Грибов Г.В. - Экономическая эффективность и перспективы применения в строительстве конструкций из алюминиевых сплавов

Печатается по решению секции литературы по экономике строительства редакционного совета Стройиздата.
Грибов Г. В. Экономическая эффективность и перспективы применения в строительстве конструкций из алюминиевых сплавов. М., Стройиздат, 1976, 119 с. (серия «Экономика стр-ва»).
В книге рассматриваются основные методические вопросы оценки экономической эффективности и выбора рациональных направлений развития производства и применения в строительстве конструкций из алюминиевых сплавов. На основе обобщения отечественного и зарубежного опыта предлагается экономически целесообразная номенклатура и структура потребления основных типов алюминиевых строительных конструкций на перспективный период.
В работе рассматриваются вопросы создания и размещения базы по производству алюминиевых конструкций и даны конкретные предложения и рекомендации по эффективным направлениям их применения в отечественном строительстве.
Книга рассчитана на работников проектных и научно-исследовательских институтов, занимающихся вопросами перспективного развития строительства и его материально-технической базы, а также на инженернотехнических работников плановых органов министерств и ведомств.
Табл. 24, рис. 16, список лит.: 53 назв.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производительных сил, как подчеркивалось на XXV съезде КПСС, связанное с научно-технической революцией, существенно влияет на темпы и пропорции всего социалистического воспроизводства, приводя к качественным изменениям, как самой его структуры, так и выпускаемой промышленной продукции.
В строительстве это находит отражение в широком применении прогрессивных материалов и конструкций, среди которых не последнее место принадлежит конструкциям с использованием алюминиевых сплавов. Изготовленные в условиях специализированного промышленного производства, они содействуют превращению строительных работ в механизированный процесс сборки и монтажа укрупненных элементов, снижению массы зданий и сооружений и ускорению сроков их возведения, сокращению трудовых и транспортных затрат, что имеет первостепенное значение, в особенности для труднодоступных районов и районов Крайнего Севера.
В этой связи возникает задача разработки наиболее рациональных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений с применением алюминиевых сплавов. Известная новизна решения этих вопросов предопределяет необходимость уже на стадии проектирования произвести выбор наиболее эффективных материалов и конструкций и определить их основные технико-экономические показатели в условиях массового производства. Из-за отсутствия единой методики оценки новых конструкций из алюминиевых сплавов в настоящее время применяются различные методы и способы определения их эффективности, что приводит к искажению их действительной стоимости и трудоемкости.
Необходимо отметить, что решение поставленных вопросов осуществляется на фоне непрерывного роста объемов применения алюминия в практике зарубежного строительства, что объясняется не только конъюнктурными соображениями. Это свидетельство того, что в определенных условиях конструкции из алюминиевых сплавов служат вполне надежным и эффективным средством для решения многих задач, вытекающих из современных требований строительной науки и практики.
Вместе с тем до настоящего времени алюминиевые сплавы в отечественном строительстве не нашли должного применения. В 1970 г. было использовано лишь около 12 тыс. т сплавов, так как не было специализированной базы по изготовлению конструкций на их основе.
Являясь одним из крупнейших в мире производителей первичного алюминия, Советский Союз располагает всеми необходимыми объективными предпосылками для дальнейшего роста его производства и эффективного потребления, а накопленный отечественный и зарубежный опыт подтвердил техническую и экономическую целесообразность значительного расширения использования алюминиевых конструкций в строительстве.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 28 мая 1969 г. «О мерах по улучшению качества жилищно-гражданского строительства» предусмотрены конкретные мероприятия, направленные на широкое внедрение в практику отечественного строительства конструкций и изделий из алюминиевых сплавов. Объем производства алюминия в СССР в 1971—1975 гг. увеличился в 1,5—1,6 раза [2].
Это выдвигает необходимость выявления наиболее целесообразной номенклатуры, очередности и масштабов применения в строительстве алюминиевых конструкций в ближайшей и более отдаленной перспективе для обеспечения максимальной эффективности их использования.
