Багров Н.М., Г.А. Трофимов, В.А. Андреев В.В. Основы отраслевых технологий

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение таблицы 1.3

см. Аосновы отр техн сбор 2010а граф

В этих условиях центральной задачей новой промыш-

ленной политики России неизбежно должна стать государствен-

ная поддержка тех производств, которые пока не исчерпали

своего потенциала развития и могут стать основой выпуска вы-

сокоэффективной отечественной продукции, способной занять

устойчивое место на внутреннем и мировом рынках.

Чтобы лучше понять происходящие в России социально-

экономические преобразования и спрогнозировать ее будущее,

следует взглянуть на историю ее промышленного развития, на

ее место в мирохозяйственных отношениях в различные перио-

ды исторического развития. Третий раз Россия пытается по-

строить социально-экономическую систему на базе частной соб-

ственности на капитал, в третий раз это сопровождается разва-

лом экономики, ибо не учитываются в полной мере многие соци-

ально-экономические особенности России.

1.7. Макротехнологии – общее понятие и развитие

Макротехнология — это совокупность всех технологиче-

ских процессов (НИР, ОКР, подготовка производства, производст-

во, сбыт и сервисная поддержка проекта) по созданию опреде-

ленного вида продукции с заданными параметрами

На долю 9 высокоразвитых стран (из примерно 150 стран

с экономикой рыночного типа) приходится около 80–90% всей

наукоемкой продукции и практически весь ее экспорт, доля Рос-

сии составляет только 0,3%. Эти страны владеют 46 из 50 мак-

ротехнологий. На долю США приходится 20–22 макротехноло-

гии, по которым они или разделяют, или держат лидерство, на

долю Германии – 8–10, Японии – 7, Англии и Франции – 3–5,

Швеции, Норвегии, Италии, Швейцарии – по 1–2 макротехноло-

гии, на остальной мир – 3–4 макротехнологии. Доля России со-

ставляет только 0,3%

Экономическое "чудо" Сингапура, Тайваня, Гонконга про-

изошло в первую очередь из-за того, что "сильные мира сего" им-

плантировали в эти страны по 1–2 макротехнологии. Сингапур

владеет всего лишь одной макротехнологией – микроэлек-

троникой и имеет от нее оборот 6,8 млрд долл. в год.

Путь в ХХI век: стратегические проблемы и перспективы российской экономики /

Рук. авт. колл. Д.С. Львов; Отд. экон. РАН; науч.-ред. совет изд-ва «Экономика».– М.:

ОАО «Издательство «Экономика», 1999.– С. 360.

Там же.

Россия на период до 2025 г. могла бы поставить задачу

приоритетного развития по 12–16 макротехнологиям, если учесть,

что по 6–7 макротехнологиям наш суммарный уровень знаний

равен или превосходит мировой уровень (авиация, космос, ядер-

ная энергетика, судостроение, спецметаллургия и энергетическое

машиностроение). Поэтому задача промышленной политики Рос-

сии – сохранить достигнутое преимущество в освоении макротех-

нологий, освоить новые макротехнологии и вывести соответст-

вующие производства на мировой уровень.

ГЛАВА 2. СЫРЬЕВОЙ КОМПЛЕКС РОССИИ

2.1. Сырье: общее понятие, классификация и применение

Сырье является важнейшим исходным элементом любо-

го технологического процесса. Его качество, соответствие тех-

нологическим требованием и уровень переработки, стоимость и

доступность в значительной степени определяют основные ка-

чественные, количественные и стоимостные показатели выпус-

каемой продукции.

Сырьем называют вещества природного и синтетиче-

ского происхождения, используемые как исходный материал в

производстве промышленной продукции и энергии. Сырье, в

основном, классифицируется по агрегатному состоянию, со-

ставу и происхождению.

По агрегатному состоянию сырье делится на твер-

дое (уголь, торф, руды, сланцы, древесина), жидкое (вода, со-

ляные рассолы, нефть) и газообразное (воздух, природные и

промышленные газы).

