Сырье в химической промышленности

Министерство  образование и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

«Тверской государственный  технический университет»

Кафедра ТПМ

 

 

 

 

Реферат

На тему:

Сырье в химической промышленности

 

 

 

 

Выполнила:

Кудряшова М. Ю.

3 курс БТ-1003 ХТФ

Проверил:

Смирнов Ю.Н.

 

 

 

Тверь

2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………..…3

Основные понятия  и классификация сырья…………………………………….4

Подготовка химического  сырья к переработке. Обогащение…………………7

Возобновляемость  ресурсов……………………………………………………11

Вторичные материальные ресурсы…………………………………………….14

Список используемой литературы……………………………………………..16

 

Введение

Сырьевые и  материальные ресурсы, являясь предметом  труда, представляют собой один их трех основных элементов производства. Без них, разумеется, невозможно никакое производство. Но не только этим характеризуется роль и значение материальных и сырьевых ресурсов. Они составляют две трети затрат на производство товара, себестоимости произведенной промышленной продукции и не менее половины её цены. В отраслях пищевой промышленности затраты на сырье и материалы превышают 80 % в себестоимости продукции. В масштабах современного российского производства снижение затрат на сырье и материалы хотя бы на один процент обеспечивает многомиллиардную экономию ресурсов, дополнительную прибыль и объем продукции.

С возрастанием масштабов производства и дальнейшим динамичным её развитием значимость каждого процента экономии сырья  и материалов будет возрастать адекватно. Это - основа снижения издержек производства, цены реализации, а значит улучшения конкурентоспособности отечественного производства. В этом важность и народнохозяйственная значимость рационального расходования  материальных и сырьевых ресурсов, повышение эффективности их использования.

 

Основные понятия и  классификация сырья.

 

Сырье является одним из основных элементов, определяющих в значительной степени технологию производства, себестоимость и качество продукта. Сырьем называют природные материалы и полупродукты, используемые в производстве промышленных продуктов.

Потребности развивающейся  химической промышленности в разнообразном  доступном и дешевом сырье  постоянно заставляют вводить в  производство новые виды сырья. Для  приготовления ряда химических материалов используют полупродукты или отходы других предприятий. Как исходное сырье, так и готовые продукты должны отвечать определенным требованиям (ГОСТ, ОСТ).

В производстве химических продуктов различают исходные вещества (сырье), промежуточные продукты (полупродукты) и готовые продукты.

Полупродукты  химической переработки исходного  сырья, в свою очередь, служат сырьем для получения других веществ. В  практике, однако, полупродукт может  быть готовым продуктом для предприятия, изготовляющего его, и сырьем для  предприятия, потребляющего этот полупродукт. Так, серная кислота, полученная на заводах цветной металлургии, является готовой продукцией для этих заводов и сырьем для получения минеральных удобрений, в частности фосфорных.

В химико-технологических  процессах в основном используются лишь 60 элементов периодической системы, при этом их участие в производстве может исчисляться несколькими килограммами и десятками миллионов тонн.

Крупнотоннажные химические производства основываются по существу на ограниченном числе видов сырья, но используемых в больших количествах (сера и ее соединения, апатиты и фосфориты, природный газ, нефть и уголь, известняк, поваренная соль, вода, воздух и т. д.).

Путем переработки  серы, серного колчедана, известняка, поваренной соли, фосфатов, полиминеральных руд и газового сырья (природного, попутного и коксового газов), а также азота воздуха получают серную, азотную, фосфорную кислоты и синтетический аммиак, используемые в свою очередь для выработки азотных, фосфорных, калийных и комплексных удобрений, производят каустическую и кальцинированную соду и минеральные соли. Природный газ служит сырьем для получения продуктов тяжелого органического синтеза, удобрений, пластических масс, синтетических каучуков, химических волокон, фармацевтических препаратов и др.

Нефть является ценнейшим сырьем для получения  различных горюче-смазочных материалов, синтетических волокон, каучуков, пластических масс, моющих средств и многих других продуктов.

