UKR   ENG    ДонНТУ   Портал магистров

Базюк Марина Анатольевна Факультет физико-металлургический Кафедра цветной металлургии и конструкционных материалов Специальность «Металлургия цветных металлов» Исследование свойств меди огневого рафинирования Научный руководитель:д.т.н., проф. Маняк Николай Александрович

Реферат по теме магистерской работы

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В условиях постоянного изменения ситуации на мировых рынках металлургической продукции и растущего уровня конкуренции перед предприятиями - производителями продукции из меди и ее сплавов остро стоит задача повышения эффективности производства и обеспечения выпуска конкурентоспособной продукции востребованного качества. В связи с этим, дальнейшее повышение конкурентоспособности украинской медной продукции за счёт минимизации материальных и энергетических затрат на ее производство является комплексной задачей, актуальность решения которой для Украины определяется как необходимостью утилизации низкосортного отечественного металлолома, так и стремлением производить конечную продукцию, отвечающую мировым требованиям.

Анализ тенденций производства и потребления медной продукции показывает, что украинские предприятия, работающие в этом сегменте рынка, используют в качестве исходного сырья металлический лом, качество которого значительно уступает мировым аналогам. Это, в совокупности с экспортной направленностью отрасли, вынуждает отечественных производителей все больше использовать возможности внутреннего рынка за счет освоения новых видов продукции и совершенствовать производственный процесс с целью повышения конкурентоспособности на рынке мировом.

Одним из этапов производства медной продукции, в значительной мере влияющим на экономические аспекты устойчивости предприятия, является перевод жидкого расплава в твердую заготовку. От рациональной организации этого процесса во многом зависит как выход годного, так и качество получаемого металла. Повышение качества и снижение стоимости заготовки возможно за счет детального изучения процессов кристаллизации и формирования дефектов в кристаллизаторе. При этом важную роль играют свойства расплава меди огневого рафинирования, которые в настоящее время недостаточно изучены. Это особенно актуально для Украины, в которой медь огневого рафинирования производится из низкокачественного лома, количество примесей в котором изменяется от плавки к плавке.

1.Мировые тенденции в производстве и потреблении меди

Многие годы основным источником для производства медной продукции служило и служит первичное (рудное) сырье. Однако ресурсы руд ограничены и невосполнимы. Кроме того, украинская медная промышленность не располагает достаточными запасами рудного сырья и в значительной степени зависит от конъюнктуры цен на мировом рынке. Между тем, большинство промышленно развитых стран, производящих и потребляющих медь и ее сплавы в значительных объемах, также не обладают достаточными запасами медных руд. К тому же под воздействием общественного мнения в этих странах сформировалась тенденция сохранения для будущих поколений не возобновляемых природных ресурсов.

В данных условиях устойчивость функционирования отечественных предприятий - производителей медной продукции может обеспечить переориентация на внутренние источники медного сырья (металлолом) и расширение потребления в Украине за счет освоения новых видов продукции.

Одним из перспективных направлений развития предприятий, производящих медь, является создание высокоэффективных технологий производства рафинированной меди на базе отечественного сырья. Тем более, что Украина на порядок отстает от развитых стран Европы, Америки и Азии в уровне потребления медной продукции на душу населения. По объему производства и потребления в мире медь уступает только алюминию, занимая второе место в выпуске цветных металлов (алюминий, медь, свинец, цинк, никель). Мировая база запасов меди оценивается специалистами в примерно 610 млн. т. Ресурсы меди по континентам распределены неравномерно (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Распределение основных ресурсов меди

Большая часть мировых запасов меди сосредоточена в Южной и Северной Америке. Кроме Чили и США, к основным держателям запасов меди относят еще 17 стран, которые в сумме располагают более 80 % подтвержденных запасов. В таблице 1. приведены данные по запасам меди в странах, наиболее богатых месторождениями этого металла.

В последние десятилетия мировой рынок меди рассматривается экспертами как весьма динамичный. Мировое производство и потребление меди до 2008 года растет, причем, из рис.1.2 следует, что потребление часто опережает производство, что приводит к удорожанию меди и создает значительные колебания цен. Краткосрочное падение цен на медь в период с сентября 2008 г. по июнь 2009 г., связанное с мировым кризисом, приостановилось и в последующий период цена на медную продукцию устойчиво растет (рис. 1.3) .Биржевая цена меди подвержена значительным ежедневным колебаниям и по состоянию на начало 2010 года составляет примерно 7000…7500 $ США за тонну.