По составу сырье подразделяется на органическое и

минеральное. Органическое, в свою очередь, подразделяется по

происхождению на растительное и животное. К минеральному

сырью (от лат. minera – руда) относятся полезные ископаемые,

добываемые из недр земли. Их особенностью является нево-

зобновляемость по мере добычи и использования. Неравномер-

ность распределения сырьевых ресурсов по поверхности земли

и ее недрам, концентрация полезных веществ и химический со-

став определяют стоимость добычи и переработки сырья.

Минеральное сырье. Минеральное сырье является

важнейшим сырьем промышленности. Оно включает в себя око-

ло 2500 различных минералов, отличающихся друг от друга по

химическому составу, физическим свойствам, кристаллической

форме, по применению и прочим признакам. Земная кора состо-

ит, в основном, из 14 химических элементов (99,5%): кислоро-

да – 49,13%, кремния – 26,00, алюминия – 7,45, железа – 4,20,

кальция – 3,25, натрия – 2,40, магния – 2,35, калия – 2,35, водо-

рода – 1,00% и др.

Минеральное сырье делят на рудное, нерудное и горю-

чее.

Рудным сырьем называют полезные ископаемые (про-

мышленные металлические руды), содержащие один или не-

сколько металлов в количестве и форме, допускающими их эко-

номически выгодное извлечение. По количеству содержащихся

металлов руды подразделяются на монометаллические – со-

держат один металл, биметаллические – два металла и поли-

металлические – содержат более двух извлекаемых при пере-

работке металлов. Примером монометаллических руд являются

железные, хромовые, золотые и другие руды, биметаллических

– свинцово-цинковые, медно-молибденовые и др. Полиметалли-

ческие руды могут содержать цинк, свинец, медь, серебро, зо-

лото и др. металлы. Например, 50% мировой добычи серебра, а

в России – 70% всего добываемого серебра извлекается из по-

лиметаллических руд.

Металлы в рудах могут находиться в виде оксидов (же-

лезные руды), сульфидов (медные руды) или более сложных

химических соединений. Некоторые металлы встречаются в чис-

том виде или в сплавах с другими металлами – в так называе-

мых самородных рудах, например, золото и платина.

Металлические руды редко состоят только из металло-

содержащих минералов. Обычно в их состав входят другие ми-

нералы, не содержащие металлы и называемые пустой поро-

дой.

Месторождения руд делят на коренные – в виде моно-

литных горных пород, рудных массивов и рассыпные – продукты

распада и разрушения коренных горных пород. Вторые – хуже

качеством, более рыхлые, мелкие, пылеватые и требуют боль-

ших затрат на добычу и обработку.

Нерудным называют сырье, используемое в производст-

ве неметаллов (серы, фосфора и др.), различных солей (калий-

ных, соды, поваренной соли и др.), минеральных удобрений и

строительных материалов. Важнейшими видами нерудного сы-

рья являются: самородная сера, апатиты, фосфориты, природ-

ные соли, песок, глина и т.д. К нерудному сырью относятся так-

же и редкие минералы промышленного значения – алмазы, гра-

фит, асбест и др.

Для производства строительных материалов используют

горные породы различного происхождения и состава: глину, пе-

сок, гравий, песчаник, гипс, известняк, мел, гранит, пемзу, туф

и т.д. Многие виды сырья для производства строительных мате-

риалов добываются открытым способом в карьерах.

Хотя большая часть нерудного сырья и содержит ме-

таллы, но в объемах и виде, экономически нецелесообразных

для их извлечения, например, фосфориты, апатиты, алюмоси-

ликаты и др.

К горючему минеральному сырью относятся органиче-

ские ископаемые: нефть, уголь, торф и сланцы, которые, в ос-

новном, используются как топливо или как сырье для химиче-

ской промышленности.

Топливо – горючие вещества, основной составной ча-

стью которых является углерод, применяемые с целью получе-

ния при их сжигании тепловой энергии. Топлива делятся по аг-

регатному состоянию и по происхождению,

По агрегатному состоянию все топлива подразделя-

ются на твердые (ископаемые угли, торф, древесина, сланцы),

жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный и

попутный газы).

