрезмерное разнообразие разновидностей, которое затрудняет переработку. Конкретный пример: производитель автомобилей может потребовать, чтобы производитель стали или алюминия использовал только два сплава вместо пяти, каждый из которых был усовершенствован для придания определенного свойства, такого как прочность или качество поверхности.

Как можно ограничить разнообразие сплавов?

Фундаментальный вопрос здесь заключается в том, можем ли мы добиться диверсификации не только за счет химического состава, но и прежде всего за счет изменений в микро- и наноструктуре. Это традиционно хорошо работает с металлами. Однако вы должны вложить гораздо больше усилий в производство, чтобы достичь определенного размера и ориентации кристаллов (например). Этот подход переносит основной подход к производству материалов с химии материалов на физику металлов.

Сколько сплавов, по вашему мнению, останется?

Например, если вы сегодня покупаете алюминиевый сплав, вы можете выбирать между 280 сплавами, которые могут делать все, на что способен алюминий. Но если вы посмотрите на то, что действительно продается в больших количествах, осталось всего 50 или 60 сплавов. И если вы внимательно посмотрите на то, чего именно должны достичь эти сплавы, у вас может получиться всего 20 или 30 сплавов. Конечно, это лишь приблизительная оценка.

Выбросы CO ₂ в металлургической промышленности также можно сократить за счет использования меньшего количества материала. Видите ли вы, например, возможности облегчить кузова автомобилей?

Прежде всего: автомобили стали больше и тяжелее за последние десятилетия, отчасти из-за дополнительного оборудования, такого как кондиционер, проводка или бортовые компьютеры, которые сегодня считаются минимальным стандартом. И, конечно, крайняя ситуация складывается с электромобилями, в которых одна батарея весит до 800 кг.Но вы могли бы добавить еще 200 или 300 кг, если бы тела еще не стали намного легче, потому что сплавы становились все твердее и твердее. Тем не менее, конкуренция между производителями материалов все еще продолжается, кто сможет поставить самые прочные стали и алюминиевые сплавы. Потому что мы все еще находимся на уровне примерно одной десятой теоретически возможной прочности этих материалов. Так что предстоит еще много исследований, чтобы довести материалы до их физических пределов.

Возможно, вы, как исследователь металлов, не подходите для следующего вопроса.Тем не менее: есть ли смысл в некоторых местах заменять металлические материалы на пластик?

Вы действительно спрашиваете не того человека. Фактически, полимерные материалы с углеродными волокнами снова и снова используются для изготовления кузовов автомобилей. Но с точки зрения экологического баланса это действительно нонсенс. Производство углеродных волокон требует чрезвычайно большого количества энергии и выделяет большое количество CO ₂ . И, в конце концов, вы можете только выбросить большую часть этих материалов на мусоросжигательный завод.Часто заявляют, что эти материалы на основе полимеров можно перерабатывать. Но реально их можно только нарезать и сделать из них циновки. Металлы, с другой стороны, можно перерабатывать бесконечно часто, при условии, что лом собирается по типу, влияние примесей понимается и контролируется, а разнообразие используемых сплавов сокращается. А легкие магниевые компоненты уже по весу очень близки к полимерным, но их можно полностью перерабатывать.

Ссылка : Эксперт: металлургическая промышленность переживает одно из величайших потрясений в истории (2019, 12 ноября) получено 10 сентября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2019-11-metal-industry-great-upheavals-history.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Металлургия как двигатель промышленной революции

Достижения металлургической промышленности середины восемнадцатого века – внедрение угля и кокса – позволили увеличить производство чугуна, а также снизить производственные затраты и цены на металлопродукцию. для потребителей.Доступность сырья сделала возможным быстрое развитие машиностроения. Великобритания стала страной, где началась машинная революция.

Исторически, для отливки чугуна использовался только древесный уголь, как источник тепла и восстанавливающий реагент. Потребность в железе росла, а количество местной древесины было ограниченным. В середине семнадцатого века Англия импортировала древесный уголь сначала из Швеции, а затем из России. Со временем Великобритания попала в зависимость от импорта сырья из этих стран.Поэтому спасением и главным нововведением в металлургической промышленности эпохи промышленной революции стала замена древесного угля углем и коксом.

