Тема 2 про прогнози виробництва металів

При прогнозуванні споживання металів необхідно враховувати розвиток виробництв різних нових неметалічних матеріалів, здатних замінити метали.

Протягом, принаймні, двох сторіч вважалося, що одним з головних показників матеріального добробуту країни є обсяг виробництва й споживання металів на душу населення. Але в останні 50-55 років цей показник почав трохи втрачати своє значення у зв'язку з розробкою багатьох нових синтетичних неметалічних матеріалів. Надалі роль цих матеріалів, безсумнівно, буде зростати й особливо в тих областях, де їхнє використання забезпечує більшу ефективність, чим застосування металів.

Так, наприклад, волокна, отримані з вуглецю й бору, по питомій міцності перевершують кращі сорти сталі.

Знайдені способи виробництва діаманту й кубічного нітриду бору, названого боразоном (бор плюс азот), викликають переворот в інструментальній промисловості, а найкращі сорти швидкорізальної сталі, легованої вольфрамом, молібденом або кобальтом, у деяких випадках уже відходять на другий план.

З'явилися вдосконалені види конструкційних полімерних або пластмасових матеріалів, як ось: поліаміди, поліпропілени, сополімери, полівінілхлориди, поліетилени й ін. У ряді галузей промисловості ці матеріали знайшли широке поширення й, наприклад, тільки в одному автомобілебудуванні застосовується більш ніж 60 видів різних пластмас. Особливо великий інтерес представляють композиційні поліаміди й склопластики, які мають питому міцність не нижче, ніж кращі сорти сталей, та у деяких середовищах мають більш високу корозійну стійкість, ніж нержавіючі сталі.

Зараз відбувається вдосконалювання технології неметалічних матеріалів і підвищення їхньої якості. Процес заміни ними металів відповідно прискорюється.

Але, у той же час, варто враховувати, що вже створені виробництва металів (особливо чорних) значні, вони характеризуються більшою ефективністю в порівнянні з виробництвом нових матеріалів і, зокрема, склопластиків або пластмас. Тому витиснення останніми металів на найближчих етапах, поки не підвищиться. Ефективність виробництва нових матеріалів відбувається повільніше, ніж це можна було б припускати.

Цей процес витиснення металів ще ускладнюється тим, що майже кожний з відомих металів, а їх близько 70, має особливі фізичні й хімічні властивості, що часто є унікальними, тобто властивими тільки даному металу.

Використання цих властивостей представляється необхідним у сучасній техніці, тому заміна цих металів іншими матеріалами стає в багатьох випадках неможливою.

Так, наприклад, сплави на основі берилію, літію й магнію мають найвищу питому міцність, віднесену до одиниці маси, а заміна їхніми волокнами бору або вуглецю не завжди можлива. Трансформаторні, динамні й багато інших електротехнічних сплавів на основі заліза з особливими магнітними властивостями навряд чи в доступному для огляду майбутньому знайдуть собі неметалічних замінників. Цинк – унікальний метал для джерел струму. Мідь і срібло – кращі електро- і теплопровідні матеріали. Вольфрам, молібден і титан ще довгий час не втратять свого значення як тугоплавкі метали і як легуючі елементи в багатьох сортах сталей. Підвищення швидкостей літальних апаратів викликає необхідність створення сплавів підвищеної жароміцності – ніобієвих, танталових, цирконієвих та ін.

Розвивається виробництво надпровідних сплавів і, зокрема, ніобію з оловом і титаном.

Таким чином, поряд з появою нових неметалічних матеріалів виникає необхідність по ходу науково-технічної революції більш широкого використання в народному господарстві різних властивостей металів, включаючи всі метали періодичної таблиці Менделєєва й навіть самі рідкі з них, як, наприклад, реній (рис. 1).

Тому успіхи в розробці нових неметалічних матеріалів, хоча й повинні трохи знизити темпи розвитку виробництва деяких металів, але метали в цілому збережуть своє значення на доступний для огляду період (15-20 років) як основний матеріал у машинобудуванні й у більшості інших металоспоживаючих галузей народного господарства. В 1990 р. неметалічні матеріали замінили близько 10% чорних і близько 30% кольорових металів. Причому ця заміна відбувалася головним чином у несучих конструкціях.

На підставі викладеного можна зробити висновок, що метали в основному залишаються незамінними, їхня потреба в ході науково-технічної революції буде рости майже по всій їхній гамі. Отже, головне, на що повинна бути звернена увага в розвитку виробництва й споживання металів, – розвиток їхнього виробництва відповідно до наявних рудних запасів і, можливо, більш ощадлива витрата цих багатств.

Діаграму, представлену у вигляді піраміди на рис. 1, можна розділити на три основні частини. Перша частина – основа піраміди, у яку входять найпоширеніші в земній корі метали: алюміній (близько 8,8%) і залізо (близько 4,65%). Наступні місця припадають на хімічно активні метали: кальцій, натрій і калій, які ще не знайшли самостійного значення, як конструкційні матеріали; за ними находяться дуже корисні метали: магній (2,4%) і титан (0,45%). Отже, ці метали, можна розглядати як цілком перспективні.

Друга частина піраміди складається з багатьох металів, вміст яких у земній корі значно менше. Вона починається марганцем (близько 0,1%) і закінчується міддю (близько 0,005%). Ці метали варто визнати малопоширеними.

Третя частина піраміди складається з рідких елементів, вміст яких менший 0,005%. Ці метали (наприклад, вольфрам, молібден, ніобій, кобальт, олово й ін.) мають потребу в особливо дбайливому відношенні й пошуки їхніх замінників досить необхідні.

Дата добавления: 2015-10-21