Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло


НазваниеД. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло
страница1/7
Дата публикации11.07.2013
Размер0.79 Mb.
ТипЛекция
userdocs.ru > География > Лекция
  1   2   3   4   5   6   7
Лекция 1.

ВВЕДЕНИЕ
Д.И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая технология являются ключевыми в решении таких коренных проблем охраны природы, как комплексное использование сырья и утилизация отходов. При этом решаются две основные задачи — экономия первичных материалов и уменьшение загрязнения природы.

Концепция безотходной технологии в некоторой степе­ни носит условный характер. В точном смысле слова — это идеальная модель производства, в котором полностью отсутствуют какие-либо отходы. Отсюда другое понятие — «малоотходная технология». По мере развития и совер­шенствования технологических процессов мы все более и более будем приближаться к идеальной безотходной тех­нологии.
Безотходные, малоотходные технологии и замкнутые материальные циклы являются стратегическим направлением в решении проблем окружающей среды, установлении полной гармонии в системе «общество — природа».

Уже в 1976 г. на международном симпозиуме по тео­ретическим и технико-экономическим вопросам безотход­ной технологии в Дрездене было показано, что практически во всех отраслях промышленности имеются предприятия, на которых есть примеры безотходных производств.

К настоящему времени выкристаллизовались четыре основных направления, в целом составляющих то, что вхо­дит в понятие безотходной технологий:

1) разработка и внедрение различных бессточных техно­логических схем и водооборотных циклов на базе эффектив­ных методов очистки;

2) широкое использование отходов в качестве вторичного сырья;

3) разработка и внедрение принципиально новых техноло­гических процессов, исключающих любые виды отходов;

4) создание территориально-промышленных комплексов, т.е. экономических районов, в которых реализована зам­кнутая структура материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Между производством и окружающей средой до сих пор доминирует открытый тип связи. Производственный процесс на­чинается с использования природных ресурсов и завершается превращением их в средства производства, предметы потребле­ния. За процессом производства следует процесс потребления, после чего использованные продукты выбрасываются.

Таким образом, открытая система базируется на принципе одноразового использования исходного материала природы.

Каждый раз производство начинается с использования некото­рых новых природных ресурсов, получением товарного продукта и потреблением, и каждый раз потребление за­канчивается выбросами отходов в окружающую среду. Как было показано выше, весьма небольшая часть природных ресурсов превращается в целевые продукты, большая часть их попадает в отходы.

Биосфера функционирует по принципу встроенности систем: каждая форма конструируется за счет деструкции других форм, составляя звено всеобщего кругооборота вещества в природе. Производственная деятельность вплоть до самого последнего времени строилась по другому принципу — максимальной экс­плуатации природных ресурсов и игнорирования проблемы де­струкции отходов производства и потребления. Этот путь был возможен лишь до тех пор, пока масштабы отходов не превышали границ способности экологических систем к самовосстановлению.

Таким образом, назрела необходимость перехода к принци­пиально новой форме связи между производством и окружаю­щей средой — к замкнутым системам производства, предпола­гающим возможно большую встроенность производственных процессов во всеобщий круговорот вещества в природе.

При замкнутой системе производство строится, опираясь на следующие фундаментальные принципы:

1) возможно более полное использование исходного природ­ного вещества;

2) возможно более полное использование отходов производ­ства и потребления (регенерация отходов и превращение их в исходное сырье для последующих ступеней производства);

3) создание конечных продуктов производства с такими свойствами, чтобы используемые отходы производства и по­требления могли быть ассимилированы экологическими систе­мами.

Сложившееся сегодня положение в области ресурсопотребле­ния и масштабы промышленных выбросов позволяют сделать вывод о том, что имеется только один путь решения проблемы оптимального потребления природных ресурсов и охраны окру­жающей среды — создание экологически безвредных технологи­ческих процессов, или безотходных, а на первое время — мало­отходных. Это единственный способ, подсказанный самой природой.
^ Принципиальные основы производства целевого продукта

Исходным сырьём для производства абсолютного большинства целевых продуктов являются минеральные образования, добываемые из земной коры, - руды.