В число основных производителей меди входят преимущественно государства, имеющие промышленные запасы медной руды Украина, годовое производство рафинированной меди в которой составляет в среднем 25 тыс. т в год (огневое рафинирование и электролиз), не имеет разработанных промышленных запасов руды и входит в число «других» стран (рис.1.2).

Рис.1.2. Мировое производство и потребление меди

Рис.1.3. Динамика цен на медь за период кризиса

В электротехнической промышленности кабели, электротехнические шины, трансформаторные обмотки и другие изделия изготавливают из разных марок высококачественной меди. В тех случаях, когда требуется максимальная электропроводность, применяется так называемая «бескислородная медь с высокой электропроводностью», в других же случаях используют медь, содержащую регламентируемое количество вредных примесей. Такая медь, как правило, заметно дешевле высококачественной меди с минимальным содержанием примесей и не уступает ей в уровне технологических и эксплуатационных свойств.

Потребление меди в Украине после резкого падения в 1990 – 1995 г.г. несколько выросло, но пока не соответствует уровню промышленно развитых стран. Более 70 % всей потребляемой меди идет на электротехнические изделия, 15 % – на элементы строительных конструкций, 5% – на детали машин и механизмов, 4% – на транспортные конструкции и 4% – на другие виды изделий. В тоже время для удовлетворения потребностей в металлопродукции из меди и ее сплавов растет импорт в Украину - до 30 тыс. т в год в основном из России (таблица 2). В 2003 - 2005 гг. темпы роста импорта возрастают: в 2004 г. рост составил 3,2 %, в 2005 г. в связи с ростом промышленного производства Украины импорт возрос на 20%.

Таким образом, в результате анализа мирового производства и потребления меди следует выделить далеко не ведущее место Украины в структуре рынка и подчеркнуть экспортную направленность отечественных заводов по производству продукции из меди и ее сплавов. Кроме того, следует подчеркнуть и высокие потенциальные возможности украинских производителей меди в части более полного охвата собственного рынка за счет повышения качества и расширения сортамента собственной продукции.

2.Сырьевая база и особенности производства меди в Украине

В настоящее время в Украине только производство титана, циркония, магния, кремния и некоторых редкоземельных металлов базируется на собственном минеральном сырье. Для производства остальных цветных металлов (а их большинство) единственным внутренним источником сырья являются лом и промышленные отходы. Геологические исследования подтвердили наличие в Украине перспективных месторождений меди, но промышленное освоение их - далеко не близкая перспектива.

Удельный вес вторичного сырья при производстве цветных металлов постоянно растет. В перспективе вторичное сырье должно стать основным источником получения многих цветных металлов, в частности, меди, а переработка рудного сырья будет покрывать дефицит баланса между потреблением и производством меди. Вовлечение вторичного сырья в металлургический цикл производства имеет огромное экономическое значение, так как позволяет рационально расходовать не возобновляемые природные ресурсы, снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, получать металл более простыми и дешевыми способами.

За годы независимости из Украины было вывезено свыше 1,5 млн. т цветного лома или полуфабрикатов. Несмотря на принятие в 1998 г. закона о запрете вывоза цветного металлолома объемы его сбора и переработки с каждый годом падают. Это связано с недостаточным уровнем модернизации оборудования для переработки и переплава цветного лома в условиях существенного падения его качества. Не менее важным фактором является также снижение в последнее десятилетие темпов экономического развития ряда отраслей промышленности, в которых традиционно используется медная продукция. В результате этого падают объемы промышленных отходов, которые в отличие от бытовых имеют известный химический состав.

Эффективное использование вторичного сырья в цветной металлургии зависит от уровня организации сбора, сортировки и хранения, и, в значительной степени, подготовки к металлургическому переделу. Сортированные металлические отходы представляют собой материал одного и того же состава и вида (медь, бронзы, латуни и т.п.). В случае несортированного или недостаточно сортированного вторичного сырья технология его переработки и переплавки усложняется и не эффективнее, она предполагает разделение присутствующих ценных компонентов и удаление вредных примесей.

Современное состояние производства медной продукции характеризуется нестабильностью объемов заготовки и поставки вторичного сырья на металлургические предприятия, острой нехваткой заготавливаемого лома и отходов и, следовательно, крайне низкой загрузкой производственных мощностей (–35%).

