§ 20. Які сучасні особливості виробництва чорних і кольорових металів в Україні

• Назад до змісту

► Які компанії є лідерами металургії в Україні?

Лідерами металургії в Україні є великі промислові холдинги «Метінвест» та «Інтерпайп», а також транснаціональна корпорація «АрселорМіттал» (представлена найбільшим гірничо-металургійним комбінатом ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг»).

► Чи достатньо в Україні сировини для задоволення потреб вітчизняної металургії?

Україна володіє потужною сировинною базою для чорної металургії, маючи великі поклади залізних руд у Криворізькому та Кременчуцькому басейнах та марганцевих руд у Нікопольському басейні. Проте для повного забезпечення виробництва відчувається дефіцит коксівного вугілля, а для кольорової металургії (зокрема, виробництва первинного алюмінію) вітчизняної сировини недостатньо, через що великі обсяги бокситів доводиться імпортувати.

► Де розміщені найбільші металургійні комбінати?

Найбільші металургійні комбінати України розміщені у Дніпрі, Запоріжжі, Кам’янському та Кривому Розі (Дніпропетровська та Запорізька області). Їхнє розташування зумовлене наближеністю до родовищ залізорудної сировини, коксівного вугілля, а також до значних водних ресурсів річки Дніпро.

1. Яка роль металургії у вітчизняній економіці.

Металургія є однією з найважливіших базових галузей промисловості України, яка визначає її участь у міжнародному поділі праці як провідного постачальника чорних металів на світовий ринок. Чорна металургія є одним із основних джерел валютних надходжень у державу завдяки потужному товарному експорту. Крім того, великі металургійні підприємства є містоутворювальними, оскільки вони забезпечують робочі місця, формують місцеві бюджети та безпосередньо визначають соціально-економічний розвиток цілих міст і регіонів України.

ПОМІРКУЙТЕ

Проаналізуйте запаси залізних, марганцевих, алюмінієвих руд в Україні. Чи достатньо сировини для задоволення потреб вітчизняної металургії? Як її видобування впливає на економічний розвиток регіонів?

Україна володіє потужною сировинною базою для чорної металургії: запаси залізних руд є одними з найбільших у світі (основні родовища зосереджені в Криворізькому та Кременчуцькому басейнах), а запаси марганцевих руд (Нікопольський басейн) також посідають провідні позиції у світі. Цієї сировини повністю достатньо для стовідсоткового забезпечення потреб вітчизняного виробництва чорних металів та значного експорту залізорудної продукції за кордон.

Натомість ситуація з алюмінієвими рудами є протилежною: власні запаси бокситів в Україні є вкрай обмеженими, а їхня якість є низькою. Через це вітчизняне виробництво алюмінію завжди залежало від імпорту високоякісних бокситів (зокрема з Гвінеї), а на сьогодні випуск первинного алюмінію в країні практично призупинений. Таким чином, власної алюмінієвої сировини недостатньо для задоволення потреб промисловості.

Видобування рудних ресурсів суттєво стимулює економічний розвиток регіонів. Великі гірничо-збагачувальні комбінати (ГЗК) у містах Кривий Ріг, Горішні Плавні, Марганець та Нікополь є містоутворювальними підприємствами. Вони створюють тисячі робочих місць, забезпечують значні надходження до місцевих бюджетів, стимулюють розвиток транспорту, інфраструктури та суміжних галузей, хоча водночас створюють серйозне навантаження на навколишнє середовище.

2. Чому чорна металургія України є видом міжнародної спеціалізації держави?

Чорна металургія України сформувалася як вид її міжнародної спеціалізації завдяки поєднанню кількох сприятливих чинників. По-перше, держава має унікально багату власну сировинну базу (великі поклади залізних та марганцевих руд) і значний промисловий потенціал із замкненим циклом виробництва «руда — вугілля — сталь — прокат». По-друге, вигідне географічне положення України та розвинена залізнична мережа полегшують доступ до морських портів Чорного й Азовського морів, що спрощує логістику та транспортування металопродукції до закордонних споживачів.

Завдяки цим перевагам Україна виробляє обсяги чавуну, сталі, напівфабрикатів, готового прокату та труб, які значно перевищують потреби внутрішнього ринку. Це дає змогу експортувати більшу частину продукції до США, країн Європейського Союзу, Туреччини та інших держав світу, забезпечуючи значні валютні надходження і визначаючи місце України у міжнародному поділі праці.

