Этапы создания и перспективы развития производства меди на Урале

Этапы создания и перспективы развития производства меди на Урале


 

Медь – один из немногих металлов, который сопровождает историю развития цивилизации не одну сотню лет (достаточно вспомнить эру «бронзовый век»).

  • Дополнительная информация


    • Авторы:
    • Город:Екатеринбург

Древний человек, встречая в природе самородки меди, быстро убедился в ее преимуществах перед камнем: прочнее, проще обрабатывается в силу своей пластичности, тяжелее – все эти особые качества предопределили ее применение для изготовления оружия, украшений, предметов быта. Об этом свидетельствуют и раскопки древнего города Аркаима на Южном Урале.

Археологи утверждают, что еще 2 – 3 тысячи лет до нашей эры народы, населявшие Урал и Приуралье, умели изыскивать медные самородки, позднее добывать медь из руд и делать необходимые вещи. С конца XVI в. по мере заселения Урала, сначала его Западного склона, начали возникать мелкие кустарные производства. Первый медеплавильный завод пущен в 1640 г. при Пыскорском монастыре (Пермский край). В начале XVIII в., особенно в эпоху Петра I, началось становление масштабного производства меди, диктуемое потребностями военного времени. Успешно шла разведка месторождений меди («рудознатцы», выходы породы на поверхность), богатые руды, изобилие леса, присточные водные ресурсы (транспортные артерии, источник энергии), дешевая рабочая сила – все это способствовало наращиванию выпуска меди.

Появилось множество мелких «заводиков», в переработку поступали богатые оксидные руды, качественное топливо – древесный уголь, мастерство умельцев определил рост производства высокочистой меди. До середины XIX в. Урал оставался основным производителем меди в России (она занимала в те годы первое место в мире): доля его в мировом производстве достигала 20 – 27%, основную массу меди вывозили за границу. На Урале работали десятки мелких заводов, совершенствовались технология, конструкция плавильных агрегатов; русскими металлургами (Семенников, Ацербах) разработан способ конвертирования медных штейнов с получением черновой меди на Богословском заводе (1870 – 1880 гг.). Здесь же осваивалось с конца 70-х гг. XIX в. электролитическое рафинирование меди.

Уникальные свойства меди – пластичность, способность образовывать сплавы, высокая электропроводность – определили возросший спрос на ее производство, особенно на нужды электротехники и машиностроения.

Компании Англии, Германии, Франции устремились на Урал, инвестируя средства в горное и металлургическое производство. В начале XX в. на Урале работало 7 медеплавильных заводов и Кыштымский медеэлектролитный завод. Руду плавили в печах шахтного типа, реализуя в зависимости от состава сырья восстановительную, пиритную, полупиритную плавку: штейны подвергали конвертированию, а черновую медь – огневому, реже электролитическому рафинированию. В 1913 г. из общероссийского производства меди 34 тыс. тонн/год, Уральские заводы производили около 28 тыс. тонн, т.е. 82,3%. В годы первой мирровой войны производство меди на Урале пришло в упадок и практически прекратилось; белогвардейцы, отступая, затопили многие шахты и разрушили заводы.

Реализуя программу возрождения промышленности и особенно планы по электрификации страны, советское правительство приступило к восстановлению медеплавильных заводов Урала и развитию мощностей по производству меди в стране. В 1922 г. Был восстановлен Калатинский (Кировградский), в 1924 г. Таналык-Баймакский, в 1926 г. Карабашский заводы: к 1929 г. выплавка меди на Урале достигла довоенного уровня.

В период до 1941 г. на Урале было построено и реконструировано 27 рудников, 6 обогатительных фабрик, 5 заводов. Освоены технология флотационного обогащения руд с выделением моноконцентратов (медного, цинкового, пиритного). Для переработки медных концентратов на заводе построены дополнительно печи для обжига отражательного типа. По передовой технологической схеме сооружены Красноуральский (1931), позднее Среднеуральский (1940) медеплавильные заводы, а также Медногорский медно-серный завод (1939), на котором впервые организовано попутное извлечение серы из богатых пиритных руд по схеме процесса «Оркла» (Норвегия). Построен крупнейший (в то время) в Европе Пышминский медеэлектролитный завод (1934), расчитанный на выпуск 100 тыс.т. рафинированной меди в форме ваербарсов – слитков, предназначенных для производства кабельной продукции.

Уральские заводы превратились в надежную базу отработки новых технологий, подготовки инженерно-технических работников, что оказалось крайне востребованным при сооружении и освоении новых медеплавильных производств на заводах Заполярья, Казахстана, Узбекистана.

