Железо и технический прогресс

Авторы международного свода прогнозов “Мир в 2000 году” заявляют, что в 2080 году будет выплавлено около 5 миллиардов тонн стали, что явится кульминационной точкой в мировом производстве этого металла. Они предсказывают существенное сокращение объема производства металла. Даже если это будет так, то в течение предстоящего столетия ожидается постоянный рост производства стали, не может быть внезапного прекращения металлургического производства. Вопросы совершенствования технологических процессов будут всегда волновать металлургов.

Однако одного этого факта для серьезного разговора о далеких перспективах развития металлургии недостаточно. Следует рассмотреть возможную структуру потребления конструкционных материалов в будущем и место, которое среди них занимает железо, точнее сплавы на его основе, причем срок дальних перспектив определять не столетиями, а где‑то за пределами ближайших двух – трех десятилетий.

Уже несколько десятилетий утверждают, что человечество из железного века вступит в эпоху новых материалов. В 20–30‑х годах надежды возлагали на легкие металлы, в последние годы – на химические материалы. Легкие металлы (алюминий, позднее магний и титан) сегодня все еще играют второстепенную роль.

По мнению экспертов Комитета черной металлургии при Европейской экономической ко‑' миссии ООН, доля замены черных металлов (5,1%) означает, что в условиях отсутствия конкуренции со стороны других материалов потребление чугуна и стали было бы выше на эту величину.

В СССР доля черных металлов, ежегодно высвобождаемых пластмассами, составляет менее 1% объема потребляемого металла. Для замены черных и цветных металлов используют около одной четверти ресурсов пластмасс, и они заменяют наиболее дефицитные и дорогостоящие виды тяжелых цветных и никельсодержащих сплавов, стальных труб.

В обзоре 150 экспертных оценок наиболее вероятных направлений развития технологии производства различных материалов рассмотрены проблемы, вытекающие из изменяющейся ситуации с потреблением энергии. В этой связи выдвинуты четыре основных принципа: из‑за дефицита сырья и энергии должен резко возрасти объем производства экономичных прокатных профилей и других аналогичных изделий, например получаемых методами порошковой металлургии; большое развитие получат прецизионные методы ковки, литья; большие перспективы у методов придания поверхности особых свойств при сохранении обычного уровня свойств в объеме изделий; таким путем создают материалы, устойчивые к коррозии и эрозии; совершенно новые области производства возникнут в результате развития методов получения таких материалов, как карбиды и нитриды, которые успешно конкурируют в промышленности с естественными минералами.

Производители стали видят ключевые направления развития в электрошлаковом переплаве сплавов и нержавеющей стали, в дальнейшем усовершенствовании и расширении сферы потребления ферритных и аустенитных сталей в новых изделиях с покрытием по заказам автомобилестроения. При исследовании стали с помощью новейших методов и инструментов, например электронного микроскопа, обнаружили ранее неизвестные тонкие структуры современных сталей с удивительными свойствами, которые меняют коренные представления о возможностях этого материала.

Исходя из известных прогнозов, можно уверенно утверждать., что и в ближайшие 2–3 десятилетия ожидается устойчивое и значительное производство черных металлов и прежде всего стали. При предполагаемых количествах получения черных металлов вызывает особую заботу сырьевая проблема. Сталь как конструкционный материал сохраняет свое значение на длительный срок.

Проблема сырья

Стремительно развивающаяся цивилизация основана на все возрастающем потреблении полезных ископаемых, а благосостояние и высокий жизненный уровень людей во многом зависят от того количества энергии и материалов, которое общество способно извлечь из подземных кладовых. Сегодня человек использует более 150 видов минерального сырья, из которых извлекает почти 70 элементов таблицы Менделеева. Подсчитано, что за время после второй мировой войны человечество потребило минеральных ресурсов больше, чем за всю предшествующую историю.

Такой резкий рост, во многом обусловленный научно‑технической революцией, позволил экономически развитым странам добиться колоссальных успехов в промышленном и научно‑техническом развитии.

Стремительно растущий промышленный потенциал потребовал все большего количества сырья, причем нередко новых видов. В ожидании значительного роста производства черных металлов производятся подсчеты сырьевых ресурсов нашей планеты.

Много самых разных прогнозов о будущем сырьевой базы черной металлургии можно встретить в технической литературе и периодике. Эти прогнозы проникнуты беспокойством о сырьевом обеспечении все возрастающего производства металлов.

Уязвимая сторона прогнозов материальных ресурсов в том, что современные приемы хозяйствования, технологии сегодняшнего дня механически переносятся в будущее. Но вся история человечества свидетельствует о том, что в орбиту производственной деятельности включаются все новые и новые ресурсы, а технология непрерывно совершенствуется и развивается.