ЗАВДАННЯ НА КОНТУРНІЙ КАРТІ

Позначте на контурній карті України основні центри виробництва чорних металів.

Для виконання цього завдання на контурній карті України необхідно виконати таку послідовність дій:

1. Знайти на карті та підписати назви найбільших центрів чорної металургії Придніпровського металургійного району: Кривий Ріг, Дніпро, Кам’янське, Запоріжжя, Нікополь, Новомосковськ.
2. Позначити умовними знаками (наприклад, пунсонами чорного кольору або спеціальними позначками) підприємства чорної металургії повного циклу у Кривому Розі (ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг»), Кам’янському (ПрАТ «Камет-сталь»), Запоріжжі (ПАТ «Запоріжсталь») та Дніпрі (завод «Дніпросталь»).
3. Позначити центри трубної промисловості у Нікополі (ТОВ «Інтерпайп Ніко Тьюб») та Новомосковську (ТОВ «Інтерпайп НМТЗ»).
4. Позначити Кременчуцький сталеливарний завод у місті Кременчук (Полтавська область).
5. Зафарбувати територію Придніпровського металургійного району світлим штрихуванням та внести всі використані умовні позначення до легенди контурної карти.

ПОМІРКУЙТЕ

Чи потрібно Україні збільшувати експорт чавуну (мал. 20.3)?

Україні недоцільно збільшувати експорт чавуну, оскільки він є первинним продуктом доменного виробництва з низькою доданою вартістю. Натомість економічно вигіднішим є перероблення чавуну всередині країни на сталь, а сталі — на готову продукцію з високою доданою вартістю, таку як листовий і довгий прокат або сталеві труби. Експорт готового металопрокату замість первинного чавуну дозволить залучити значно більше валютних надходжень до державного бюджету, зберегти робочі місця на вітчизняних підприємствах, а також надійно забезпечити потреби внутрішнього ринку та оборонно-промислового комплексу України.

За мал. 20.3 визначте, який зв’язок існує між виробництвом чавуну, сталі й прокату на ПАТ «Запоріжсталь».

Аналіз малюнка 20.3 показує безпосередній послідовний технологічний зв’язок між виробництвом чавуну, сталі й прокату на комбінаті повного циклу ПАТ «Запоріжсталь».

Цей зв’язок відображає три основні стадії єдиного виробничого ланцюга:

1. Спочатку з залізорудної сировини у доменних печах виплавляється первинний метал — чавун, обсяг виробництва якого є найбільшим (3,568 млн т у 2024 році).
2. Отриманий рідкий чавун є основною сировиною для конвертерного виробництва сталі, обсяг виплавки якої є дещо меншим (3,212 млн т у 2024 році), оскільки частина чавуну вилучається як товарна продукція для реалізації або витрачається з технологічними втратами.
3. Виплавлена сталь у формі злитків спрямовується у прокатні цехи для виготовлення кінцевої продукції — металопрокату, обсяг якого є найменшим серед трьох показників (2,795 млн т у 2024 році), через неминучі втрати металу під час обробки тиском та обрізання країв.

Таким чином, обсяги виплавки сталі повністю лімітуються кількістю виробленого чавуну, а обсяги випуску прокату безпосередньо залежать від обсягів виплавленої сталі.

ЗАВДАННЯ

Порівняйте дані мал. 20.2 і мал. 20.3 та розрахуйте, яку частку становить експорт чавуну в загальному його виробництві в Україні. Використовуючи інтернет-джерела, визначте головних виробників та експортерів чавуну.

Для порівняння та розрахунку використано дані малюнка 20.2 (структура експорту чавуну з України у 2024 році) та малюнка 20.1 (загальні обсяги виробництва чорної металургії в Україні у 2024 році), оскільки малюнок 20.3 відображає обсяги виробництва лише на одному окремому підприємстві ПАТ «Запоріжсталь».

Згідно з малюнком 20.2, обсяг експорту чавуну з України у 2024 році за напрямками становить:

• США — 0,9 млн т;
• Італія — 0,15 млн т;
• Туреччина — 0,1 млн т;
• Інші країни світу — 0,1 млн т.

