Вступ
Тема реферату«Сировинна база хімічної промисловості» з дисципліни «Загальна хімічнатехнологія».
Мета роботи – зробитикласифікацію сировини по ознакам; розкрити поняття збагачення сировини; повітрюта вод, як сировини для хімічної промисловості; промислової водопідготовки.
Сировиноюназиваються природні матеріали та напівпродукти, які використовуються длявиготовлення товарної промислової продукції.
Сировина танапівпродукти, які використовуються в хімічній промисловості повиннівідповідати ряду вимог:
а) відповідатизагальноприйнятим стандартам;
б) бути поможливості дешевим та легкодоступним;
в) мати високуконцентрацію корисного компоненту;
г) повиннопідлягати комплексній переробці.
1. Класифікація сировини
Класифікаціясировини:
За походженням:
- мінеральна – розрізняють рудне (залізні,мідні, хромові та ін. руди), нерудне (фосфорити, апатити, гіпс та ін.) тагорюче (торф, вугілля, природний газ, нафта);
- рослинна (деревина, цукровий буряк, каучуконоси);
- тваринна ( шкіра, масла, жири).
За запасами:
- не відновляємі (корисні копалини);
- відновляємі (вода, повітря, рослинна татваринна сировина)
За хімічнимскладом:
- неорганічне;
- органічне.
За агрегатнимстаном:
- тверді (руди, мінерали, паливо);
- рідкі (вода, нафта);
- газоподібні (повітря, природний газ).
2. Збагачення сировини
Вартістьсировини складає значну частку собівартості продукції. З метою зниження цієївеличини часто використовують концентровану сировину, яку одержують задопомогою збагачення, під цим терміном розуміють сукупність процесів первинноїпереробки сировини, за допомогою яких відокремлюють корисні мінерали відпорожньої породи.
Методизбагачення різноманітні і принципово відмінні для твердої, рідкої тагазоподібної сировини.
Для твердоїсировини найчастіше використовують механічні методи збагачення – розсівання,гравітаційне розділення, електромагнітну та електростатичну сепарацію тафізико-хімічний метод – флотацію.
Розсівання –використовують для розділення твердої породи, яка містить мінерали різноїтвердості і утворюють при роздрібненні зерна різної величини, які потімпропускають через спеціальні сита – грохоти (так проводять збагаченняфосфатів).
Гравітаційнезбагачення засновано на різній швидкості випадіння частинок, які мають різнущільність в потоку рідини або газу (збагачення вугілля).
Електромагнітнета електростатичне збагачення засновано на різниці в електромагнітнійпроникності та електропровідності різних компонентів сировини.
Флотаціязаснована на вибірковій змочуваністі водою та прилипанні частинок збагачуваногоматеріалу до бульбашок повітря, яке пропускають через пульпу при флотації.Гідрофобні частинки при цьому спливають до гори, а гідрофільні випадають на днофлотомашини.
Більшістьмінералів природних руд за змочуваністю мало відрізняються одне від одного. Їхрозділяють за допомогою флотореагентів, які послаблюють змочуваність.Флотореагенти також називають збирачами, вони адсорбуються поверхнею вибірковихмінералів, утворюючи гідрофобний шар, який піднімається як піна на поверхнюпульпи і видаляються разом з нею. Пуста порода лишається в апараті і має назвукамерний продукт.
Для виділеннякорисних компонентів з рідин використовують екстракцію – процес вилученняодного чи декількох компонентів з водної фази в рідку органічну, при цьомуорганічна фаза практично не розчинна у водній. Після екстракції проводять реекстракцію у водну фазу, одержуючи більш концентровану сировину та водночасрегенеруючи екстрагент.
Газові сумішірозділяють використовуючи різницю в температурах кипіння, різну розчинністькомпонентів сумішей та інші властивості газів.
3. Повітря та вода – сировина для хімічноїпромисловості
сировинахімічний збагачення промисловий
Повітря – восновному використовують як енергоносій. Для технологічних цілей найчастішевикористовують кисень повітря, як окислювач (окислення аміаку, випал руд таін.). Кисень з повітря виділяють ректифікацією. Повітря, яке використовують якреагент, піддають в залежності від характеру виробництва очищенню від пилу, вологита контактних отрут.
Енергетичневикористання повітря пов’язано з використанням його для спалювання палив, дляохолодження газів та рідин, для перемішування рідин та пульпи, а також длярозпилювання рідини в реакторах та топках.
Хімічніпідприємства є крупнішими споживачами води, середні витрати води ~1млн.м3/добу.Вода використовується як компонент сировини, як реакційне середовище, длянагріву або охолодження реагентів, на технічні потреби.
Класифікаціяприродних вод.
Природну водурозділяють на атмосферну, поверхневу та підземну. Атмосферна – випадає увигляді опадів, містять найменшу кількість домішок, в основному розчинені гази(N2, O2,CO2). Атмосферна водавикористовується як джерело водопостачання в посушливих районах.
Поверхневі води(вода річок, морів, озер та ін.), до складу цих вод входять мінеральні таорганічні речовини. Морська вода містить найбільшу кількість солей ( до 2,6%тільки хлориду натрію).
В залежності відпризначення води, яку споживають, розділяють на промислову та питну. Вмістдомішок в них визначається стандартами.
Найважливішимипоказниками якості води є запах, смак, прозорість, колір, температура, вмістзавислих речовин, сухий залишок, загальна лужність окислюваність та реакціяводи.
Вміст завислихречовин – характеризує забрудненість води твердими нерозчинними домішками.
Сухий залишок –сумарна кількість мінеральних та органічних домішок, розчинних у воді.
Загальналужність – концентрація аніонів слабких мінеральних та органічних кислот.
Жорсткість водивимірюють в мгекв/л кальцію та магнію. Розрізняють загальну, тимчасову (вмістбікарбонатів кальцію та магнію) та постійну (вміст хлоридів, нітратів та іншихсолей кальцію та магнію, які не руйнуються в результаті кипіння). За жорсткістюрозрізнюють м’яку (
Окислюваність –кількість кисню в мг/л необхідне для окислення речовин, які присутні в воді, восновному органічного походження.
Окислюваністьвод: артезіанської 1-3 мг/л, чистої озерної 5-8 мг/л, болотної до 400 мг/л,річкової води до 60 мг/л.
Активна реакціяводи – рН: 7- нейтральна, 7-лужна.
4. Промислова водопідготовка
В процесах водопідготовки використовують механічні, хімічні та фізико-хімічні методи.
Проясненняпроводять методами осадження домішок. До процесів осадження, яківикористовуються для прояснення води, відносяться коагуляція та флокуляція –фізико-хімічні процеси злипання часток, які проводяться за допомогою реагентів– коагулянтів та флокулянтів.
Осадки, щоутворюються видаляються фільтруванням.
Зм'якшення тазнесолення води полягає у видаленні солей кальцію, магнію та інших металів.
В промисловостівикористовують різні методи зм’якшення, найчастіше реагентні, серед нихвапняний, содовий, натронний та фосфатний. Найбільш економічним є використаннякомбінованого способу зм’якшення, який дозволяє видалити тимчасову та постійнужорсткість та ін. домішки.
Одним з такихспособів є вапняно-содовий у сполученні з фосфатним, що заснований на наступнихреакціях:
1.Обробкагашеним вапном для видалення тимчасової жорсткості, видалення іонів заліза тазв’язування СО2:
Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
FeSO4+Ca(OH)2= Fe(OH)2+CaSO4
CO2+Ca(OH)2= CaCO3+H2O
2.Обробкакальцинованою содою для видалення постійної жорсткості.
CaCl2+Na2CO3= CaCO3+2NaCl
3.Обробкатринатрійфосфатом для більш повного осадження кальцію та магнію:
3MgCl2+2Na3PO4= Mg3(PO4)2+6NaHCO3
Розчинністьфосфатів кальцію та магнію незначно мала, це забезпечує високу ефективністьочистки.
Значнийекономічний ефект дає сполучення хімічного методу зм’якшення з фізико-хімічним,іонообмінним способом.
Сутністьіонообмінного способу зм’якшення полягає в видаленні з води іонів кальцію тамагнію за допомогою іонітів, які можуть обмінювати свої іони на іони, щомістяться у воді.
Розрізняютьпроцеси катіонного та аніонного обміну, відповідно іоніти називають катіонітита аніоніти. В основі цих процесів лежать наступні реакції:
Na2[kat]+CaCl2= Ca[kat]+2NaCl
H[kat]+NaCl=Na[kat]+HCl
Реакції іонногообміну зворотні і для відновлення обмінної здатності іонітів проводять процесирегенерації:
Са[kat]+2NaCl=Na[kat]+СаCl2
Na[kat]+HCl=H[kat]+NaCl
Прикладоманіонного обміну може служити така реакція:
[An]OH+HCl=[An]Cl+H2O
Регенераціютакого електроліту проводять за допомогою розчину лугу:
[An]Cl+NaOH=[An]OH+NaCl/
Широковикористовуються методи знесолювання води в основі якої лежить послідовнепроведення процесів Н-катіонного та ОН-аніонного обміну (рис.2).
/>
Рис.2. Технологічнасхема знесолювання води
1 – катіонітовийфільтр; 2- аніонітовий фільтр; 3 – дегазатор;
4 – збірникводи.
Схема подібна дотакої діє на Сєвєродонецькому «Азоті».
Деякі сучасніметоди водо підготовки.
Одним з сучаснихметодів підготовки води є електрокоагуляція – очистка води в електролізерах зрозчинними електродами – заснована на електрохімічному одержанні гідроксидуалюмінію, що має високу сорбційну здатність по відношенню до шкідливих домішок.
Електродіаліз –процес переносу іонів електроліту через селективні іонообмінні мембрани піддією постійного електричного шуму.
Зворотний осмос– процес фільтрування розчинів під тиском через напівпроникні мембрани, якіповністю пропускають воду і частково затримують розчинені речовини.
Висновок
При розкриті теми «Сировинна база хімічноїпромисловості» були розкриті наступні питання:
— класифікація сировини;
— збагачення сировини;
— повітря та вода – сировина для хімічної промисловості;
— промислова водо підготовка.
Література
1. Мухленов И.П. и др. Общая химическаятехнология. – М.: Высшая школа, 1991.-С. 79-83
2. Кутепов А.М. и др. Общая химическаятехнология. – М.: Высшая школа, 1990.-С. 135-138