В годы Великой Отечественной войны заводы Урала работали под лозунгом «Все для фронта, все для победы! Медь любой ценой!» Было не до безопасных условий труда! Не до защиты окружающей среды! Отсюда и огромные хвостохранилища, шлаковые отвалы, и обезображенная природа окружающих заводы территорий.

После войны на Урале построены и модернизированы 31 шахта, 25 карьеров, 10 обогатительных фабрик, по два цеха сернокислотных, суперфосфатных, электролитической фольги, расширены производство порошков меди, переработки медеэлектролитных шлаков. Обширные проектные работы, научные изыскания осуществлял институт Унипромедь.

Началось строительство крупнейших горно-обогатительных комбинатов (Сибайского, Учалинского, Гайского). На всех предприятиях развернуто социалистическое соревнование за досрочное восполнение заданий пятилетних планов по объему производства металлов, производительности труда, комплексности использования сырья, по улучшению сортности продукции. В честь 50-летия Великого Октября (1967) памятные Знамена Совмина СССР и ВЦСПС были вручены на вечное хранение коллективам Красноуральского и Кировградского медькомбинатам.

Непрерывно совершенствовалась технология производства в цикле «от руды до металла». Все это осуществлялось в следующих направлениях: а) в горном деле: внедрение систем разработки с твердеющей закладкой и применением самоходной техники, автоматизация управлением оборудования подъема, водоотлива и вентиляции, карьерный способ добычи руды; б) в обогащении руд: повсеместно внедрена схема селективного обогащения с использованием бесцианидной флотации и оборотного водоснабжения, обновлено оборудование для дробления, измельчения, фильтрации, реализованы системы АСУТП; в) в металлургии: укрупнилось действующее оборудование, стали использовать природный газ, дутье, обогащенное кислородом, обжиг в печах КС, пироселекция, котлы-утилизаторы тоннельного типа, пароиспарительное охлаждение элементов плавильных агрегатов, комплексную переработку редкометальных пылей, электролиз при высокой плотности тока.

Широким фронтом развернулись исследования по новым направлениям: автогенная плавка, газо-электротермия шлаков, сороционно-экстракционные, автоклавные технологии.

Кадровое обеспечение Уральских предприятий продолжалось в техникумах (Свердловский горно-металлургический, Учалинский, Сибайский горный), в УПИ, в Горном институте.

Однако, уже к началу 1970-х гг. наметилось заметное отставание в развитии сырьевой базы, изношенность основных фондов предприятий. Возросли объемы поставок привозных концентратов (а это потребовало дополнительных мощностей по шихтоподготовке), вторичного низкосортного сырья на Кировградский медеплавильный комбинат (здесь выпускали почти 40% черновой меди Урала). Ухудшение качества черновой меди осложнило рафинировочный цикл на комбинате «Уралэлектромедь». Значительно возросли затраты на предотвращение токсичных выбросов (газы, пыль, шлаки, хвосты) в окружающую среду.

За период с послевоенных лет до 1990-х гг. на Уральских медных предприятиях выросла добыча руды в 7 раз, выплавка меди – в 7,5 раз, серной кислоты – в 11 раз, катанки – в 1,6 раза, порошка – в 2 раза. Впервые организованы выпуск двойного суперфосфата, черновой бронзы, гальваностойкой медной фольги. Внедрены автогенная плавка Ванюкова на СУМЗе, конверторы большей емкости (в т.ч. с боковым отводом газов), шахтная плавка катодов, устройство для сборки матричных основ, пакетирование катодов.

Планировалось внедрение автогенной плавки на Красноуральском, Медногорском, Кировградском комбинатах, комплексной переработки отвальных шлаков, цинксодержащих пылей, основательная модернизация схем КИП и механизация вспомогательных процессов, однако началась перестройка, развалился Советский Союз.

Ликвидировано Министерство цветной металлургии, исчезли плановость и координация работы предприятий, рухнули межпроизводственные связи, взлетели цены на электроэнергию, железнодорожные перевозки. Сократились рынки сбыта продукции внутри страны. Уральские медные предприятия были поставлены в условия самовыживания. Пришлось сокращать объемы производства, расходы на социальные нужды, практиковать реализацию продукции за рубеж по прямым договорам (в т.ч. и по бартеру на продуктовые и промышленные товары первой необходимости), намеченные планы обновления производства рухнули. Предприятиям удалось удержаться от банкротства за счет существенной разницы между международной цены на медь и ее внутризаводской себестоимости. Однако уже через несколько лет это различие выровнялось и рентабельность Уральских медных заводов стала не превышать 15 – 20%.