По происхождению топливо подразделяется на есте-

ственное и искусственное, т. е. полученное в результате пере-

работки естественного топлива или в качестве отходов различ-

ных технологических процессов (например, доменный газ).

Для оценки топлива основным показателем служит его

удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты, которое

выделяется при полном сгорании единицы массы или объема

топлива (Дж/кг и Дж/м

). Техническая характеристика топлива

определяется его составом. В состав всех видов топлива входит

горючая масса (органическая масса + горючие неорганические

вещества, например, сера) и негорючая масса (зола, влага) –

балласт. Органическая масса топлива состоит в основном из

углерода, водорода, а также азота и кислорода. Чем больше в

топливе золы и влаги, тем ниже его теплота сгорания; чем выше

содержание углерода и водорода и меньше кислорода и азота,

тем больше его теплота сгорания.

Для сопоставления тепловой ценности различных видов

органического топлива принята единица условного топлива.

Теплота сгорания 1 кг твердого условного топлива (или 1 м

га-

зообразного) составляет 29,3 мДж или 7000 ккал. Соответствен-

но, 1 т бурого угля принимается за 0,4 т, каменного угля – за 1,0

т, а нефти – за 1,4 т условного топлива. Для сопоставления эко-

номической ценности топливных материалов берется цена неф-

ти на мировом рынке.

2.2. Обогащение сырья

Обогащение полезных ископаемых проводится с целью

увеличения содержания полезного элемента в используемом

сырье. Оно дает возможность расширения сырьевой базы про-

мышленности за счет вовлечения в эксплуатацию бедных по

содержанию полезного сырья источников и позволяет получить

для последующей переработки высококонцентрированное сы-

рье. Полученные в результате обогащения фракции

называют-

ся концентратами, а фракции, состоящие из пустой породы, –

хвостами.

Методы обогащения сырья зависят от его агрегатного

состояния и свойств основных компонентов. Обогащение мине-

рального сырья (в твердом состоянии) подразделяется на меха-

ническое, физико-химическое и химическое и основано на раз-

личии в таких свойствах, как плотность, размер и форма зерен,

прочность, электропроводность, смачиваемость, растворимость,

магнитная npoницаемость и др.

К механическому обогащению относится грохочение,

гравитационное разделение, электромагнитная сепарация,

электростатическое обогащение, термическое разделение и др.

Грохочение основано на том, что минералы, входящие в

состав сырья, разделяются на фракции по крупности просеива-

нием через сита – грохоты.

Гравитационное разделение основано на различии ско-

ростей осаждения частиц в текущей жидкости или газе в зави-

симости от их плотности, например, используется при промывке

золота.

Электромагнитная сепарация применяется для отде-

ления магнитных материалов от немагнитных – пустой породы,

например, при обогащении железной руды (см. § 3.2.2).

К физико-химическим способам обогащения сырья

относится флотационный метод, основанный на различной

смачиваемости компонентов, входящих в состав сырья (более

подробно см. § 3.3.2).

Жидкие растворы различных веществ концентрируют

выпариванием, вымораживанием, выделением примесей в оса-

док или газовую фазу.

Газовые смеси разделяют на компоненты с помощью

различных физических и физико-химических методов, в том

числе абсорбцией – поглощением отдельных газов жидкостями

Фракция (фр. fraction доля, часть) – хим. составная часть смеси жидкостей,

выделяемая при дробной (фракционной) перегонке.

и адсорбцией – поглощением газов твердыми поглотителями и

разделением сжиженных газов на фракции.

Химические способы обогащения основываются на

различной растворимости элементов в тех или иных химиче-

ских растворителях, т.е. на способности вступать в химические

реакции между элементами руды и растворителем. Эти спосо-

бы наиболее распространены в металлургии и химической

промышленности.

2.3. Комплексное использование сырья

Под комплексным использованием сырья понимается

максимальное извлечение и использование всех ценных компо-

нентов, входящих в добываемые полезные ископаемые на соот-

ветствующем месторождении, исходя из технологических воз-

можностей предприятия.