Молодежь

Прекурсор

Во-первых, добыча угля была менее трудозатратной, чем рубка древесины и переработка ее в древесный уголь. Во-вторых, древесный уголь имеет температуру горения до 1300 градусов, а уголь – до 2100 градусов. В-третьих, просто угля было больше, чем дров, которых становилось все меньше.Любопытно, что, говоря современным языком, мы бы назвали это своего рода регрессом, переходом от устойчивого к неустойчивому развитию. Другими словами, возобновляемое топливо (древесина) было заменено невозобновляемым топливом.

Первым, кто предположительно попытался использовать уголь в доменной плавке, был английский металлург Дад Дадли в 1620-х годах. Однако его эксперименты имели чисто научную ценность и не принесли пользы ни изобретателю, ни потребителям металла. Дадли в общих чертах рассказал о своих достижениях в книге «Metallum Martis».Книга содержит самую раннюю из сохранившихся геологических карт мира. Согласно историческим источникам, эксперименты Дадли по плавке были оплачены, среди прочего, предпринимателем сэром Клементом Клерком.

Сначала спонсор, а затем ученик Дадли, Клерк тоже стал опорой мировой промышленной революции и современной металлургической промышленности. Его главным достижением стал практический опыт использования отражательной печи (вагранки). Особенность такой металлургической печи состоит в том, что она изолирует обрабатываемый материал от контакта с топливом (предотвращая миграцию угольных примесей в металл), не мешая контакту материала с газами.Сэр Клемент Клерк и его сын построили отражательные печи в 1678 году недалеко от Бристоля и начали плавить свинец и медь, также используя уголь.

Монтаж мартеновской печи в 1935 г.

Династия Дарби

Главным действующим лицом революционных изменений, произошедших в металлургической промышленности и машиностроении, была династия Авраама Дарби: дед, сын и внук. Однако и здесь есть некие секретные связи.Историки считают, что прабабушка Авраама Дарби I приходилась сестрой Даду Дадли.

Существует также удивительная теория, согласно которой Дарби I должен благодарить пивоваров за его главное открытие: использование кокса в доменном производстве. Когда ему было чуть за двадцать, он устроился учеником пивовара в солодовню. Примерно в то же время британские пивовары начали отказываться от традиционной технологии соложения на основе древесного угля. Они обнаружили, как сделать более твердое топливо с меньшим количеством примесей: кокс.Его получали нагреванием угля без воздуха.

В возрасте 30 лет Дарби I арендовала полуразрушенную доменную печь в Коулбрукдейле, что в районе, богатом железной рудой. Он отремонтировал печь и в течение нескольких месяцев привел ее в действие; За первый год он продал потребителям металла более 80 тонн чугунной посуды и другого оборудования. Со временем предприниматель заметил угольный пласт, который просто всплыл прямо рядом с его фабрикой. В 1713 году Дарби I сам сделал кокс из угля, смешал его с древесным углем и торфом, поместил в доменную печь и выплавлял чугун.Так началась новая эра металлургического века.

Его сын, Авраам Дарби II, придумал использовать при плавке только кокс. Это произошло в 1735 году, через пять лет после того, как он возглавил семейный металлургический завод в возрасте 19 лет. Под его руководством литейный завод Coalbrookdale стал абсолютным лидером по производству чугуна в Великобритании и на протяжении многих лет был единственной компанией, которая выплавляла чугун. используя исключительно кокс. Между тем по всей стране железо становилось все более дешевым и доступным.Использование металлургии в промышленности для производства деталей и станков получило более широкое распространение. А они, в свою очередь, улучшили степень обработки металла. Колеса промышленной революции вращались все быстрее и быстрее!

Что касается Авраама Дарби III, он также взял на себя семейный металлургический завод в молодом возрасте 18 лет, войдя в историю как строитель легендарного и новаторского Железного моста.