Как уже отмечали, руда любого продукта состоит обычно из двух основных частей: рудного минерала, представляющего химическое соединение металла с другим (другими) элементом, механически перемешанного с соединениями, не содержащими данного целевого продукта - пустой породой
руда = рудный минерал + пустая порода.
Таким образом, процесс извлечения ценного компонента из руды включает две последовательные операции: а) отделение рудного минерала от пустой породы; б) отделение ценного компонента от элемента, с которым он образует химическое соеди­нение. В технологиях получения некоторых ценного продукта порядок операций обратный.

В результате проведения научных исследований в лабораториях и на производстве разрабатывают технологическую схему производственного передела руды, т. е. последовательность и оптимальные условия операций (физических и химических процессов), при которых достигаются наиболее высокие технико-экономические показатели процесса по себестоимости и по качеству получаемого продукта – ценного компонента.

В практике применяются сотни разнообразных технологических схем получения металлов. Однако принципиальная сущность всех этих схем одна и та же - отделение данного металла от пустой породы и сопутствующих элементов.

Для удобства анализа весь комплекс операций, входящих в технологические схемы получения металлов, целесообразно разделить на четыре стадии, на каждой из которых решается определенная задача:


Как правило, на первой стадии технологического процесса производят отделение от рудного минерала максимально возможного количества пустой породы механическими способами. При этом руда разделяется на две части: концентрат, куда переходит основное количество природного рудного минерала, и хвосты, состоящие главным образом из пустой породы.

При механическом обогащении руд невозможно полное отделение металла от сопутствующих соединений - в концентрате всегда имеется достаточно большое количество частиц, представляющих сростки рудного минерала с пустой породой. Содержание пустой породы в концентратах изменяется примерно от 10% для железных руд и до 80-90% для руд цветных металлов.

Удаление оставшегося количества пустой породы руды производят на второй стадии технологической схемы химико-металлургическими методами, используя различия в растворимости рудного минерала и пустой породы в химических реагентах или различия в плотностях расплавленных металлической и шлаковой фаз. В тех случаях, когда не удаётся найти эффективный способ разделения пустой породы и природного рудного минерала, последний путем химической обработки преобразуют в другое соединение, существенно отли­чающееся по своим физико-химическим свойствам от пустой породы.

Итогом процессов второй стадии технологической схемы является получение либо химического соединения данного ценного компонента (содержащего не­большое количество примесей), либо металлический сплав.

Иногда для краткости вторую стадию называют стадией получения «химического» концентрата.

На третьей стадии в одних технологических схемах получают «черновой» металл (загрязненный примесями), в других - чистое химическое соединение металла, которое обычно служит исходным материалом для получения чистого металла на следующей стадии.

На последней, четвёртой стадии, получают чистый металл восстанов­лением соответствующего химического соединения или путем очистки «черно­вого» металла.

Разнообразные операции, которые осуществляют на различных стадиях металлургического передела, в зависи­мости от особенностей их проведения можно разделить на три группы:

- пиропроцессы, протекающие при высоких температурах (700-2000°С): обжиг, восстановительные и окислительные плавки, возгонка, дистилляция;

- гидропроцесс, или химпроцесс когда проводят обработку рудного сырья водными растворами кислот, щелочей или солей, при которой извлекаемый ценный компонент переводится в раствор, а пустая порода остается в виде твердого остатка. Процесс ведут при относительно невысоких температурах: 20-300°С;

- электрохимические процессы, при которых используют электрический ток для проведения окислительно-восстановительных процессов в водных раст­ворах или расплавленных солях, в результате чего на одном из электродов выделяется целевой металл.
Большинство технологических схем получения ценного продукта представляет комбинации указанных выше трех способов. Так , на стадии «химического» обогащения используют спекание шихты при 1200°С (пирохимия); затем извлекают Al2O3, гидрохимическим способом; алюминий-сырец из Аl2O3, получают электролизом; окончательную очистку алюминия осуществляют вновь пирохимическим способом при 1000°С (через дистилляцию).