Практически большинство месторождений являются

комплексными и содержат ряд полезных компонентов. Так, на

месторождениях нефти попутными компонентами являются

газ, сера, бром, йод, бор; на газовых месторождениях – гелий,

сера, азот; в ископаемых углях – колчедан, сера, глинозем,

германий и т. д. В цветной металлургии профилирующими счи-

таются 11 металлов (алюминий, медь, никель, кобальт, свинец,

цинк, вольфрам, молибден, ртуть, олово, сурьма), а совместно

с ними можно извлекать еще более 60 компонентов (редкие,

редкоземельные и благородные металлы). На предприятиях

цветной металлургии попутно производится 30% серы, 10%

цинка, меди, свинца.

Комплексное использование сырья достигается его

обогащением, а также разнообразной химической пере-

работкой сложного сырья с последовательным выделением его

компонентов. В результате из одной горной породы извлекают-

ся различные металлы, неметаллы, кислоты, соли, строи-

тельные материалы.

Примером комплексного использования твердого топли-

ва, состоящего из сложной смеси органических веществ, может

служить коксохимическое производство, где из углей разных ма-

рок помимо кокса и коксового (светильного) газа получают ам-

миак, сероуглерод, различные органические соединения для

получения пластмасс, химических волокон, красителей, взрыв-

чатых веществ и лекарственных препаратов. Из газов, полу-

чающихся при нефтепереработке, можно так же получить метан,

этан, пропан, бутан, пентан, этилен, пропилен, бутилен, ацети-

лен, сероводород и многие другие газы, являющиеся ценней-

шим сырьем для получения пластмасс, каучука, химических во-

локон, серной кислоты, красителей и лекарств.

Таким образом, комплексное использование сырья по-

зволяет получить не только основной компонент, но и ряд сопут-

ствующих материалов, т.е. более широкий спектр продуктов.

2.4. Общая характеристика сырьевой базы России

Советский Союз обладал практически всеми видами по-

лезных ископаемых, но после его распада мы почти полностью

лишились запасов таких стратегически важных элементов, как

хром, марганец, титан, цирконий, стронций и др. Резко сокра-

тился сырьевой потенциал по золоту, урану, алюминию. И хотя

исследования подтверждают наличие этих ископаемых в недрах

России, залегают они либо в труднодоступных регионах нашего

Севера и Востока, либо в таких типах руд, для переработки ко-

торых мы не имеем сегодня промышленной технологии.

В то же время Россия является одним из крупнейших в

мире продуцентов минерального сырья и его запасов.

Сырьевые отрасли в современной России играют ве-

дущую роль в экономике и дают 1/3 ВВП. За счет производства

минерального сырья и продукции его первичной переработки

обеспечивается более 50% поступлений в свободно конверти-

руемой валюте. На предприятиях по производству промышлен-

ного сырья в России занято более 30% промышленно-производ-

ственного персонала (ППП). На Россию приходится 22% лесных

ресурсов и 20% пресных вод мира, 16% всех природных мине-

рально-сырьевых ресурсов мира, в том числе 32% газа (первое

место в мире), 12% нефти, 12% угля (28% – с учётом прогнозных

ресурсов), по запасам золота у нас третье место в мире. Доля

России в мировых запасах железа свыше 27%, никеля – 36%,

меди – 11%, кобальта – 20%, олова – 12%, цинка – 16%, метал-

лов платиновой группы – 40%. Стоимость сырья, ежегодно из-

влекаемого из недр России, по ценам мирового рынка составля-

ет от 95 до 105 млрд долларов

. Из наших недр извлекается

около 30% мирового объема природного газа, 10% нефти, 12%

железной руды, 22% никеля и кобальта.

Козловский Е. Минерально-сырьевая база России в свете национальной безо-

пасности.– М.: Промышленные ведомости.– 2001.– № 4.

Старостин В., Трофимов В., Пущаровский Д. Основа развития России в XXI

веке. О минерально-сырьевых ресурсах и состоянии геологической отрасли

страны // Золотой Лев.– 2008.– № 71-72.