Чугунный мост Дарби

Железный мост

Требовался мост, чтобы соединить промышленный город Брозли с шахтерским городом Мэдли и промышленным центром Колбрукдейл, где семья Дарби выплавляла железо из местной железной руды и кокса.Аврааму Дарби III было поручено отлить и построить мост из железа. Он согласился, оценив стоимость проекта в 3200 фунтов стерлингов, что сегодня эквивалентно 380 000 фунтов стерлингов. Были выпущены акции, развернута масштабная рекламная кампания в прессе, собраны необходимые средства. Нет никаких известных документов, детализирующих фактическую стоимость проекта. Однако современные записи показывают, что сметная стоимость была почти удвоена, а фактическая стоимость составляла 6000 фунтов стерлингов (более 700000 фунтов стерлингов на сегодняшний день).Дарби III внес недостающие средства, несмотря на большую задолженность подрядчикам. Через десять лет после открытия в 1781 году мост стал прибыльным и приносил акционерам 8% годовых. Однако сам Дарби III будет отдавать свои долги до конца своей жизни.

Длина нового чугунного моста составила 60 метров, длина центрального пролета – 30 метров. Ни у кого в мире не было опыта строительства из железа таких крупных инфраструктурных объектов! Поэтому в мосту присутствуют элементы дизайна, присущие деревянным конструкциям (например, особые типы стыков).На мосту было использовано почти 385 тонн железа. Он состоит из 1700 деталей, каждая из которых была отлита индивидуально, чтобы соответствовать друг другу. У них отсутствуют стандартные размеры, а разница между «идентичными» составляющими моста составляет несколько сантиметров.

Конечно, по сравнению со сталью или кованым железом чугун не является идеальным строительным материалом из-за его хрупкости и относительно низкой прочности. В некоторых случаях мосты и постройки из чугуна довольно быстро выходили из строя.Тем не менее, первый Железный мост оставался в эксплуатации до 1935 года, когда он был закрыт, потому что он больше не мог выдерживать увеличивающиеся грузовые потоки.

Сегодня English Heritage Trust – благотворительная организация, которая управляет более чем 400 историческими памятниками, зданиями и местами в Великобритании – осуществляет проект по сохранению, оцениваемый в 3,6 миллиона фунтов стерлингов, по восстановлению Железного моста до его первоначального состояния.

Потребители металла

Спрос на продукцию металлургической промышленности в сочетании с достаточным капиталом и энергичными предпринимателями быстро сделали Великобританию мировым лидером в металлургической промышленности.В 1875 году на него уже приходилось 47% мирового производства чугуна и почти 40% стали.

Многие металлоемкие отрасли выиграли от начала активного развития металлургической промышленности и снижения затрат на производство чугуна. Как уже упоминалось, постепенно удешевлялось производство гвоздей, петель, проволоки и другого оборудования.

Строительство сталелитейных заводов

Эти металлургические продукты стали широко использоваться для изготовления промышленного оборудования.Новые станки позволили лучше обрабатывать железо, которое, в свою очередь, использовалось для изготовления станков. До их появления обработка металлов производилась вручную, с использованием молотков, напильников, скребков и пил. Ручной труд был очень дорогим и трудоемким, а точность деталей сильно страдала. Это привело к минимизации использования металлургии в промышленности.

В этом контексте стоит упомянуть буровую машину, которую Джон Уилкинсон разработал в 1774 году, за семь лет до открытия Железного моста.Кстати, Уилкинсон был и поставщиком сырья для строительства моста, и главным сторонником его строительства. Однако строгальные и фрезерные станки были изобретены только в начале девятнадцатого века. Поэтому неудивительно, что отсутствие серийного производства металлических деталей считается серьезным недостатком металлургической продукции времен промышленной революции.

Технологический прогресс в металлургической промышленности также имел важное значение для развития железнодорожного транспорта.Первые британские железные дороги были построены и оплачены владельцами угольных шахт, которые они обслуживали. Грузы перевозились лошадьми или гравитацией, а гусеницы использовали чугунные пластины с канавками. В 1767 году Ричард Рейнольдс изобрел рельсы, которые мы знаем сегодня. Первая железная дорога общего пользования с чугунными рельсами была построена в 1799 году в графстве Суррей (заработала в 1803 году). Примерно в то же время был запущен первый пассажирский железнодорожный транспорт. Только после 1800 года переработка чугуна в мягкий чугун (пудлинг) и прокатные станы получили широкое распространение в металлургической промышленности.

