RUS   ENG    ДонНТУ   Портал магістрів

Базюк Марина Анатоліївна Факультет фізіко-металургійній Кафедра кольорової металургії і конструкційних матеріалів Спеціальність «Металургія кольорових металів» Дослідження властивостей міді вогневого рафінування Науковий керівник: д.т.н., проф. Маняк Микола Олександрович

Реферат за темою магістерської роботи

ЗМІСТ:

ВВЕДЕННЯ

ВВЕДЕННЯ

В умовах постійної зміни ситуації на світових ринках металургійної продукції і зростаючого рівня конкуренції перед підприємствами - виробниками продукції з міді і її сплавів гостро стоїть завдання підвищення ефективності виробництва і забезпечення випуску конкурентоспроможної продукції необхідної якості. У зв'язку з цим, подальше підвищення конкурентоспроможності української мідної продукції за рахунок мінімізації матеріальних і енергетичних витрат на її виробництво є комплексним завданням, актуальність вирішення якою для України визначається як необхідністю утилізації низькосортного вітчизняного металобрухту, так і прагненням виробляти кінцеву продукцію, що відповідає світовим вимогам.

Аналіз тенденцій виробництва і споживання мідної продукції показує, що українські підприємства, що працюють у цьому сегменті ринку, використовують в якості вихідної сировини металевий брухт, якість якого значно поступається світовим аналогам. Це, в сукупності з експортної спрямованістю галузі, змушує вітчизняних виробників все більше використовувати можливості внутрішнього ринку за рахунок освоєння нових видів продукції та вдосконалювати виробничий процес з метою підвищення конкурентоспроможності на світовому ринку.

Одним з етапів виробництва мідної продукції, значною мірою впливає на економічні аспекти стійкості підприємства, є переклад рідкого розплаву в тверду заготовку. Від раціональної організації цього процесу багато в чому залежить як вихід придатного, так і якість отримуваного металу. Підвищення якості і зниження вартості заготовки можливо за рахунок детального вивчення процесів кристалізації і формування дефектів в кристалізаторі. При цьому важливу роль грають властивості розплаву міді вогневого рафінування, які в даний час недостатньо вивчені. Це особливо актуально для України, в якій мідь вогневого рафінування виробляється з низькоякісного брухту, кількість домішок у якому змінюється від плавки до плавки.

1.Світові тенденції у виробництві та споживання міді

Багато років основним джерелом для виробництва мідної продукції вона слугувала первинне (рудне) сировину. Проте ресурси руд обмежені і непоправні. Крім того, українська мідна промисловість не володіє достатніми запасами рудного сировини і в значній мірі залежить від кон'юнктури цін на світовому ринку. Між тим, більшість промислово розвинених країн, що виробляють і споживають мідь та її сплави у значних обсягах, також не мають достатніми запасами мідних руд. До того ж під впливом громадської думки в цих країнах сформувалася тенденція збереження для майбутніх поколінь не поновлюваних природних ресурсів.

У даних умовах стабільність функціонування вітчизняних підприємств - виробників мідної продукції може забезпечити переорієнтація на внутрішні джерела мідного сировини (металобрухт) і розширення споживання в Україні за рахунок освоєння нових видів продукції.

Одним з перспективних напрямів розвитку підприємств, що виробляють мідь, є створення високоефективних технологій виробництва рафінованої міді на базі вітчизняної сировини. Тим більше, що Україна значно відстає від розвинених країн Європи, Америки та Азії в рівні споживання мідної продукції на душу населення. За обсягом виробництва і споживання в світі мідь поступається тільки алюмінію, займаючи друге місце у випуску кольорових металів (алюміній, мідь, свинець, цинк, нікель). Світова база запасів міді оцінюється фахівцями приблизно 610 млн. т. Ресурси з міді континентах розподілені нерівномірно (мал. 1.1).