Следует отметить, что запасы разрабатываемых зале-

жей иссякают. На состоянии добывающих отраслей сказывается

как сокращение геологоразведочных работ (рис. 2.1), так и со-

стояние технологического парка оборудования в отрасли. Со-

кращение финансирования геологоразведочных работ из феде-

рального бюджета привело к перераспределению геологоразве-

дочных работ преимущественно на энергетическое сырье и зо-

лото. Прирост вновь разведанных запасов почти по всем видам

полезных ископаемых отстает от объемов добычи.

Распад СССР привел к разрыву хозяйственно-техноло-

гических связей в отраслях экономики. Это привело к сокраще-

нию транспортных потоков минерального сырья между страна-

ми СНГ: угля и железной руды из Казахстана в Россию, урана

из Узбекистана, хрома с Украины, сурьмы из России в Кирги-

зию, марганца из Грузии и т.д., т.е. нарушилась вертикальная

интеграция от минеральных ресурсов до выпуска металла и

металлопродукции. В последние годы положение несколько

улучшается – в ряде отраслей происходит вертикальная инте-

грация и восстановление хозяйственно-технологических связей

между предприятиями.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1990

1996

1998

2000

2002

2004

2006

Нефть Уголь Цв . и ред. металлы Благор. металлы

Черн. металлы Алмазы Неметаллы

1990

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Всего 100

100

в т.ч. нефть, газ,

конденсат

73,1

66,7

64,5

63,9

83,3

78,6

77,8

77,7

79 77,3

77,9

уголь 3,4 1,9 1,2 0,6 0,5 0,4 0,5 0,6 0,4 0,2 0,3

цвет. и редкие ме-

таллы

4,9 2,1 2,2 2,9 1,7 0,9 0,9 1,2 1,6 2,4 1,9

благородные метал-

лы

7,1 5,4 5,7 4,7 3,7 3,9 5 5,9 5,6 6,2 7,3

черные металлы 0,6 0,6 0,5 0,7 0,6 0,3 0,2 0,3 0,4 0,7 0,7

алмазы 1,7 3,6 2,9 2,5 2 2,2 2,5 3,3 3,6 3,1 2,5

неметаллы 2,6 2,6 1 0,6 0,4 1,1 0,5 0,6 0,6 0,9 1,3

3218

3410

3872

4794

5299

1526

1479

1521

1255

1235

1722

1850

1108

1087

931

1085

1221

1501

3192

3390

3829

4729

5286

1521

1476

1510

1250

1234

1719

1847

1105

1080

925

1079

1211

1480

1970

1975

1980

1985

1990

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Всего

в т. ч. на нефть и газ

Рис. 2.1. Распределение геологоразведочных работ по видам

полезных ископаемых (а) и глубокое разведочное бурение (б)

Ист.: Российский статистический ежегодник. 2008. …– 367 с.

ГЛАВА 3. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

3.1.Общая характеристика комплекса

Металлургический комплекс является материальной ба-

зой промышленности. Уровень его развития, доля внутреннего

потребления металлопродукции в ее производстве и ее номенк-

латура отражают характер технологического развития страны и

соотношение технологических укладов, используемых в промыш-

ленности.

Металлургический комплекс относится к наиболее крупным

промышленным комплексам в российской экономике. В отраслевой

структуре промышленности в 2007 г. он занимал сектор в 22,1%.

Металлургический комплекс охватывает технологические системы

получения металлов из руд, технологические системы производст-

ва сплавов, обработки металлов литьем и давлением с получени-

ем, соответственно, отливок и проката, покрытие защитным слоем.

Металлы подразделяются на черные (95% от всех ис-

пользуемых металлов) и цветные. К черным металлам отно-

сятся железо и его сплавы с углеродом – сталь и чугун, все ос-

тальные металлы относятся к цветным.

Резкое падение производства в машиностроении и ВПК

привело к потере спроса на металлы на внутреннем рынке, к

сокращению их производства. Начиная с 1993 г. металлургиче-

ские предприятия переориентировались на внешний рынок, на-

чался подъем производства, и технологическая система России