Настоящая работа основана на результатах обобщения отечественного и зарубежного опыта проектирования и применения алюминиевых конструкций с учетом природно-климатических условий строительства и на материалах исследований, выполненных в НИИЭС при участии автора в 1968—1972 гг. совместно с рядом институтов соисполнителей — КиевЗНИИЭП, ЦНИИСК им. Кучеренко, ЦНИИ- промзданий, ЦНИИпроектстальконструкция, ЦНИИЭП зрелищных зданий и спортивных сооружений и др.
Автор благодарен всем товарищам, высказавшим свои замечания и предложения при подготовке рукописи к изданию, и прежде всего коллективу отдела эффективности применения в строительстве материалов и конструкций НИИЭС Госстроя СССР.
Замечания и предложения по книге просьба направлять по адресу: Москва, Дмитровское шоссе, 9, сектор экономических исследований ЦНИИЭП учебных зданий.
Глава I
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКЕ СТРОИТЕЛЬСТВА
Общие сведения
Алюминий является наиболее распространенным и одним из самых легких металлов в природе, уступая по этому показателю лишь бериллию и магнию. Количество минералов, содержащих этот элемент, огромно. В то же время число практически используемых для получения металлического алюминия руд ограничено. В подавляющей части мировое производство алюминия ориентируется на бокситы и реже — на другие породы.
Боксит — сложная горная порода, содержащая глинозем преимущественно в форме его гидратов, количество которого в промышленных рудах составляет в среднем 50—60%.
По степени распространения в природе и легкости извлечения глинозема прочие алюминиевые руды делятся на две неравные группы — сульфаты и силикаты. К первой, менее распространенной, группе относятся породы с невысоким содержанием глинозема (последнее компенсируется значительным содержанием калия), а вторая охватывает более обширный круг пород, характеризующихся высоким содержанием кремнезема и присутствием минералов с алюмосиликатным ядром.
Современное производство алюминия представляет собой двухстадийный процесс: извлечение из алюминиевых руд химическим или термическим путем глинозема, из которого электролизом получается металлический алюминий, известный под названием первичный. В отличие от него вторичный алюминий получают путем переплавки лома и отходов.
Разработанный в конце прошлого века в России К. И. Байером «классический» способ переработки бокситов заключается в выщелачивании раствором едкого натра окиси алюминия, переходящей в раствор в виде алюмината натрия. Профильтрованный раствор алюмината с добавкой гидрата окиси алюминия разлагается,давая осадок гидрата глинозема. Последний после фильтрации и промывки прокаливают во вращающихся печах, в результате чего получается чистый глинозем, а щелочный раствор возвращается на выщелачивание боксита. Способ Байера эффективен для переработки бокситов с низким содержанием кремнезема; для бокситов с высоким его содержанием разработана технология, по которой бокситы спекаются при высокой температуре с содой и известняком. При этом сода с окисью алюминия дает алюминат натрия, а кремнезем с известью — нерастворимый силикат кальция. Способ спекания сложнее способа Байера, но он пригоден для переработки почти любого вида алюмосодержащих руд, что значительно расширяет сырьевую базу алюминиевой промышленности.
В процессе совершенствования технологии была разработана более рациональная и эффективная комбинированная схема, позволяющая одновременно перерабатывать на глинозем как низкокремнистые, так и высококремнистые бокситы, т. е. более полно использовать добываемую руду.
Современный алюминиевый завод производит алюминий в слитках различной формы и назначения электролитическим способом на основе электролиза глинозема, растворенного в расплавленном криолите. Иногда алюминиевые заводы входят в комбинаты. Алюминиевое производство энергоемко и поэтому обычно размещается в непосредственной близости от источников дешевой электроэнергии.
В чистом виде алюминий обладает сравнительно невысокими механическими свойствами, существенное улучшение которых достигается добавлением к нему других металлов — меди, магния, хрома, марганца, цинка, титана и др.
Алюминиевые сплавы, получаемые при этом с более высокими прочностными показателями, сохраняют основные достоинства алюминия — малый объемный вес, технологичность и антикоррозионную стойкость, что способствует их широкому применению практически во всех отраслях экономики.