Сырье химической промышленности классифицируют по различным  признакам: по происхождению — минеральное, растительное и животное; по запасам — не возобновляемое (руды, минералы, горючие ископаемые) и возобновляемое (вода, воздух, растительное и животное сырье); по химическому составу — неорганическое (руды, минералы) и органическое (нефть, уголь, природный газ); по агрегатному состоянию — твердое (руды, минералы, уголь, сланцы, торф), жидкое (вода, рассолы, нефть) и газообразное (воздух, природный газ). Кроме того, сырье можно подразделить на первичное (минеральное, растительное и животное, горючие ископаемые, вода и воздух) и вторичное (промышленные и потребительские отходы), а также на природное и искусственное (кокс, химические волокна, синтетический каучук, синтетические красители, смолы и т.п.).

В свою очередь  минеральное сырье включает рудное (металлическое), нерудное и горючее (органическое). Рудное сырье — это железные, медные, хромовые, титановые и другие руды, содержащие в основном оксиды и сульфиды металлов. Руды, в состав которых входят соединения разных металлов, называют полиметаллическими. Нерудное сырье — поваренная соль, фосфориты, апатиты, гипс, известняк, песок, глина, асбест, слюда, сера и др. Горючие ископаемые—торф, бурые и каменные угли, сланцы и природный газ. Они состоят из органических соединений и используются в качестве сырья и энергоресурсов.

Растительное (подсолнечник, картофель, сахарная свекла, древесина, хлопок, лен, конопля, каучуконосы, стержни  початков кукурузы, подсолнечная, рисовая, хлопковая лузга и т. п.) и животное сырье (шерсть, натуральный шелк, пушнина, кожа, масла, жиры, молоко и т п.) перерабатывают в продукты питания (пищевое сырье) или в продукты бытового и промышленного назначения (техническое). Так, твердые и жидкие растительные масла используют в производстве мыла, лакокрасочных материалов, вспомогательных веществ для отделки изделий легкой промышленности, а крахмалопродукты потребляются в текстильной промышленности. Стержни початков кукурузы, подсолнечная, рисовая и хлопковая лузга широко используются в микробиологической промышленности в качестве сырья для производства кормового белка, фурфурола и ксилита.

Сырье, применяемое  в химико-технологических процессах, должно удовлетворять ряду требований, в частности обеспечивать:

— минимальное число стадий переработки в конечный продукт; минимальные энергетические и материальные затраты на подготовку сырья к химическому превращению и в целом на осуществление процесса;

— минимальное рассеяние исходной энергии, т е. характеризоваться максимумом энергии; возможно более низкий уровень температуры, давления, расхода энергии на изменение агрегатного состояния реагирующих веществ;

— максимальную концентрацию целевого продуктов в реакционной смеси.

 

 

Подготовка химического сырья к переработке. Обогащение.

Сырье, предназначенное  для переработки в готовую  продукцию, должно удовлетворять определенным требованиям. Это достигается проведением комплекса операций, составляющих процесс подготовки сырья к переработке. В процессе подготовки сырье приобретает заданную концентрацию полезного компонента, влажность, допустимо содержание примесей, необходимую дисперсность. В комплекс операций подготовки твердого сырья входят: классификация, измельчение или укрупнение), обезвоживание, обогащение.

Классификация-это процесс разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих частиц, осуществляется рассеиванием материалов на ситах (грохочение), разделением смеси частиц по скорости осаждения в жидкой фазе (гидравлическая классификация), разделением смеси частиц по скорости их осаждения в воздухе с помощью сепараторов (воздушная классификация).

Измельчение- это механический процесс деления твердого тела на части за счет приложения внешних сил. Измельчение может производиться методами удара, раздавливания, истирания. Мерой измельчения является степень измельчения:

 

где: D_H и D_K - средний размер частиц (эквивалентный диаметр) до и после измельчения соответственно. В отдельных случаях процесс подготовки включает операцию укрупнения порошкообразного материала методами брикетирования или агломерации.

Обезвоживание материала осуществляется методами стекания, отстаивания (в случае жидких систем), сушки.

