Черная металлургия России

Часть вторая. Производство чугуна

Первая стадия металлургического передела, в результате которого из железной руды получают металлоизделия, необходимые для машиностроения и других отраслей хозяйства, — доменный процесс. Обогащенная железная руда плавится в доменных печах при температурах, превышающих 1000 °С. При этом проходит химическая реакция восстановления, из железной руды выжигается большая часть примесей, и она превращается в чугун.
Доменный процесс происходит в доменных печах (домнах) — высоких круглых в сечении сооружениях, сужающихся кверху. Доменная печь устанавливается на бетонном фундаменте, на котором уложена кладка из огнеупорного кирпича, образующая лещадь печи. В нижней части печи — горне — имеются чугунные и шлаковые лётки для выпуска чугуна и шлака. Верхняя, сужающаяся часть печи называется шахтой, она заканчивается цилиндрическим колошником. Расстояние от уровня чугунных лёток (располагаются ниже шлаковых лёток, так как чугун плотнее и тяжелее шлака) до верха колошника называют полезной высотой доменной печи. Важнейшая характеристика доменной печи — ее полезный объем. Самая мощная в России и мире доменная печь — печь № 5 «Северянка» Череповецкого металлургического комбината (ОАО «Северсталь»). Ее производительность достигает 11 тыс. т чугуна в сутки, таким образом, за год только эта печь может дать 4 млн т чугуна, это почти столько же, сколько выплавляет в год чугуна отнюдь не маленький Нижнетагильский металлургический комбинат. В процессе доменной плавки происходит встречное движение: вниз движутся сырые материалы (шихта) — железная руда, обогащенная руда (агломерат или окатыши), флюсы (добавки, улучшающие процесс) и топливо (кокс), загружаемые в доменную печь сверху, а вверх — газы, образующиеся в горне печи. В результате взаимодействия этих потоков окислы (оксиды) железа восстанавливаются, отдавая свой кислород углероду кокса и окиси углерода, образующейся при горении кокса. Полученное железо образует чугун, скапливающийся на самом нижнем уровне доменной печи и сливающийся через лётки в специальные ковши. Расплавленная пустая порода руды, зола кокса и флюсы образуют шлак, всплывающий над чугуном и периодически удаляющийся из печи.

Чугун — сплав железа с углеродом (содержание углерода более 2%, обычно 3—4,5%), некоторым количеством марганца, кремния, серы, фосфора, а иногда и других элементов. Углерод в чугуне может находиться в связанном состоянии в виде карбида железа Fe₂C (белый чугун) либо в свободном состоянии в виде графита (серый чугун). Чугун — прочный, но хрупкий материал. Чугун для получения металлоизделий (ванн, труб и т.д.) и художественного чугунного литья (решетки, предметы домашнего обихода, чугунная посуда и др.) выплавляют в очень ограниченных количествах. Основная же часть чугуна идет дальше по стадиям металлургического передела и перерабатывается в сталь.
В черной металлургии большое развитие получило комбинирование производства. Особенно большую выгоду дает комбинирование процессов металлургического передела с коксованием угля.
В связи с этим преобладающая часть кокса выпускается металлургическими предприятиями. В российской черной металлургии основная часть чугуна (так же как стали и проката) выпускается именно комбинатами. Наибольшие объемы металлургической продукции дают комбинаты полного цикла, которые в своем технологическом цикле совмещают все стадии металлургического передела — производство чугуна, стали и проката. Однако в отрасли есть предприятия, которые выпускают только чугун (например, Косогорский металлургический завод или завод «Свободный Сокол» в Липецке) или чугун и сталь (завод «Тулачермет»).
На металлургических комбинатах жидкий чугун из доменных печей разливается в специальные ковши, поставленные на железнодорожные платформы, — чугуновозы. Локомотивами эти ковши транспортируются для последующего передела в сталеплавильные цеха, как правило, на небольшие расстояния, чтобы чугун не успел остыть.
География производства чугуна определяется двумя главными факторами размещения:
1. Ориентация на железорудные месторождения (см. карту в № 25—26) — Нижний Тагил, Магнитогорск, Новотроицк, Чусовой, Серов, Челябинск, Белорецк, Сатка, Новокузнецк, в определенной степени также Липецк и Тула (не сильно отдаленные от центров КМА).
2. Ориентация на месторождения коксующегося угля — Новокузнецк (Кузбасс).

В некоторых случаях размещение объектов черной металлургии определяется транспортным фактором. Самый красноречивый пример — Череповец, в сколько-нибудь значимой близости от которого нет ни железной руды, ни угля, а вот производство чугуна, стали и проката, притом крупное, в виде металлургического комбината «Северсталь», есть. Принцип размещения станет понятным при взгляде на экономическую карту: Череповец находится в центре треугольника, вершинами которого служат Кольский полуостров и Карелия (добыча железной руды), Печорский угольный бассейн (коксующийся уголь), Центральная Россия (потребление чугуна, стали и проката). Таким образом, этот центр черной металлургии прекрасно использует все выгоды своего географического положения.
По сравнению с географией размещения железорудной промышленности (см. № 25—26) в выплавке чугуна наблюдается серьезный территориальный сдвиг. Стадия выплавки чугуна в экстремальных северных широтах (Кольский полуостров, Карелия) не представлена, почти отсутствует в Сибири (за исключением Новокузнецка), зато концентрируется на Урале и в Центральной России. Именно эти два региона да еще юг Западной Сибири образуют три металлургические базы нашей страны. На Урале — в колыбели отечественной промышленной металлургии — производится 43% российского чугуна в двух центрах концентрации: Южно-Уральском (Магнитогорск, Новотроицк, Челябинск, Белореченск, Сатка) и Северо-Уральском (Нижний Тагил, Чусовой, Серов, Алапаевск). Центральная база дает 42% чугуна страны, здесь особняком расположен металлургический комбинат «Северсталь» в Череповце, и по два предприятия, выплавляющих чугун, находятся в Туле и Липецке — двух старых центрах металлургии. Самая молодая металлургическая база страны — Сибирская. Здесь выплавляется 15% российского чугуна, причем оба таких предприятия находятся в одном и том же городе — Новокузнецке. Подумайте сами и задайте вопрос детям на уроке, почему сравнительно часто сразу несколько металлургических предприятий одного профиля «кучкуются» в одном городе или в соседних городах?

Разливка чугуна на металлургическом заводе им. Серова

Найденные пространственные несоответствия размещения железорудного сырья и первой стадии металлургического передела имеют географические и экономические следствия. Не все металлургические базы в равной степени обеспечены сырьем. В большей мере «сырьевой голод» характерен для Урала, где порядком поисчерпавшиеся железные руды уже давно не соответствуют мощностям металлургических предприятий. Поэтому дефицит железной руды там восполняется поставками из Казахстана (Соколовско-Сарбайское месторождение), из КМА и даже с Кольского полуострова. Если учесть при этом и дальность поставок коксующегося угля из Кузбасса, то можно говорить о существенном удорожании металла, полученного на уральских заводах. Липецк и Тула используют руду КМА, Череповец, как мы уже говорили, подпитывается Костомукшей, Оленегорском и Ковдором, на комбинаты Новокузнецка идет железорудное сырье с Коршуновского месторождения, из Горной Шории и Хакасии.

Производство чугуна на основных
металлургических предприятиях России,
млн т

По данным интернет-портала «Экономика и финансы»