Крупнейшие месторождения руд черных металлов. Руды черных и легированных металлов
Машиностроение — главная отрасль промышленного производства, влияющая на развитие других сфер хозяйственной деятельности и отражающая уровень научно-технического состояния и обороноспособности страны. В развитых странах на долю машиностроения приходится 25-35% и примерно столько же от общей численности занятых в экономике. Аналогичные показатели для НИС, для других развивающихся стран доля промышленности — 15-20%, в НРС — менее 10%. Ведущие тенденции — рост объема производства при углублении специализации и кооперации различных машиностроительных отраслей, расширение сфер использования, улучшение потребительских свойств конечной продукции. Особенностью машиностроения развитых стран является растущее многообразие продукции машиностроения, ее высокое качество и конкурентоспособность. Доля машиностроительной продукции в экспорте Японии составляет 65%, США, Германии, Швеции — 45-48%.
Машиностроение принято делить на следующие подразделения: общее машиностроение (производство средств производства и станкостроение), электротехника и электроника, транспортное и сельскохозяйственное машиностроение.
Полный объем тяжелого машиностроения (горно-шахтное, металлургическое, научно-прессовое оборудование и др.) представлен в ведущих развитых странах. Лидерами в станкостроении являются Япония, Германия, США, Англия, Швеция и Швейцария. На долю развивающихся стран приходится менее 10% выпуска станков (Южная Корея, Тайвань, Бразилия, Индия).
Из недр электротехнической промышленности быстро выдвинулась электронная индустрия, являющаяся в настоящее время наиболее динамичной отраслью, продукция которой используется во всех сферах (ежегодно реализуется продукции на более чем 1 трлн. долл.). В объеме производимой продукции на долю электронных машин и ПК приходится около 50%, электронных компонентов (микросхемы, диски, процессоры и т. п.) — 30%, бытовой электроники — 20%. Электроника развивается в направлении миниатюризации изделий, повышения их надежности, долговечности и качества. В разработке новых процессоров, микросхем и компьютерных систем, а также программного обеспечения лидерами являются США и Япония. В производстве комплектующих и бытовой электроники заметную роль играют Республика Корея, страны Юго-Восточной Азии.
Транспортное машиностроение развивается в направлении совершенствования конструкций, повышения экономичности двигателей и уменьшения токсичности выбросов, использования новых материалов, компьютеризации обслуживания и управления, повышения надежности и безопасности. В производстве автомобилей ведущими компаниями являются: «Дженерал Моторс» (около 9 млн. автомобилей в год), «Форд» (7 млн.), «Тойота»
(5 млн.), «Фольксваген» (4,5 млн.), «Нисан» (3 млн.), «Фиат» (2,8 млн.). Из развивающихся стран собственное автомобилестроение налажено в Южной Корее, Бразилии, Турции и Индии. Быстрыми темпами растет автомобилестроение в Китае.
В мировом судостроении и производстве железнодорожного подвижного состава наряду с развитыми странами все более заметную роль играют развивающиеся страны. В судостроении на долю Японии и Ю. Кореи приходится более 50% мировой сборки морских судов.
Крупнейшей авиакосмической промышленностью (по объему производимой продукции и технологических разработок) располагают США (около 75% производства авиатехники развитых стран) и Россия. Из других стран авиакосмическим производством выделяются Франция и Англия.
Факторы размещения машиностроения
Машиностроительный комплекс (МК) представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих отраслей машиностроения, специализирующихся на производстве средств транспорта, военной техники и оружия, средств производства и различных предметов потребления. МК чрезвычайно сложен по своей структуре и состоит более чем из 70 отраслей, которые выделяются в зависимости от назначения производимой продукции, но сходны по технологии и используемому сырью.
Машиностроение — ведущий комплекс промышленности, обеспечивающий оборудованием все другие комплексы. В 2007 г. на вид экономической деятельности “Производство машин и оборудования” пришлось 6% объема отгруженных товаров собственного производства страны, здесь было занято 1,1 млн. чел. или 1/10 всех занятых в промышленности, функционировало более 22 тыс. предприятий или более 5% предприятий обрабатывающих производств.
Машиностроение — одна из отраслей отечественной промышленности, значительно пострадавшая от экономического кризиса. Основные причины кризиса отечественного машиностроительного комплекса:
- демилитаризация экономики;
- возросшая в 1990-е гг. конкуренция зарубежных средств производства и предметов потребления;
- резкое сужение рынка сбыта продукции отрасли в самой России и в остальных странах — основных ее потребителях;
- прогрессирующий моральный и физический износ оборудования машиностроительных предприятий.
Начиная с 1999 г. положение в отечественном МК стало улучшаться. В развитии машиностроения приоритетными являются два основных направления. Первое связано с решением социальных проблем: выпуск машин и оборудования для , легкой промышленности, медицинской техники и оборудования. Второе — развитие электроэнергетической и электротехнической промышленности, производства вычислительной техники, приборостроения и станкостроения.
Машиностроение относится к числу наиболее распространенных в территориальном отношении отраслей. Но в одних районах оно имеет профилирующее значение, а в других удовлетворяет внутренние потребности, дополняет промышленный комплекс. Почти 90% продукции МК производится в европейской части России. В Сибири и на Дальнем Востоке отрасль представлена в основном предприятиями электротехнической промышленности, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, по выпуску кузнечно-прессового и литейного оборудования. Рациональность дальнейшего размещения предприятий МК в этих районах обусловливается возрастающей потребностью в продукции, а также наличием энергии, топлива, металла, водных ресурсов, промышленных площадок, пригодных к строительству. Здесь можно создавать энерго- и металлоемкие отрасли.
Находится в прямой зависимости от характера выпускаемой продукции: широты номенклатуры, массы изделий, масштабов производства продукции. При этом на эффективность размещения влияет ряд факторов: научно-технический прогресс, специализация, кооперирование, концентрация, комбинирование производства, наличие трудовых ресурсов, близость к источникам сырья и материалов, к потребителям, объем транспортных работ, затраты на транспортировку.
Среди перечисленных факторов важная роль принадлежит специализации и кооперированию . Специализация — сосредоточение на производстве отдельных видов продукции или услуг. Она бывает предметная (выпуск определенных конечных видов продукции — машин, оборудования), подетальная (выпуск деталей, агрегатов, секций), технологическая (производство литья, заготовок) и функциональная (ремонт). Размещение специализированных заводов тесно связано с размещением предприятий, находящихся на близком расстоянии, с которыми они работают в кооперации. Кооперирование осуществляется как внутри отрасли, так и с заводами других отраслей, поставляющих металлы, изделия из пластмасс, стекла и др., интегрируя размещение взаимодействующих между собой предприятий.
Размещение предприятий машиностроения зависит в значительной степени от трудоемкости изделий, уровня квалификации рабочих и служащих. Особенно важна роль квалифицированных кадров в размещении таких отраслей, как электротехническая, радиотехническая, электронная, приборостроительная и др.
Отрасли машиностроения, как крупные потребители металла (сырья), имеют широкие связи прежде всего с . Территориальное сближение этих отраслей дает возможность металлургическим заводам использовать отходы машиностроения и специализироваться в соответствии с его потребностями.
Отрасли машиностроения, производящие малотранспортабельную продукцию, размещаются в районах потребления. К ним относятся сельскохозяйственное машиностроение, производство машин и механизмов для лесной промышленности, горного оборудования и др.
Особенности размещения предприятий машиностроения обусловливают большую роль транспортного фактора в осуществлении кооперированных поставок и обеспечении потребителей готовой продукцией.
Отрасли машиностроения
Отрасли машиностроения в зависимости от особенностей производимой продукции и факторов размещения предприятий делят на пять групп.
Тяжелое и энергетическое машиностроение отличается высокой металлоемкостью, электроемкостью и малой трудоемкостью. Продукция производится в незначительных количествах, иногда поштучно. Оно включает производство оборудования для металлургических предприятий, горно-шахтного и энергетического оборудования, тяжелых станков и кузнечно-прессовых машин, крупных морских и речных судов, локомотивов и вагонов.
Предприятия этой группы ориентированы на металлургические базы. При этом некоторые виды металлоемких машиностроительных производств, выпускающих крупногабаритные машины с малой транспортабельностью или узкоотраслевым потреблением, располагаются в районах их потребления.
Производство металлургического оборудования сложилось вблизи центров развития металлургии и потребления этой продукции: на Урале (Екатеринбург, Орск), в Центре (Электросталь), Поволжье (Сызрань), Восточной Сибири (Красноярск, Иркутск), на Дальнем Востоке (Комсомольск-на-Амуре).
Горно-шахтное оборудование выпускают на предприятиях, расположенных в главных угольных районах страны: Западной Сибири (Прокопьевск, Кемерово), Восточной Сибири (Черемхово, Красноярск), на Урале (Екатеринбург, Копейск).
Производство оборудования для нефтяной и газовой промышленности находится в нефте- и газодобывающих районах: Урало-Поволжье, Северном Кавказе, Западной Сибири.
Энергетическое машиностроение развивается в центрах с высокой культурой производства. Паровые и гидравлические турбины и генераторы производятся в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске. Санкт-Петербург и Екатеринбург специализируются на выпуске газовых турбин, а Екатеринбург — еще и теплофикационных турбин. Для атомных электростанций реакторы изготавливают на Северном Кавказе (Волгодонск) и Северо-Западе (Колпино). Производство паровых котлов организовано в Подольске, Белгороде, Таганроге и Барнауле.
Тяжелые станки и кузнечно-прессовое оборудование выпускаются небольшими сериями и размещаются вне металлургических баз. Крупными производителями являются Центральный (Коломна, Иваново), Центрально-Черноземный (Воронеж), Поволжский (Ульяновск), Западно-Сибирский (Новосибирск) районы.
Транспортное машиностроение занимается производством различных видов транспортных средств — автомобилей, железнодорожного подвижного состава, судов.
Автомобилестроение отличается четкой специализацией предприятий на выпуске определенного типа автомобилей. Грузовые автомобили среднего тоннажа выпускают заводы Центрального (Москва, Брянск), Волго-Вятского (Нижний Новгород), Уральского (Миасс) районов; небольшого тоннажа и большегрузные автомобили — Поволжского района (Ульяновск и Набережные Челны). Легковые автомобили высшего и среднего класса производят в Волго-Вятском (Нижний Новгород), Центральном (Москва), Уральском (Ижевск) районах; малолитражные — в Поволжье (Тольятти), микролитражные — в Серпухове, Набережных Челнах. Создана сеть автобусных заводов в Центральном (Ликино, Голицыно), Волго-Вятском (Павлово), Уральском (Курган), Северо-Кавказском (Краснодар) районах. В Энгельсе действует троллейбусный завод.
В восточных районах России автомобилестроение представлено лишь автосборочным заводом в Чите.
В последние годы появились новые предприятия по сборке автомобилей из иностранных комплектующих. На Северном Кавказе в Ростове было осуществлено производство корейской Daewoo, в Калининграде на судостроительных заводах “Балтика” и “Янтарь” осуществляется сборка другой южно-корейской марки автомобилей Kia, в Елабуге — General Motors. Во Всеволожске (Ленинградская область) завершено строительство завода Ford.
Автомобильная промышленность включает и выпуск моторов, подшипников, прицепов, электрооборудования и т. д. Специализированные предприятия по производству моторов находятся в Ярославле, Уфе, Омске, Тюмени и Заволжье.
Железнодорожное машиностроение состоит из локомотивостроения и вагоностроения, которое исторически возникло там, где начала складываться железнодорожная сеть России (Центр, Санкт-Петербург), а затем переместилось к металлургическим базам.
Локомотивостроение включает производство тепловозов и электровозов. В Центральном районе организовано производство тепловозов (Коломна) и маневровых тепловозов (Брянск, Людиново, Муром), на Северном Кавказе (Новочеркасск) — электровозов.
Вагоностроение формировалось в тех же районах, что и локомотивостроение, учитывая не только наличие металла, но и древесного сырья. В отрасли сложилось четкое разделение труда: грузовые вагоны производятся в Нижнем Тагиле, Алтайске, Абакане; двухярусные вагоны для перевозки легковых автомобилей — в Твери; саморазгружающиеся — в Калининграде; изотермические — в Брянске; трамвайные — в Усть-Катаве (Челябинская обл.) и Санкт-Петербурге; для метрополитена — в Мытищах, Санкт-Петербурге; электропоезда — в Демихово (Московская область).
Судостроение делится на морское и речное. Размещение морского судостроения отражает такие особенности отрасли, как специализацию и связанное с ней внутриотраслевое и межотраслевое кооперирование, обеспеченность трудовыми ресурсами. Основной район морского судостроения и судоремонта сложился на Балтийском побережье (Санкт-Петербург, Выборг, Калининград). Верфи морского судостроения находятся также в Архангельске, Мурманске, Северодвинске, Астрахани, Владивостоке; судоремонта — в Новороссийске, Владивостоке, Петропавловске-Камчатском.
Размещение речного судостроения отражает роль отдельных водных путей в грузообороте страны. Наибольшее число крупных заводов речного судостроения расположено на Волге (Нижний Новгород, Волгоград), Оби (Тюмень, Тобольск), Енисее (Красноярск), Лене (Усть-Кут Иркутской обл.), Амуре (Благовещенск). В речном судостроении видное место должно занять производство судов типа “река-море” и пассажирских теплоходов.
Сельскохозяйственное машиностроение занимается выпуском различных видов техники для сельского хозяйства. В большинстве случаев к нему относится и производство тракторов. Продукция отличается сравнительно низкой металлоемкостью и малой транспортабельностью, поэтому главным фактором размещения является потребительский, а для тракторостроения также важна близость металлургических баз.
Сельскохозяйственное машиностроение тяготеет к местам потребления готовой продукции, учитывая специфику сельского хозяйства данной территории и развито во всех экономических районах. Так, зерновые комбайны производят заводы Ростова-на-Дону, Таганрога и Красноярска, т. е. в пределах основного ареала зернового хозяйства России. В Центральном районе выпускают льноуборочные (Бежецк), картофелеуборочные (Рязань, Тула), силосоуборочные (Люберцы) машины. Различные сельскохозяйственные машины и оборудование производят заводы Воронежа, Сызрани, Кургана, Омска, Новосибирска, Рубцовска.
Тракторостроение ориентировано на районы потребления и отчасти на источники сырья (металл). Первые тракторы были выпущены Кировским заводом в Санкт-Петербурге. В 1930-е гг. строятся тракторные заводы в Волгограде, Челябинске, в последующие годы — во Владимире, Липецке, Рубцовске. Для лесной промышленности выпускаются трелевочные тракторы в Петрозаводске, промышленные — в Чебоксарах.
Станкостроение и точное машиностроение занимается производством различных видов станков, приборов, аппаратов, электронной техники. Это наиболее трудоемкие в машиностроении производства, требующие к тому же высокой квалификации работников. Большое значение имеет также близость научных и конструкторских центров. Поэтому предприятия размещаются, как правило, в районах с высокой технической культурой. Станкостроение в своем размещении ориентируется на крупные города, располагающие квалифицированными кадрами, научно-исследовательскими институтами и конструкторскими бюро. Главными центрами являются Москва, Коломна, Дмитров, Егорьевск (Московская область), Нижний Новгород, Воронеж, Самара, Уфа. Электротехнику выпускают в Саранске, Чебоксарах, Новосибирске. Важным центром электронной промышленности является Зеленоград.