Также следует отметить использование продукции металлургии во время военных действий. Благодаря наполеоновским войнам и возросшему спросу со стороны военных, как основного потребителя металлических изделий, с 1793 по 1815 год британское производство железа выросло в четыре раза, и Великобритания стала крупнейшим центром металлургической промышленности Европы. Сегодня Великобритания занимает 22-е место в мире по выплавке чугуна и стали.

* данные WSA, 2018

металлургия | Определение и история

Использование металлов в настоящее время является кульминацией долгого пути развития, продолжающегося примерно 6 500 лет.Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, которые находились в самородном или металлическом состоянии, причем самыми ранними из них, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравии русел рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративные и утилитарные ценности во второй половине каменного века.

Ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски холодным молотком, а самородная медь – нет, и важным шагом к эпохе металлов стало открытие, что металлам, таким как медь, можно придавать форму путем плавления и литья в формах; Среди самых ранних известных изделий этого типа – медные топоры, отлитые на Балканах в IV тысячелетии до нашей эры.Следующим шагом стало открытие возможности извлечения металлов из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было отличить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании. Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с соответствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в угольном слое при температурах выше 700 ° C (1300 ° F) в качестве восстановителя. , окись углерода, становится все более стабильной.Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или плавленной меди от связанных с ней минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить присутствием госсановых минералов оксида железа в выветрившихся верхних зонах месторождений сульфида меди.

Во многих регионах медно-мышьяковые сплавы, превосходящие медь по свойствам как в литой, так и в деформируемой форме, были произведены в следующий период. Сначала это могло быть случайным из-за сходства цвета и цвета пламени между ярко-зеленым минералом карбоната меди малахитом и продуктами выветривания таких минералов сульфида меди и мышьяка, как энаргит, и, возможно, позже за этим последовал целенаправленный отбор. соединений мышьяка из-за запаха чеснока при нагревании.

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, с оловом до 3 процентов. Медные сплавы, в основном не содержащие мышьяка, с более высоким содержанием олова – другими словами, настоящая бронза – появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Ценность олова могла быть открыта благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником металла.Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; в определенной степени это также встречается в упомянутых выше госсанах из оксида железа.

Несмотря на то, что в разных местах бронза развивалась независимо друг от друга, наиболее вероятно, что культура бронзы распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковистой меди и оловянной бронзы продолжалось некоторое время вместе.Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на минералах, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительный дефицит оловянных минералов не препятствовал существенной торговле этим металлом на значительных расстояниях. Возможно, что в конечном итоге предпочтение было отдано оловянной бронзе из-за вероятности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении содержащих мышьяк минералов.

По мере того, как выветрившиеся медные руды в данных местах разрабатывались, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились.Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это потребовало не только более высокого металлургического мастерства, но и окисления тесно связанного железа, что в сочетании с использованием флюсов оксида железа и более жесткими восстановительными условиями, создаваемыми улучшенными плавильными печами, привело к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести резкую границу между бронзовым и железным веками.Небольшие куски железа могли быть произведены в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи создали бы более сильные восстановительные условия (то есть более высокое содержание монооксида углерода в топочных газах). Первый кусок железа, найденный на железнодорожных путях в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до н. Э., Датой, обычно считающейся средним бронзовым веком для этой местности. С другой стороны, в Анатолии железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры.Иногда встречаются упоминания о железе и в более ранние периоды, но этот материал имел метеоритное происхождение.

После того, как была установлена ​​связь между новым металлом, обнаруженным в медных расплавах, и рудой, добавленной в виде флюса, естественно последовала работа печей для производства одного железа. Конечно, к 1400 г. до н. Э. В Анатолии железо приобрело большое значение, а к 1200–1000 гг. До н. Э. Оно в довольно больших масштабах превращалось в оружие, первоначально лезвия кинжалов.По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Свидетельства раскопок указывают на то, что искусство производства железа зародилось в горной стране к югу от Черного моря, в районе, где преобладали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены неочищенные печи, датируемые 1200 годом до н. Э., Вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 ° C (2800 ° F) была недостижима в то время, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных шариков металла, смешанных с полужидкий шлак.Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он стоял, но многократный повторный нагрев и обработка горячим молотком удалили большую часть шлака, в результате чего кованое железо стало гораздо более качественным продуктом.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5%. При достижимых в то время температурах – около 1200 ° C (2200 ° F) – восстановление древесным углем дает почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение для оружия и инструментов, но когда соотношение топлива к руде было увеличено и вытяжка печи усовершенствованный с изобретением более совершенного сильфона, железо поглотило больше углерода.Это приводило к блюмам и продуктам из железа с различным содержанием углерода, что затрудняло определение периода, в течение которого железо могло быть намеренно упрочнено за счет науглероживания или повторного нагрева металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродсодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключающееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, то есть быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких доказательств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он, должно быть, был либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должно сопровождаться отпуском или повторным нагревом в более низкая температура для восстановления прочности.То, что, кажется, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F), температуре, которая достигается естественным путем при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 году до нашей эры железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространилось на запад. Производство железа было довольно широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. Э. В Азии железо было известно еще в древности, в Китае около 700 г. до н. Э.

Утилизация металлургических отходов в неметаллургической промышленности

[1] Б. Гайдзик, А. Выцислик, Оценка экологических аспектов на металлургических предприятиях, Металлургия 51/4 (2012) 537-540.

[2] С. Каруга, Я. Засуча, Ocena ekonomiczna proponowanych rozwiązań systemowych gospodarki odpadami hutniczymi (на польском языке), Biuletyn Instytutu Gospodarki Odpadami 1 (2002) 44-49.

[3] Я. Падух, М. Земба-Глинска, Х. Кшиштон, Charakterystyka pyłów emitowanych w polskich stalowniach elektrycznych (на польском языке), Hutnik-Wiadomości Hutnicze 5 (2000) 152-157.

[4] Т. Лис, З. Палухевич, Utylizacja pyłów stalowniczych w przemyśle szklarskim (на польском языке), Hutnik-Wiadomości Hutnicze 5 (2007) 269-274.

[5] З. Палухевич, Я. Засуча, Т. Касицки, Piec przewałowy (на польском языке), Instytut Gospodarki Odpadami, Катовице 2000 (неопубликованные материалы).

[6] Информация на http: / www. engitec. com (28.01.2013).

[7] J. Zasucha, Z. Paluchiewicz et al., PCZ-01-19 – Zagospodarowanie szlamów i pyłów z processów surowcowych hutnictwa żelaza w celu dostosowania branży do standardów ekologicznych Unii Europejskiejskiej (на польском языке). материалы).

[8] Лис Т., Новацки К. Варианты утилизации сталеплавильной пыли в неметаллургической промышленности, Металлургия, 51 (2012) 257-260.

[9] Т. Лис, К. Новацки, Определение физических и химических свойств пыли электродуговых печей с целью их утилизации, Steel Research, 83/9 (2012) 842-851.

DOI: 10.1002 / srin.201200056

[10] М.Kowalewski, Zagospodarowanie szlamów i pyłów z processing surowcowych hutnictwa żelaza w celu dostosowania branży do standardów ekologicznych Unii Europejskiej (на польском языке), Sprawozdanie Nr – BSice Metalaza / 2001/12. / 12.

[11] Дж.Mróz, Recykling i utylizacja materiałów odpadowych w agregatach metalurgicznych (на польском языке), Под ред. Политехника Ченстоховской, Ченстохова, (2006).

[12] Т.Лис, П. Мусял, К. Новацки, Методы подготовки к переработке отложений, содержащих оксиды железа, Металлургия, 53/2 (2013) 263-266.

[13] Б.Витковская-Кита, Б. Вацлавик, Я. Засуча, Charakterystyka pyłów i szlamów z processów surowcowych hutnictwa pod kątem zdefiniowania właściwości użytkowych odpadów (на польском языке), Biuletynova 10, 2002 (на польском языке), Biuletyn.

[14] Б.Гайдзик, Комплексная классификация экологических аспектов на металлургическом предприятии, Металлургия 51/4 (2012) 541-544.