Сумарний експорт чавуну за малюнком 20.2 дорівнює:
$0{,}9 + 0{,}15 + 0{,}1 + 0{,}1 = 1{,}25\text{ млн т}$ (за уточненими статистичними даними — 1,29 млн т).

Згідно з малюнком 20.1, загальне виробництво чавуну в Україні у 2024 році становило 7,0 млн т (за уточненими статистичними даними — 7,09 млн т).

Розрахунок частки експорту чавуну в загальному його виробництві:

Дано:

• $V_{\text{експ}} = 1{,}25\text{ млн т}$
• $V_{\text{вироб}} = 7{,}0\text{ млн т}$

Знайти:

• $w_{\text{експ}} - ?$

Розв’язання:

$w_{\text{експ}} = \dfrac{V_{\text{експ}}}{V_{\text{вироб}}} \cdot 100\%$

$w_{\text{експ}} = \dfrac{1{,}25}{7{,}0} \cdot 100\% \approx 17{,}86\%$

Відповідь: експорт чавуну становить 17,86% (за уточненими статистичними даними — 18,19%) від загального обсягу його виробництва в Україні.

Головними виробниками та експортерами чавуну в Україні є ПАТ «Запоріжсталь», ПАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» та ПрАТ «Каметсталь» (група «Метінвест»).

Офіційні стратегії розвитку цих підприємств спрямовані на екологічну модернізацію (декарбонізацію виробництва відповідно до вимог CBAM), підвищення енергоефективності та оптимізацію логістичних маршрутів через розширення використання морського коридору.

Для їх належного функціонування критично важливим є розв’язання таких проблем:

• Високі ціни на електроенергію: металургія є надзвичайно енергоємною галуззю, тому зростання тарифів суттєво підвищує собівартість продукції.
• Високі логістичні витрати: блокування портів та підвищення залізничних тарифів стримують експорт.
• Дефіцит працівників: мобілізаційні процеси та міграція спричиняють гостру потребу в кваліфікованих кадрах.
• Вуглецевий прикордонний податок у ЄС (CBAM): впровадження регулювання загрожує повною втратою європейського ринку збуту для традиційної доменно-конвертерної металургії.

Чи варто Україні повністю відмовитися від експорту сировини і розвивати лише виробництво готової металопродукції?

Повністю відмовитися від експорту сировини в короткостроковій перспективі неможливо, оскільки для внутрішньої переробки всього обсягу залізорудної сировини та чавуну в Україні бракує достатніх потужностей машинобудування та високотехнологічних виробництв. Крім того, продаж сировини є джерелом швидкого та значного валютного виторгу, критично важливого для стабілізації економіки держави під час війни. Проте довгостроковим орієнтиром розвитку має залишатися послідовне збільшення глибини переробки сировини всередині країни та нарощування частки експорту готового прокату й металовиробів із високою доданою вартістю.

Україна експортує брухт. Поміркуйте, що є більш доцільним – збільшити вітчизняне виробництво металів чи нарощувати експорт брухту?

Найбільш доцільним є збільшення вітчизняного виробництва металів, а не нарощування експорту брухту. Металобрухт є незамінною стратегічною сировиною для розвитку «зеленої» металургії. Його використання в електросталеплавильних печах дає змогу зменшити викиди вуглекислого газу в кілька разів порівняно з виробництвом сталі з чавуну, що є єдиним шляхом збереження конкурентоспроможності вітчизняного металу на європейському ринку в умовах дії CBAM. Переробка брухту всередині країни замість його експорту забезпечує створення високої доданої вартості, збереження робочих місць і додаткові податкові надходження до державного бюджету.

ПОМІРКУЙТЕ

Поясніть, чому виробництво алюмінію, магнію та титану є набагато енергоємнішим, ніж виробництво сталі. Запропонуйте шляхи зниження енергоспоживання в галузі.

Виробництво легких кольорових металів (алюмінію, магнію та титану) є значно енергоємнішим за виробництво сталі через високу хімічну активність цих елементів та надзвичайну міцність їхніх природних сполук. Для відновлення заліза з руди у чорній металургії достатньо відносно простого термічного відновлення коксівним вуглецем у доменній печі. Натомість алюміній та магній отримують шляхом енерговитратного електролізу розплавлених солей, що вимагає величезної кількості електроенергії (близько 13–15 тис. кВт·год на тонну алюмінію). Виробництво титану за магнієтермічним методом Кролла є складним багатостадійним процесом, який включає хлорування за високих температур, тривале відновлення магнієм у герметичних реакторах під вакуумом та вакуумну дистиляцію, що також обумовлює колосальні витрати палива та електрики.