Для определения объемов образования лома и отходов необходимо располагать выверенными данными по объемам и структуре потребления медной продукции, включая 25–30-летнюю ретроспективу. Большую часть в заготовке составляет электротехнический лом и лом проводников тока - 52,2%, а стружка же практически отсутствует (0,3% от общего объема образования).

В связи с низкими темпами технического перевооружения отечественной промышленности и значительным спадом производства в последние годы в Украине продолжалась тенденция к замедлению темпов сбора амортизационного и оборотного лома. Из-за транспортной составляющей и более высоких цен на медное сырье украинские производители сплавов не закупают лом и отходы в странах Европейского Союза и, за редким исключением, используют только отечественное вторичное сырье цветных металлов, при более низком его качестве.

Рис.1.4. Видовая структура образования лома и отходов меди и ее сплавов в 2001 – 2009 гг.

Потребление литейных бронз и латуней в 1985-1990 гг. составляло 40-48 тыс. т в год, в том числе латуней 23-28 тыс. т, бронз - 17-22, а в 2000-2008 гг. соответственно, тыс. т/год: 10-12, 8-10, 2-3. По проведенным ранее исследованиям, основными потребителями литейных бронз и латуней в 1985-1990 гг. являлись автомобильная промышленность, химическое и нефтяное машиностроение, строительно-дорожное и коммунальное машиностроение. В 2003–2009 гг. специализированными металлургическими перерабатывающими предприятиями было поставлено в другие страны в среднем 12 тыс. т в год продукции из латуней и бронз, основную массу которой составляют прессованные и тянутые латунные прутки и бронзовые изделия для сантехнических нужд.

Эта продукция оценивается практически по стоимости латуни в чушках, и в большинстве случаев используется как шихтовый материал. В то же время при изготовлении латунного проката отечественными производителями используется значительное количество дорогостоящего медного лома (в среднем 300 кг/т), что повышает себестоимость продукции. Такое положение свидетельствует о нерациональном использовании медного сырья при наличии современной технологии его переработки.

Таким образом, анализ сложившейся ситуации с заготовкой лома и отходов медных сплавов показывает, что в Украине имеются необходимые ресурсы для производства сплавов для отливок, как из латуни, так и из бронз. Для уменьшения импортной зависимости от металлопродукции на основе меди целесообразно организовать производство фитингов, водопроводных труб, втулок и др. на отечественных предприятиях.

Заключение

Анализ условий производства медной продукции показывает, что в Украине наиболее эффективным методом является производство меди огневого рафинирования из вторичного сырья, поскольку этот метод позволяет обеспечить достаточный уровень качества технической меди при ее производстве из местного сырья. Это позволит эффективно применять такую медь для производства электротехнической, строительной и машиностроительной продукции.

Для реализации продукции из меди на рынках других стран необходимо соблюдать требования международных стандартов (ISO, EN, DIN, BS и др.). При этом система стандартов ISO9001 предполагает контроль на каждом технологическом этапе. Поэтому особое внимание в части производства конкурентоспособной продукции уделяется производству круглых и плоских слитков на МПНЛЗ. При этом последующее устранение дефектов и проявление брака литья при получении готовой продукции приводит к дополнительным потерям и экономическим убыткам.

В настоящее время мировой рынок металла предъявляет жесткие требования к качеству продукции из рафинированной меди. Одним из основных этапов обеспечения ее качества является получение качественного слитка, исходной заготовки для прокатного передела. При этом, для обеспечения необходимого уровня качества заготовки, следует более детально изучить влияние, как свойств меди огневого рафинирования, так и технологических и конструктивных параметров разливки на формирование дефектов продукции. В связи с отсутствием в Украине опыта разливки рафинированной меди данный вопрос в настоящее время недостаточно изучен, поэтому является актуальным исследование влияния таких свойств меди огневого рафинирования, как вязкость и поверхностное натяжение, на формирование трещин и следов качания полунепрерывнолитой заготовки.

На основании выполненного в первом разделе анализа сформулированы цель и задачи квалификационной работы, представленные во введении. В соответствии с ними существует необходимость в проведении дальнейших исследований по изучению условий формирования заготовки из меди огневого рафинирования при полунепрерывном литье.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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.