Малюнок 1.1. Розподіл основних ресурсів міді

Велика частина світових запасів міді зосереджена в Південній і Північній Америці. Крім Чилі і США, до основних власникам запасів міді відносять ще 17 країн, які в сумі мають більше 80% підтверджених запасів. У таблиці 1. наведені дані по запасів міді в країнах, найбільш багатих родовищами цього металу.

В останні десятиліття світовий ринок міді розглядається експертами як дуже динамічний. Світове виробництво і споживання міді до 2008 року зростає, причому, з мал.1.2 випливає, що споживання часто випереджає виробництво, що призводить до подорожчання міді і створює значні коливання цін. Короткострокове падіння цін на мідь в період з вересня 2008 р. по червень 2009 г., пов'язане зі світовою кризою, призупинилося і в наступний період ціна на мідну продукцію стійко зростає (мал. 1.3).Биржевая ціна міді піддається значним щоденних коливань і станом на початок 2010 року становить біля 7000...7500 $ за тонну.

У число основних виробників міді входять переважно держави, що мають промислові запаси мідної руди, Україна річне виробництво рафінованої міді в якій становить у середньому 25 тис. т у рік (вогневе рафінування і електроліз), не має розроблених промислових запасів руди і входить у число «інших країн (мал.1.2).

Мал.1.2. Світове виробництво і споживання мідi,тис.т

Мал.1.3. Динаміка цін на мідь за період кризи

В електротехнічній промисловості кабелі, електротехнічні шини, трансформаторні обмотки та інші вироби виготовляють з різних марок високоякісної міді. У тих випадках, коли потрібна максимальна електропровідність, застосовується так звана «безкиснева мідь з високою електропровідністю», в інших же випадках використовують мідь, що містить кількість регламентоване шкідливих домішок. Така мідь, як правило, помітно дешевше високоякісної міді з мінімальним вмістом домішок і не поступається їй у рівні технологічних і експлуатаційних властивостей.

Споживання міді в Україні після різкого падіння в 1990 – 1995 рр. дещо зросла, але поки не відповідає рівню промислово розвинених країн. Більше 70% всієї споживаної міді йде на електротехнічні вироби, 15% - на елементи будівельних конструкцій, 5% - на деталі машин і механізмів, 4% - на транспортні конструкції і 4% - на інші види виробів. У теж час для задоволення потреб у металопродукції з міді і її сплавів зростає імпорт в Україну - до 30 тис. т в рік в основному з Росії (таблиця 2). В 2003 - 2005 роках темпи зростання імпорту зростають: в 2004 р. зростання склало 3,2%, у 2005 р. у зв'язку зі зростанням промислового виробництва України імпорт зріс на 20%.

Таким чином, у результаті аналізу світового виробництва і споживання міді слід виділити далеко не провідне місце України в структурі ринку і підкреслити експортну спрямованість вітчизняних заводів з виробництва продукції з міді і її сплавів. Крім того, слід підкреслити і високі потенційні можливості українських виробників міді в частині більш повного охоплення власного ринку за рахунок підвищення якості і розширення сортаменту власної продукції.

2.Сировинна база та особливості виробництва міді в Україні

В даний час в Україні тільки виробництво титану, цирконію, магнію, кремнію та деяких рідкоземельних металів базується на власному мінеральному сировину. Для виробництва інших кольорових металів (а їх більшість) Єдиним внутрішнім джерелом сировини є лом і промислові відходи. Геологічні дослідження підтвердили наявність в Україні перспективних родовищ міді, але промислове освоєння їх - далеко не близька перспектива.

Питома вага вторинної сировини при виробництві кольорових металів постійно зростає. У перспективі вторинна сировина має стати основним джерелом отримання багатьох кольорових металів, зокрема, міді, а переробка сировини рудного буде покривати дефіцит балансу між споживанням і виробництвом міді. Залучення вторинної сировини в металургійний цикл виробництва має велике економічне значення, так як дозволяє раціонально витрачати не поновлювані природні ресурси, знизити техногенне навантаження на навколишнє середовище, отримувати метал більш простими і дешевими способами.