Шляхи зниження енергоспоживання в галузі кольорової металургії:

1. Максимальне збільшення частки вторинної переробки кольорових металів (виробництво з брухту), що дозволяє економити до 90–95 % енергії порівняно з первинним виплавленням з руди.
2. Впровадження інноваційних безпосередніх методів відновлення металів (наприклад, нових технологій електролізу або прямого водневого відновлення).
3. Модернізація діючого електролітичного та пічного обладнання, покращення теплоізоляції агрегатів для зменшення втрат тепла.
4. Впровадження інтегрованих енергетичних систем та використання відновлюваних джерел енергії безпосередньо на виробничих майданчиках.

ЗАВДАННЯ

Користуючись мал. 20.5, розрахуйте, скільки можна виготовити чистого титану з видобутого компанією ТОВ ВКФ «Велта» 2023 р. титанового концентрату та його вартість. Умови задачі: 1. Одна тонна титанового концентрату (з концентрацією титану 56 %) коштує 300 дол. США. 2. З однієї тонни титанового концентрату виробляють 0,7 т титанового шлаку (вміст титану 80 %) із вартістю 420 дол. США. 3. З однієї тонни титанового шлаку отримують 0,33 т титанової губки вартістю 2970 дол. США. 4. З однієї тонни титанової губки отримують 0,1 т чистого титану вартістю 7425 дол. США.

Відповідно до діаграми на мал. 20.5, обсяг виробництва титаного концентрату компанією ТОВ ВКФ «Велта» у 2023 році становив 135 тис. т (або 135 000 т).

Відомо:

• $M_{\text{конц}} = 135\,000\text{ т}$
• $k_1 = 0{,}7$
• $k_2 = 0{,}33$
• $k_3 = 0{,}1$
• $P_{\text{конц}} = 300\text{ дол. США/т}$

Знайти:

• $M_{\text{тит}} - ?$
• $V_{\text{тит}} - ?$

Розв’язання:

Розрахуємо послідовно масу проміжних продуктів та чистого титану:

Маса отриманого титанового шлаку:

$M_{\text{шлак}} = M_{\text{конц}} \cdot k_1$

$M_{\text{шлак}} = 135\,000 \cdot 0{,}7 = 94\,500\text{ т}$

Маса отриманої титанової губки:

$M_{\text{губка}} = M_{\text{шлак}} \cdot k_2$

$M_{\text{губка}} = 94\,500 \cdot 0{,}33 = 31\,185\text{ т}$

Маса отриманого чистого титану:

$M_{\text{тит}} = M_{\text{губка}} \cdot k_3$

$M_{\text{тит}} = 31\,185 \cdot 0{,}1 = 3\,118{,}5\text{ т}$

Для розрахунку вартості отриманого титану розглянемо два можливі варіанти тлумачення показників вартості в умовах задачі:

Варіант 1. Якщо вказана вартість у кожному пункті стосується зазначеної маси виробленого на цьому етапі продукту (тобто 0,1 т чистого титану коштує 7425 дол. США):

У цьому випадку ціна за одну тонну чистого титану становить:

$C_{\text{тит1}} = \dfrac{7425}{0{,}1} = 74\,250\text{ дол. США/т}$

Загальна вартість виготовленого титану дорівнює:

$V_{\text{тит1}} = M_{\text{тит}} \cdot C_{\text{тит1}}$

$V_{\text{тит1}} = 3\,118{,}5 \cdot 74\,250 = 231\,548\,625\text{ дол. США}$

Варіант 2. Якщо вказані суми є ринковими цінами за одну тонну відповідного продукту (тобто 1 т чистого титану коштує 7425 дол. США):

У цьому випадку загальна вартість виготовленого титану дорівнює:

$V_{\text{тит2}} = M_{\text{тит}} \cdot 7425$

$V_{\text{тит2}} = 3\,118{,}5 \cdot 7425 = 23\,154\,862{,}5\text{ дол. США}$

Відповідь: з видобутого ТОВ ВКФ «Велта» у 2023 році титанового концентрату можна виготовити 3 118,5 т чистого титану. Його вартість становить 231 548 625 дол. США (за умови, що вартість 7425 дол. США вказана за 0,1 т чистого титану) або 23 154 862,5 дол. США (якщо це ціна за 1 т чистого титану).