§ 1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БАЗЫ АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАПИТАЛИСТИЧЕСКИХ СТРАН
Развитие алюминиевой промышленности капиталистических стран несмотря на крайнюю неравномерность, связанную с кризисами, в целом характеризуется довольно высокими темпами. При этом решающее влияние на ее развитие оказали такие факторы, как технический прогресс, милитаризация экономики и рост потребления алюминия в гражданских отраслях, в частности в строительстве. Немаловажной причиной, определяющей рост спроса на алюминий, является политика мощных алюминиевых монополий, не только широко рекламирующих экономические преимущества своей продукции, но и активно продвигающих ее в различные отрасли.
Увеличение производства алюминия в капиталистических странах обеспечивалось расширением сырьевой базы, представленной главным образом бокситами, общие запасы которых в 1970 г. составляли около 10 млрд. т. По сравнению с 1965 г. запасы бокситов увеличились более чем на 3,5% в основном за счет Австралии, Ямайки и Греции [41].
Основными добывающими странами являются Ямайка, Суринам и Гвиана, доля которых в мировой добыче бокситов составляет 55%. Значительно возросла добыча бокситов в Австралии и составляет 6% мирового производства. Канада и Япония, не располагая запасами бокситов, полностью зависят от импорта из других стран, в частности из Малайзии, Индонезии и Австралии. По оценке японской компании «Ниппон Лайт Металс», потребность страны в бокситах к 1975 г. составит около 4 млн. т [3,36,37].
Располагая достоверными и вероятными запасами бокситов в количестве 53 млн. т. (2% от суммарных запасов капиталистических стран), США свою растущую потребность в сырье покрывают также за счет импорта, главным образом из Ямайки и Суринама. По данным Горного бюро США, доля импортируемых бокситов в 1970 г. составила свыше 90% от суммарного потребления в стране.
Основными производителями алюминия в США являются три фирмы: «АЛКОА», «Кайзер Алюминум» и «Рейнольде Металс». На долю этих фирм, занимающихся всеми переделами производства, от добычи бокситов до выпуска полуфабрикатов и готовых изделий, приходится свыше 80% годового выпуска алюминия в стране.
На 1 января 1967 г. производственные мощности алюминиевой промышленности США составляли 2,9 млн. т, а к началу 1970 г. возросли до 3,4. При этом доля нового строительства составляла 49,7%. Необходимо отметить, что крупные алюминиевые монополии США вкладывают значительные капиталы в строительство предприятий за рубежом. Например, производство алюминия в таких странах, как Великобритания, Греция, Мексика и Гвиана, полностью, а в Канаде и Норвегии — частично — зависит от капитальных вложений США [3,7].
К сожалению, систематизированная информация о капитальных вложениях в цветную металлургию капиталистических стран отсутствует. Выборочные статистические данные по отдельным фирмам, публикуемые в «Survicy of Current Business», свидетельствуют, что общие капиталовложения США в цветную металлургию из года в год увеличивались и в 1967 г. составляли около 800 млн. долларов. Последние данные также подтверждают твердую уверенность американских специалистов в благоприятных перспективах развития алюминиевой промышленности.
Производство алюминия в Канаде на протяжении 10 лет составило 980—1060 тыс. т/год, причем увеличение производственной мощности алюминиевой промышленности происходило главным образом за счет расширения действующих предприятий.
В то же время в Норвегии, хорошо обеспеченной электроэнергией, рост производства первичного алюминия явился следствием не только реконструкции и расширения действующих, но и строительства новых предприятий [37].
Полное отсутствие собственного сырья и высокая стоимость электроэнергии характерны для развития японской алюминиевой промышленности. Несмотря на столь неблагоприятные факторы, производство первичного алюминия в Японии растет быстрыми темпами, а ее доля среди капиталистических стран повысилась с 3,7% в 1960 г. до 9% в 1974 г.
Недостаток энергетических ресурсов тормозит развитие итальянской алюминиевой промышленности, тем не менее в 1974 г. объем производства составил 210 тыс. т, превысив уровень 1970 г. на 30%.
...