За роки незалежності з України було вивезено понад 1,5 млн. т кольорового брухту або напівфабрикатів. Незважаючи на прийняття у 1998 р. закону про заборону вивезення кольорового металобрухту обсяги його збору і переробки з кожним роком падають. Це пов'язано з недостатнім рівнем модернізації устаткування для переробки і переплаву кольорового брухту в умовах суттєвого падіння його якості. Не менш важливим фактором є також зниження в останнє десятиліття темпів економічного розвитку ряду галузей промисловості, у яких традиційно використовується мідна продукція. В результаті цього падають обсяги промислових відходів, які на відміну від побутових мають відомий хімічний склад.

Ефективне використання вторинної сировини у кольоровій металургії залежить від рівня організації збирання, сортування та зберігання, і, значною мірою, підготовки до металургійного переділу. Сортовані металеві відходи представляють собою матеріал одного й того ж складу та виду (мідь, бронзи, латуні і т.п.). У разі несортованого або недостатньо сортованого вторинної сировини технологія переробки та переплавлення ускладнюється і не ефективніше, вона передбачає поділ присутніх цінних компонентів і видалення шкідливих домішок.

Сучасний стан виробництва мідної продукції характеризується нестабільністю обсягів заготівлі та постачання вторинної сировини на металургійні підприємства, гострою нестачею заготавливаемого брухту і відходів і, отже, украй низьким завантаженням виробничих потужностей (-35%).

Для визначення обсягів утворення брухту і відходів необхідно розташовувати вивіреними даними за обсягами і структурі споживання мідної продукції, включаючи 25-30-літню ретроспективу. Більшу частину у заготівлі становить електротехнічний лом і брухт провідників струму - 52,2%, а стружка ж практично відсутня (0,3% від загального обсягу освіти).

У зв'язку з низькими темпами технічного переозброєння вітчизняної промисловості і значним спадом виробництва в останні роки в Україні тривала тенденція до уповільнення темпів збору амортизаційного і оборотного брухту. З-за транспортної складової і більш високих цін на мідну сировину українські виробники сплавів не закуповують лом і відходи в країнах Європейського Союзу і, за рідкісним винятком, використовують тільки вітчизняне вторинне сировина кольорових металів, при більш низькому його якості.

Мал.1.4. Видова структура освіти брухту і відходів міді і її сплавів у 2001 – 2009 рр.

Споживання ливарних бронз і латуней в 1985-1990 р. становило 40-48 тис. т у рік, у тому числі латуней 23-28 тис. т, бронз - 17-22, а в 2000-2008 рр. відповідно, тис. т/рік: 10-12, 8-10, 2-3. По проведених раніше досліджень, основними споживачами ливарних бронз і латуней в 1985-1990 рр. були автомобільна промисловість, хімічна і нафтове машинобудування, будівельно-дорожнє й комунальне машинобудування. У 2003-2009 рр .. спеціалізованими металургійними переробними підприємствами було поставлено в інші країни в середньому 12 тис. т у рік продукції з латуні і бронз, основну масу якої складають пресовані і тягнені латунь прутки та бронзові вироби для сантехнічних потреб.

Ця продукція оцінюється практично по вартості латуні в чушках, і в більшості випадків використовується як шихтовый матеріал. У той же час при виготовленні латунного прокату вітчизняними виробниками використовується значна кількість дорогого мідного брухту (в середньому 300 кг/т), що підвищує собівартість продукції. Таке становище свідчить про нераціональному використанні мідного сировини при наявності сучасної технології його переробки.

Таким чином, аналіз ситуації із заготівлею брухту і відходів мідних сплавів показує, що в Україні є необхідні ресурси для виробництва сплавів для виливків, як з латуні, так і з бронз. Для зменшення імпортної залежності від металопродукції на основі міді доцільно організувати виробництво фітингів, водопровідних труб, втулок і ін. на вітчизняних підприємствах.