Концепции “грядущего сырьевого и энергетического голода”, “гибели природы”, “нулевого роста экономики” и другие крайне пессимистические прогнозы западных “пророков” не отвечают действительности. Они выгодны тем, кто стремится к обострению международной обстановки, кто рвется к минеральным и сырьевым богатствам чужих стран.

Советские экономисты и геологи, исходят из того, что человечеством еще далеко не использованы возможности наращивания минерально‑сырьевых ресурсов. Разведанные запасы полезных ископаемых могут быть существенно увеличены за счет открытия новых месторождений на суше и морском дне, более рационального использования сырья, развития научно‑технического прогресса в поисках, разведке, добыче и переработке полезных ископаемых.

Надо еще учесть, что запасы запасам рознь. Они могут быть разного качества, детально или плохо изучены, расположены в благоприятных экономико‑географических условиях или в необжитых труднодоступных районах, залегать на большой глубине. И те ресурсы, которые сегодня использовать технически невозможно или экономически нецелесообразно, завтра могут пойти в дело.

Главным сырьем для черной металлургии является железная руда. Мировая потребность в железорудном сырье удваивается каждые 15 лет. В среднем, по общим цифрам мировых запасов железной руды, все благополучно.

Мировые запасы железных руд, не считая бедных, составляют около 500 миллиардов тонн. Даже при возможном росте производства стали в 2000 году до 1500–3000 миллионов тонн руды в целом хватит на несколько столетий. Но надо учесть, что запасы железных руд на земном шаре размещаются неравномерно. Все больше возрастает зависимость ряда стран от импорта руд. Особенно много руд импортируется из развивающихся стран. По мере роста их национальной промышленности в них возрастает собственное потребление руд. И тогда могут повториться события времен “энергетического кризиса” 1973 года, когда ведущие капиталистические страны подняли панику, увидев только призрак возможного энергетического голода. Это может повториться и в форме железорудного кризиса, но уже не как новая возможность для спекуляций монополий, а как суровая реальность. Ни одна из высокоразвитых капиталистических стран не обеспечивает себя полностью собственным минеральным сырьем.

Перспективы нашей Родины в сырьевом обеспечении, даже и с расчетом на дальние перспективы, более благоприятны.

В результате успешного проведения планомерных геологоразведочных работ запасы разведанных железных руд СССР содержат около 30% общих мировых запасов и 45% запасов промышленных категорий[8].

Наша страна располагает всеми необходимыми полезными ископаемыми, обеспечивающими независимую сырьевую базу для дальнейшего развития черной металлургии. И тем не менее для нас все более актуальной становится проблема рационального и комплексного использования недр и их охрана. Это диктуется необходимостью повышения экономичности использования сырья.

Сейчас говорят: дороги науки и прогресса ведут в космос, на дно океанов, в толщу земли. Да, НТР раздвигает границы деятельности человека. В далекой перспективе все названные направления можно реально считать надежными источниками сырья.

Разведка недр показывает, что железные руды в Кривбассе есть и на глубине более 2,5 километра. Там руда содержит до 68% железа и ее можно сразу подавать в агрегаты. На руднике “Первомайском” заложена первая из сверхглубинных шахт (1500 метров. Таких шахт еще в мире никто не строил).

Дно морей и океанов является потенциальным рудником нашей планеты на многие десятилетия. Понадобится сложная техника для извлечения всех элементов из этих кладовых. Здесь человек должен вложить не меньше выдумки, фантазии и труда, чем он вкладывает в освоение космоса. Но и выгода от освоения океанских богатств в длительной перспективе ожидается не менее значительной, чем освоение космического пространства.

Весь наш разговор о сырьевом обеспечении металлургии будущего исходит из наличия и возможных запасов рудных месторождении разных металлов. В таком случае все ценные, крупные и доступные залежи будут, выработаны когда‑то в будущем. При подсчете устанавливают сроки исчерпания отдельных полезных ископаемых: от десятилетий до столетий. Есть ли выход из столь сложной ситуации, хотя бы в далеком будущем?

В трудах геохимика В.И. Вернадского есть на этот счет исключительно важное замечание: “Химическая работа человечества должна сделаться интенсивнее; оно будет вынуждено концентрировать руды, т.е. быстро производить природную геологическую работу, идущую медленно – веками и тысячелетиями”[9].

У человека появляется выход: ускорять и направлять течение геохимических процессов, искусственно создавать в земной коре месторождения полезных ископаемых. Пока круг подобных искусственных месторождений еще очень узок и охватывает прежде всего соли: поваренную – минерал галит и сульфат натрия – мирабилит. Но уже появилась новая отрасль техники, использующая возможности регуляции процессов, идущих в земной коре и на земной поверхности – геотехнология.

Таким образом, в ходе развития НТР человечество всегда будет обеспечивать себя надежной сырьевой базой, используя для этого различные источники и способы в зависимости от достигнутого уровня науки и техники.