Сырье химической промышленности.

Сырьем называют природные материалы, перерабатываемые в промышленные продукты. Экономичность химико-технологических продуктов в основном определяется видом используемого сырья.

Для химических процессов характерны высокая материалоемкость и расход сырья, затраты на нее составляют 60-70% себестоимости продукции.

От вида качества сырья зависит не только экономичность производства, но и другие важные факторы, как производительность труда, условия труда и экологическая обстановка в регионе.

Виды сырья для химических производств весьма разнообразны.

Наряду с природным сырьем для некоторых производств в качестве сырья применяются подвергшиеся частичной промышленной переработке материалы, называемые полупродуктами.

В некоторых химических производствах в качестве сырья используются отходы или побочные продукты других производств или сферы потребления, так называемое вторичное сырье.

Сырье химической промышленности можно разделить на следующие группы:

1. Минеральное сырье;

2. Животное и растительное;

3. Воздух;

4. Вода.

Минеральное сырье которое извлекают из недр Земли, оно делится на рудные, нерудные и горючие.

Рудное сырье – из которого извлекают металлы и получают химические продукты. Например, при производстве меди, цинка, никеля, при переработке сульфидных руд получают H₂SO₄.

Нерудноесырье – горные породы, используемые в химических производствах, в строительстве и других неметаллических материалов.

Горючее минеральное сырье – уголь, нефть, торф, природный и попутный газ, сланцы.

Растительное и животное (пищевое и техническое) сырье – это продукты сельского, рыбного и лесного хозяйства. К пищевым относятся картофель, пищевые жиры, хлебные злаки, сахарная свекла. К техническим относятся древесина, хлопок, лен, солома, конопля, китовый и тресковый жиры, кости животных, глицерин.

Воздух – источник азота и кислорода.

Вода – для получения водорода и кислорода, используется как растворитель и как среда.

Всемерное истощение природных ресурсов ставит задачу рационального использования сырья.

Обогащение сырья.

На технико-экономические показатели химико-технологических процессов большое влияние оказывает качество сырья и прежде всего его концентрация.

Обогащение полезных ископаемых, как правило, дорогостоящий процесс. Несмотря на это, обогащение руд, в большинстве случаев, является оправданным и дает большой эффект:

1. Возможностью расширения сырьевой базы и обеспечение многотоннажного производства химической продукции за счет комплексного использования и вовлечения в эксплуатацию бедных по содержанию полезных минералов и руд.

2. Более полным использованием оборудования на химических предприятиях за счет переработки высококонцентрированного обогащенного сырья.

3. Существенным улучшением качества готовой химической продукции.

4. Значительной экономии транспортных средств, вследствие уменьшения перевозок, приходится на долю пустой породы.

Обогащению подвергаются твердое, жидкое, газообразное сырье. Методы обогащения весьма разнообразны. Например, методы обогащения твердых материалов основаны на различных физических и химических свойствах веществ, входящих в состав сырья, таких как прочность, плотность, твердость, растворимость, температура плавления, температура возгорания.

Методы обогащения сырья

1. Рассеивание (грохочение) – он основан на различной прочности компонентов сырья. При дроблении менее прочные (хрупкие) компоненты дробятся на более мелкие зерна, чем прочные (вязкие). После измельчения просеивают через сито различного размера на фракции и обогащают тем или иным минералом.

2. Гравитационное разделение – основано на различии скоростей осаждения частиц в Ж или Г:

а) если осаждение происходит в газе, то этот метод называется «сухой» способ разделения в газовой среде. Он осуществляется в осадительных камерах, циклонах, электрофильтрах..

б) если осаждение происходит в жидкости, в основном в воде, то называется «мокрый» способ. Осушается в осадительных камерах.

3. Флотационный метод – основан на различной смачиваемости зерен отдельных минералов водой. Частицы смачиваемого материала (гидрофильного) обволакиваются пленкой жидкости и опускаются на дно аппарата, а частицы не смачиваемого (гидрофобного) материала не преодолевают силу поверхностного натяжения воды и остаются на ее поверхности. Этот метод осуществляется во флотационных машинах с воздушным перемешиванием.

1 – несмачивающаяся частица;

2 – смачивающаяся частица;

Вода

В химической промышленности вода применяется как реагент (гидролиз), как растворитель или химическая среда, теплоноситель или охладитель. Суммарный годовой сток воды в реки составляет 4700км³ . В зависимости от назначения потребления вода условно подразделяется на: промышленную и питьевую. В каждой из них содержание примесей регламентируется соответствующим ГОСТом. Питьевая вода в первую очередь освобождается от бактерий, к ней предъявляются особые требования в отношении вкуса, запаха, цвета.

Промышленные воды не должны содержать примесей больше нормы, которая устанавливается в зависимости от производства. Качество воды определяется по следующим показателям:

1) жесткость воды, это содержание ионов кальция (Ca) и магния (Mg) в мл эквив. в виде солей в 1 л воды. Жесткость воды =1 это значит, что в 1 л воды содержится 20,4 мл Ca и 12,16 мл Mg. От 0 – 1,5 – очень легкая вода;

1,5 – 3 – мягкая; 3 – 6 – средняя; 6 – 10 – жесткая.

Различают временную (соли удаляются после кипячения), постоянную и общую жесткость.

2) общее солесодержание или сухой остаток, это масса вещества, остающаяся после испарения воды и высушивания полученного остатка при T=105-110⁰C. Сухой остаток измеряется в миллиграммах на 1л воды (1мг/л)

3) прозрачность воды, измеряется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста.

4) окисляемость воды, определяется числом мл перманганата калия КмnО₄, израсходованного при кипячении 1 л воды с избытком перманганата калия в течении 10 минут.

5. реакция воды, т.е. ее кислотность или щелочность, характеризуется концентрацией PH: РН = 6,5 – 7,5 – вода нейтральная;

РН < 6,5 – вода кислая;

РН > 7,5 – вода щелочная.