ГЕОГРАФІЯ В НАШОМУ ЖИТТІ

Дізнайтеся, як використовують надчистий титан для ендопротезування.

Надчистий титан є основним конструкційним матеріалом у сучасному ендопротезуванні завдяки унікальному комплексу характеристик:

1. Висока біосумісність: людський організм не розпізнає надчистий титан як чужорідний об’єкт, тому його імплантація не викликає алергічних реакцій, хронічних запалень чи відторгнення тканин.
2. Здатність до остеоінтеграції: живі кісткові клітини здатні проростати безпосередньо у пористу поверхню титанового імплантату, завдяки чому штучний суглоб чи штифт надійно зростається з кісткою та утворює з нею єдине ціле.
3. Корозійна стійкість: метал не руйнується під тривалим хімічним впливом внутрішнього середовища організму та фізіологічних рідин, не виділяє токсичних оксидів чи іонів.
4. Біомеханічна відповідність: титан має надзвичайно високу питому міцність за низької щільності (він набагато легший за сталь), а його модуль пружності близький до показників людської кістки, що дозволяє рівномірно розподіляти механічне навантаження та запобігає атрофії кісткової тканини навколо імплантату.

З надчистого титану виготовляють штучні кульшові, колінні та плечові суглоби, дентальні (зубні) імплантати, пластини та гвинти для фіксації переломів кісток, а також корпуси для кардіостимуляторів.

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ

1. Поясніть, чому основними виробниками продукції вітчизняної металургії є великі металургійні комбінати повного циклу.

Великі металургійні комбінати повного циклу є провідними виробниками через високу економічну ефективність та технологічну цілісність такого формату. Вони зосереджують у межах одного підприємства всі послідовні ланки металургійного виробництва: збагачення залізорудної сировини, коксування вугілля, виплавку чавуну в доменних печах, виплавку сталі у конвертерах та виробництво кінцевого гарячого чи холодного металопрокату. Поєднання цих процесів забезпечує мінімальні транспортні витрати, дозволяє використовувати гарячий чавун безпосередньо для сталеплавильного переділу без витрат на його повторне розігрівання, а також дає змогу утилізувати побічні продукти (доменний та коксівний гази, тепло шлаків) для генерування власної теплової та електричної енергії.

2. Чому більшість продукції чорної металургії України експортують?

Експортна орієнтованість української чорної металургії зумовлена значним дисбалансом між обсягами внутрішнього споживання та потужностями виробництва. Потреби вітчизняного машинобудування, будівництва та інфраструктури є відносно малими і не здатні поглинути ту кількість металу, яку виготовляють великі підприємства. Водночас продаж металопродукції та напівфабрикатів (чавуну, сталевих заготовок, прокату) на світових ринках є життєво важливим джерелом надходження іноземної валюти в економіку України, що стимулює металургійні компанії орієнтувати свою діяльність переважно на зовнішніх покупців.

3. Який сегмент кольорової металургії є найбільш розвинутим в Україні?

Найбільш розвинутим сегментом кольорової металургії в Україні є титанова промисловість, у якій більшість виробленої продукції становить титановий концентрат, що переважно експортується за кордон.

МОЯ ТЕРИТОРІАЛЬНА ГРОМАДА

Дізнайтесь, чи налагоджено на території вашої територіальної громади роздільний збір батарейок та брухту кольорових металів? Чому важливо організувати такий збір?

На території територіальної громади міста Києва налагоджено роздільний збір відпрацьованих батарейок через мережу спеціальних помаранчевих контейнерів для небезпечних відходів, а також діють пункти прийому брухту кольорових металів. Організація такого збору є надзвичайно важливою, оскільки батарейки містять токсичні речовини й важкі метали (кадмій, свинець, ртуть), які у разі потрапляння на сміттєзвалища забруднюють ґрунт і підземні води. Збір і вторинне перероблення брухту кольорових металів дає змогу суттєво заощаджувати природні ресурси, знижувати споживання електроенергії та мінімізувати шкідливі викиди у довкілля порівняно з первинним виробництвом металів з руди.