Практически рухнул головной институт медной промышленности на Урале – Унипромедь (а это архивы проектной и научной документации, научные разработки, методики сертификации и контроля качества, техническая информация). Со временем подобные службы заводы вынуждены были создавать самостоятельно наряду с новыми подразделениями (юридическими, маркетинговыми, экономическими).

В это сложное время координирующую миссию взял на себя комбинат «Уралэлектромедь» (гендиректор А.А. Козицын), который убедил СУМЗ, ММСК, КМК, КУМЗ, ряд ГОКов объединиться и организовать Уральскую горно-металлургическую компанию (1999 г.), которая со временем привлекла ряд смежных компаний. УГМК объединяет около 50 акционерных предприятий горно-обогатительного, металлургического, медерафинировочного, обрабатывающего, энергетического, транспортного и др. профилей, встроенных в соответствии с принципами вертикальной интеграции. Стержнем компании является медное производство – от добычи руды до получения изделий из меди – мощностью до 380 тыс.т. меди (с пуском новых мощностью по электролизу и освоения новых ГОКов производство меди возрастает до 500 тыс.т/год).

К сожалению, не удалось скоординировать усилия по объединению к Кыштымским медеэлектролитным и Карабашским медеплавильным заводам. В то время директор КМЭЗ А.И. Вольхин осуществил генеральную реконструкцию завода (новые электролизный, шлаковый, плавильный цеха, производство катанки), вложил крупные средства в переоснащение Карабашского МК (сернокислотный, кислородный, плавильный цеха). Впоследствии эти два завода вкупе с Новгородским металлургическим заводом вошли в структуру «Русской медной компании» («РМК», гендиректор Алтушкин).

В общероссийском производстве меди доля УГМК составляет около 40%, а РМК – 18%. До 75% производимой меди вывозится за рубеж. За последние пять лет уральские медные холдинги инвестируют значительные средства в реконструкцию действующего производства. Вскрыты месторождения на Северном Урале.

В начале 2011 г. УГМК запустили первую очередь обогатительной фабрики «Башкирская медь» мощностью 1,5 млн. т/год медно-цинковой руды, добываемой из рудника «Юбилейный» (запасы руды здесь оцениваются около 200 млн тонн), планируется строительство второй очереди фабрики. Ее производительность возрастет до 3,0 млн. т/год. С вводом подземных рудников на Подольском месторождении ожидается к 2015 г. ежегодно добывать до 10,5 млн.т. руды/год. РМК ведет строительство горно-обогатительного комбината на базе Михеевского месторождения порфировых руд. Мощность его – 18 млн.т. руды: выпуск медного концентрата – 65 тыс. т/год.

Построен автогенный медеплавильный комплекс в Карабаше, реконструированы сернокислотные комплексы на СУМЗе, в Медногорске и Карабаше. Близится пуск второго цеха электролиза меди на комбинате «Уралэлектомедь», что позволит значительно увеличить объемы производства катодной меди.

Наиболее острая проблема медной отрасли на Урале – сырьевая. Из 30 компонентов, которые содержат уральские медные руды, экономически целесообразно извлекать 22, реально извлекается – 16. На долю меди и благородных и редких металлов (в стоимостном выражении) приходится около 27 – 30%. И примерно столько же – на долю серы и железа. Затраты на производство одной тонны катодной меди – от 2 до 5,5 тыс. долларов. Из-за бедного сырья рентабельность медных предприятий Урала не превышает 10%. Пути решения сырьевой проблемы очевидны – это комплексное использование сырья с извлечением всех полезных компонентов, увеличение объемов производства и снижения его стоимости, строительство новых рудников, вовлечение в переработку техногенных отвалов и забалансового сырья. В том числе методами подземного и кучного выщелачивания.

Использование сырья имеет немало резервов. Уже при добыче руды теряется 8 – 10% меди. Большие потери происходят и в цикле обогащения, который нуждается в совершенствовании.

За последние годы на стадии обогащения удалось резко повысить качество концентрата. Если раньше содержание меди в концентрате составляло 15%, то теперь приближается к 19 – 20%. Повысилось и качество цинковых концентратов – меньше примесей меди и оксида кремния. Снизилось и количество медно-цинковых промпродуктов, которые выводятся из процесса обогащения, поскольку их невозможно разделить при помощи обычного измельчения.