Технологические схемы получения металлов оказываются тем сложнее, чем меньше концентрация данного металла в сырье и чем больше в нём примесей, чем ближе физико-химические свойства примесей к свойствам извлекаемого металла, чем чище по содержанию примесей требуется получить металл или его химическое соединение.

Во многих случаях для получения ценного продукта разработано по нескольку вариантов технологических схем на отдельных стадиях передела:

- в зависимости от того, в виде какого рудного минерала присутствует ценный продукт в руде;

- какую конечную цель преследовали разработчики схем: добиться максимальной простоты или экономичности схемы, получить ценный продукт с минимальным содержанием примесей.

Вопросы к лекции №1:

1)Назовите основные направления, входящие в понятие безотходной технологии.

2)Какие операции идут в процессе извлечения ценных компонентов из руды.

3)Перечислите стадии процесса получения элементов.

4)Что такое пиро-, гидро- и электрохимические процессы?


Лекция 2.

Безотходный способ производства. Отходы производства на суше: основные источники, проблемы переработки

Масштабы производства во всех странах мира возрастают, что приводит к увеличению антропогенных выбросов. Наиболее раци­онально решить проблему снижения техногенных отходов и их воздействия на окружающую среду можно путем создания и вне­дрения принципов безотходного, или «чистого», производства.

Техническое решение этих вопросов связано с анализом по­строения технологических схем конкретных производств и синте­зом новых схем в соответствии с современными экологическими требованиями, а также с рациональной организацией материаль­ных и энергетических потоков производства.

Теоретические основы создания безотходных производств были разработаны российскими учеными - академиками Н.Н.Семено­вым, И. В. Петряновым-Соколовым, В. Н.Ласкориным.

В настоящее время термин «безотходное производство», пред­ложенный академиками Н. Н. Семеновым и И. В. Петряновым-Со­коловым признан во всем мире и получил широкое распростра­нение[2].

Новая формулировка звучит так:

безотходная технологияэто такой способ производства про­дукции, при котором наиболее рационально и комплексно использу­ются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсыпроизводство потреблениевторичные ресурсы» таким образом, чтобы любые воздействия на окружающую среду не нарушали ее нормального фун­кционирования.

Масштабы разрушительной деятельности человека на суше ничуть не уступают приведенным выше данным о загряз­нении воздуха и воды. Современная промышленность Зем­ли потребляет ежегодно около 100 млрд. т минерального сырья.

Одной из отраслей, существенно загрязняющей атмосферу, гидросферу и поверхность Земли многочисленными отходами, является черная металлургия. Современный металлургический завод на каждый миллион тонн стали вы­деляет в окружающую среду: пыли — 100 тыс. т, СО2 — 30 тыс. т, SO2 — 8 тыс. т, NOx — 3 тыс. т, Н2S — 1 тыс. т, НСN — 50 т, НСl — 40 т, шламов — 30 тыс. т, шлаков — 800 тыс. т.

Отходы в черной металлургии начинают образовываться уже на стадии горных и горно-обогатительных работ. Это особенно относится к современным, наиболее распростра­ненным способам открытой добычи железных руд, которые ухудшают состояние воздушной среди, уничтожают плодородный слой земли, создают отвалы попутных пород.

Специфические проблемы, ставит перед экологией промышленность синтетических материалов.

Искусственные полимеры значительно расширили ассортимент конструкционных, отделочных, упаковочных, медицинских и дру­гих материалов. Однако следует обратить внимание на то обстоятельство, что для всех полимеров, синтезируемых живыми организмами, существуют ферменты, обладающие способностью их разлагать. Структуры нейлона и подоб­ных ему синтетических полимеров созданы человеком и не встречаются в живых организмах. Следовательно, в от­личие от природных полимеров, синтетические полимеры не имеют своего «двойника» в армии разлагающих фермен­тов. Биологически синтетические, полимеры уничтожить нельзя. Любой кусочек синтетического материала, произведенного на Земле, можно убрать с ее поверхности сжигая и увеличивая загрязнение воздуха, иначе они будут накапли­ваться в виде огромных гор мусора. А ведь производство синтетических материалов — отрасль химической промыш­ленности, развивающаяся наиболее быстрыми темпами!

Можно назвать еще множество экологических проблем, таких, как проблема синтетических моющих средств — де­тергентов и других, ждущих своего рационального раз­решения.[1]

В области создания новых технологических процессов важны­ми являются следующие направления:

разработка принципиально новых технологий, исключающих или значительно снижающих образование токсичных веществ;



Рис.1 Схема производства товарного продукта
создание энерготехнологических процессов, максимально использующих энергоресурсы при проведении промышленного процесса;

разработка и внедрение комбинированных технологических процессов, направленных как на получение основных продуктов потребления, так и на использование отходов в качестве вторич­ного сырья.

Рис.2 Схема безотходного производства товарного продукта
Экологическая выгода применения природоохранного процес­са вытекает из сравнения характеристик обычного и безотходного производств.

Для получения товарного продукта требуются затраты сырья, воды и вспомогательных материалов. При проведении технологи­ческого процесса получают твердые, жидкие и газооб­разные отходы. Их очистка приводит к образованию шламов, га­зовых выбросов и сточных вод.

При организации безотходного производства исполь­зуют те же исходные продукты. Однако дополнительно предусмат­ривается проведение организационных и технологических меро­приятий по переработке отходов для получения товарной продук­ции, комплексной очистке сточных вод и их многократного ис­пользования в производстве.

Далее будут рассмотрены основные принципы создания ресур­сосберегающих производств.
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло icon«Биологическая химия»
Предмет биологической химии, ее значение для биологии, медицины, ветеринарии, сельскохозяйственного производства, ветеринарной биотехнологии...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЗаявление
Прошу допустить меня к сдаче вступительных экзаменов для поступления в магистратуру по направлению «Химия», программе «Химия высокомолекулярных...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconМожно без сомнения утверждать, что XX век самый поучительный из всех, до него бывших. Почему?
Можно без сомнения утверждать, что XX век самый поучительный из всех, до него бывших. Почему? Он дал наиболее убедительные и объективные...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЛекция 18. Тема: правовые требования по обезвреживанию и утилизации отходов
Особенности правового регулирования отношений собственности на отходы и управления в сфере обращения с отходами. Правовое регулирование...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconКнига Общества Процветания
Самым трудным для понимания является то, что все чудеса, описанные в Книге, являются ни метафорой, ни символом, ни художественным...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconПрофессор: Бог хороший?
Профессор: Исходя из полученных выводов, наука может утверждать, что Бога нет. Ты можешь что-то противопоставить этому?
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconВопросы к зачету по дисциплине «Химия»
Понятие о материи и веществе. Предмет химии. Роль химии в развитии машиностроения
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconСреди людей есть такой, который покупает праздные речи, чтобы сбивать...
Один из лучших знатоков Корана и сподвижник пророка Ибн ‘Аббас сказал:“Этот аят ниспослан о песнях и о том, что связано с этим”....
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЗона-странное место и каждый человек воспринимает её по-разному....
Зона-странное место и каждый человек воспринимает её по-разному. Для одних это место развлечения и лёгкой наживы,для других место...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconО том, что такое государство
Соответственно общение, естественным путем возникшее для удовлетворения повседневных надобностей, есть семья; про членов такой семьи...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница