Аналитический отчет студенческой сборной России "Metal Cup - 2017"
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
МОДЕЛЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ<br />
ПРОМЫШЛЕННОГО РОСТА <br />
В РОССИИ<br />
<strong>Аналитический</strong> <strong>отчет</strong> <strong>студенческой</strong><br />
<strong>сборной</strong> <strong>России</strong> «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong> - 2017»
1<br />
Центр развития<br />
профессионального<br />
образования
Содержание<br />
1. Состав <strong>сборной</strong> РФ «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong> - 2017»……………………………….…….3<br />
2. О чемпионате «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong>»………………………………………..…………….…….5<br />
3. Об ассоциации МППМ…………………….…………………………..…………….…….6<br />
4. Слово председателя………………………..……………………………………………….7<br />
5 ИНДУСТРИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ<br />
5.1 Прорывные технологии…………………………………………………………………10<br />
5.2 Кадровое обеспечение промышленного роста………………..….13<br />
5.3 Экологические аспекты устойчивого развития……………..…….14<br />
6 ИНДУСТРИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ<br />
6.1 Прорывные технологии………………………………………………………..……….16<br />
6.2 Кадровое обеспечение промышленного роста……………..…….18<br />
6.3 Экологические аспекты устойчивого развития………………..….19<br />
7 ИНДУСТРИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ<br />
7.1 Прорывные технологии………………………………………………………..……….22<br />
2
Состав <strong>сборной</strong> Российской Федерации «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong> - 2017»<br />
АЛЕКСАНДР ВЛАСОВ<br />
председатель ассоциации<br />
«МППМ»<br />
ЯНА МАРЧЕНКО<br />
руководитель блока<br />
«Участники»<br />
ВЛАДИМИР БАЖИН<br />
эксперт-наставник, заведующий<br />
кафедрой АТПП СПГУ, профессор, д.т.н.<br />
СЕРГЕЙ ФЕЙЛЕР<br />
эксперт-наставник, заведующий<br />
кафедрой МЧМ СибГИУ, к.т.н.<br />
АНДРЕЙ ТЮТРИН<br />
эксперт-наставник, доцент кафедры<br />
МЦМ ИрНИТУ, к.т.н.<br />
ДАРЬЯ КИРНОС<br />
модератор<br />
КИРИЛЛ НОСКОВЕЦ <br />
модератор<br />
АРТЕМ КОПЦЕВ<br />
модератор<br />
АРТЕМ ФЕДОРОВ<br />
основной состав, <br />
студент СФУ<br />
РОМАН ШЕВЧЕНКО<br />
основной состав, <br />
студент СибГИУ<br />
ЕРКЕБУЛАН КУСАИНОВ<br />
основной состав,<br />
студент ИрНИТУ<br />
3
КОНСТАНТИН ХРАМЦОВ<br />
основной состав, <br />
студент СПТ<br />
ДЕНИС АВЕРЬЯНОВ<br />
основной состав, <br />
студент СФУ<br />
ДМИТРИЙ БАКУЛИН<br />
основной состав, <br />
студент СФУ<br />
ВЛАДИСЛАВ МЕЛЬНИЧЕНКО<br />
расширенный состав, <br />
студент СФУ<br />
ДМИТРИЙ АНИСИМОВ<br />
расширенный состав, <br />
студент ЧГУ<br />
ЕВГЕНИЯ ВАСЮКОВА<br />
основной состав, <br />
студент ЮУрГУ<br />
СЕРГЕЙ ФЕДОСЕЕВ<br />
основной состав, <br />
аспирант ЮТИ ТПУ<br />
СЕРГЕЙ САФОНОВ<br />
основной состав, <br />
студент СибГИУ<br />
ТАТЬЯНА ЦВЕТКОВА<br />
расширенный состав, <br />
студент ЧГУ<br />
ПАВЕЛ ГУСЕВ<br />
расширенный состав, <br />
студент ИрНИТУ<br />
ВАДИМ АНТОНОВ<br />
основной состав, <br />
студент СФУ<br />
ЕКАТЕРИНА КОМАРОВА<br />
основной состав, <br />
студент СФУ<br />
ВЛАДИМИР ПОПИКОВ<br />
расширенный состав, <br />
студент КрИМТ<br />
МИХАИЛ ЕРМОЛАЕВ<br />
расширенный состав, <br />
студент ИрНИТУ<br />
4
О Международном чемпионате<br />
по технологической стратегии <br />
в металлургии «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong>»<br />
Международный чемпионат по<br />
технологической стратегии в металлургии «<strong>Metal</strong><br />
<strong>Cup</strong> – 2017» – это профессиональное командное<br />
соревнование молодежных международных<br />
команд ведущих университетов <strong>России</strong>, Бразилии,<br />
Ямайки, Индии по решению актуальных<br />
отраслевых задач (кейсов) и разработке<br />
проектных решений в промышленности.<br />
Чемпионат проводится с целью дальнейшего<br />
усиления интернационализации высшего<br />
образования, развития академической<br />
мобильности и технического профессионального<br />
образования и обучения, стремления к усилению<br />
взаимодействия в сфере образования и научных<br />
исследований в областях, представляющих<br />
взаимный интерес стран-участниц, а также<br />
поддержки инициативы в сфере технического<br />
профессионального образования и обучения в<br />
области формирования умений и навыков в<br />
странах-участницах. Главным организатором<br />
Чемпионата является ассоциация «Молодежная<br />
площадка профессиональных металлургов».<br />
Основной используемой технологией<br />
Чемпионата является кейс-метод, который<br />
получил широкое применение для решения<br />
экономических и управленческих задач. В рамках<br />
чемпионата кейс-метод адаптирован под<br />
решение инженерных и стратегических задач.<br />
Кейс, используемый в Чемпионате, представляет<br />
собой структурированный аналитический обзор<br />
текущей деятельности предприятия с прямой<br />
взаимосвязью с реальной рабочей обстановкой<br />
на производстве. После изучения кейса,<br />
участникам Чемпионата необходимо изучить<br />
оценить производственную ситуацию,<br />
сформировать перечень узких звеньев,<br />
предложить и обосновать наиболее эффективное<br />
решение используя инструменты экономического<br />
анализа.<br />
Чемпионат имеет два уровня: всероссийский и<br />
международный. Всероссийский состоит из 15<br />
отборочных этапов в ведущих технических<br />
образовательных учреждениях <strong>России</strong> (СФУ,<br />
ИрНИТУ, СибГИУ, СПбПУ, МГТУ, ЮУрГУ и др.).<br />
Международный включает определение состава<br />
студенческих сборных стран-участниц<br />
Чемпионата, разработку страновых моделей<br />
промышленного роста и международную модель<br />
взаимодействия. Отбор членов <strong>сборной</strong> <strong>России</strong><br />
проходил в феврале-апреле 2017 года и включал<br />
5 заочных и финальный этап. По результатам<br />
отбора были определены 20 лидеров <strong>сборной</strong> (11 -<br />
основной состав, 9 - расширенный состав).<br />
Ключевым результатом проведения<br />
Чемпионата является построение молодыми<br />
людьми образа будущего технологического<br />
развития и взаимодействия стран-участниц до<br />
2030 года в виде проектной модели, а также<br />
разработка конкретный проектных решений в<br />
отраслевых комплексах стран-участниц.<br />
В результате проведения Чемпионата будет<br />
организовано международное молодежное<br />
профессиональное сообщество в рамках странучастниц,<br />
что укрепит сотрудничество и усилит<br />
интеграцию для реализации совместных проектов<br />
развития.<br />
Организатором чемпионата являются,<br />
Молодежное правительство Красноярского края,<br />
ассоциация «МППМ», Сибирский федеральный<br />
университет при поддержке Администрации<br />
Губернатора Красноярского края, Правительства<br />
Красноярского края, министерства<br />
промышленности, энергетики и торговли<br />
Красноярского края, агентства молодежной<br />
политики и реализации программ общественного<br />
развития Красноярского края. Партнерами<br />
международного чемпионата являются<br />
крупнейшие промышленные и инжиниринговые<br />
компании черной и цветной металлургии<br />
Российской Федерации и Красноярского края, а<br />
именно: ОК «РУСАЛ», АО «Полюс», ООО «КраМЗ»,<br />
ООО «КиК», АО «Северсталь», АО «ММК» и другие.<br />
5
Об ассоциации<br />
«Молодежная площадка<br />
профессиональных металлургов<br />
Ассоциация «Молодежная площадка<br />
профессиональных металлургов» функционирует<br />
с 2015 года. Сегодня – это крупнейшее<br />
молодежное сообщество металлургического<br />
сектора <strong>России</strong>, ведущий разработчик и оператор<br />
крупнейших образовательных и социальных<br />
проектов в металлургии, а также в смежных<br />
научных направлениях за Уралом.<br />
Основной вектор деятельности сообщества<br />
направлен на формирование и усиление<br />
кадрового потенциала металлургии за счет<br />
выявления и поддержки перспективных молодых<br />
специалистов, развитие инженерного мышления<br />
и профессиональных компетенций молодежи.<br />
Миссия сообщества – развитие кадрового<br />
потенциала металлургической отрасли, через<br />
разработку и внедрение передовых<br />
образовательных практик, организацию<br />
интегрированных коммуникативных форматов<br />
для молодежи, образования, бизнеса и<br />
государственной власти.<br />
Основными направлениями деятельности<br />
молодежного сообщества являются:<br />
•формирование положительного имиджа<br />
инженерных профессий в молодежной среде;<br />
•ранняя профессиональная ориентация;<br />
•выявление талантливой молодежи,<br />
содействие ее профессиональному развитию;<br />
•содействие в реализации молодежных<br />
проектных инициатив;<br />
•создание условий для межотраслевой<br />
коммуникации специалистов и молодежи;<br />
•повышение доступности к профессиональной<br />
литературе.<br />
Команда МППМ реализует следующие<br />
проекты: «Международный чемпионат по<br />
технологической стратегии в металлургии «<strong>Metal</strong><br />
<strong>Cup</strong>», «Молодежный форум «Команда<br />
профессионалов», Специализированный центр<br />
компетенций «Конструирование сплавов и<br />
материалов» JuniorSkills, Банк проектов, «Школа<br />
металлургов», «Библиотека».<br />
Молодежный форум « Команда<br />
профессионалов» (впервые состоялся в 2016 г. в<br />
рамках Международного конгресса «Цветные<br />
металлы и минералы») – это место встречи для<br />
обмена мнениями, идеями и опытом о создании<br />
благоприятных условий устойчивого развития<br />
промышленного комплекса.<br />
Специализированный центр компетенций<br />
«Конструирование сплавов и материалов»<br />
JuniorSkills – это лабораторно-тренировочный<br />
центр по перспективной металлургической<br />
компетенции. Центр объединяет в партнерскую<br />
сеть организации среднего, профессионального и<br />
высшего образования. Проект реализуется при<br />
поддержке ЦСП «РУСАЛ». Участники проекта -<br />
школьники г. Красноярске в возрасте от 10 до 17<br />
лет, проходят дополнительную образовательную<br />
программу по металлургии и проходят<br />
подготовку к региональному чемпионату<br />
JuniorSkills.<br />
Школьная лига Кубка Красноярского края по<br />
решению отраслевых задач «Команда<br />
профессионалов» – это региональный кейсчемпионат<br />
среди школьников, в котором в 2017<br />
году приняли участие 20 команд из 7<br />
общеобразовательных учреждений г .<br />
Красноярска. Основное технологией школьной<br />
лиги является метод кейсов (case study), который<br />
адаптирована под уровень учеников 8-11 классов.<br />
Участники чемпионата получают важный опыт<br />
работы в команде, структурирования<br />
информации и проектирования решения<br />
реальных инженерных задач.<br />
Банк проектов – это онлайн хранилище всех<br />
разработанных решений кейсов ассоциации, а<br />
также решений, предложенных участниками<br />
чемпионата «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong>».<br />
В Библиотеке ассоциации доступны самые<br />
актуальные и современные научно-технические<br />
источники информации для юных металлургов и<br />
преподавателей.<br />
6
председатель ассоциации «МППМ»<br />
АЛЕКСАНДР ВЛАСОВ<br />
7
Профессиональное сообщество «Молодые металлурги» (МППМ) создано в 2014<br />
году с целью популяризации металлургических профессий, технического<br />
творчества, развития инженерного и структурного мышления у молодежи.<br />
Сегодня МППМ реализует ряд профориентационных и образовательных<br />
проектов как для школьников, так и для студентов. Ведущим проектом<br />
сообщества является Международный чемпионат по технологической стратегии в<br />
металлургии «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong>». Основной используемой технологией чемпионата<br />
является метод кейсов, или по-другому, решения практических задач реальных<br />
производственных объектов. Участниками чемпионата могут стать обучающиеся<br />
вузов, техникумов, колледжей в возрасте от 16 до 30 лет, которые объединившись<br />
в команды по 4-5 человек должны проявить навыки анализа и синтеза, чтобы<br />
разобраться в производственной ситуации, а также проектирования и знания<br />
технологии, чтобы разработать стратегию или проект развития производства.<br />
Неотъемлемыми элементами «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong>» являются конкуренция среди<br />
команд и участие представителей производственных компаний в качестве<br />
экспертов при оценке решений. Обычно на защите проектов присутствует 7-10<br />
экспертов, что позволяет участникам получить качественную обратную связь и<br />
заявить о себе, как о перспективном сотруднике.<br />
Чемпионат является традиционным мероприятием начиная с 2015 года. В 2016<br />
году состоялся первый Всероссийский чемпионат. Лучшие команды «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong> -<br />
2016» встретились в финальном этапе в рамках Молодежной площадки VIII<br />
Международного конгресса «Цветные металлы и минералы» «Команда<br />
профессионалов» в городе Красноярске. По итогам чемпионата 2016 года было<br />
приглашено на стажировку более 80 участников, трудоустроено 21, некоторые<br />
проекты получили поддержку компаний и грантовых фондов на развитие. В 2017<br />
году количество отборочных этапов увеличилось с 8 до 14, а их участниками стало<br />
более 1000 человек, приглашения на стажировки получили более 120 человек.<br />
чемпионата в 2017 году проходит в 14 образовательных учреждениях, Победители<br />
отборочных этапов чемпионата примут участие во Всероссийском финале.<br />
Новый формат чемпионата в 2017 году - Международная часть, участниками<br />
которой стали страны БРИКС и Ямайка. Новый формат направлен на укрепление<br />
международных контактов и сотрудничества молодых специалистов разных<br />
стран, дальнейшей интеграции молодежи в рамках развития направления «Новые<br />
технологии» стран БРИКС и кооперации лучших студентов для разработки<br />
сложных технологических стратегий развития ключевых инвестиционных<br />
проектов.<br />
Ключевым результатом проведения международной части «<strong>Metal</strong> <strong>Cup</strong> - 2017»<br />
является модель промышленного развития и взаимодействия стран БРИКС до<br />
2030 года, а также неоценимый опыт работы участников и всего оргкомитета с<br />
иностранными студентами и учеными.<br />
8
ИНДУСТРИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ<br />
Человек научился добывать и использовать<br />
металлы несколько тысячелетий назад. В<br />
отдаленные времена было известно лишь<br />
несколько металлов: золото, медь, серебро,<br />
олово, свинец, железо, ртуть, сурьма.<br />
Широкому применению в самых<br />
разнообразных областях техники черные<br />
металлы обязаны своим высоким механическим<br />
и физическим свойствам. Преимущественному<br />
применению черных металлов способствовало<br />
также большое распространение в природе<br />
железных руд, и сравнительная простота<br />
производства чугуна и стали.<br />
До нашей эры железо получали в обычных<br />
кострах, а затем в специально устроенных<br />
плавильных ямах – сыродутных горнах. Из-за<br />
невысокой температуры в таких горнах можно<br />
было получать только малоуглеродистое железо,<br />
притом в тестообразном состоянии.<br />
Увеличение высоты домницы и интенсивная<br />
подача дутья привели к повышению температуры<br />
и более интенсивному развитию процессов<br />
восстановления и науглероживания металла.<br />
Позднее был найден способ передела чугуна в<br />
ковкое железо. Способ получил название<br />
кричного процесса: чугун переплавляли в<br />
кричном горне.<br />
В 1856 г. Г. Бессемером был предложен способ<br />
передела жидкого чугуна путем продувки его<br />
воздухом в конвертере. В 1864 г. отец и сын<br />
Мартены разработали способ производства стали<br />
в регенеративной отражательной печи,<br />
получивший название мартеновского процесса.<br />
В XVIII в. Россия вышла на первое место в<br />
мире по выплавке чугуна, давая свыше трети<br />
мирового его производства. В XIX в. Россия<br />
отстала по выплавке чугуна сначала от Англии, а<br />
затем и от Франции, Германии, США, Бельгии. В<br />
1885 г. удельный вес <strong>России</strong> в мировом<br />
производстве чугуна составлял только 2,7 %.<br />
Импорт чугуна в Россию достигал 50 % от его<br />
внутреннего производства. За период 1885–1900<br />
гг. удельный вес <strong>России</strong> в мировой выплавке<br />
чугуна возрос до 7,2 %, и она заняла четвертое<br />
место в мире.<br />
В течение первого десятилетия XX в. рост<br />
черной металлургии <strong>России</strong> замедлился<br />
вследствие экономических кризисов, а отчасти в<br />
связи с образованием монополий в<br />
горнозаводской промышленности <strong>России</strong>.<br />
Отставание русской металлургии было связано с<br />
применением ручного труда, к тому же<br />
уральская металлургия сохранялась как<br />
древесноугольная, с ее малыми доменными<br />
печами и малой производительностью заводов.<br />
В настоящее время на территории <strong>России</strong><br />
выделяют три металлургические базы –<br />
Центральную, Уральскую и Сибирскую.<br />
Отличаются эти базы и масштабами<br />
производства, технико-экономическими<br />
показателями производства металла и целым<br />
рядом других признаков.<br />
Уральская металлургическая база является<br />
самой крупной в <strong>России</strong> по производству черных<br />
и цветных металлов. Собственная железорудная<br />
база Урала истощена, значительная часть сырья<br />
ввозится из Казахстана и Карелии. Развитие<br />
собственной железорудной базы было связано с<br />
освоением Качканарского месторождения<br />
титаномагнетитов и Бакальского месторождения<br />
сидеритов, на которые приходится более<br />
половины запасов железных руд региона.<br />
На Урале сформировались крупнейшие центры<br />
черной металлургии: Магнитогорск, Челябинск,<br />
Нижний Тагил, Новотроицк и др. Особое место<br />
занимает Магнитогорский металлургический<br />
комбинат – самый крупный по выплавке чугуна<br />
и стали не только в <strong>России</strong>, но и в Европе.<br />
Центральная металлургическая база – район<br />
раннего развития черной металлургии, где<br />
сосредоточены крупнейшие запасы железных<br />
руд. Развитие черной металлургии в этом районе<br />
базируется на использовании крупнейших<br />
месторождений железных руд Курской<br />
магнитной аномалии (КМА), а также<br />
металлургического лома и на привозных<br />
коксующихся углях – донецком, печорском и<br />
кузнецком.<br />
Центральная металлургическая база включает<br />
крупные предприятия полного<br />
металлургического цикла: Новолипецкий<br />
металлургический комбинат, Новотульский завод,<br />
металлургический завод «Свободный сокол»,<br />
«Электросталь» под Москвой. Сооружение<br />
Оскольского электрометаллургического<br />
комбината – самый большой в мире опыт<br />
внедрения бездоменного металлургического<br />
процесса.<br />
10
Металлургическая база Сибири находится в<br />
процессе формирования. На долю Сибири и<br />
Дальнего Востока приходится примерно пятая<br />
часть производимых в <strong>России</strong> чугуна, готового<br />
проката и 15% стали. Эта металлургическая база<br />
характеризуется сравнительно крупными<br />
балансовыми запасами железных руд.<br />
Основой формирования Сибирской<br />
металлургической базы являются железные руды<br />
Горной Шории, Хакасии и Ангаро-Илимского<br />
железорудного бассейна, а топливной базой –<br />
Кузнецкий каменноугольный бассейн.<br />
Современное производство здесь представлено<br />
двумя крупными предприятиями: Кузнецким<br />
металлургическим комбинатом и Западно-<br />
Сибирским заводом, а также ферросплавным<br />
заводом (г. Новокузнецк). Получила развитие и<br />
передельная металлургия, представленная<br />
несколькими заводами (в Новосибирске,<br />
Красноярске, Гурьевске).<br />
Последние десятилетия были очередным<br />
этапом соперничества традиционной схемы<br />
металлургии доменная печь – конвертер и<br />
внедоменного получения металла<br />
восстановительная печь – электропечь. На наш<br />
взгляд, во всемирном масштабе следует оценить<br />
итог этого соперничества как победу<br />
традиционной схемы.<br />
Доменное производство обладает тремя<br />
главными недостатками: экологические<br />
последствия; необходимость использования в<br />
качестве топлива лишь каменноугольного кокса;<br />
возможность использования только кускового<br />
материала. При этом разработаны различные<br />
способы получения чугуна, либо продукта<br />
используемого в качестве чугуна. Они имеют<br />
разную степень проработанности, некоторые<br />
дошли до промышленного внедрения, некоторые<br />
являются лишь лабораторной разработкой.<br />
ПРОЦЕССЫ МИДРЕКС И КОРЕКС<br />
Среди процессов бескоксовой металлургии<br />
наибольшее распространение получили такие<br />
промышленно освоенные процессы, как Мидрекс<br />
для производства металлизованных окатышей из<br />
железорудных окатышей и Корекс для получения<br />
жидкого чугуна из железорудного концентрата.<br />
Заводы с использованием процессов<br />
бескоксовой металлургии, как правило,<br />
структурируются вблизи от месторождений<br />
железорудного сырья (ОМК). Вместе с тем,<br />
полагаем, что даже если плечо доставки<br />
железорудного сырья находится на уровне 1000 –<br />
1500 км, это будет достаточно эффективно.<br />
За счет применения в качестве топлива углей<br />
практически любой калорийности, в качестве<br />
сырья – железорудного концентрата, а также<br />
отходов металлургического производства<br />
себестоимость 1 т чугуна составляет 200–250 $<br />
(стоимость импортируемого чугуна порядка 400<br />
$/т, плечо доставки – 1000–1500 км). Для<br />
дальнейшего производства стали в кислородном<br />
конвертере используется около 80% жидкого<br />
чугуна и 20% металлолома, что позволяет<br />
достичь значительной экономии топливноэнергетических<br />
ресурсов за счет использования<br />
кислорода. При использовании образующихся<br />
колошниковых газов (более 2 тыс. м 3 на 1 т чугуна<br />
с теплотой сгорания 6,7 – 8,0 МДж/м 3 )<br />
дополнительно образуется ТЭР на уровне 150 –<br />
200 тыс. т у.т.<br />
ПРОЦЕСС ORIEN<br />
Суть процесса ORIEN заключается в<br />
восстановлении оксидов железа углеродом. В<br />
результате перехода из твердого в<br />
расплавленное состояние восстановление железа<br />
приобретает жидкофазный характер. Удельная<br />
скорость при этом составляет более 5 кг/(м³*с),<br />
что на два порядка превышает аналогичный<br />
показатель в доменных и шахтных печах.<br />
Отличительной чертой технологии ORIEN является<br />
возможность использования некоксующихся<br />
углей и неокускованного железорудного сырья. В<br />
качестве восстановительного агрегата в процессе<br />
O R I E N служит электродуговая печь<br />
сталеплавильного типа.<br />
Получаемыми продуктами являются жидкое<br />
железо прямого восстановления с широкими<br />
пределами содержания углерода – от 0,05 до 4,<br />
5%, шлак самородного типа, искусственное<br />
газообразное топливо энергетического<br />
назначения, электрическая и тепловая энергия.<br />
Первое из значений углерода отвечает<br />
черновому железу, а второе - передельному<br />
чугуну.<br />
ПРОЦЕСС РОМЕЛТ<br />
Процесс «Romelt» был разработан в 1979 году<br />
и реализован в 1985 году на Новолипецком<br />
металлургическом комбинате (НЛМК). В 1997 году<br />
при участии фирмы Samsung Heavy Industries<br />
была сооружена пилотная установка в городе<br />
Таеджон (Республика Корея) для отработки<br />
технологии переработки в печи Ромелт твердых<br />
бытовых отходов. В 2008 г. на заводе фирмы «AB<br />
<strong>Metal</strong>s» (г. Балхаш, Казахстан) пущена в<br />
эксплуатацию маломасштабная (мощностью 32<br />
тыс. т. чугуна в год) установка Ромелт. На этой<br />
установке помимо производства товарного<br />
чугуна успешно осваивается технология плавки<br />
на штейн местной медной сульфидной руды.<br />
11
Суть процесса состоит в восстановлении<br />
оксидов железа шлака углеродом. Ванна через<br />
боковые фурмы барботируется воздухом,<br />
обогащенным в отдельных случаях кислородом<br />
до 80 %. Отходящие из шлаковой ванны газы<br />
дожигаются над ванной до СО2 и Н2О техническим<br />
кислородом, за счет чего обеспечивается<br />
дополнительный приход теплоты в шлаковую<br />
ванну.<br />
ПЛАВИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ «МАГМА»<br />
Высокотемпературный многоцелевой<br />
плавильный агрегат, отличительной<br />
особенностью которого является инновационная<br />
система охлаждения с применением<br />
жидкометаллического теплоносителя. Данный<br />
подход к охлаждению, широко используемый в<br />
атомной отрасли, позволил существенно<br />
улучшить отвод тепла и, соответственно,<br />
значительно повысыть устойчивость агрегата к<br />
воздействию высоких температур.<br />
Рабочая температура в пространстве<br />
плавильной камеры агрегата составляет до<br />
1900°С и до 1650°С - в шлаковом расплаве.<br />
Применение оригинальной системы охлаждения<br />
позволяет поддерживать температуру корпуса<br />
плавильной камеры на уровне 500°С.<br />
В черной металлургии данный агрегат находит<br />
применение в бескоксовом производстве чугуна<br />
и переработке лома черных металлов.<br />
ПРОЦЕСС CONSTEEL<br />
Является инновационным решением в<br />
электросталеплавильном производстве, которое<br />
позволяет значительно экономить энергоресурсы<br />
и повышает эффективность и экологичность<br />
производства стали в электропечах.<br />
Особенностью этой технологии является<br />
непрерывная подача металлолома по конвейеру<br />
в электросталеплавильную печь (рисунок 10).<br />
Таким образом, процесс плавки становится<br />
фактически непрерывным. При этом<br />
обеспечивается постоянное плоское зеркало<br />
металла, над которым горят электроды, а<br />
расплавление поступающего металлолома<br />
происходит в ванне жидкого металла, что<br />
приводит к повышению стабильности процесса.<br />
Емкость таких печей составляет от 40 до 320 т.<br />
ДВУХКОРПУСНЫЕ ПЕЧИ<br />
В первую очередь характеризуются<br />
повышенной производительностью - время<br />
плавки сокращается на 40% за счет подогрева<br />
шихты отходящими газами.<br />
Вариантом реализации двухкорпусных печей<br />
является агрегат CONARC (СONverter + electric ARC<br />
furnance). Помимо одного комплекта электродов<br />
на нем установлена и фурма для подачи<br />
кислорода. Преимуществом данного агрегата<br />
является возможность выплавки стали из<br />
жидкого чугуна и металлолома (или DRI)<br />
практически в любых пропорциях.<br />
Аналогичный принцип использован и в<br />
агрегате «Arcon-процесс», разработанном<br />
компанией «Concast Standard AG». Отличием<br />
является то, агрегат питается постоянным током<br />
и корпус агрегата фактически соответствует<br />
корпусу конвертера.<br />
В целом, комбинация конвертера и дуговой<br />
печи в одном агрегате дает следующие<br />
преимущества по сравнению с обычной дуговой<br />
печью:<br />
•широкий выбор металлошихты;<br />
•высокая производительность;<br />
•низкий расход электроэнергии в результате<br />
использования химической энергии окисления<br />
примесей металлошихты;<br />
•уменьшение требуемой электрической<br />
мощности;<br />
•снижение удельного расхода электродов;<br />
•меньшее влияние на токоподводящие сети,<br />
возможность работы при маломощных<br />
электросетях;<br />
•снижение затрат на электрооборудование.<br />
АВТОМАТИЗАЦИЯ И РОБОТИЗАЦИЯ<br />
ПРОМЫШЛЕННОСТИ<br />
В последние годы в черной металлургии<br />
большое внимание уделяют созданию полностью<br />
автоматизированных производственных линий с<br />
высоким уровнем надежности. Частью этого<br />
процесса является все более широкая замена<br />
ручного труда одноцелевыми<br />
специализированными манипуляторами. Это<br />
связано не только с увеличением<br />
производительности, но и с заботой о здоровье<br />
сотрудников, работающих во вредных цехах.<br />
Наиболее целесообразен полный отказ от<br />
ручного труда на опасных участках с помощью<br />
системы LiquiRob. Примером применения<br />
системы LiquiRob служит машина непрерывного<br />
литья на заводе компании Voestalpine Stahl в<br />
Линце. Все операции на промежуточном и<br />
сталеразливочном ковшах выполняются двумя<br />
роботами.<br />
12
КАДРОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РОСТА<br />
Для современной черной металлургии в<br />
условиях повышения требований к квалификации<br />
персонала подбор и подготовка как рабочих, так<br />
и руководителей становятся так же важны, как<br />
развитие технологии, обеспечение производства<br />
сырьем, материалами и энергоресурсами. При<br />
этом кадровая политика требует большой<br />
гибкости и эффективного взаимодействия с<br />
различными группами населения и<br />
государственными структурами, так как она<br />
связана с широким диапазоном сфер жизни:<br />
образовательной деятельностью, занятостью,<br />
денежными доходами, организацией быта и<br />
трудовой деятельности.<br />
Человеческий фактор влияет на<br />
технологический процесс и организацию<br />
производства на металлургических предприятиях<br />
значительно существеннее, чем в большинстве<br />
других областей производства. Это связано,<br />
прежде всего, со сложностью многопередельной<br />
технологии, многофакторностью<br />
металлургических процессов, а также с<br />
обеспечением должного уровня безопасности.<br />
Внедрение новых технологий требует<br />
повышения квалификации персонала. При этом<br />
каждый металлургический агрегат на различных<br />
предприятиях, несмотря на схожесть основных<br />
технологических переделов, имеет свою<br />
уникальность, требующую специфических знаний.<br />
Автоматизация производства приводит, прежде<br />
всего, к информационному обеспечению<br />
обслуживающего персонала, но человек попрежнему<br />
несет высокую ответственность за<br />
непосредственное управление механизмами и<br />
технологическим процессом.<br />
В связи с этим особую значимость<br />
приобретают вопросы обучения новых кадров,<br />
переподготовки/повышения квалификации<br />
имеющегося персонала с точки зрения, как<br />
количества обучаемых, так и качества учебного<br />
процесса, а главное, его результатов. В настоящее<br />
время наблюдается дефицит качественной<br />
подготовки основным металлургическим<br />
специальностям, а также специальностям,<br />
обслуживающим производства (станочники,<br />
специалисты криогенного производства,<br />
конструкторы и т.д.).<br />
Сохраняется угроза ликвидации аспирантуры<br />
по металлургическим специальностям, что<br />
практически остановит развитие прикладных<br />
научных исследований на производстве.<br />
Но главная проблема кадрового обеспечения<br />
металлургии - несоответствие уровня подготовки<br />
выпускников требованиям современного<br />
металлургического производства. Нет должной<br />
прикладной направленности учебного процесса<br />
на конкретные технические компетенции, на<br />
качество преподавания. Система<br />
профессионального обучения значительно<br />
отстает от уровня развития технологии<br />
современной металлургии.<br />
Все это влечет за собой недопустимо высокую<br />
продолжительность адаптации к производству<br />
выпускников образовательных учреждений.<br />
Металлургические компании вынуждены<br />
заниматься доучиваем на рабочих местах.<br />
В настоящее время уже происходит снижение<br />
общего количества обучаемых металлургическим<br />
профессиям, следовательно, и соответствующих<br />
специалистов выпускается меньше. Причин тому<br />
несколько - это и демографический кризис и<br />
потеря престижности трудоустройства в<br />
промышленной сфере, в том числе в<br />
металлургии, и развитие кризиса<br />
профессионального образования.<br />
В отдельных специфических профессиях<br />
недостаток комплектации учебных групп даже<br />
приводит к закрытию соответствующих кафедр.<br />
При этом прогнозная потребность в притоке<br />
нового персонала не снижается.<br />
По оценкам, в 2020 года выпуск по<br />
специальности «металлургия черных металлов»<br />
составит немногим более 25% от уровня 2006<br />
года.<br />
В настоящее время получила широкое<br />
распространение практика создания<br />
образовательно-производственных региональных<br />
кластеров. За счет этого в значительной мере<br />
обеспечивается непрерывность и<br />
преемственность различных уровней<br />
образования, решаются проблемы согласования и<br />
корректировки учебных программ и планов.<br />
Повышается эффективность производственных<br />
практик и стажировок обучаемых.<br />
Металлургические компании готовы<br />
увеличивать объем инвестиций в поддержку<br />
образования. Ключевым вопросом является<br />
разработка и реализация мер государственной<br />
поддержки этой деятельности, в том числе<br />
соответствующее стимулирование финансовых<br />
вложений работодателей в образовательный<br />
процесс, например, в виде налоговых льгот.<br />
13
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ<br />
Черная металлургия <strong>России</strong> является одним из<br />
крупнейших потребителей электроэнергии и<br />
топлива. В ряду основных металлургических<br />
производств коксохимическому принадлежит<br />
«ведущее» место по разнообразию и токсичности<br />
отходов.<br />
Эффективными мероприятиями для снижения<br />
выбросов вредных веществ в атмосферу<br />
являются внедрение установок бездымной<br />
загрузки угольной шихты, сухого тушения кокса<br />
(УСТК) и беспыльной выдачи кокса (УБВК),<br />
которые позволяют уменьшить удельные<br />
газопылевые выбросы на 5,44 кг/т кокса.<br />
Сущность бездымной загрузки состоит в большом<br />
разрежении в загрузочных отверстиях. Подача<br />
пара осуществляется в газоотводные патрубки на<br />
машинной и коксовой сторонах коксовых печей.<br />
Применение бездымной загрузки снижает<br />
вредные выбросы в 10–15 раз. Эффективность<br />
локализации и отсоса пылевоздушной смеси<br />
составляет 90-95%.<br />
Процесс сухого тушения призван устранить<br />
недостатки распространенного в<br />
промышленности мокрого тушения (громадные<br />
вредные выбросы, сниженная прочность,<br />
повышенная и непостоянная влажность<br />
товарного кокса, полная утрата теплоты<br />
раскаленного кокса). Вредные выбросы стадии<br />
охлаждения кокса устраняются на 80-90%. Кроме<br />
того, за счет улучшения качества кокса, удельный<br />
его расход при выплавке чугуна снижается на<br />
2,3%.<br />
Альтернативным путем борьбы с<br />
газообразными выбросами является технология<br />
Carbon Clean Solutions позволяет предотвратить<br />
выброс 60000 тонн CO2 в год и получить на<br />
выходе кальцинированную соду. Техника работы<br />
Carbon Clean Solutions предполагает<br />
использование соли для связывания молекул CO2<br />
из дымовых газов в котле дымохода. В<br />
результате удается захватить более 90 % СО2.<br />
Одним из направлений повышения<br />
энергосбережения при выплавке стали в<br />
электропечи, является использование тепла<br />
отходящих газов. Утилизацию тепла отходящих<br />
газов можно осуществлять в основном по двум<br />
направлениям: путем его частичного<br />
возвращения в технологический процесс при<br />
предварительном нагреве лома отходящими<br />
газами и путем использования тепла отходящих<br />
газов для производства пара или горячей воды.<br />
Оперируя таким образом с отходящими газами,<br />
можно полностью скомпенсировать тепловые<br />
потери и энергетические затраты, связанные с<br />
газоудалением.<br />
Суммарное потребление энергии черной<br />
металлургией в мире в настоящее время<br />
составляет 26 ЭДж (1 ЭДж составляет 1018 Дж) при<br />
производстве 1,344 млрд т стали. Для уменьшения<br />
расхода энергии необходимо сокращать<br />
количество стадий температурных изменений в<br />
виде нагрева и охлаждения и максимально полно<br />
использовать теплоту газов и продуктов.<br />
Список использованных источников<br />
1.Основные направления и перспективы развития бескоксовой металлургии на Украине. Канфер В.Д.,<br />
Кульченко В.В., Морозов В.В, // Сборник научных трудов Черная металлургия <strong>России</strong> и стран СНГ в XXI<br />
веке. Т о м 2. С. 65 – 67<br />
2.Тимошпольский В.И. Развитие металлургического комплекса на базе промышленного освоения<br />
железных руд (для использования в Республике Беларусь. В порядке обсуждения) // Литье и<br />
металлургия. 2007. № 2. С. 6–17.<br />
3.Тимошпольский В. И. Современные подходы при проектировании и строительстве металлургических<br />
заводов последнего поколения В.И. Тимошпольский, И.А. Трусова // Литье и металлургия. 2011. № 4. С. 76<br />
– 84.<br />
4.Дорофеев Г.А. К вопросу совершенствования процессов выплавки стали на основе технологии Orien<br />
Г.А. Дорофеев, В.А. Синельников // Известия Тульского государственного университета. Технические<br />
науки. 2017. № 1. С. 34 – 31.<br />
5.Дорофеев Г.А. Энергометаллургический процесс Г.А. Дорофеев, П.Р. Янтовский и др. Режим доступа:<br />
http://синтиком.рф/energometallurgicheskij-protsess.<br />
6.Технология «РОМЕЛТ» - металлургический процесс будущего! [Электронный ресурс] Режим доступа:<br />
http://tyazh.ru/activities/upravlenie_proektami/<br />
7.Роменец В.А., Валавин В.С., Усачев А.Б. Процесс Ромелт; под ред. В.А. Роменца. – М.: ИД «Руда и<br />
металлы», 2005. – 400 с.<br />
14
ИНДУСТРИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ
ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ<br />
Первое промышленное производство<br />
алюминия химическим способом организовал<br />
Девиль совместно с Мораном и братьями Руссо<br />
на заводе Шарля и Александра Тиссье в Руане<br />
(Франция). В то время получение металла из<br />
глинозема отличалось дороговизной – оксид<br />
алюминия плавится только при 2050 о С. В 1885<br />
году француз Эру и американец Холл<br />
разработали новый способ получения алюминия<br />
при помощи электролиза.<br />
Алюминиевый завод Холла «Pittsburgh<br />
Reduction Company» (Alcoa) в 1888 году<br />
производил 22,5 кг Al в сутки, а в 1890 - 240 кг.<br />
В тех же годах австрийский химик Карл Йозеф<br />
Байер, работая в Санкт-Петербурге, изобрел<br />
метод получения глинозема из щелочного<br />
раствора. На данный момент 90% глинозема в<br />
мире производится методом Байера.<br />
В 1902 году была образована компания<br />
«Northern Aluminum Company» - канадское<br />
подразделение Alcoa, в 1925 переименована в<br />
Alcan.<br />
В 1909 Альфред Вильм получил сплав<br />
дюралюминий, а в 1910 запущен первый<br />
фольгопрокатный завод в Швейцарии.<br />
В <strong>России</strong> бурное развитие производства<br />
алюминия началось к 1920 году. В этом же году<br />
группа ученых под руководством норвежца<br />
Карла Вильгельма Содерберга изобретает новую<br />
технологию производства алюминия с<br />
использованием постоянно возобновляемых<br />
анодов. Производство алюминия в <strong>России</strong><br />
началось с запуска Волховского завода в 1932.<br />
В 1938 году был введен в эксплуатацию<br />
Тихвинский (Бокситогорский) глиноземный завод<br />
мощностью 40 тыс. тонн продукции в год, а в 1939<br />
году приступил к работе Уральский<br />
алюминиевый завод, способный производить 70<br />
тыс. тонн глинозема и 25 тыс. тонн алюминия в<br />
год. В 1943 году на НкАЗе был получен первый<br />
сибирский алюминий. В 50-е годы были введены<br />
в эксплуатацию Кандалакшский (1951 г.),<br />
Надвоицкий (1954 г.) и Волгоградский (1959 г.)<br />
алюминиевые заводы, а также Белокалитвинское<br />
металлургическое производственное<br />
объединение ( БКМПО, 1 9 5 4 г .),<br />
специализирующееся на выпуске различной<br />
продукции из алюминиевых сплавов. В 1960 году<br />
состоялся запуск Самарского металлургического<br />
завода – крупнейшего в Европе производителя<br />
полуфабрикатов и готовых изделий из алюминия.<br />
В 1959 году был запущен Пикалевский завод –<br />
комплексное предприятие по переработке<br />
кольских нефелиновых концентратов. В 1964 году<br />
приступил к работе Павлодарский завод<br />
(Казахстан). В 1970 году выпустил первую партию<br />
продукции Ачинский глиноземный комбинат.<br />
Постоянное наращивание мощностей в разных<br />
сферах, дало толчок к наращиванию мощности<br />
самих электролизеров.<br />
В 1985 году вступил в строй технологичный и<br />
оснащенный современным оборудованием<br />
Саяногорский алюминиевый завод. После него<br />
был пущен САЯНАЛ. В 2005 году ИТЦ РУСАЛ<br />
завершил разработку нового электролизера,<br />
работающего на силе тока 400 кА.<br />
С 2016 по 2017 произведен запуск РА-550. Пуск<br />
первого электролизера показал, что новые<br />
технические решения снимают существовавшие<br />
ограничения по дальнейшему увеличению<br />
мощности электролизеров вплоть до силы тока<br />
свыше одного мегаампера. Благодаря<br />
компактным размерам РА-550 на площадке, где<br />
ранее размещалось семь электролизеров С-255,<br />
теперь можно устанавливать восемь РА-550. На<br />
данный момент — это самый производительный<br />
электролизер в <strong>России</strong>.<br />
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ПОЛУЧЕНИЕ АЛЮМИНИЯ В<br />
ВАННАХ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ИНЕРТНЫМИ<br />
АНОДАМИ<br />
Особенностью металлургии легких металлов<br />
является высокая энергоемкость<br />
металлургического передела. Основная доля<br />
использования электроэнергии в отрасли<br />
приходится на выпуск алюминия (67 - 70%).<br />
Расходы на электроэнергию составляют до 40%<br />
себестоимости продукции. При этом остается<br />
нерешенным ряд ключевых проблем: низкая<br />
производительность к единице площади, высокий<br />
уровень выбросов вредных веществ, большие<br />
трудозатраты<br />
Резервы для качественного скачка<br />
действующей технологии Эру-Холла могут быть<br />
найдены в вертикальной ориентации<br />
малорасходуемых электродов, что позволит<br />
увеличить удельную производительность в<br />
десятки раз. Подавление интенсивного<br />
взаимодействия продуктов электролиза<br />
возможно за счет разделения приэлектродных<br />
пространств слаборастворимым материалом<br />
(глиноземом).<br />
16
Удельное сопротивление получившейся смеси<br />
станет гораздо выше, чем у электролита с<br />
содержание глинозема 2-6% масс. При этом выше<br />
станет и гидродинамическое сопротивление, что<br />
позволит сократить межэлектродное расстояние<br />
(МПР). Необходимым инженерным решением<br />
является снижение температуры процесса за счет<br />
применения легкоплавких электролитов (KF-AlF3).<br />
Реализация вышеописанного подхода<br />
позволит воплотить мечту миллионов - получать<br />
на аноде не CO и CO2, а кислород. Сравнение<br />
показателей технологий электролиза<br />
представлено в таблице 1.<br />
Таблица 1 – Показатели технологий<br />
Критерий<br />
Технология<br />
Эру-Холла<br />
Электролиз<br />
суспензии<br />
Расход электроэнергии,<br />
кВт/кг 13-17 11<br />
Производство угольных<br />
анодов Необходимо Не требуется<br />
Трудоемкость замены<br />
анодов Высокая Не требуется<br />
Выбросы CO, CO2, CF4 Значительные Отсутствуют<br />
Удельная<br />
производительность,<br />
кг/м 3 час<br />
~1 ~194<br />
Выход по току, % 88-94 90<br />
Температура, °C ~960 700-800<br />
ПРЯМОЕ ПРОИЗВОДСТВО СПЛАВОВ<br />
Главная проблема производства алюминия с<br />
использованием инертных анодов - загрязнение<br />
металла, может стать его главным<br />
преимуществом. Используя в процессе<br />
электролиза инертный анод, с заранее<br />
определенным составом, можно получать<br />
легированный алюминий, посредством<br />
растворения анода и перехода примесей в<br />
катодный металл. Тем самым появляется<br />
возможность сокращения цепи производства<br />
алюминия и замены угольных анодов на<br />
металлические (керметные).<br />
В условиях производства сплавов электролизом<br />
могут меняться требования к сырью. Дефицит<br />
высококачественных бокситов в <strong>России</strong>,<br />
использование высококремнистых нефелинов и<br />
каолинов негативно влияет на общие показатели<br />
производственной эффективности при<br />
производстве глинозема. Использование<br />
загрязненного глинозема в электролизе,<br />
возможно при условии легирования алюминия до<br />
конечной или промежуточной марки сплава.<br />
Альтернативным сырьем для производства<br />
алюминия может стать другой минерал – кианит.<br />
Производство алюмокремниевых сплавов<br />
методом карботермии с предварительным<br />
обогащением кианитовых руд позволит<br />
существенно снизить энергозатраты, капитальные<br />
и эксплуатационные вложения по сравнению с<br />
традиционным электролитическим способом.<br />
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ<br />
Развитие аддитивных технологий несет новые<br />
возможности для развития областей применения<br />
металлов. Алюминиевые порошки уже сейчас<br />
активно используются в 3D-печати для<br />
изготовления: быстрого прототипов, моделей и<br />
форм литейного производства, сложных,<br />
массивных, прочных и недорогих систем,<br />
протезов и имплантов, строительных конструкций<br />
и сооружений, компонентов оружия. Таким<br />
образом, в условиях современной рыночной<br />
конкуренции, аддитивные технологии<br />
обеспечивают не только расширение рыночного<br />
ассортимента, но и улучшают взаимосвязь с<br />
конечным покупателем. Вместе с клиентами<br />
создаются уникальные сплавы и изделия для<br />
использования в различных секторах, расширяя<br />
сферы применения алюминия. Активное<br />
внедрение 3D технологии в промышленность<br />
создаст условия для повышения гибкости<br />
производственного процесса и быстрой<br />
адаптации к меняющейся рыночной<br />
конъюнктуре, что в современном мире<br />
необходимо для конкурентоспособности.<br />
ПЕРЕРАБОТКА КРАСНОГО ШЛАМА<br />
Красный шлам – это побочный продукт при<br />
производстве оксида алюминия. Шлам<br />
отличается высокой щелочностью с pH от 10 до 13,<br />
поэтому представляет опасность для<br />
окружающей среды. Шлам сложно утилизировать,<br />
поэтому, в большинстве случаев, его складируют<br />
на полях рядом глиноземных заводов.<br />
Шламы содержат Fe, Ti, Si, РЗМ и Sc. В разных<br />
странах мира проводятся широкие исследования<br />
по использованию красных шламов в качестве<br />
добавок для производства красок, цветных<br />
стекол, утяжелителя в нефтяной промышленности<br />
и особенно для получения различных<br />
строительных материалов. Возможна добавка<br />
10-15% красного шлама к доменной шихте при<br />
выплавке чугуна.<br />
Существует технология, при который красный<br />
шлам разделяют на составляющие: кварцевые<br />
пески, илистую фракцию и белый шлам, которые<br />
по отдельности можно использовать в качестве<br />
сырья химической и др. промышленностей.<br />
17
Получение скандийсодержащих соединений из<br />
техногенных отходов глиноземного производства<br />
— красного шлама представляет значительный<br />
интерес, так как позволяет получить материал с<br />
уникальными свойствами. Это идеальная основа<br />
для авиа-, судо- и машиностроения, изготовления<br />
спортинвентаря и новейших материалов для<br />
электроники. Технология извлечения скандия из<br />
красного шлама основана на концентрировании<br />
раствора, полученного прямым сернокислотным<br />
выщелачиванием красного шлама либо<br />
карбонат-бикарбонатным выщелачиванием, с<br />
последующим выделением из содового раствора<br />
гидроксида скандия и растворением его в серной<br />
кислоте. Осаждение скандия в составе гидроксида<br />
позволяет отделить скандий от щелочных и<br />
щелочноземельных металлов. Себестоимость<br />
скандия при таком технологическом подходе на<br />
30% ниже используемых в настоящее время.<br />
КАДРОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РОСТА<br />
В цветной металлургии <strong>России</strong> в настоящее<br />
время занято 266 тыс. человек (данные 2013 года).<br />
В последние 5 лет наметилась стабилизация<br />
численности персонала в диапазоне 258 - 271 тыс.<br />
человек, она сократилась по сравнению с 300 -<br />
315 тыс. человек в 2007 - 2009 гг.<br />
Доля трудящихся, прошедших переподготовку<br />
и вновь принятых на предприятиях цветной<br />
металлургии составляет около 32% от общего<br />
числа ППП. Согласно консервативному варианту к<br />
2020 г. прогнозируется увеличение этого<br />
показателя на 9,4%, к 2030 г. - на 25%;<br />
инновационному варианту к 2020 г. - на 25%, к<br />
2030 г. - на 40,6%. По инновационному варианту<br />
будут к 2020 г. - 6000, до 2030 г. - 14000. За счет<br />
повышения производительности труда будет<br />
высвобождено к 2020 г. - 43 тыс. чел., к 2020 г. -<br />
84 тыс. чел. В настоящее время наиболее острой<br />
социальной проблемой в цветной металлургии<br />
является закрытие неэффективных мощностей,<br />
часть из которых расположена в моногородах.<br />
Формирование кадрового потенциала связано<br />
с рядом проблем: сокращение накопленного<br />
кадрового потенциала, прекращение притока<br />
молодых специалистов, старение кадров, дефицит<br />
профессиональных инженерных кадров,<br />
отсутствие механизмов прогнозирования и<br />
управления кадровым обеспечением отдельных<br />
отраслей и кластеров, несоответствие структуры<br />
подготовки специалистов потребностям<br />
промышленности.<br />
Внедрение и развитие прорывных технологий<br />
в металлургии легких металлов связано с<br />
необходимостью воспроизводства качественно<br />
новых кадров. При этом важное значение будет<br />
иметь усиление экономической мотивации<br />
работодателей к улучшению условий труда,<br />
внедрению безопасных технологий, в том числе<br />
за счет совершенствования страховых<br />
механизмов. В области молодежной политики<br />
необходимо предусмотреть меры социальной<br />
защиты молодежи, решения ее социальнобытовых<br />
и жилищных проблем в отраслевом<br />
тарифном соглашении, региональных тарифных<br />
соглашениях и коллективных договорах.<br />
Отдельным направлением решения кадровых<br />
вопросов в цветной металлургии является<br />
разработка новых и модификация существующих<br />
образовательных программ. Учитывая<br />
отраслевую специфику, предъявляющую к<br />
персоналу повышенные требования к базовой<br />
профессиональной подготовке, наиболее<br />
актуальной задачей на современном этапе<br />
является разработка многоуровневого процесса<br />
профессионального обучения и увеличение доли<br />
практической профессиональной подготовки.<br />
Основой такой системы предполагается<br />
дуальная модель подготовки. Неотъемлемым<br />
условием реализации данной программы<br />
является организация производственной<br />
практики и профессиональная ориентация. От<br />
внедрения дуального образования ожидается:<br />
- повышение производительности труда и<br />
повышение инвестиционной привлекательности<br />
регионов <strong>России</strong> за счет подготовки рабочих<br />
кадров, соответствующих требованиям<br />
высокотехнологичных отраслей<br />
промышленности;<br />
- перераспределение финансирования<br />
корпоративных программ переподготовки кадров<br />
в пользу системы государственной подготовки<br />
кадров;<br />
- значительный рост квалификации кадров и<br />
повышение престижа рабочих профессий в<br />
результате развития новых форм образования.<br />
18
Одним из федеральных проектов развития<br />
кадрового потенциала капиталоемких<br />
производств является «Региональный стандарт<br />
кадрового обеспечения промышленного роста».<br />
Стандарт направлен на повышение<br />
инвестиционной привлекательности регионов за<br />
счет наличия качественного кадрового ресурса<br />
для запуска новых производств. Главным<br />
достоинством разработанного проекта можно<br />
назвать учет специфики промышленного<br />
состояния и потенциала развития каждого<br />
региона.<br />
Для развития кадрового потенциала, политика<br />
предприятий должна быть гибкой и более<br />
разносторонней; охватывать широкий диапазон<br />
сфер жизни, образовательной и трудовой<br />
деятельности, занятости, денежными доходами и<br />
организацией быта. Профессиональных<br />
работников необходимо не только найти и<br />
вовлечь, но и удержать. Именно последнее,<br />
подчас, становится для компаний<br />
трудноразрешимой задачей. Чтобы не лишиться<br />
ценных кадров, предприятиям необходимо<br />
разрабатывать программы профессионального и<br />
карьерного развития работников, использовать<br />
новые инструменты мотивации.<br />
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ<br />
Металлургия легких металлов вносит<br />
значительный вклад в общемировое загрязнение<br />
окружающей среды. Сегодня реализуется<br />
большое количество мероприятий направленных<br />
на улучшение взаимодействия государственных<br />
служб и предприятий, развитие системы<br />
мониторинга загрязняющих веществ, повышение<br />
эффективности очистных сооружений,<br />
ОК «РУСАЛ» на предприятиях Красноярска,<br />
Братска, Новокузнецка активно внедряет<br />
технологии «Экологический Содерберг» - это<br />
новое поколение электролиза с<br />
самообжигающимся анодом. Большое внимание<br />
уделяется вопросам улучшения состояния<br />
окружающей среды вокруг территории<br />
глиноземных комбинатов. АО «РУСАЛ Ачинск»<br />
разрабатывает схему прогнозирования<br />
неблагоприятных метеорологических условий. В<br />
этот период компания дополнительно будет<br />
снижать выбросы в атмосферу, тем самыми<br />
уменьшая негативное воздействие на<br />
окружающую среду. На АГК планируется ввести<br />
дополнительные ступени очистки отходящих<br />
газов для 10 печей спекания. По прогнозам, это<br />
позволит увеличить эффективность улавливания<br />
пыли не менее, чем на 50%.<br />
Одной из стратегических целей предприятий<br />
легкой металлургии является создание на<br />
производственных мощностях систем замкнутого<br />
водоснабжения, что позволит сократить<br />
потребности в использовании водных ресурсов и<br />
снизить объемы сбрасываемых сточных вод.<br />
Во избежание изменений климата,<br />
производится учет «углеродного следа» по всей<br />
цепочке от бокситов до конечной продукции, а<br />
также создана корпоративная система<br />
управления выбросами парниковых газов. В<br />
сводной таблице !!! показаны результаты<br />
снижения выбросов за последние 20 лет, с учетом<br />
реализуемых программ на предприятии и<br />
экономических вложений в сферу.<br />
Таблица 2 - Динамика сокращений выбросов<br />
парниковых газов во время электролиза<br />
Год<br />
CO2 (т)<br />
Перфторугле<br />
род (т CO2 -<br />
эквивалента)<br />
Итого<br />
(т CO2 -<br />
эквивалента)<br />
1990 5 883 019 13 707 260 19 590 279<br />
Снижение т<br />
CO2 -экв. %<br />
по<br />
сравнению с<br />
1990 г.<br />
2012 7 290 169 2 841 317 10 131 486 48%<br />
2013 6 322 989 2 997 272 9 320 261 52%<br />
2014 5 979 063 2 681 777 8 660 840 56%<br />
2015 6 276 077 2 992 901 9 268 978 53%<br />
В таблице 3 представлены приоритетные<br />
инициативы по борьбе с изменением климата.<br />
19
Таблица 3 - Экологические мероприятия по вредными выбросами<br />
Фонарные выбросы Некачественный анодный блок Возникновение анодного эффекта<br />
Инициативы по уменьшению выбросов парниковых газов<br />
Улавливание фонарных выбросов и их<br />
переработка<br />
Герметизация корпуса: перекрытие<br />
выхода вредных веществ через окна и<br />
использование вытяжки для<br />
улавливания отходящих газов и пыли с<br />
последующей их переработкой<br />
щелочным способом, с получение соды<br />
Производство анодных блоков с<br />
указанными требованиями<br />
производства<br />
Импортозамещение игольчатого<br />
кокса и производство его на АГК<br />
Использование новых технологий в<br />
производстве пека и поиск<br />
альтернативного связующего<br />
Снижение анодного эффекта и<br />
совершенствования системы управления<br />
электролизером для перехода к полному<br />
исключению АЭ<br />
Мониторинг основных параметров<br />
Разработка алгоритмов дискретного питания<br />
электролизных ванн глиноземом и смесями при<br />
помощи умных АПГ<br />
Список использованных источников<br />
1.Ткачева О.Ю. Низкотемпературный электролиз глинозема во фторидных расплавах: дис.д-р хим.<br />
наук: 05.17.03 / Ткачева Ольга Юрьевна. – Екатеринбург, 2013. – 245 c.<br />
2.Ясинский А.С. Получение алюминия в высокотемпературной суспензии / А.С. Ясинский. – Красноярск:<br />
СФУ, 2015.<br />
3.U.S. Patent 5,006,209.. Electrolytic reduction of alumina [Текст] / Beck T.R., Brooks R.J. - – 9.04.1991<br />
4.Федоров С.Н., Бажин В.Ю. Концепция развития производства алюминиевых сплавов из кианитовых<br />
руд // Теоретические и практические проблемы развития современной науки: сборник материалов 6-й<br />
международной науч.-практ. конф. –г. Махачкала: ООО «Апробация», 2014 – С. 52- 56.<br />
5.Медведев А. С., Хайруллина Р. Т., Киров С. С., Сусс А. Г.Получение технического оксида скандия из<br />
красного шлама Уральского алюминиевого завода // Цветные металлы Сибири, 2015.<br />
6.Министерство промышленности и торговли РФ от 5 мая 2014 г. № 839 утверждении стратегии<br />
развития черной металлургии <strong>России</strong> на 2014-2020 годы и на перспективу до 2030 года и стратегии<br />
развития цветной металлургии <strong>России</strong> на 2014-2020 годы и на перспективу до 2030.<br />
7.Васильева М.В., Семакина Г.А. Кадровое обеспечение промышленных предприятий: основные<br />
проблемы и направления их решения.<br />
20
ИНДУСТРИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ<br />
Благородные металлы отличаются от других<br />
элементов, известных еще древним народам,<br />
неизменяемостью на воздухе, трудностью добычи<br />
и высокой стоимостью.<br />
Первые достоверные сведения о древней<br />
металлургии благородных металлов имеют<br />
давность, соизмеримую с историей древней<br />
Греции — 40–50 вв. до н. э.<br />
Первым применением золота (Au) и серебра<br />
(Ag) было изготовление украшений и утвари, а с<br />
развитием обмена – монеты. До конца прошлого<br />
века, а кое-где и поныне, эти металлы во многих<br />
странах служили денежным материалом, а затем<br />
приобрели функцию фондового эквивалента<br />
банкнот.<br />
В 1738 г. испанский математик Дон Антоние де<br />
Уллоа во время путешествия в Южную Америку<br />
обнаружил платину (Pt) – «белое золото»,<br />
считавшуюся сначала сплавом золота и серебра.<br />
В 1803 г. Волластон, обрабатывая самородную<br />
платину царской водкой, обнаружил в растворе<br />
два других благородных металла – палладий (Pd)<br />
и родий (Rh). Вскоре (1803 – 1804 гг.) Смитсон<br />
Теннант в нерастворимом остатке от подобной<br />
обработки платины нашел осмий (Os) и иридий<br />
(Ir). Рутений (Ru) открыл в 1844 г. К.К. Клаус в<br />
уральских месторождениях платины и назвал его<br />
в честь <strong>России</strong> Rhutenia.<br />
В природе благородные металлы встречаются<br />
почти всегда в свободном (самородном)<br />
состоянии. Некоторое исключение составляет<br />
серебро, которое находится в природе и в виде<br />
самородков, и в виде соединений, имеющих<br />
значение как рудные минералы (серебряный<br />
блеск, или аргентит Ag2S, роговое серебро, или<br />
кераргирит AgCl, и др.).<br />
Первую в <strong>России</strong> золотую россыпь обнаружил<br />
в 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе<br />
Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только<br />
в 1748 г. В начале XIX в. были открыты новые<br />
месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г.<br />
в <strong>России</strong> было добыто 3293 т золота, т.е. почти в<br />
3,9 раза больше, чем во всех остальных странах<br />
мира (893 т).<br />
С открытием богатых золотоносных районов в<br />
США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.;<br />
Невада, 1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851),<br />
Южной Африке (1884) Россия утратила свое<br />
первенство в добыче золота.<br />
Материалом для исследования К.К. Клауса<br />
служили остатки от аффинажа (очистки)<br />
уральской самородной платины. Она была<br />
открыта в золотоносных песках Верх-<br />
Исетского горного округа в 1819 г. Вскоре и в<br />
других местах было найдено «белое»,<br />
«лягушечье» золото или «серебрецо». В 1823 г. В.<br />
В. Любарский показал, что все эти находки не что<br />
иное, как самородная платина.<br />
В 1824 г. на Урале было добыто 33 кг<br />
самородной платины, а в 1825 г. уже 181 кг.<br />
Незадолго перед этим (в 1823 г.) был уволен в<br />
отставку министр финансов Д.А. Гурьев,<br />
приведший Россию на грань денежной<br />
катастрофы. Его преемник Е.Ф. Канкрин, чтобы<br />
спасти положение, наметил в числе прочих мер<br />
чеканку платиновой монеты. В 1826 г. горные<br />
инженеры П.Г. Соболевский и В.В. Любарский<br />
разработали технологию получения ковкой<br />
платины.<br />
В конце XIX в. сильно возрос спрос на платину,<br />
в частности, вследствие ее применения как<br />
катализатора в производстве серной кислоты.<br />
Однако владельцы уральских платиновых<br />
приисков, которые поставляли тогда около 95%<br />
мировой добычи платины, вместо того чтобы<br />
наладить аффинаж платины и производство<br />
платиновых изделий и препаратов, предпочли<br />
продавать сырую платину за границу. Так, Россия,<br />
будучи монополистом по добыче самородной<br />
платины, оказалась вынужденной покупать за<br />
рубежом платиновую посуду, проволоку и др.<br />
Только в 1914 г. был запрещен вывоз сырой<br />
платины, а в 1915-1918 гг. построен платиноаффинажный<br />
завод в Екатеринбурге. Вскоре (в<br />
1918 г.) была введена государственная монополия<br />
на добычу, очистку и куплю-продажу<br />
драгоценных металлов.<br />
В 1921 г . Совнарком РСФСР издал<br />
постановление «О золотой и платиновой<br />
промышленности». За годы Советской власти<br />
были открыты и введены в эксплуатацию<br />
месторождения золота в Сибири, Казахстане,<br />
Приморье и других районах СССР. Была налажена<br />
комплексная переработка медно-никелевых<br />
сульфидных руд Заполярья с извлечением из них<br />
драгоценных металлов.<br />
22
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЦИАНИСТОГО РЕАГЕНТА<br />
FLOTENT GOLDSC 570 ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ<br />
ЗОЛОТА ИЗ РУД<br />
В настоящее время основным реагентом в<br />
гидрометаллургии извлечения золота и серебра<br />
из руд коренных месторождений является цианид<br />
натрия, который применяется уже более 100 лет.<br />
Цианистый процесс обеспечивает получение<br />
порядка 80–90 % золота и серебра из руд<br />
коренных месторождений. Однако, цианид<br />
относится к категории сильнодействующих<br />
ядовитых веществ, и его применение<br />
сопровождается большим объемом комплексных<br />
мероприятий: обеспечение безопасности<br />
обслуживающего персонала, обезвреживание<br />
цианидов в хвостах, экологические требования<br />
при складировании отходов цианирования.<br />
В связи с этим во всем мире уже много лет<br />
ведутся интенсивные работы по изучению<br />
возможностей замены цианидов другими<br />
альтернативными растворителями. В настоящее<br />
время известно около 40 альтернативных<br />
выщелачивающих систем, способных переводить<br />
золото и серебро в растворимое состояние.<br />
Наиболее известными из них являются<br />
тиомочевина, тиосульфаты натрия и аммония,<br />
галоиды (хлор, бром, йод), которые уже<br />
неоднократно испытывались для промышленного<br />
применения. Тем не менее ни один из<br />
технологических вариантов с использованием<br />
нецианистых растворителей золота и серебра<br />
пока не может претендовать на роль<br />
универсального гидрометаллургического<br />
процесса, каковым в настоящее время является<br />
цианирование.<br />
В Китае опубликована информация, что в<br />
стране запатентован новый экологически чистый<br />
реагент для выщелачивания золота и серебра без<br />
цианида Flotent GoldSC 570. Формула реагента не<br />
раскрывается, но указывается, что в нем<br />
содержатся Na2O, N, H2O, Ca, Fe, NH4 и другие<br />
компоненты. В виде какого химического<br />
соединения золото и серебро переходит в<br />
раствор, не сообщается. Тем не менее в описании<br />
метода определения концентрации реагента<br />
Flotent GoldSC 570 в растворе указывается, что в<br />
качестве реактива используется азотнокислое<br />
серебро, которое применяется и при определении<br />
цианида. На основании этого можно<br />
предположить, что в состав нового реагента<br />
входят соединения, похожие на цианид, а для<br />
реакции растворения золота в составе этого<br />
реагента, видимо, имеются окисляющие вещества<br />
или катализаторы.<br />
Реагент Flotent GoldSC 570 выпускается в виде<br />
порошка или гранул, почти не имеет запаха,<br />
хорошо растворим в воде. Реагент в Китае<br />
сертифицирован в качестве общего груза (код ТН<br />
ВЭД: 2929909000), его можно перевозить любым<br />
видом транспорта (морским, воздушным,<br />
железнодорожным и автомобильным) с<br />
меньшими затратами и меньшими процедурами<br />
при таможенной очистке согласно общим<br />
документам на продукт. Реагент не горюч, не<br />
взрывоопасен, неопасен в качестве окислителя,<br />
имеет нулевую радиоактивность, нет опасности<br />
для транспортировки.<br />
В 2016 году в <strong>России</strong> в ООО «НВП Центр-<br />
ЭСТАгео» были проведены испытания Flotent<br />
GoldSC 570 по альтернативному выщелачиванию<br />
пробы первичной руды месторождения<br />
«Савкино». Результаты ранее проведенных<br />
испытаний по сорбционному цианированию<br />
исходной руды показали, что извлечение золота<br />
на смолу составило 49,53 % при содержании<br />
золота в хвостах 0,72 г/т и исходном содержании<br />
1,43 г/т.<br />
Параметры процесса при альтернативном<br />
выщелачивании реагентом Flotent gold SC 570<br />
были идентичны параметрам процесса<br />
цианирования за исключением сорбента.<br />
БИОВСКРЫТИЕ<br />
Современные тренды развития технологии<br />
производства золота обусловлены обеднением<br />
минерального сырья и усложнением морфологии<br />
(тонковкрапленное). Еще в начале 2000-х<br />
экономические рентабельным содержанием<br />
золота в руде считалось 5 г/т. Сегодня<br />
предприяти АО «Полюс» эффективно<br />
эксплуатируют месторождения с содержанием<br />
золота 2-3 г/т.<br />
Биовскрытие оказалось эффективнее<br />
выщелачивания золота. По современным<br />
представлениям окисление сульфидного<br />
минерала осуществляется совокупностью<br />
прямого и косвенного механизмами окисления.<br />
Механизм прямого окисления: бактерии<br />
напрямую окисляют минерал биологически без<br />
необходимости применения вспомогательных<br />
реагентов, отжига и автоклавов для получения<br />
содержащих трехвалентное железо ионов.<br />
2FeAsS+7O2+H2SO4+2H2O = 2H3AsO4+Fe2(SO4)3;<br />
4FeS2+15O2+2H2O = 2Fe2(SO4)3+2H2SO4.<br />
Косвенный механизм: бактерии окисляют ионы<br />
двухвалентного железа в растворе до ионов<br />
трехвалентного железа, а ионы трехвалентного<br />
железа ионы выщелачивают минерал:<br />
4FeSO4+2H2SO4+O2 = 2Fe2(SO4)3+2H2O;<br />
FeS2+Fe2(SO4)3 = 3FeSO4+2S.<br />
23
Опыт эксплуатации биотехнологических<br />
промышленных установок добычи золота<br />
показал высокую экономическую эффективность<br />
за счет снижения капитальных затрат (в 2-3 раза)<br />
и уменьшения эксплуатационных расходов при<br />
увеличении извлечения золота и экологичности.<br />
Применение биогидрометаллургической<br />
технологии позволяет отделить мышьяк и сурьму<br />
от золота, а так же отказаться от применения<br />
цианидов используемых для растворения<br />
благородных металлов, заменив их плавкой<br />
концентрата. Как известно мышьяк и сурьма<br />
аккумулируются по трофическим цепям и<br />
применение биологических методов требует<br />
полной утилизации биомассы. Для вскрытия<br />
сульфидов металлов из трудно обогатимого<br />
полиметаллического сырья в настоящее время<br />
предпочтение отдают безавтоклавным<br />
гидрометаллургическим технологиям,<br />
химическим или бактериальным, что сокращает<br />
капитальные затраты. Наиболее выгодной по<br />
экологическим и экономическим соображениям<br />
является технология биовыщелачивания с<br />
использованием кислотоустойчивых бактерий<br />
Thiobacillus, позволяющая перерабатывать<br />
бедные руды и концентраты благодаря<br />
возможности селективного извлечения металлов<br />
и способности бактерий к авторегенерации и<br />
автоподкислению. Одним из недостатков<br />
использования данной технологии является<br />
низкая скорость процессов биовыщелачивания и<br />
высокие требования к однородности химического<br />
состава сырья поступающего на биоокисление,<br />
необходимость введения компонентов<br />
культуральной жидкости.<br />
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ<br />
Большинство современных направлений, таких<br />
как прикладная химия или нанотехнологии,<br />
связаны с нанотрубками, которые имеют<br />
углеродную каркасную структуру. Под данной<br />
структурой подразумевают большие молекулы,<br />
связанные между собой только атомами<br />
углерода. Углеродные нанотрубки, свойства<br />
которых основаны на замкнутом виде оболочки,<br />
очень ценятся. Кроме того, данные образования<br />
имеют цилиндрическую форму. Такие трубки<br />
могут получаться путем сворачивания<br />
графитового листа, либо расти из определенного<br />
катализатора.<br />
Перспективным направлением является<br />
использование углеродных нанотрубок для<br />
вторичной переработки хвостов флотационных<br />
фабрик. Преимущества использования<br />
нанотрубок в отказе от сернистого натрия при<br />
отмывке, уменьшении расхода в сравнении с<br />
активированным углем, получение чистой<br />
поверхности минералов.<br />
24