Классификация сырья
Понятие о сырье. Виды и классификация сырья
Упрощенно технологическую схему химического производства можно представить в виде:
В химическом производстве на различных стадиях переработки можно выделить следующие материальные объекты: исходное вещество или собственно сырье, промежуточные продукты (полупродукты), побочные продукты и отходы.
Сырьём называются природные или промышленные материалы, которые используются в производстве для получения промышленной продукции.
Сырье – это основной из элементов технологического процесса, который определяет в значительной степени экономичность процесса, выбор технологии.
СЫРЬЕМ называют исходные материалы, на получение и доставку которых был затрачен труд, и которые обладают поэтому стоимостью. Часто применяются несколько видов сырья.
ШИХТА – смесь, состоящая из нескольких видов твердых материалов.
ПУЛЬПА – полужидкая смесь нескольких материалов
ШЛАМ – вязкая, малотекучая смесь нескольких материалов
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПРОДУКТ (полупродукт, полуфабрикат) – продукт, получаемых в какой-либо промежуточной стадии.
ОТХОДЫ производства –образующиеся наряду с целевым конечные продукты.
ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ – используемые отходы производства
ОТБРОСЫ – неиспользуемые отходы производства.
Полупродуктом называется сырье, подвергшееся обработке на одной или нескольких стадиях производства, но не потребленное в качестве готового целевого продукта. Он может быть использован на последующих стадиях производства. Например, каменный уголь→ коксовый газ→ водород→ аммиак.
Побочным продуктом называется вещество, образовавшееся в процессе переработки сырья, наряду с целевым продуктом, но не являющееся целью данного процесса. Например, аммиачная селитра, мел в производстве нитроаммофоски.
Отходами производства называются остатки сырья, материалов, полупродуктов, образующихся в производстве и полностью или частично утратившие свои качества. Например, фосфогипс в производстве суперфосфата.
Часто готовый продукт одного производства служит сырьем или полупродуктом для другого . Например, синтетический аммиак и азотная кислота (готовые продукты) могут служить сырьем для производства аммиачной селитры, а чугун – для выплавки стали.
Химическое сырье принято делить на:
– первичное (извлекаемое из природного источника;
– вторичное (промежуточные и побочные продукты);
– природное;
– искусственное (полученное в результате переработки природного сырья).
Всё химическое сырьё подразделяется на группы по происхождению , химическому составу , агрегатному состоянию , предназначению .
По своему происхождению сырьё делится на три группы:
- минеральное;
- растительное;
- животное .
!!! Минеральным сырьём называют добываемые из земных недр минералы .
Минеральное сырьё делится на:
- рудное;
- нерудное;
- горючее .
2.1.1.1. Рудное минеральное сырьё
Рудное сырьё или руда служат для получения из неё металлов . Металлы в руде представлены, главным образом, в виде оксидов (Mt n O m ) или сульфидов (Mt n S m ).
Руды цветных металлов довольно часто содержат в своём составе соединения нескольких металлов . Это могут быть сульфидысвинца , меди , цинка , серебра .
Такие руды называют полиметаллическими рудами.
2.1.1.2. Нерудное минеральное сырьё
Нерудное минеральное сырьё - это горные породы или минералы , которые используют для:
- производства неметаллов - серы , хлора , фосфора ;
- других химических продуктов - удобрений , соды , щелочей , кислот .
Нерудные ископаемые условно делят на несколько групп .
1. Строительные материалы - это минеральное сырьё , используемое в строительстве (гравий , песок , глины , строительные камни , кирпич , цемент ).
2. Индустриальное сырьё - полезные ископаемые , используемые без химической переработки в различных отраслях промышленности (графит , слюда , асбест ).
3. Химическое минеральное сырьё - полезные ископаемые , которые подвергаются химической переработке (сера , селитра , фосфоритная мука , поваренная и калийная соли ).
4. Драгоценное, полудрагоценное и поделочное сырьё : алмазы , изумруды , рубины , малахит , яшма , мрамор .
2.1.1.3. Горючее минеральное сырьё
Горючее минеральное сырьё - это ископаемые, которые могут служить в качестве топлива (каменный и бурый угли , горючие сланцы , нефть,природный газ ).
Топливом называют естественные или искусственные горючие органические материалы, служащие источником тепловой энергии и сырьём для химической промышленности.
По агрегатному состоянию все виды топлива делят на твёрдое, жидкое и газообразное.
2.1.1.4. Сырьё растительного и животного происхождения
Сырьё растительного и животного происхождения является продуктом сельского хозяйства (животноводства , земледелия , растениеводства ), рыбного и лесного хозяйства .
По своему назначению эти виды сырья делятся на пищевое и техническое сырьё.
К пищевому сырью относятся животное и растительное сырьё, перерабатываемые в продукты питания .
Техническим сырьём называются те продукты , которые для пищевых целей непригодны , но после механической и химической обработки используются в промышленности и быту (дерево , хлопок , лён , кожа , шерсть , пушнина ).
Подразделение сырья животного и растительного происхождения на пищевое и техническое достаточно условно . Пищевое сырьё нередко перерабатывается на технические продукты :
- картофель и другие продукты перерабатываются на этиловый спирт ;
Некоторые животные и растительные масла перерабатываются на мыло и косметические средства .
Ценность сырья зависит от уровня развития техники. Например, хлористый калий в 19 веке был используемым отходом при извлечении хлористого натрия из сильвинита. В н.в. хлористый калий – исходное сырье в минеральных удобрениях. К веществам, используемым в качестве химического сырья, предъявляется ряд общих требований.
Сырье для химического производства должно обеспечить:
– мало стадийность производственного процесса;
– агрегатное состояние системы, требующее минимальных затрат энергии для создания
– оптимальных условий протекания процесса;
– минимальное рассеяние подводимой энергии;
– возможно более низкие параметры процесса;
– максимальное содержание целевого продукта в реакционной смеси.
Для удовлетворения данных требования сырье (особенно минеральное, извлеченное из природной среды) подвергают ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ.
Основные операции подготовки сырья:
Классификация (разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих их частиц).
Обезвоживание материала достигается методами стекания, отстаивания (жидкая система) и сушки.
Сушкой называется процесс удаления влаги или другой жидкости из твердых материалов путем ее испарения и отвода образовавшегося пара.
Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья 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.
Выбор метода обогащения зависит от агрегатного состояния и различия свойств компонентов сырья. Для твердого вещества чаще всего применяют механические способы обогащения :
– рассеивание (грохочение),
– гравитационное разделение,
– электромагнитная и электростатическая сепарация,
– флотация (специальный физико-химический метод).
Химические способы обогащения основаны на применении реагентов, которые избирательно растворяют одно из веществ, составляющих смесь, или образуют с одним из веществ соединения, легко отделяемые от других при плавлении, испарении, осаждении раствора. Пример, обжиг минералов для разложения карбонатов, удаление кристаллизационной влаги, выжигание органических примесей.
Отраслевой состав комплекса достаточно широк, в него входят: основная химия (производство солей, кислот и щелочей), органический синтез и переработка полимеров основами для которых является сырье горно химической промышленности (апатиты, фосфориты, сера и др.), а также нефтепродукты. Исходный материал для производства может иметь как синтетическое, так и природное происхождение, и классифицируется именно по этому параметру:
- Минеральное. Включает в себя неорганические составы: руды тяжелых и цветных металлов, нерудные и горючие полезные ископаемые, а также воду и воздух.
- Растительное. Все виды древесины, хлопка, масленичных и сахарных культур, каучук и лекарственные растения.
- Животное. Жировые ткани и обработанная кость.
- Синтетические. Углеводородные продукты угольной и нефтегазоперерабатывающей промышленностей.
Отдельно в сырье, используемое в химической промышленности, входит несколько незаменимых реактивов, к ним относится: формиат и нитрит натрия, значительно повышающие эксплуатационные характеристики стройматериалов и предотвращающие появление коррозии, а также селитра - металлургическое сырье.
Органический синтез для получения сырье в химической промышленности
Несмотря на то, что виды сырья химической промышленности достаточно разнообразны, основу большинства популярных продуктов данной отрасли составляют первичные исходные углеводороды, содержащиеся в нефти. Обработка этого полезного ископаемого, перед тем как его можно будет использовать в производстве изделий и материалов состоит как минимум из трех этапов:
- промысловой подготовки - дегазации, дегидратации, обессоливания и стабилизации;
- прямой гонки - отделения топливных фракций: бензина, лигроина, керосина, дизеля, мазута от масел и смазочных составов различного назначения;
- термической и каталитической переработки нефтяных дистиллятов.
Основное сырье для химической промышленности - крекинговые продукты (алканы и олефины). Такие органические вещества позволяют получить парафин, аммиачные удобрения и реактивное топливо. Этилен - основа для множества материалов от спирта и водных составов до разнообразных пластмасс. Его соединения с другими веществами используются практически повсеместно:
- Этиловый спирт - самый известный растворитель и основа для производства целлофана и ацетатного волокна.
- Дихлорэтан позволяет создать мягкие поливинилхлоридные пластмассы, из которых изготавливают: линолеум, плитку и искусственную кожу, а также латексные, волокнистые упаковочные материалы и покрытия.
- Изопропиловый спирт получают из пропилена и используют для создания ацетона, фенола и плексигласа. Также без этого ненасыщенного углерода невозможно синтезировать аллилхлорид, который выступает в качестве основной составляющей части глицерина.
- Газ бутилен преобразовывается в одноименные спирты и незаменим в производстве качественных резин.
Отдельно стоит отметить этилен-пропиленовые каучуки с повышенным показателем устойчивости и сопротивления, которые незаменимы для изоляционных нужд во всех отраслях.
Ароматические и газовые углеводороды как сырьё для химической промышленности
Поставщики сырья для химической промышленности, основная масса которых работают именно с нефтепродуктами, чаще всего используют обработку бензиновых фракций, каталитическим риформингом и пиролизом остаточных материалов от производства этилена и пропилена для получения органических соединений:
- Бензол - основа для присоединения дополнительных веществ, изменяющих его характеристики. Чаще всего производятся стирол и фенол - пластмассовые полимеры, а также анилин - универсальный ароматический амин для создания широкого спектра продукции. Из фениламина изготавливают красители, вулканизирующие агенты, полиуретаны, пестициды и даже лекарственные препараты. Кроме того именно бензол повышает октановое число в топливе и присутствует в экстрагированном виде в большинстве лаков, красок и моющих средств.
- Толуол - известен как основа для TNT, также может присутствовать в лакокрасочных составах и растворителях, входит в список необходимых углеводов для создания сахарина.
- Ксилол (О; М; П) принимает участие в полимеризации пластмасс, пластификаторов, и покрытий, а также является основой пленочных майларовых конденсаторов и капрона.
Газ, как сырье для химической промышленности - гораздо более выгодный материал. Цена продажи, технологичность и чистота продукта у таких углеводородов куда выше, чем у нефтепродуктов, а себестоимость, напротив, меньше. Кроме того схемы переработки и транспортировки газа легко автоматизируются и зачастую выполняются в непрерывном цикле.
Метанол - мультифункциональный спирт, основа антифриза, формальдегида, смол и пластмасс, а также дезинфицирующее, антисептическое и дезодорирующее средство. Сырье для химической промышленности в России добывают, синтезируют и обрабатывают несколько сотен производств различного масштаба и данная отрасль, на сегодняшний день считается одной из самых перспективных и доходных.
Примеры сырья для химической промышленности на выставке
ЦВК «Экспоцентр» - крупнейший отечественный организатор выставочных мероприятий и создатель собственных успешных проектов направленных на стимулирование развития различных отраслей промышленности. Экспозиция «Химия» в текущем году соберет вместе отечественных и иностранных представителей заинтересованных в продвижении и усовершенствовании бизнеса в секторе химической индустрии.
«Экспоцентр» рад предложить своим гостям новый полностью отреставрированный уровень, спроектированный специально для комфортной инсталляции демонстрационных павильонов любой сложности. Выставка традиционно собирает представителей самых влиятельных компаний, НИИ, государственных отраслевых ведомств и массу журналистов. Одной из тем обсуждения на данном мероприятии является сырье для химической промышленности и возможности по модернизации добычи и его подготовки.
Cтраница 1
Промышленное сырье состоит из одних полуплодиков от серовато-зеленого до буровато-зеленого цвета, характерного для фенхеля ароматического запаха и сладковато-пряного вкуса. Базисные и ограничительные нормы приведены ниже.
Промышленное сырье составляют листья разных размеров с черешками нормального цвета и приятного запаха, напоминающего свежие огурцы. В чистом сырье 47 - 58 % листовых пластинок, 42 - 53 % черешков. Содержание листовых пластинок может быть увеличено на 10 - 15 % возделыванием фиалки на орошаемых землях.
Промышленное сырье представляет собой отрезки корневищ длиной не менее 2 см, толщиной около 1 - 2 см, неочищенные от опробковевшего слоя, цилиндрические, слегка сплюснутые и изогнутые, большей частью продольно разрезанные. На поверхности видны полулунные широкие рубцы от опавших листьев и многочисленные круглые мелкие бородавчатые выросты - следы опавших и отрезанных корешков. Цвет корневища снаружи желтовато - или красновато-бурый, иногда зеленовато-бурый; в изломе - желтоватый или розоватый, иногда зеленоватый; рубцы от листьев темно-бурые.
Промышленное сырье классифицируют: по происхождению - минеральное, растительное и животное; по запасам - невозобновимые и возобновимые; по химическому составу - неорганическое и органическое; по агрегатному состоянию - твердое, жидкое и газообразное.
Промышленным сырьем является вся надземная часть растения, за исключением одревесневших ветвей. В высококачественном сырье - 60 % листьев и 40 % стеблей.
Промышленным сырьем является вся надземная часть куста без одревесневших ветвей, срезанная по линии облиствения в фазу массового цветения соцветий боковых ветвей и побуре-ния семян на центральном соцветии.
Промышленным сырьем являются молодые облиственные ветви. Масличность их колеблется в пределах 0 5 - 1 0 % и зависит от степени облиственности и содержания эфирного масла в листьях. В составе эфирного масла идентифицировано около 40 компонентов, среди которых главным является цинеол.
Промышленным сырьем, в основном состоящим яз парафинов нормального строения, является когазин, синтезируемый по методу Фишера и Тропша. В нем полностью отсутствуют циклические соединения.
Промышленным сырьем являются очищенные сухие корневища. Переработка свежих или же плохо очищенных корневищ дает эфирное масло низкого качества.