Требования к сырью

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_nO_m) или сульфидов (Mt_nS_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:

1. Измельчение

Далее проводят классификацию или рассеивание материала.

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.