Сушкой называется процесс удаления влаги или другой жидкости из твердых материалов путем ее испарения и отвода образующегося пара. Условием сушки является обеспечение неравенства Р_М>Р_С, где Р_м - давление пара во влажном высушиваемом материале, а Р_с - парциальное давление пара в окружающей среде.

Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья (полезного компонента) от пустой породы (балласта) с целью повышения концентрации полезного компонента. В результате обогащения сырье разделяется на концентрат полезного компонента и хвосты с преобладанием в них пустой породы. Количественными показателями процесса обогащения являются:

1. Выход концентрата, т.е. отношение массы полученного концентрата m_к к массе обогащаемого сырья m_с

2. Степень извлечения полезного компонента, представляющая отношение массы полезного компонента в концентрате m_кк к его массе в обогащаемом сырье m_кс

 

3. Степень обогащения сырья представляет собой отношение доли полезного компонента в концентрате к массовой доле его в обогащаемом сырье :

 

 

Выбор метода обогащения зависит от агрегатного состояния и свойств  компонентов сырья. Известно много методов обогащения сырья. Важнейшие из них: механический, термический, химический, электромагнитный, флотационный, или физико-химический.

 

Механический метод обогащения твердых минералов включает:

-метод грохочения, основанный на том, что менее прочные минералы, входящие в состав сырья, при измельчении дробятся на более мелкие частицы, чем минералы более прочные. Просеивание измельченной породы через сита {грохоты) позволяет более мелким частицам отделиться от более крупных и получить фракции, обогащенные тем или иным минералом;

-гравитационное обогащение основано на разной скорости оседания частиц различной плотности и размеров в потоке газа (сухое обогащение) или жидкости (мокрое обогащение), или в поле центробежной силы;

 

Термический метод обогащения основан на различной плавкости компонентов, входящих в состав сырья. Например выплавка серы из серных руд: температура плавления серы 113-119°С, что гораздо ниже температуры плавления пустой породы.

 

Химический метод. Существует несколько способов химического обогащения сырья, которые основаны на:

-избирательной растворимости составных частей сырья в растворителях;

-на различии во взаимодействии компонентов сырья с химическими реагентами, с последующим выделением образовавшегося соединения - осаждением, испарением, плавлением и т.п.

 

Электромагнитный метод основан на различной магнитной проницаемости твердых материалов, входящих в состав сырья. Метод применяют для обогащения магнитных железняков в металлургической промышленности.

 

Электростатический метод основан на различной электрической проводимости компонентов сырья.

 

Флотационный или физико-химический, метод основан на различной смачиваемости водой минералов. Смачивающиеся водой (гидрофильные ) кристаллы тонут, т.е. оседают на дно флотационной машины, а не смачивающиеся водой (гидрофобные ) кристаллы прилипают к пузырькам воздуха, продуваемого через пульпу, и поднимаются вверх вместе с пеной - флотируются, образуя минеральную пену -концентрат

Для успешного проведения процесса флотации необходимо создавать условия для неодинаковой смачиваемости водой зерен минералов, подлежащих разделению. С этой целью в пульпу вводят различные флотореагенты: пенообразователи (вспениватели), собиратели (коллекторы,), депрессоры, активаторы, регуляторы. Расход флотореаген- тов колеблется от 50 до 500 г на 1 т флотируемой руды.

Важнейшие экономические  показатели процесса флотации:

-выход концентрата (отношение веса полученного концентрата к весу взятой руды в процентах),

-степень извлечения (процентное отношение веса извлеченного элемента в концентрате к его весу в руде),

          -степень обогащения или концентрации (отношение процентного содержания элемента в концентрате к содержанию его в исходной руде).

Возобновляемость  ресурсов.

Основными видами энергетических ресурсов в современных  условиях являются горючие ископаемые (уголь, нефть, природный газ, торф, сланцы) и продукты их переработки; энергия воды (гидроэнергия); биомасса (древесина и другое растительное сырье); атомная энергия. Частично используется энергия ветра, а также морских приливов и отливов.