Есть руды, которые вообще не поддаются переработке на качественный медный и цинковый концентрат. Из алтайских медно-свинцово-цинковых руд удается получить лишь более-менее качественный цинковый концентрат на стадии обогащения, а технологий для разделения меди и свинца пока нет ни в России, ни за рубежом.

Специалисты УГМК в последнее время пришли к концепции получения коллективных медно-цинковых или медно-свинцово-цинковых концентратов с последующей их переработкой методами пиро- или гидрометаллургии. На Медногорском медно-серном комбинате УГМК внедряют технологию переработки медно-свинцово-цинковых концентратов. С этой проблемой тесно увязана проблема экологии, в частности, утилизации серы, поскольку экологические требования ужесточаются из года в год.

Предприятия УГМК ежегодно многие миллионы рублей направляют на природоохранные мероприятия. На промплощадке старого СУМЗа построено фактически новое современное предприятие, которое по техническому уровню не уступает западным предприятиям. В голове процесса – современная плавка на печах Ванюкова, построен новый сернокислотный цех, два кислородных цеха и цех очистки промышленных стоков от мышьяка.

На комбинате «Святогор» (Красноуральск) запланирована коренная реконструкция пылеулавливающего цикла, что позволит полностью направлять отходящие газы в сернокислотное производство, усилив технологическую нитку по выпуску серной кислоты. На филиале в Кировграде предстоит полный переход на плавку вторичного сырья и отказ от первичного рудного сырья.

Целесообразно пересмотреть отношение к техногенному складируемому сырью, в котором заморожены сотни тонн меди и других металлов. Пыли, которые улавливают в процессе газоочистки, должны служить сырьем для извлечения редких металлов, а не только (в лучшем случае!) свинца и цинка. Комплексную переработку этого техногенного сырья можно организовать на площадках бывших цехов суперфосфата на СУМЗе и комбинате «Святогор». Шламы сернокислотного производства также могут быть источниками извлечения из них таких металлов как селен, рений, ртуть, молибден.

Многомиллионные отвалы скопились на промплощадках СУМЗа «Святогора» интересны и как источник редкоземельных металлов, и как флюс при плавке на феррито-кальциевые шлаки с попутным извлечением серы. По-прежнему актуально вовлечение в переработку старых шлаковых отвалов, немалых пиритных хвостов и огарков, забалансового рудного сырья, отвалов и заброшенных рудников методом подземного и кучного выщелачивания.

Заметную роль в структуре производства меди по-прежнему играет медьсодержащий лом: для УГМК – это 30%, для РМК – 50%. Стоимость его определяется как цена меди за минусом затрат металлургического передела (до 1 – 1,5 тыс. долл. на 1 т). Заготовители ломов имеют возможность сбрасывать его по «серым схемам» за рубеж в ущерб интересам отечественных металлургов (это почти треть годового выпуска меди в РФ), особенно в условиях единого таможенного пространства (Россия, Казахстан, Беларусь) и размера экспортной пошлины.

В стандартном производстве по схеме «автогенная плавка-рафинирование» востребовано совершенствование инженерной инфраструктуры, в том числе автоматизация техпроцессов с экономией энергоресурсов, оборотное водоснабжение, дутье кислородом, утилизация тепла горячих газов, использование более стойких огнеупоров. Но есть и принципиально иные технологии. За рубежом интенсивно ведут исследования по совершенствованию гидрометаллургии концентратов металлов и штейнов, в том числе с использованием автоклавной технологии. Одна из причин – нарастающие объемы экологических штрафов и дефицит рабочей силы, стремление к полной автоматизации производства.

Подобные разработки есть и у ученых УрФУ, УрО РАН. Уместно уже сейчас выполнить их технико-экономическую оценку на предмет исследования новых технологий для реконструкции старых предприятий. Зарубежные фирмы отчисляют 5 – 10% от прибыли на научно-исследовательские работы.

Развитие металлургии меди будет зависеть от расширения сырьевой базы, от темпов технического перевооружения, человеческого фактора (качество управления, профессионализм технологов), масштабов финансовых вложений и уровня квалификации персонала. Обострится конкуренция на международном и внутреннем рынке, а это предопределит дальнейшее снижение затрат производства, развитие 5-го передела, улучшения качества получаемой продукции.

Используя только зарубежные технологии, можно попасть в зависимость от западных фирм, что приведет к потере рынка, остановке своих предприятий с тяжелыми социальными последствиями для региона, особенно в моногородах. Это недопустимо, поскольку Уральский регион еще на многие годы будет сохранять заметную роль в отечественном балансе производства меди.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий