§ 19. Чому металургійне виробництво є основою промисловості

• Назад до змісту

Що таке металургія?

Металургія — це велика галузь важкої промисловості, що об’єднує процеси видобутку металів із руд або інших металовмісних речовин, отримання чорних і кольорових металів, виробництва сплавів, а також виготовлення прокату й металевих виробів.

Які компанії є лідерами у світі з виплавки сталі?

Провідними світовими компаніями-лідерами з виплавки сталі є китайська Baowu Group, транснаціональна ArcelorMittal, китайська Ansteel Group, японська Nippon Steel Corporation, китайські HBIS Group, Shagang Group, Jianlong Group, а також південнокорейська POSCO Holdings.

Яке значення сировини у виробництві чорних металів?

Сировина має визначальне значення, оскільки залізна й марганцева руда, коксівне вугілля та допоміжні матеріали (флюсові вапняки й вогнетривкі глини) є основою для виплавки чавуну та сталі й безпосередньо впливають на високу матеріаломісткість виробництва та географічне розміщення металургійних підприємств.

Яка роль металургії в економіці?

Металургія є основою індустріальної могутності країни, оскільки вона забезпечує матеріалами (сталлю, кольоровими й легкими металами та сплавами) інші ключові галузі господарства, зокрема машинобудування для створення обладнання й транспорту, будівництво, електроенергетику та оборонно-промисловий комплекс.

ПОМІРКУЙТЕ

Поміркуйте, чому тільки в Україні залишився мартенівський спосіб виплавляння сталі? Як він впливає на довкілля?

Мартенівський спосіб виплавки сталі зберігся лише в Україні через низькі темпи модернізації металургійних комбінатів, застарілість основних фондів та високу вартість капіталовкладень, необхідних для переходу на сучасні екологічні та енергоефективні технології (киснево-конвертерний чи електросталеплавильний способи). Наявність власної сировини та можливість продовження експлуатації старого обладнання стримували швидку реструктуризацію галузі.

Цей спосіб вкрай негативно впливає на довкілля. Мартенівське виробництво потребує спалювання значних обсягів викопного палива (вугілля та природного газу), що веде до масивних викидів парникових газів (зокрема вуглекислого газу), дрібнодисперсного пилу, сполук сірки, оксидів азоту та важких металів в атмосферу. Це призводить до серйозного забруднення повітря, ґрунтів і водойм навколо металургійних підприємств.

ЗАВДАННЯ

За мал. 19.6 підрахуйте за країнами обсяг виробництва сталі їхніми провідними компаніями. Чому лідером є компанії з Китаю?

На основі даних малюнка 19.6 сумарні обсяги виробництва сталі провідними компаніями за країнами їхньої реєстрації (штаб-квартирами) складають:

Китайські компанії є лідерами у виробництві сталі з таких причин:

1. Швидкі темпи індустріалізації, урбанізації та масштабне будівництво інфраструктури всередині країни, які сформували колосальний внутрішній попит на метал.
2. Потужний розвиток металомістких галузей машинобудування (автомобілебудування, суднобудування, виробництво важкого обладнання).
3. Послідовна державна політика підтримки галузі, що сприяла створенню великих державних конгломератів (як-от Baowu Group) шляхом злиття дрібних підприємств для підвищення конкурентоспроможності.
4. Доступ до значних обсягів власної та імпортованої сировини.

2. Які чинники впливають на розміщення металургійних підприємств.

На розміщення підприємств чорної та кольорової металургії впливають такі основні чинники:

1. Природноресурсний (сировинний та паливний) чинник: передбачає територіальне поєднання родовищ залізної і марганцевої руд та коксівного вугілля. Підприємства повного циклу тяжіють до джерел цієї сировини через велику матеріаломісткість виробництва.
2. Транспортний чинник: орієнтація на дешеві водні вантажопотоки залізної руди та коксівного вугілля. Металургійні комбінати часто розміщують у портах на узбережжі морів чи судноплавних річок (утворюючи портово-промислові комплекси) для зручного доставляння імпортної сировини та експорту готової продукції.
3. Споживчий чинник: орієнтація на великі центри машинобудування, що споживають метал. Цей чинник є визначальним для підприємств передільної металургії (мінізаводів), які використовують як сировину металобрухт та розміщуються на периферії великих міських агломерацій.
4. Енергетичний чинник: близькість до джерел дешевої електроенергії (потужних електростанцій), що є ключовим для електросталеплавильного виробництва, а також для виплавки легких кольорових металів (наприклад, первинного алюмінію).

ПОМІРКУЙТЕ

Проаналізуйте мал. 19.8 та поясніть, чому тільки ці країни є лідерами у виробництві рідкісноземельних металів у світі?

Концентрація світового виробництва рідкісноземельних металів у Китаї (70%), США (14%), М’янмі (8%), Австралії (3%) та Таїланді (3%) зумовлена наступними факторами:

1. Геологічні особливості: попри значне поширення рідкісноземельних елементів у земній корі, їхні великі родовища з економічно вигідною для розробки концентрацією руди зосереджені лише в кількох регіонах світу. Зазначені країни володіють унікальними за обсягами запасами цієї сировини.
2. Складність та екологічні наслідки переробки: процес видобутку, збагачення та очищення рідкісноземельних металів є технологічно складним, дорогим і супроводжується утворенням значної кількості токсичних та радіоактивних відходів. Багато розвинених країн світу свідомо відмовилися від власного видобутку через суворі екологічні обмеження та високі витрати на утилізацію відходів.
3. Державна стратегія Китаю: Китай протягом кількох десятиліть цілеспрямовано інвестував у видобувну та очисну інфраструктуру, нехтуючи жорсткими екологічними нормами на початкових етапах, що дозволило йому захопити монопольне становище на світовому ринку переробки сировини. Сусідні країни, як-от М’янма та Таїланд, видобувають руду та постачають її до Китаю для остаточного очищення завдяки географічній близькості та низьким екологічним стандартам видобутку.

ГЕОГРАФІЯ В НАШОМУ ЖИТТІ

Разом зі старшими членами родини з’ясуйте, яка кількість виробів із металів була в їхніх сім’ях, коли вони вчилися у 9 класі. Поміркуйте, чому кількість таких виробів зросла з того часу?

У період навчання старшого покоління у 9 класі (наприкінці XX століття) асортимент металевих виробів у побуті був обмеженим і складався переважно з кухонного посуду (каструлі, чайники, столові прибори), простих побутових приладів (холодильник, пральна машина з великою часткою пластикових елементів, телевізор), велосипедів, інструментів для ремонту та іноді одного автомобіля на родину. Портативної мікроелектроніки в побуті практично не було.

З того часу кількість металовмісних виробів у родинах суттєво зросла з таких причин:

1. Стрімкий науково-технічний прогрес і цифровізація життя, що призвели до появи великої кількості персональної електроніки у кожного члена родини (смартфони, ноутбуки, планшети, смарт-годинники), виробництво яких потребує використання кольорових, рідкісних та рідкісноземельних металів.
2. Суттєве розширення парку побутової техніки (мікрохвильові печі, кавомашини, мультиварки, пилососи, кондиціонери, блендери), деталі та корпуси яких містять сталь, алюміній та мідь.
3. Зростання рівня автомобілізації населення, через що у багатьох сучасних сім’ях є один або кілька транспортних засобів, які є матеріаломісткими виробами з металу.
4. Глобалізація виробництва, що зробила побутову техніку та електроніку фінансово доступною для масового споживача.

ЗАВДАННЯ

За даними мал. 19.10 розрахуйте частку Китаю у виробництві первинного алюмінію у світі.

За даними графіка на малюнку 19.10, у 2024 році загальний світовий обсяг виробництва первинного алюмінію становив приблизно 72 млн т, а обсяг виробництва Китаю склав близько 43 млн т.

Відомо:

• $V_{\text{всього}} = 72\text{ млн т}$
• $V_{\text{Китаю}} = 43\text{ млн т}$

Знайти:

• $w_{\text{Китаю}} - ?$

Розв’язання:

$w_{\text{Китаю}} = \dfrac{V_{\text{Китаю}}}{V_{\text{всього}}} \cdot 100\%$

$w_{\text{Китаю}} = \dfrac{43}{72} \cdot 100\% \approx 59{,}7\%$

Відповідь: 59,7% (або приблизно 60%).

3. Які найбільші країни-виробники / ТНК чорних і кольорових металів.

Найбільшими країнами-виробниками та транснаціональними корпораціями (ТНК) у металургійному виробництві є:

1. Чорна металургія (сталь):

   • Країни-лідери: Китай (виробляє близько половини світового обсягу сталі — 1005,1 млн т), Індія (149,6 млн т), Японія (84,0 млн т).
   • Найбільші ТНК: «ArcelorMittal» (Люксембург), «China Baowu Steel Group» (Китай), «Nippon Steel» (Японія), «POSCO» (Республіка Корея).

2. Кольорова металургія:

   • Первинний алюміній:
     • Країни-лідери: Китай (43,0 млн т), Індія (4,2 млн т), Росія (3,8 млн т).
     • Найбільші ТНК: «UC Rusal» (Росія/Швейцарія), «Alcoa» (США), «Rio Tinto» (Велика Британія/Австралія), «Chalco» (Китай), «Hydro» (Норвегія).
   • Чорнова мідь:
     • Країни-лідери: Чилі (5,3 млн т), ДР Конго (3,3 млн т), Перу (2,6 млн т).
     • Найбільші ТНК: «Codelco» (Чилі), «Freeport-McMoRan» (США), «BHP» (Австралія), «Glencore» (Швейцарія).

За даними мал. 19.12 нанесіть на контурну карту світу провідні країни-виробники металів у світі.

Для нанесення провідних країн-виробників металів на контурну карту світу необхідно виконати такі покрокові дії:

1. Позначення виробників сталі:

   • Знайдіть на карті територію Китаю (Східна Азія), зафарбуйте її світло-червоним кольором або нанесіть червоне умовне позначення (наприклад, трикутник) та підпишіть обсяг виробництва — 1005,1 млн т.
   • Знайдіть Індію (Південна Азія), нанесіть аналогічне позначення та підпишіть — 149,6 млн т.
   • Знайдіть Японію (острівна держава на сході Азії), позначте її та підпишіть — 84,0 млн т.

2. Позначення виробників первинного алюмінію:

   • На території Китаю нанесіть інше умовне позначення (наприклад, синій квадрат) та підпишіть обсяг — 43,0 млн т.
   • На території Індії поставте синій квадрат та підпишіть — 4,2 млн т.
   • Знайдіть Росію (північна частина Євразії), нанесіть синій квадрат та підпишіть — 3,8 млн т.

3. Позначення виробників чорнової міді:

   • Знайдіть Чилі (вузька смуга на південно-західному узбережжі Південної Америки), нанесіть зелене умовне позначення (наприклад, коло) та підпишіть — 5,3 млн т.
   • Знайдіть Демократичну Республіку Конго (Центральна Африка), нанесіть зелене коло та підпишіть — 3,3 млн т.
   • Знайдіть Перу (західне узбережжя Південної Америки, на північ від Чилі), позначте зеленим колом та підпишіть — 2,6 млн т.

4. Оформлення легенди карти:

   • У спеціально відведеному полі контурної карти (легенді) розшифруйте кожне умовне позначення (наприклад: червоний колір/трикутник — виробництво сталі; синій колір/квадрат — первинний алюміній; зелений колір/коло — чорнова мідь).

4. Як впливає глобалізація на металургійне виробництво.

Глобалізація визначає сучасний розвиток металургійного виробництва через такі чинники:

• Концентрація виробництва в руках ТНК: Більша частина продукції виготовляється на комбінатах, що належать потужним міжнародним корпораціям (наприклад, «АрселорМіттал»), які координують діяльність підприємств у десятках країн світу.
• Формування глобальних виробничих ланцюгів: ТНК об’єднують процеси від видобування мінеральних ресурсів в одних регіонах (наприклад, залізної руди й бокситів в Австралії, Бразилії, ПАР) до виплавки металу й виготовлення кінцевих виробів у регіонах споживання за довгостроковими контрактами.
• Зміна чинників розміщення підприємств: Традиційна орієнтація на власні сировинні бази поступається місцем портово-промисловим комплексам, які використовують дешеву імпортовану сировину, що доставляється морським транспортом.
• Міжнародна спеціалізація: Окремі країни інтегруються в світові ланцюги як постачальники напівфабрикатів або сировини. Наприклад, українська корпорація «Феррекспо» експортує залізорудні котуни для металургійних заводів Китаю.

ПОМІРКУЙТЕ

Чи можливо забезпечити «АрселорМіттал Кривий Ріг» виключно вітчизняною сировиною для виробництва металевого прокату? Які заходи слід для цього вживати?

Забезпечити ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» виключно вітчизняною сировиною для безперервного виробництва металопрокату наразі технологічно та економічно складно, проте частково можливо за умови реалізації низки державних та внутрішньовиробничих заходів.

Аналіз забезпеченості сировиною:

• Залізорудна сировина: Підприємство повністю забезпечене власними та вітчизняними запасами завдяки роботі власного гірничого департаменту в Криворізькому залізорудному басейні.
• Коксівне вугілля: Україна має значний дефіцит якісного коксівного вугілля, оскільки більшість шахт Донецького басейну пошкоджені або знаходяться на тимчасово окупованих територіях. Підприємство змушене імпортувати вугілля для виготовлення коксу.
• Флюси та вапняки: Раніше потреби повністю покривалися вітчизняними родовищами, проте через бойові дії та окупацію частини Донецької області постачання високоякісних флюсів обмежене, що викликає необхідність залучення альтернативних джерел або імпорту.

Заходи, яких слід вжити:

• Розвідка та запуск нових родовищ: Освоєння нових покладів коксівного вугілля у Львівсько-Волинському басейні та розробка нових родовищ флюсових вапняків на заході України.
• Стабілізація внутрішньої логістики: Налагодження безперебійного залізничного сполучення для своєчасного транспортування вітчизняної сировини з різних регіонів країни без затримок.
• Збільшення використання вторинної сировини: Максимальне нарощування частки використання металобрухту у сталеплавильному процесі, що суттєво зменшує споживання первинного чавуну, а отже й коксівного вугілля.
• Технологічна модернізація: Впровадження технологій пиловугільного палива (ПВП) для часткової заміни коксу альтернативними видами палива (природним газом чи біомасою).

СТВОРІТЬ У КЛАСІ ДВІ ГРУПИ: «ЕКОЛОГИ» ТА «АНАЛІТИКИ» І РОЗВ’ЯЖІТЬ НАСТУПНІ ЗАВДАННЯ

1. «Екологи». Металургія – одна із лідерів у промисловості за викидами CO2. Що вигідніше для довкілля та економіки: будувати гігантські комбінати повного циклу чи мінізаводи, що переплавляють брухт?

Для довкілля та економіки вигіднішим є будівництво мінізаводів, що переплавляють металобрухт.

З екологічного погляду, вторинна переробка металу (електросталеплавильний спосіб у мінізаводах) порівняно з традиційним доменно-конвертерним циклом на великих комбінатах зменшує викиди вуглекислого газу на 75–85 %, скорочує енерговитрати на 60–70 %, а також суттєво знижує споживання води та обсяги утворення твердих відходів.

З економічного погляду, будівництво мінізаводів вимагає значно менших капіталовкладень, вони швидше окупаються і мають вищу виробничу гнучкість. Оскільки такі заводи зазвичай розташовуються поблизу великих міст — безпосередніх джерел брухту та ринків збуту готової продукції — суттєво зменшуються витрати на транспортування сировини та металу.

2. «Аналітики». Китай виробляє більше сталі, ніж решта країн світу разом. Поміркуйте, чому виробництво первинного алюмінію також концентрується саме в цій країні? Які ресурси (енергетичні чи сировинні) відіграють тут вирішальну роль?

Виробництво первинного алюмінію концентрується в Китаї через наявність потужної та доступної енергетичної бази, оскільки металургія легких металів є надзвичайно енергомістким процесом. Вирішальну роль у цьому розміщенні відіграють саме енергетичні ресурси.

Для виплавки однієї тонни первинного алюмінію потрібно близько 13–15 тис. кВт·год електроенергії [126]. Китай задовольняє ці потреби завдяки масштабному розвитку теплової (вугільної) та гідроенергетики. Хоча країна імпортує велику кількість сировини (бокситів) з Австралії та Гвінеї, саме наявність дешевої електроенергії разом із колосальним внутрішнім споживчим ринком роблять енергетичний чинник визначальним для локалізації виробництва алюмінію в Китаї [126].

ПРИНЦИПИ РОЗМІЩЕННЯ МЕТАЛУРГІЙНОГО ПІДПРИЄМСТВА

А. Поясніть, чому для розміщення підприємств чорної металургії важливі такі чинники:

• наявність залізної руди та коксівного вугілля;
• доступ до енергії та води;
• зручні транспортні шляхи;
• близькість до споживача металу.

Зазначені чинники є визначальними для чорної металургії через технологічні особливості виробництва:

• Наявність залізної руди та коксівного вугілля: чорна металургія повного циклу належить до високоматеріаломістких галузей [128, 129]. Розміщення підприємств поблизу баз видобутку палива й сировини мінімізує витрати на перевезення мільйонів тонн руди, коксівного вугілля та флюсових вапняків [129].

• Доступ до енергії та води: виплавка металу вимагає величезної кількості води для охолодження технологічного обладнання й очищення газів, а також великих обсягів електроенергії (зокрема, для роботи електросталеплавильних печей та феросплавних заводів) [126, 129].

• Зручні транспортні шляхи: оскільки металургія оперує великими обсягами масивних вантажів, наявність залізничного сполучення або виходу до морських портів є критичною для регулярного постачання сировини й вивезення готової продукції на великі відстані [126, 127].

• Близькість до споживача металу: орієнтація на споживача (машинобудівні заводи та будівництво) дозволяє оперативно постачати прокат і трубну продукцію, уникаючи додаткових логістичних витрат та затримок [128, 129].

Б. Як розвиток сучасних технологій і транспорту може змінювати традиційні принципи розміщення металургійних підприємств?

Розвиток сучасних технологій і транспорту змінює традиційні принципи розміщення металургійних підприємств за кількома напрямами:

1. Послаблення зв’язку із сировинними базами через розвиток вторинної металургії: впровадження електросталеплавильних технологій дозволяє використовувати металобрухт як основну сировину [129]. Це усуває залежність від родовищ залізної руди та вугілля й переорієнтовує заводи на споживача — великі промислові центри.

2. Формування портово-промислових комплексів завдяки морському транспорту: поява надвеликих суден (рудовозів та вугіллявозів) різко знизила вартість транспортування сировини морем [126]. Це дозволило перенести металургійні підприємства безпосередньо у портові міста країн, що імпортують високоякісну та дешеву руду з інших континентів (наприклад, Китаю з Австралії) [126, 127].

3. Підвищення екологічності виробництва: сучасні замкнені цикли водопостачання та високоефективні системи очищення викидів зменшують негативний вплив на довкілля, що усуває потребу будувати металургійні заводи виключно на значній відстані від великих населених пунктів [128].

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ

1. Що таке металургія? З яких частин вона складається?

Металургія — це сукупність галузей промисловості, що охоплюють процеси видобутку металів із руд, виробництва металевих сплавів та надання металевим виробам потрібної форми. Вона складається з двох основних частин: чорної металургії (виробництво заліза, чавуну, сталі, феросплавів і прокату) та кольорової металургії (видобуток, збагачення і виплавлення кольорових металів — легких, важких, благородних, рідкісноземельних тощо).

2. Поясніть, чому Китай є лідером з виробництва сталі і первинного алюмінію.

Китай є лідером з виробництва сталі завдяки колосальним масштабам внутрішнього споживання у будівництві, машинобудуванні та створенні різноманітних споживчих товарів. На цю країну припадає половина світової продукції переробної промисловості, а дефіцит власної сировини компенсується значними обсягами імпорту залізної руди та котунів через великі портово-промислові комплекси.

У виробництві первинного алюмінію Китай домінує завдяки великій кількості потужних джерел електроенергії (оскільки електроліз алюмінію є надзвичайно енергоємним процесом) та концентрації виробництва у приватних корпораціях уздовж морського узбережжя, що дозволяє вигідно імпортувати бокситову сировину, головним чином з Австралії.

3. Чому зросло виробництво рідкісноземельних металів?

Виробництво рідкісноземельних металів зросло через стрімкий розвиток новітніх технологій та наукомістких галузей промисловості, зокрема мікроелектроніки, комп’ютерної техніки, робототехніки, авіакосмічної галузі та військово-промислового комплексу. Ці метали є незамінними елементами у виготовленні сучасних гаджетів (смартфонів, сенсорних екранів), акумуляторів для електромобілів, лазерів, надпотужних магнітів та обладнання для відновлюваної енергетики (вітрових турбін).

4. Які країни світу є лідерами з виробництва рафінованої міді?

Світовим лідером з виробництва рафінованої міді є Китай. До інших провідних країн-виробників належать Чилі, США, Японія, Росія, Демократична Республіка Конго, Замбія, Перу, Австралія та Канада.

5. Поміркуйте, чому постійно зростає обсяг виробництва металів у світі.

Обсяг виробництва металів постійно зростає внаслідок безперервного збільшення чисельності населення планети, глобальних процесів урбанізації та масштабного будівництва житлової й транспортної інфраструктури. Також зростання зумовлене потребами світового машинобудування, приладобудування та переходом промисловості до нових технологій і “зеленої” енергетики (виробництва електромобілів, сонячних панелей, вітрогенераторів), які вимагають дедалі більшої кількості різноманітних чорних, кольорових та рідкісноземельних металів.

МОЯ ТЕРИТОРІАЛЬНА ГРОМАДА

Моя територіальна громада. Дізнайтеся, чи є на території вашої громади підприємства зі збору і сортування брухту. Відвідайте їх і дізнайтесь, за якою вартістю вони закуповують брухт різних металів. Поміркуйте, чому вона дуже різна?

На території моєї територіальної громади діють спеціалізовані підприємства та пункти приймання і сортування вторинної сировини, зокрема чорних та кольорових металів. Згідно з актуальними прайс-листами заготівельних компаній, закупівля брухту здійснюється за такими орієнтовними цінами:

• Чорний металобрухт (сталь, чавун) — близько 3–5 грн за 1 кг.
• Нержавіюча сталь — близько 20 грн за 1 кг.
• Алюміній — від 90 до 130 грн за 1 кг.
• Латунь та бронза — близько 260–270 грн за 1 кг.
• Мідь — близько 480–490 грн за 1 кг.

Вартість брухту різних металів суттєво відрізняється з кількох причин:

1. Фізико-хімічні властивості металів, такі як стійкість до корозії, електропровідність та міцність, які визначають сферу їхнього практичного застосування.
2. Поширеність металу у природі та складність його первинного видобутку — залізо є дуже поширеним і відносно простим у видобуванні, тоді як мідь чи нікель належать до рідкісних і цінних ресурсів.
3. Енергоємність виробництва — вторинна переробка кольорових металів (наприклад, алюмінію) потребує значно менше електроенергії, ніж їх виплавка з руди (бокситів), тому заготівля такого брухту є високорентабельною та економічно вигідною для підприємств.
4. Попит та пропозиція на світовому та вітчизняному ринках, які безпосередньо формуються на основі котирувань профільних товарних бірж.