Заключення

Аналіз умов виробництва мідної продукції показує, що в Україні найбільш ефективним методом є виробництво міді вогневого рафінування із вторинної сировини, оскільки цей метод дозволяє забезпечити достатній рівень якості технічної міді при її виробництві з місцевої сировини. Це дозволить ефективно застосовувати таку мідь для виробництва електротехнічної, будівельної та машинобудівної продукції.

Для реалізації продукції з міді на ринках інших країн необхідно дотримуватися вимог міжнародних стандартів (ISO, EN, DIN, BS і ін.). При цьому система стандартів ISO9001 передбачає контроль на кожному технологічному етапі. Тому особливу увагу в частині виробництва конкурентоспроможної продукції приділяється виробництва круглих і плоских злитків на МПНЛЗ. При цьому подальше усунення дефектів і прояв шлюбу лиття при отриманні готової продукції призводить до додаткових втрат і економічних збитків.

В даний час світовий ринок металу висуває жорсткі вимоги до якості продукції з рафінованої міді. Одним з основних етапів забезпечення її якості є отримання якісного злитку, вихідної заготовки для прокатного переділу. При цьому, для забезпечення необхідного рівня якості заготівлі, слід більш детально вивчити вплив, як властивостей міді вогневого рафінування, так і технологічних і конструктивних параметрів розливання на формування дефектів продукції. У зв'язку з відсутністю в Україні досвіду розливання рафінованої міді це питання в даний час недостатньо вивчений, тому є актуальним дослідження впливу таких властивостей міді вогневого рафінування, як в'язкість і поверхневий натяг, на формування тріщин і слідів хитання полунепрерывнолитой заготовки.

На підставі виконаного в першому розділі аналізу сформульовані мета і завдання кваліфікаційної роботи, представлені у введенні. Згідно з ними існує необхідність у проведенні подальших досліджень з вивчення умов формування заготовки з міді вогневого рафінування при полунепрерывном лиття.

ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

1. Рафинированная медь Украины / [Савенков Ю.Д., Дубоделов Ю.Д., Шпа-ковский В.А., Кожанов В.А., Штепан Е.В.].- Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2008.- 176 с.
2. Бредихин В.Н. Медь вторичная / Бредихин В.Н., Маняк Н.А., Кафтаненко А.Я. – Донецк: ДонНТУ, 2006. – 407 с.
3. Червоный И.Ф. Медь – сестра украинской промышленности / И.Ф. Червоный, В.И. Иващенко, С.Г.Егоров // Металлургический компас.- 2006. - № 5 (41). – С. 32-35.
4. Copper: Preliminary Data for November 2009. ICSG PRESS RELEASE.- NY: International Copper Study Group.- 2010.- 1 р.
5. Гудима Н.В. Краткий справочник по металлургии цветных металлов / Н.В. Гудима, Я. П. Шеин.- М.: Металлургия, 1975.- 184 с.
6. Металлургия цветных металлов / Г.А.Колобов, В.Н.Бредихин, Н.А.Маняк, А.И.Шевелев – Донецк: Издательский дом «Кальмиус», 2007. – 462 с.
7. Металургія кольорових металів. Частина 2. Збагачення руд кольорових металів. Підручник / (Смирнов В.О., Бредихин В.Н., Маняк М.О. та ін.); під ред. І.Ф.Червоного. - Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2008. - 322 с.
8. Гришаев С.И. Соотношение вторичного и рудного сырья в производстве цветных металлов в России / С.И.Гришаев, И.М.Петров // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление.- 2008.- № 5.- С.15-23.
9. Металургія кольорових металів : Ч.1. Сировинні ресурси і виробництво / В.І. Пожуєв, В.І. Іващенко, І.Ф. Червоний, В.П. Грицай. - Запоріжжя: ЗДІА, 2008. - 334 c.
10. Состояние и прогнозные перспективы сырьевой базы вторичной цветной металлургии Украины (обзор) / Ю.Д. Савенков, В.А. Кожанов, Н.Е. Кваченюк, В.А. Попов, П.С. Шинкаренко // Наук. пр. Донец. нац. техн. ун-ту. Сер., Металургія.- 2007.- №9.– С.3-11.