Металлообработка — особая отрасль машиностроения, которая занимается ремонтом машин и оборудования, а также производством металлических изделий и конструкций. Предприятия этой группы небольшие, а выполняемые операции не отличаются технической сложностью и наукоемкостью. Поэтому размещение отличается повсеместностью, так как главным фактором является потребительский.
Машиностроение территориально организуется в виде определенных сочетаний разных предприятий, связанных между собой в производственном отношении. В целом предприятия МК размещаются повсеместно, однако наибольшая их концентрация характерна для старопромышленных районов европейской части России — Центрального, Приволжского, Уральского (табл. 3.5). За их пределами выделяются Санкт-Петербург и Новосибирск.
Территориальная специализация машиностроения Российской Федерации*
Федеральные округа** | Специализация машиностроения |
Центральный | Транспортное машиностроение (авиакосмическая про-мышленность, автомобилестроение, железнодорожное) Производство оборудования для легкой, химической и нефтехимической промышленности. Станкостроение. Сельскохозяйственное машиностроение. Точное и сложное машиностроение. Электроника |
Приволжский | Транспортное машиностроение (авиакосмическая промышленность, автомобилестроение, речное судострое-ние). Производство оборудования для нефтяной и газовой, нефтеперерабатывающей промышленности, химии органического синтеза, целлюлозно-бумажной промышленности. Сельскохозяйственное машиностроение |
Уральский | Транспортное машиностроение (авиакосмическая про-мышленность, автомобилестроение, железнодорожное). Оборудование для металлургической промышленности, горно-шахтное оборудование, оборудование для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефте-химической промышленности. Энергомашиностроение. Станкостроение |
Северо-Западный | Транспортное машиностроение (морское судостроение, судоремонт). Энергетическое машиностроение. Производство оборудования для отраслей лесопромышленного комплекса |
Южный | Транспортное машиностроение (морское судостроение, судоремонт). Производство оборудования для пищевой промышленности. Сельскохозяйственное машиностроение |
Сибирский | Транспортное машиностроение (авиакосмическая про-мышленность, железнодорожное машиностроение). Про-изводство горно-шахтного оборудования |
Дальневосточный | Транспортное машиностроение (морское судостроение, судоремонт, авиационная промышленность) |
Продукцией которых являются различные машины и механизмы. Причем это образование характеризуется весьма сложными связями.
Машиностроительный комплекс, структура которого обширна, включает в себя непосредственно машиностроение, а также металлообработку. Продукция предприятий данного комплекса играет главную роль в процессе реализации новейших достижений современного научно-технического прогресса. Причем это актуально для всех областей народного хозяйства.
Структура сферы машиностроения
Эта крупнейшая комплексная отрасль обеспечивает все народное хозяйство страны приборами и оборудованием. Для населения она выпускает разнообразные предметы потребления. В входят ремонт оборудования и машин, а также металлообработка. Характерным для него является углубление специализации производств и постоянное расширение масштабов деятельности.
В состав машиностроительного комплекса включено более семидесяти отраслей. Причем все они объединены в группы согласно назначению выпускаемой продукции, сходства технологических процессов и видов используемого сырья.
В состав машиностроительного комплекса входят:
1. Энергетическое и тяжелое машиностроение.
Сюда включают производства по выпуску энергетического, подъемно-транспортного и горного, полиграфического и атомного оборудования, вагоно-, турбино- и тепловозостроение.
2. Станкостроение
, отвечающее за выпуск различного рода станков.
3. Транспортное машиностроение
, включающее в себя отрасли по производству автомобилей и судов, а также относящиеся к авиации и ракетно-космической сфере.
4. Тракторостроение и сельскохозяйственное машиностроение
.
5. Приборостроение, выпуск электротехники и электроники
, считающийся точным машиностроением.
6. Выпуск станков и оборудования для пищевой и легкой промышленности.
Помимо вышеперечисленных подразделений в машиностроительный комплекс включают малую металлургию, занимающуюся производством проката и стали. Данный технологический процесс выполняется в литейных цехах. Подобные площади размещаются на машиностроительных или на специализированных предприятиях. Здесь производятся штамповки, литье, поковки и сварные конструкции.
Тяжелое машиностроение
Все заводы, входящие в данную отрасль, отличаются высоким потреблением металла. При этом они обеспечивают необходимыми машинами и оборудованием предприятия, относящиеся к горно-химическому, горнодобывающему, топливно-энергетическому и металлургическому комплексу.
Продукцией заводов тяжелого машиностроения являются узлы, детали (к примеру, валки для металлургических а также готовое оборудование (турбины и паровые котлы, экскаваторы, горно-шахтное оборудование). В составе данной отрасли находится десять подотраслей. Среди них подъемно-транспортное, путевое, атомное, полиграфическое, горное и металлургическое машиностроение, а также дизеле-, вагоно-, турбо- и котлостроение.
Самую высокую по стоимости продукцию в отрасли тяжелого машиностроения выпускают производства металлургического оборудования. Им оснащают электроплавильные и а также агломерационные фабрики. Высокой стоимостью отличается и оборудование для дробильно-размольных и прокатных производств.
Продукцией предприятий горного машиностроения являются агрегаты, используемые для разведки, а также добычи (открытым и закрытым способом), обогащения и дробления полезных ископаемых, обладающих твердой структурой. В их число входят очистные и горнопроходческие комбайны, шагающие и роторные экскаваторы. Применяют подобное оборудование на предприятиях цветной и черной металлургии, угольной и химической промышленности, а также при изготовлении строительных материалов.
Огромное экономическое значение для народного хозяйства страны имеет продукция, выпускаемая подъемно-транспортным машиностроением. Ведь с таким оборудованием в России работает порядка пяти миллионов человек. Данной подотраслью производятся электрические и мостовые краны, ленточные и стационарные конвейеры, а также оборудование, предназначенное для комплексной механизации складских помещений.
Продукция вагоно-, тепловозостроения призвана обеспечить железнодорожную сферу необходимым для нее транспортом. Эта подотрасль выпускает и путевые механизмы необходимые для рельсосварочных, укладочных, снегоочистительных и прочих работ.
Что касается турбостроения, то его основной задачей является оснащение необходимым оборудованием энергетической сферой народного хозяйства. Заводами данной подотрасли выпускаются агрегаты для атомных и гидравлических, газотурбинных и тепловых электростанций. Она же отвечает за оснащение магистральных газопроводов и поставку нагнетательных, компрессорных и утилизационных агрегатов, используемых в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также цветной и черной металлургии.
Заводы атомного машиностроения специализируются на выпуске различного оборудования для АЭС. В этот перечень входят и корпусные реакторы.
Минимальным объемом продукции отличается полиграфическое машиностроение. На его предприятиях производят конвейеры для типографий, печатные станки и т. д.
Станкостроение
Данная отрасль машиностроительного комплекса производит:
Металообрабатывающий инструмент;
- кузнечно-прессовое оборудование;
- металлорежущие станки;
- деревообрабатывающее оборудование.
Помимо выпуска готовых изделий данная отрасль отвечает и за централизованный ремонт агрегатов, используемых для металлообработки.
Транспортное машиностроение
Одной из его отраслей является авиационная промышленность. Для изготовления продукции используются материалы и разнообразное оборудование, выпускаемое на предприятиях практически всех отраслей машиностроительного комплекса. На заводах авиационной промышленности задействованы высококвалифицированные инженерные и рабочие кадры, производящие грузовые и пассажирские самолеты. С конвейеров данных предприятий сходят и вертолеты разнообразных модификаций.
Продукцией ракетно-космической промышленности являются орбитальные ракеты и корабли обитаемого и грузового типа. В этих транспортных средствах прекрасно сочетаются высокие технологии и широкая межотраслевая комплексность производства.
Предприятия судостроительной промышленности используют при выпуске своей продукции большое количество металла. Но, несмотря на это, их размещение производится вне регионов, имеющих крупные металлургические базы. Это связано с большими трудностями транспортировки готовых кораблей. Предприятия судостроительной промышленности обладают многочисленными кооперационными связями с заводами многих отраслей народного хозяйства. Это позволяет производить на средствах водного транспорта установку разнообразного оборудования.
Крупнейшей отраслью машиностроительного комплекса является автомобильная промышленность. Выпускаемая ею продукция находит свое применение во всех сферах народного хозяйства. Автомобили пользуются спросом и в розничной торговле.
Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
Эта отрасль отличается подетальной специализацией. В процессе выпуска ее продукции задействовано небольшое количество заводов, выпускающих узлы и детали для различных стадий технологического процесса.
Тракторным и сельскохозяйственным машиностроением производятся комбайны различных видов. В их число входят льноуборочные и зерноуборочные, хлопкоуборочные и кукурузоуборочные, картофелеуборочные и другие машины. Производятся на заводах данной отрасли и разнообразные модификации колесных и гусеничных тракторов.
Приборостроение и электротехническая промышленность
Продукция, выпускаемая предприятиями этих отраслей, отличается небольшой энерго- и материалоемкостью. Однако для ее выпуска необходим подбор высококвалифицированных рабочих и научно-исследовательских кадров.
Заводы по приборостроению осуществляют наладку и монтаж средств автоматизации. В их задачи входят разработка программного обеспечения, конструирование и выпуск медицинских приборов, часов, оргтехники и измерительной аппаратуры. Подобная продукция является наукоемкой и используется для автоматического управления технологическими процессами и информационными системами.
На российских заводах, входящих в электротехническую отрасль машиностроения, в настоящее время производится более ста тысяч наименований различной продукции.
Данные изделия находят свое применение практически во всех сферах народного хозяйства. Объем продукции, выпускаемой электротехнической промышленностью, превосходит то количество изделий, которое изготавливается всеми отраслями тяжелого машиностроения в совокупности. Основная номенклатура таких товаров представлена генераторами к гидравлическим, газовым и паровым турбинам, а также электродвигателями, электромашинами, преобразователями и трансформаторами, электротермическим, электросварочным и светотехническим оборудованием.
Машиностроение для пищевой и легкой промышленности
В данную сферу производства входят подотрасли, выпускающие оборудование для трикотажной и текстильной, обувной и швейной, меховой и кожевенной, пищевой области народного хозяйства. География размещения подобных заводов зависит от близости к потребителю.
Роль в народном хозяйстве
Значение машиностроительного комплекса переоценить невозможно. Ведь эта отрасль является одной из ведущих в тяжелой индустрии РФ. На предприятиях данной сферы создается основная и наиболее активная масса основных средств, в которые входят орудия труда. Кроме того, машиностроительный комплекс оказывает значительное влияние на направление и темпы развития научно-технического прогресса, на величину роста производительности труда, а также на многие другие показатели, влияющие на эффективность развития производства.
Весь объем изделий, который производит машиностроительный комплекс России, составляет более одной трети от всей товарной продукции, выпускаемой в стране. На предприятиях данной сферы народного хозяйства трудится 2/5 от общего количества промышленно-производственных рабочих. Здесь же установлена практически четверть от всех основных фондов промышленно-производственного характера, имеющихся в стране.
Важно значение машиностроительного комплекса в жизни крупных районов России. Причем от уровня развития данных предприятий зависит развитие всех сфер народного хозяйства. Велика роль машиностроительного комплекса и в обеспечении обороноспособности России.
Отличительные признаки, влияющие на размещение предприятий
Машиностроительный комплекс России обладает широкими межотраслевыми связями. Но помимо этого данное образование имеет ряд характерных особенностей. Их необходимо иметь в виду при размещении различных производств в том или ином регионе.
Прежде всего, отрасли машиностроительного комплекса обладают развитой специализацией. Другими словами, их предприятия сосредоточены на выпуске одного, или, в крайнем случае, нескольких видов продукции. При этом наблюдается высокое концентрирование. Это такой фактор машиностроения, когда производством готовой продукции одновременно занимается несколько предприятий. Возьмем, например, автомобильный завод. Его продукцией являются только транспортные средства.
Необходимые для изготовления автомобилей узлы и детали такой завод получает в готовом виде от других предприятий, число которых может быть достаточно большим. Данный фактор оказывает существенное влияние на размещение машиностроительного комплекса, которому жизненно необходимы хорошие транспортные связи. Именно поэтому многие отрасли этой сферы народного хозяйства находятся в Поволжье и Центральной России. Ведь в этих районах имеется хорошо развитая транспортная сеть.
География машиностроительного комплекса России, ориентирующегося на выпуск наиболее сложных и прогрессивных товаров (электроники и радиотехники), связана с фактором наукоемкости. Именно поэтому подобные отрасли размещают неподалеку от Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска и т. д. То есть поблизости от тех мест, где хорошо развита научная база.
Машиностроительный комплекс, продукция которого связана с военно-стратегическим фактором, как правило, располагают в «закрытых» городах. Это Снежинск, Новоуральск, Саров и др. Иногда такие производства находятся неподалеку от военных баз.
В факторы машиностроительного комплекса, влияющие на его развитие, входит и наличие значительного числа квалифицированного персонала. Так, наиболее трудоемкими отраслями считаются станко- и приборостроение. Именно поэтому подобные производства размещают в регионах с наибольшей концентрацией населения, то есть в Москве, Воронеже, Пензе, Рязани и т. д.
При строительстве предприятий тяжелого машиностроения учитывается их большая материалоемкость. Для выпуска продукции в данных отраслях требуется много металла. Только при его наличии можно осуществить выпуск металлургического и энергетического оборудования. Подобные предприятия размещаются в районах Урала (Екатеринбург), Сибири (Красноярск, Иркутск). Это связано с имеющейся в данных регионах крупной металлургической базы. Иногда предприятия тяжелого машиностроения ориентируются на привозное сырье. Таковые имеются в Санкт-Петербурге.
Есть такие виды машин, потребность в которых испытывают только некоторые регионы. Это касается, например, тракторов для вывоза леса и льноуборочных комбайнов. Подобную технику нелегко транспортировать, а значит, ее лучше всего производить там, где в ней существует потребность.
Испытываемые трудности
Развитие машиностроительного комплекса с 90-х годов прошлого века значительно снизило свои темпы. Одни из подобных предприятий просто закрыли, другие в значительной мере сократили объемы выпускаемой продукции. Особенно снизилось количество продукции на заводах, выпускающих станки, а также изделия точного машиностроения. В чем была основная причина данного процесса? Она крылась в низком качестве нашей продукции, которая не могла конкурировать с изделиями импортного производства. Кроме того, после распада Советского Союза произошел разрыв всех производственных связей, ранее существовавший между республиками страны.
Проблемы машиностроительного комплекса кроются и в большом износе оборудования. По данным статистики, он достигает практически 70%. Такое положение дел существует в вертолето- и судостроении, а также в радиоэлектронике. Средний возраст станков на машиностроительных заводах равен примерно 20 годам. Это не позволяет использовать при производстве продукции новые технологии. На сегодняшний день многие отрасли машиностроения требуют кардинальной модернизации оборудования. Только в таком случае выпускаемая ими продукция станет конкурентоспособной на рынке сбыта.
Обострению ситуации способствуют многие зарубежные компании. Проникая на наш рынок, такие корпорации значительно повышают уровень конкуренции.
Еще одной острой проблемой машиностроительной отрасли является дефицит кадров. Та система подготовки трудовых ресурсов, которая существовала в СССР, была попросту разрушена. На сегодняшний день возраст квалифицированных работников уже приближается к пенсионному. По причине острой нехватки молодых кадров значительно тормозится процесс модернизации машиностроительного производства. Но такое плачевное положение немного улучшается благодаря инвестиционным проектам. Строятся и уже построены новые заводы, проводится реконструкция старых предприятий, налаживаются новые и восстанавливаются ранее существовавшие производственные связи.
В основным рудам тяжелой промышленности относятся следующие руды:
- железная;
- хромовая;
- ванадиевая;
- марганцевая.
В мире распространены следующие железосодержащие
минералы – гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит.
Рейтинг стран по количеству добываемой железной руды в год (в млн т) : Китай (250), Бразилия (185), Австралия (140), Россия (78), США и Индия (по 60), Украина (45). Характерным критерием извлечения железа из руды (как и в случаях с любым другим типом руд) является предел целесообразного извлечения железа. По такой классификации железные руды подразделяются на богатые (>57 % железа) и бедные (больше 26% но меньше 57% железа). В состав железной руды обычно входят: кремнезем (не больше 10%), сера и фосфор(не больше 0.15%). К основным месторождениям железной руды относятся бассейны Курской магнитной аномалии(КМА, Россия), Криворожский бассейн (Украина), район озера Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).
К основным марганцевым рудам относятся: оксидные, карбонатные и оксидно-карбонатные марганцевые руды. Однако основное промышленное распространение получили оксидные марганцевые руды, которые в свою очередь представлены такими минералами как: пиролюзит, псиломелан, криптомелан, мангантом, гаусамнит, браунит и др. Рассмотрим классификацию мировых марганцевых месторождений.
Метаморфические месторождения – образуются за счет изменения осадочных пород в недрах Земли под действием высоких температур и давлений, это такие месторождения как Усинское в Западной Сибири, месторождения Атасуйского района в Центральном Казахстане). Данные месторождения представлены плотными разновидностями руд с содержанием марганца не более 10%.
Месторождения выветривания – представлены древними и современными корами выветривания с вторичной концентрацией в них марганца. Это характерные марганцевые месторождения Индии, Бразилии, Ганы и ЮАР). Руды в данных месторождений – окисленные, так называемые марганцевые шляпы, сложенные пиролюзитом, псиломеланом и другими гидроокислами марганца и железа. Так же огромные залежи марганцевых (и не только марганцевых) руд содержаться на дне современных океанов. Это так называемые железомарганцевые конкреции.
Ванадий является одним из самых редких представителей черных металлов, ключевое применение ванадия – использование его в производстве марочных чугунов и сталей. Так же ванадий используется в качестве компонента для легирования сплавов, в том числе для аэрокосмической промышленности. В природе ванадий встречается в составе титано-магнетитовых руд. Ванадийсодержащие титаномагнетитовые руды содержат различное содержание титана, ванадия и железа в зависимости от расположения и условий формирования данных месторождений. То есть, руды могут быть существенно титановыми, либо существенно железными, однако, не смотря на это, содержания ванадия в них значительно повышает «ценность» руды и целесообразность разработки месторождений. Страны располагающие наличием месторождений данных руд: Китай, Россия, Канада, Нрвегия, ЮАР, США, Финляндия и Бразилия. В Австралии и Индии обнаружены песчаные типы месторождений данных руд. Так же ванадий встречается в других полиметаллических руд, но в очень малых концентрациях, хотя, это обычно не препятствует извлечению ванадия в качестве вторичного продукта обогащения.
В природе известно множество соединений хрома . Промышленное значение имеют только хромшпинелид, люмохромит и хромпикотит. К основным хромовым месторождениям относятся: раннемагматические (месторождения Южной Африки), позднемагматические (месторождения России и стран СНГ, Греции, Албании, бывшей Югославии и Турции); и россыпные (бывш СССР, Куба, Филиппины, Новая Каледония). Наиболее ценными металлургическими хромовыми рудами, являются руды содержащие не менее 40% Cr 2 O 3 , а отношение Cr:Fe должно быть не менее 2:5. В России хром добывает в основном на месторождениях Кемпирсайского массива (Урал).
Тема урока: Полезные ископаемые. Руды черных металлов.
Цель урока : Формировать у детей целостный взгляд на мир, определять в нём место человека.
Задачи урока:
1. Дать учащимся не только теоретические знания о человеке, обществе и природе, но и развивать их творческое мышление, умение самостоятельно раскрывать смысл вещей и явлений, делать определённые выводы.
2. Ознакомить с разнообразием полезных ископаемых и некоторыми их свойствами, способами их добычи. Объяснить, что относится к рудам черных металлов и как их используют в быту. Сформировать понятия о рудах черных металлов, наиболее распространенных среди полезных ископаемых рудного происхождения.
3. Воспитывать любовь к знаниям.
Оборудование, наглядность, ТСО: Учебник «Познание мира», тетрадь, иллюстрации, коллекция полезных ископаемых, схемы, карта полезных ископаемых Казахстана, контурная карта полезных ископаемых Казахстана.
Тип урока: Урок усвоения новых знаний.
Методы преподавания: Информационно-сообщающий, объяснительный, инструктивный, стимулирующий, побуждающий.
Методы учения: Исполнительский, репродуктивный, практический, частично-поисковый, поисковый.
Этапы и структура урока.
Базовые знания: Понятия о руде. Руды черных и цветных металлов. Руды черных металлов: магнитный железняк, красный и коричневый железняк. Группа черных металлов - железо и его сплавы: сталь и чугун. Основные месторождения железной руды в Казахстане.
Опорные знания: Общие понятия о полезных ископаемых, полученные учениками в 3-м классе.
I . Организационный момент.
Психологический настрой
Каждый день - всегда, везде,
На занятиях, в игре
Смело, чётко говорим,
Но тихохонько сидим.
Ну-ка. проверяй, дружок,
Ты готов начать урок?
Всё ль на месте,
Всё в порядке,
Ручка, книга и тетрадка?
Все ли правильно сидят,
Все ль внимательно глядят?
Сообщение темы и цели урока.
Эпиграфом урока я выбрала слова замечательного ученого А.Е.Ферсмана: “Нет во всем мире земли, где бы хранилось столько богатств, где бы так могучи были силы недр…”
Как вы понимаете слово недра? (То, что внутри земли)
О каком богатстве недр говорится? (О полезных ископаемых)
Как вы понимаете значение слов «польза», «копать»?
Польза - хорошие, положительные последствия, выгода.
Копать - 1) разрыхлять, отваливать, отделяя и приподнимая;
2) отваливая землю, делать углубления;
3) отваливая землю, доставать, извлекать.
Теперь примените свои знания для пояснения смысла темы нашего урока.
(открывается написанное на доске название «Полезные ископаемые»)
Для человека в мире существует множество полезных предметов. Например, дерево
Можем ли его назвать полезным ископаемым? Почему?
Что вы предлагаете отнести к полезным ископаемым?
Всегда ли их надо « выкапывать» из недр земли?
Назовите полезные ископаемые, которые лежат прямо у нас под ногами (глина, песок).
Сформулируйте понятие «полезные ископаемые».
II . Практическая работа.
А) Возьмите в руки изделия из чугуна, стали, алюминия, свинца, олова, серебра и т.д. К каждому из них поднесите магнит. Некоторые из них притягиваются магнитом, некоторые нет.
Притягивающиеся магнитом – это черные металлы, не притягивающиеся – цветные металлы.
Из чего человек получает металлы? (Из руды)
2) Работа с учебником: с.29
Чтение определения, что такое руда.
Учитель показывает коллекцию полезных ископаемых и предлагает детям назвать, какие из них узнали.
Расскажите, как можно использовать знакомые вам полезные ископаемые в экономике страны.
Далее учащиеся выполняют практическую работу Изученные свойства полезных ископаемых заносятся учащимися в таблицу самостоятельно по мере их определения. Практическую работу лучше организовать в группах.
Свойства полезных ископаемых.
Название
Состояние
Плотность
Цвет
Горючесть
Железная руда
Твёрдая
Плотная
Чёрный
-
Нефть
Жидкая
-
Коричневая
Известняк
Твёрдый
Плотный
Белый
-
Глина
Твёрдая
Рыхлая
Красно-коричневый
-
Каменный уголь
Твёрдый
Плотный
Чёрный
Рассмотрите внимательно таблицу. Какими свойствами могут обладать разные полезные ископаемые?
III . Знакомство с новым материалом.
А) Понятие о полезных ископаемых.
Вся поверхность Земли состоит из горных пород. Камушки на берегу реки, мел, которым мы пишем в классе, уголь – все это горные породы. Все горные породы, полезные для человека, так и называют полезные ископаемые. Почему ископаемые?
Потому что многие из них находятся под землей, закрыты от нашего взгляда, их надо извлечь («ископать», говорили в старину) из-под земли.
Полезные ископаемые - это природные богатства, которые люди добывают из глубин земли или с её поверхности и используют в хозяйстве.
Например:
В строительстве (песок, глина, гранит, известняк).
Как топливо (нефть, газ, каменный уголь, торф).
Для приготовления пищи (каменная соль).
Б) Добыча полезных ископаемых.
Рассмотрите карту Казахстана. Многочисленные значки различной конфигурации и цвета означают места добычи разных полезных ископаемых.
Места, где находятся полезные ископаемые в количествах, достаточных для разработки, называют месторождениями полезных ископаемых.(вывесить на доску, а у детей на партах )
В) Знакомство с полезными ископаемыми
Казахстан занимает третье место после России и Украины в СНГ по запасам железной руды (16,6 млрд т). Месторождения находятся в основном в Северном Казахстане, где сконцентрировано 85% разведанных запасов железной руды. Особое значение имеют Качарское и Соколовско-Сарбайское месторождения.
Сарбайское месторождение железа было открыто в 1948 году летчиком М. Сургутановым. Во время перелета над месторождением он обратил внимание на резкое отклонение стрелки компаса под влиянием магнитной аномалии. Вскоре было открыто редкое месторождение железа. Руды этих месторождений высокого качества и содержат 50-60% чистого железа. Руды осадочного происхождения встречаются в месторождениях Аятское и Лисаковское в Костанайской области и добываются открытым способом на глубине 30 метров. Содержание чистого железа в руде 37-40%. Небольшие месторождения железной руды имеются в Карагандинской (Кентобе, Каратас) и Северо-Казахстанской (Атансор) областях.
Сообщение детей (показывают на карте)
Марганец . (темный пурпурный)К наиболее крупным месторождениям марганца относятся Атасуское и Жездинское, расположенные в Центральном Казахстане. В местных рудах содержание марганца достигает 27%. Месторождения марганца были также обнаружены в Сарыарке (в частности, в Улытау), Каратау и Мангыстау.
Хром. 99% месторождений хрома встречается в Мугоджарских горах. Большой известностью пользуются Кемпирсайская и Донская группы месторождений, содержащих высококачественные руды. Месторождения хромитов открыты также в Костанайской и Воcточно-Казахстанской областях.
Казахстан вышел на второе место в мире по запасам и годовой добыче хромитовых руд (темный зеленый). Эти руды являются обязательным компонентом при выплавке нержавеющей стали. Хром экспортируется в 40 стран мира. 97% хромитов в СНГ добывается в Казахстане.
Никель (зеленый). Значительные запасы никеля сосредоточены в Мугоджарах. Более 40 крупных месторождений никеля находятся в БурыкталеКемпирсайского массива в Актю-бинской области» Большие запасы высококачественного никеля разведаны в месторождениях Аккарга и Актау в Ко-станайской, Карагандинской и Восточно-Казахстанской областях.
Алюминий (светлый желтый). Основное алюминиевое сырье Казахстана - бокситы. Главные месторождения расположены на северо-востоке Сарыарки (окрестности Астаны) и в Тургайском прогибе (Амангельдинская группа). В них запасы бокситов незначительны. Поэтому изыскивается возможность использовать другие источники сырья, в составе которых содержится глинозем. Казахстан занимает одно из первых мест в СНГ по производству алюминия.
Медь (зеленый). Казахстан обладает богатейшими запасами медной руды. Основные промышленные типы руд - медистые песчаники (71%) и медно-порфировые (24%). Самым крупным месторождением руды медистых песчаников является Жезказган. Жезказганские рудные месторождения по своему потенциалу занимают первое место в СНГ и второе место в мире. Казахстан по добыче меди занимает седьмое место в мире. 92% меди экспортируется в зарубежные страны.
Крупные месторождения руды медно-порфирового типа - Коунырат, Бозшаколь. Они разрабатываются открытым способом, но руды отличаются невысоким содержанием металла.
Полиметаллы . Полиметаллические руды содержат ценные компоненты - свинец и цинк, а также медные соединения, золото, серебро и другие металлы. Богатейшие месторождения свинца и цинка - Риддерское, Зыряновское и другие - находятся на Рудном Алтае. В местных рудах много металлов. Полиметаллические месторождения имеются в Текели - в Жунгарском Алатау, в Ачисае и Мыргалымсае - в горах Каратау. В последние годы разведаны богатые месторождения свинца в Центральном Казахстане (Кызылеспе, Каскаайгыр и др.).
Золото . В Казахстане имеется 190 месторождений золота. Золото добывается на востоке республики - на Алтае, в районе Калбинского хребта, на северо-западе - в Жетыгаринском районе Костанайской области. Золотоносные месторождения на северной окраине Центрального Казахстана (Степняк, Аксу, Майкаин) представлены кварцевыми жилами, вторичными кварцитами и россыпями. Месторождения в районе Калбинского хребта тоже содержат кварцевые жилы и россыпи. Небольшие кварцевожильные месторождения есть в Жунгарском и Заилийском Алатау.
Редкие металлы . К этой группе относятся вольфрам, молибден, ванадий, висмут, сурьма и др. По количеству и промышленному значению месторождений Центральный Казахстан занимает первое место в СНГ. Некоторые редкие металлы (кадмий, индий, висмут, селен, ртуть и др.) имеются также в полиметаллических месторождениях Жунгарии и Алтая.
Железная руда - это полезное ископаемое, из которого получают железо.
К железным рудам относятся красный железняк, магнитный железняк, бурый железняк.
Красный железняк (гематит) содержит 70% железа. Он красного цвета, имеет полуметаллический блеск, оставляет на керамической плитке вишнево-красную черту, твердый (оставляет царапину на стекле), тяжелее воды. Это основная руда для получения железа.
Магнитный железняк (магнетит) содержит до 73% железа. Он черного цвета, имеет металлический блеск, тверже стекла, оставляет на керамической плитке черту черного цвета, тяжелее воды. Эта руда имеет очень большое значение для народного хозяйства.
Бурый железняк (лимонит) содержит до 60 % железа. Цвет бурого железняка различный - бурый, желтый, черный; он мягче стекла, на керамической плитке оставляет черту бурого цвета, тяжелее воды. Эта руда наиболее распространена на поверхности Земли.
Из железной руды выплавляют чугун, сталь, железо. А из них в свою очередь изготавливают предметы быта: ножи, ножницы, детали машин, вагонов, тракторов, железнодорожные рельсы.
В некоторых местах железная руда залегает неглубоко, в таких месторождениях ее добывают открытым способом. Сначала пласт взрывают, а потом в образовавшемся карьере огромные экскаваторы черпают руду и грузят ее в машины или железнодорожные вагоны.
В других местах руда залегает глубоко, тогда для ее добычи роют глубокие шахты.
На физической карте месторождения железной руды обозначают черным треугольником.
По запасам железной руды Казахстан занимает среди других стран мира одно из первых мест. Более 85 % всего запаса железной руды республики сосредоточено в Костанайской области.
Самое крупное Соколовско-Сарбайское месторождение было открыто с помощью самолета (что повлияло на магнитную стрелку прибора самолета?). Другие месторождения железной руды имеются в Сарыарке, на севере Арала.
Учитель рассказывает, как добывают железную руду в рудниках и в карьерах открытым способом.
В нашей стране добывают железную руду в основном открытым способом, так как этот способ добычи является выгодным.
Показывает наиболее крупные месторождения железных руд на карте.
Из железной руды получают чугун и сталь. Они не встречаются в природе в чистом виде. Металл находится в смеси с другими веществами. Сначала в доменных печах выплавляют из руды чугун. В настоящее время доменные печи полностью механизированы. Высота печей превышает 10-этажный дом, снаружи они покрыты стальным каркасом.
Небольшие вагонетки беспрерывно доставляют в домну руду и кокс. Из нижнего отверстия домны постоянно вдувают горячий воздух. В домне происходит восстановление железа из окислов.
Температура внутри печи достигает 20 000 С. Металл, находящийся в составе руды, плавится и стекает вниз, накапливается на дне печи. Собравшийся металл понемногу вытекает из нижнего отверстия печи в огромный ковш, расположенный на движущейся по железным рельсам вагонетке. Далее подвижный ковш разливает чугун в формы.
Доменная печь Доменная печь
(схематическое изображение)
Остыв, затвердевший чугун, отправляют в плавильные печи. Здесь выплавляют из чугуна сталь.
В Казахстане самый крупный завод, где выплавляют сталь, находится в городе Темиртау. На этом заводе начинал свой трудовой путь в качестве сталевара первый Президент нашей Республики Нурсултан Назарбаев.
Это интересно
Рассказ учителя.
В организме человека тоже есть металлы. Больше всего в организме человека железа, и большая его часть находится в крови в особых тельцах- эритроцитах. Они живут до 100 дней и заменяются новыми. За жизнь у человека вырабатывается 500 кг эритроцитов. Для этого ему нужно 0,5 кг железа. Железо поступает в организм человека с пищей. Больше всего железа в морской капусте, печени говяжей, фасоли, петрушке, овсянке и т.д.
IV . Работа с учебником.
С. 38-40 Чтение текста, ответы на после текстовые вопросы и выполнение заданий.
Что относится к черным металлам?
Назовите виды черных металлов.
Как из железной руды получают сталь и чугун?
Какие изделия изготавливают из чугуна и стали?
Назовите места, где добывают железную руду.
V
. Итог урока. Хотелось бы закончить урок стихотворением
Джамбула Джабаева
Посмотрите –
Озарен и осиян –
Стал одетый в лучи Казахстан…
Каратау даст свинец,
Кокшетау гонит овец,
Тянет золотом руки Алтай,
Медь обильно дает Карсакпай,
Белый хлопок дарит Чимкент,
Золотые как в сказке хлеба.
Для народа растит Актоба…
Дни и ночи грузит поезда
Черным золотом Караганда…
В Эмбе гордые вышки стоят,
И кипит нефтяной водопад.
В Карамчинской степи зреет рис.
В Алатау сады поднялись,
А в садах слаще сна и мечты
Спеют яблоки Алма-Аты.
VI .Задание на дом.
Б) Описать предметы из чугуна и стали, встречающиеся в повседневной жизни.
В) Обозначить на контурной карте месторождения железной руды.
VII . Рефлексия.
Урок:
привлек меня тем...
Известняк
Твёрдый
Плотный
Белый
-
Глина
Твёрдая
Рыхлая
Красно-коричневая
-
Каменный уголь
Твёрдый
Плотный
Чёрный
Руды черных металлов входят в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием черных руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Железные руды (рис.1) встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, железняк в его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.
Начало применения железа относится к ІІІ тысячелетию до н.э., когда люди из метеоритов делали орудия труда и охоты, украшения. В I тысячелетии до н.э. люди начали выплавлять железо из руд, на смену бронзовому веку пришел век железа. С развитием металлургии бурые железняки начали плавить в домнах сначала на древесном угле, а с ХIХ в. на каменном угле и коксе. Из чугуна научились выплавлять сталь. А в ХХ в. и высококачественные легированные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала.
Рис.1. Железная руда
Среди железорудных месторождений формации коры выветривания выделяются три типа - россыпные, остаточные (бурожелезняковые и мартитовые руды) и зоны окисления (железные шляпы). Важное промышленное значение имеют лишь остаточные месторождения. Остаточные месторождения образуются главным образом на гипербазитах, габбро, диабазах и базальтах, а также на железистых осадочных и метаморфических породах. При выщелачивании силикатов и выносе из коры выветривания кремнезема, серы и щелочей на месте накапливаются гидроксиды и оксиды железа, алюминия, марганца, хрома, титана, кобальта, никеля и других компонентов. Устойчивые к выветриванию минералы (магнетит, хромшпинелиды, ильменит и др.), содержащиеся в материнских породах, концентрируются в коре выветривания, обогащая железные руды повышенными содержаниями хрома, титана, никеля, ванадия, кобальта.
Бурожелезняковые природно- легированные руды формируются при выветривании ультраосновных и основных пород и руд других формаций (сидеритовых, оолитовых и др.). К такому типу относится месторождение Бильбао в Испании, где лимонитовые и гематито- вые рудные тела мощностью до 30 м образовались по первично сидеритовым и анкеритовым залежам длиной до 3 км и шириной до 1 км. Аналогичные месторождения известны в СРВ (Тхайнгуен), Алжире, Гвинее, Индонезии, в Новой Каледонии, на Кубе и Филиппинах. Содержание железа в рудах достигает 60 %.
Породы железисто-кремнистых (джеспелитовых) формаций в средне- и позднедевонские этапы корообразования подвергались интенсивному выветриванию с разложением щелочных и щелочноземельных силикатов, окислением (мартитизацией) магнетита, выщелачиванием кремнезема и образованием богатых железных руд. Такие руды формируют мощные и глубоко уходящие вниз по разрезу вертикального профиля залежи на некоторых месторождениях KMA.
Все известные в KMA богатые железные руды представлены двумя генетическими типами: остаточными и осадочными. Залежи богатых руд располагаются в верхних (головных) частях железистых кварцитов. Богатые руды, как правило, наследуют текстуру и минеральный состав железистых кварцитов и представляют собой тяжелые (объемная масса 3-3,8), слабомагнитные, мелко- и тонкозернистые породы, сложенные мартитом, магнетитом (редко), железной слюдкой, карбонатом (сидерит и кальцит), тонкочешуйчатыми гематитом и гидрогематитом, гидрогетитом и хлоритом типа шамозита. Контур залежей железных руд определяется контуром выходов железистых кварцитов под осадочные породы. Вследствие этого залежи богатых руд обычно вытянуты по простиранию при относительно небольшой ширине вкрест простирания. Большое значение в формировании морфологии залежей имел также эрозионный размыв богатых железных руд.
На участках высоких абсолютных отметок, обычно на широких полях железистых кварцитов, богатые руды имеют небольшую мощность или вообще отсутствуют. На месторождениях, расположенных в юго-западной части КМА, где зоны железистых кварцитов линейно вытянуты, мощность богатых железных руд огромна, а протяженность залежей по простиранию измеряется десятками километров. К легирующим металлам относятся: марганец, хром, титан, ванадий, никель, кобальт, молибден, вольфрам в основном применяются как легирующие добавки для изготовления легированных сталей.
Марганец
Марганцевые руды использовались с конца XVIII в. для изготовления красок и медицинских препаратов. В связи с развитием черной металлургии марганцевые руды начали широко применяться со второй половины XIX в. В настоящее время металлургия является главным потребителем марганца. Добавка марганца повышает вязкость стали, ее твердость и ковкость, способствует переходу в шлак многих вредных примесей. В небольших количествах марганец используется в электротехнической, химической и керамической промышленности. Основными месторождениями марганцевых руд в на постсоветском пространстве являются Никопольское (Украина) и Чиатурское (Грузия). Никопольское месторождение (Днепропетровская область) является крупнейшим месторождением, запасы его оцениваются в 1 млрд. т (мировые ресурсы этих руд - 3 млрд. т). Из всех запасов руд месторождения 80 % представляют собой пиролюзит, а остальные - карбонатные руды. Содержание марганца в зависимости от пласта, участка и т. д. изменяется от 23 до 31 %, но в среднем по бассейну оно составляет 27-28 %.
Рис.2. Пиролюзитовая руда
Добываемые, в основном пиролюзитовые руды (рис.2) более богаты, чем карбонатные. Пустая порода кремнеземистая. Развитие бассейна, являющегося основной базой черной металлургии страны, идет в направлении расширения добычи открытым способом, магнитного обогащения и окускования концентратов. Южнее г. Запорожье разведано мощное Больше-Токмакское месторождение карбонатных марганцевых руд со средним содержанием марганца 20 %. Руда легко обогащается до содержания 27 % Мn при 0,17 % Р. Пустая порода основная, что повышает ценность этой руды. Это месторождение пока не разрабатывается.
Чиатурское месторождение является вторым после Никопольского по значению и запасам. Запасы его оцениваются в 180 млн. т сравнительно богатой руды двух минералогических типов: смеси пиролюзита с псиломеланом и карбонатных руд. Содержание марганца колеблется от 25 до 47 %, фосфора - 0,18-0,2 %. Низкое содержание железа дает возможность выплавлять богатые сорта ферромарганца. Основная часть руды обогащается промывкой и магнитной сепарацией. Месторождение интенсивно разрабатывается и является поставщиком качественных руд для ферросплавной промышленности. Кроме этих месторождений на Урале, в Казахстане и Западной Сибири есть ряд других, но с гораздо меньшими запасами менее качественных руд. Из зарубежных месторождений наибольшее значение имеют Бразильское (район г. Рио-де-Жанейро, 60 млн. т, 48-51% Mn), Золотого Берега (Гана, 30 млн. т, 46-61% Mn), Южно-Африканское (50 млн. т, 40-50% Mn), индийские и ряд других.
Хром
Хромсодержащие руды были впервые выявлены на Урале в 1799 году. В начале XIX в. они использовались в качестве огнеупорного материала для футеровки металлургических печей, получения красок и дубителей кожи. В конце XIX в. хром начал широко использоваться в качестве легирующего металла. В настоящее время основным потребителем хромо содержащих руд является металлургическая промышленность 65%, остальные используются в огнеупорной и химической промышленности. Хром применяют для производства нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных, инструментальных и других сталей.
Хромиты (хромовые руды) - природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений. Собственно рудным компонентом являются так называемые хромшпинелиды; по составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «Хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические.
Титан
Титан был открыт в 1791 году, но применяться начал лишь с середины XX в. Свойства титана уникальны: температура плавления 1725 0 . Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью, применяются в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной промышленности.
Рис.3. Ильменит
Месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения связаны с ультраосновными, основными и щелочными породами, содержат 7-32% TiO2. Встречаются вкрапленные и сплошные титановые руды, имеющие пластовую или жилообразную форму. Переходы между вкрапленными и сплошными титановыми рудами обычно постепенные. Наряду с ильменитом в них содержатся титаномагнетит и гематит. Крупные магматические месторождения известны в СССР, Канаде, США, Норвегии, ЮАР, Индии. Среди экзогенных месторождений титановых руд выделяются: ильменитовые и рутиловые в корах выветривания (3-30% TiO2); элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи ильменита (0,5-25% TiО2); прибрежно-морские (древние и современные) россыпи ильменита (рис.3), лейкоксена, рутила (0,5- 35% TiO2), а также циркона, монацита и др.
Прибрежно-морские россыпи - основной промышленный тип титановых руд. Для них характерны пластовые и линзообразные залежи, мощность которых достигает нескольких десятков м, а протяжённость нескольких десятков км при ширине до нескольких тысяч м. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне. Среди метаморфогенных месторождений выделяются песчаники с лейкоксеном (8- 10% TiO2); ильменит-магнетитовые в амфиболитах (12,2% TiO2); рутиловые в гнейсах, хлоритовых сланцах и др.
Ванадий
Ванадий был открыт в 1801г., используется с начала XX в. для легирования чугуна и стали. Он повышает твердость, упругость, износоустойчивость и сопротивление разрыву. Титано ванадиевые сплавы применяются для изготовления реактивных самолетов и космической техники. Известны также сплавы V с Cu, Ta, Nb, Zr, Ni, Co, Al и Mg. В химической промышленности ванадий применяется в качестве катализатора при крекинге нефти, производстве красок, каучука. Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10−2% по массе, в воде океанов 3·10−7%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230-290 г/т).
Рис.4. Ванадинит
В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl (рис.4) и некоторые другие. Основной источник получения ванадия - железные руды, содержащие ванадий как примесь.
Никель
Никель известен с глубокой древности, но промышленное производство началось в первой половине XIX в. Никель используется для покрытия металлических изделий для придания им высокой химической и термической стойкости. Добавка к сталям повышает их вязкость, упругость, антикоррозионные свойства. Применяются также сплавы Ni с Cu, Zn, Al, Cr, монетный сплав содержит 75% Cu + 25% Ni.
Кобальт
Кобальтовые краски использовались в глубокой древности. Металлический кобальт впервые получен в 1735г. Резкое возрастание потребления кобальта относится к началу XX в. В настоящее время свыше 40% Co используется для производства сплавов и супер сплавов, сверхтвердых сплавов Co с Ni, Fe, Cr, W, Mo.
Молибден
Молибден был открыт в 1778г., но широкое применение в промышленности он нашел только в XX в. Свыше 80% всего добываемого молибдена используется в металлургической промышленности в основном для легирования сталей и получения супер сплавов. Молибденовые стали приобретают высокую твердость, вязкость, тугоплавкость, кислотоупорность и ряд других ценных свойств. Металлический молибден используется в производстве электроламп, электровакуумных приборов. Кроме этого он употребляется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной и других отраслях промышленности.
Вольфрам
Вольфрам в виде соединения WO 3 был открыт в 1781 г, а промышленное использование его для легирования сталей началось с конца XIX в. Вольфрам применяется в производстве специальных сталей, присадка вольфрама к стали повышает ее твердость, прочность, тугоплавкость, это быстрорежущие, инструментальные, броневые стали, используемые в изготовлении оружия и снарядов. Вольфрам в сочетании с Cr, Ni, Co используется для изготовления жаропрочных и сверхтвердых сплавов – победитов, карбидов, боридов.