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
страница2/7
Дата публикации11.07.2013
Размер0.79 Mb.
ТипЛекция
userdocs.ru > География > Лекция
1   2   3   4   5   6   7

Вопросы к лекции №2:

1)Кем были разработаны теоретические основы создания безотходных технологии?

2)Дайте определение безотходной технологии.

3)Какие направления являются важными в области создания новых технологических процессов?

4) Какие исходные продукты используются в безотходной технологии?

5)Какие организационные и технологические мероприятия предусматриваются при создании безотходного производства?

Лекция 3.

Рост производства, потребления сырья и накопление отходов.

Ежегодный рост потребления товарной продукции в металлургии и химической промышленности увеличивается на 5 – 7%
Таблица 2 Примерные объемы мирового годового производства некоторых металлов за 1990г.


Сталь

(железо)




750 млн. т

Ванадий

45 тыс. т

Бериллий

500 т

Алюминий

16-17 млн. т

РЗЭ

3545 тыс. т

Теллур

300 т

Марганец

10-12млн. т

Цирконий

40 тыс. т

Германий

200 т

Медь

8-10 млн. т

Вольфрам

2540 тыс. т

Платина

200 т

Хром

5-7 млн. т

Ниобий

20 тыс. т

Индий

100 т

Цинк

5-6 млн. т

Кобальт

20 тыс. т

Гафний

100 т

Свинец

4-5 млн. т

Серебро Кадмий

15-19 тыс. т 15 тыс. т

Галлий Теллур

50 т

20 т

Никель

760 тыс. т









Магний Олово

300 тыс. т 200 тыс. т

Литий Магний

9 тыс. т

3,5 тыс.т

Рений Скандий

10т

100 кг

Титан

100 тыс. т

Золото

2-3 тыс. т







Молибден

100 тыс. т

Тантал

1 тыс.т







Уран

50 тыс.т

Электротермический фосфор

500тыс.т








Более 80 % меди из медно-цинкового сырья производят по пирометаллургическому методу. Он состоит из следующих основных операций:

  • флотационная обработка руд с получением медного концентрата;

  • окислительный обжиг;

  • плавка, после которой получают штейн — сплав сульфидов меди и железа, и шлаки — расплав оксидов металлов.

Применяемый метод не может решить проблему комплексного использования сырья. Степень извлечения меди из сырья не превышает 75 — 78 %. Кроме того, в медный концентрат переходит до 40 — 50 % цинка, дополнительно в отвальных и пиритных хвостах теряется до 20 % цинка. Долгое время на обогатительных фабриках из руды извлекали только медь, а остальные компоненты уходили и отвалы.

В настоящее время разработана и промышленно освоена техно­логия коллективно-селективной флотации медно-цинковых руд,


Рис. 3. Схема коллективно-селективной флотации медно-цинковых руд
которая позволяет извлекать из руды медный и цинковый кон­центраты (рис.3). Согласно этой схеме первоначально руду из­мельчают и направляют на сульфидную флотацию. Получают суль­фиды металлов, а пустая порода уходит в отвал. Далее сульфид­ный концентрат после измельчения направляют на медно-цинковую флотацию, в результате проведения которой получают мед­ный, цинковый и пиритный концентраты. Медный концентрат подвергают пирометаллургической переработке. В качестве конеч­ного продукта получают рафинированную медь.

Имеется несколько способов переработки цинковых концентра­тов, которые применяются на отечественных и зарубежных заводах.

За рубежом наиболее распространен фьюминг-процесс. Он осно­ван на продувке расплавленного шлака воздухом в смеси с вос­становителем. При этом соединения цинка и сопутствующих ему элементов — кадмия, свинца, олова — возгоняются. Далее они улавливаются системой фильтров. Этим способом выделяют до 90 % цинка, 99% свинца, 80 — 85% олова.

Другой метод комплексной переработки цинковых концентра­тов — вальцевание — применяют в Казцинке. Технология процесса состоит в плавке в трубчатых печах совме­стно измельченного концентрата и кокса. В возгоняемые газы пе­реходят соединения цинка, свинца, кадмия. В клинкере остаются медь, железо, благородные металлы, кремнезем и глинозем. В пиритный концентрат переходят многие элементы, содержащиеся в руде (табл.1).
Таблица 1 Степень извлечения отдельных элементов из медно-цинковой руды в пиритный концентрат при коллективно-селективной флотации



Элемент

S

Cu

Zn

Au

Ag

Редкоземельные элементы

Процент от содержания в руде

75 – 80

10 – 20

10 – 15

до 70

до 60

60 – 80 редкоземельные элементы


Другой пример комплексного использования сырья — техно­логия переработки медно-никелевых руд. Эти руды — ценнейшее полиметаллическое сырье, которое помимо никеля и меди содер­жит кобальт, благородные металлы, редкие и рассеянные эле­менты. Они добываются на Норильском, Талнахском месторож­дениях и на Кольском полуострове. При обогащении сырья боль­шая часть примесей переходит в пиритные концентраты. До по­следнего времени пиритные концентраты направляли на хими­ческие предприятия, где их использовали для извлечения серы и получения серной кислоты. Остальные элементы оставались в огар­ке, который уходил в отвалы или на производство цемента.

На рис. 4 приведены этапы жизненного цикла выпуска цветных, редких и редкоземельных металлов. Анализ технологических переде­лов показывает, что отрасли с активным участием государственных органов предстоит провести огромные преобразования, чтобы на ко­нечной стадии сформировался комплекс новых высокотехнологичных научно-производственных структур на основе собственной минераль­но-сырьевой базы: электроника, электро- и радиотехника, приборо­строение и др.[2]






Рис.4 Жизненный цикл выпуска продукции в химии и металлургии

Вопросы к лекции №3:

1) На сколько увеличивается ежегодный рост потребления продукции?

2)Что такое штейн?

3) На чем основан метод фьюминг – процесса?

4) На чем основан метод вельцевания?

5) Жизненный цикл выпуска продукции в химии и металлургии

^ Лекция 4. Энергосберегающая технология

Большинство производственных процессов требует значитель­ного расхода энергии. Затраты энергии на проведение технологи­ческого процесса можно уменьшить, если регенерировать часть энергии и использовать потенциалы потоков в самом процессе.

При проведении технологического процесса одна часть энер­гии тратится на его осуществление, другая — теряется в окружаю­щую среду.

Компенсировать потери энергии полностью невозможно. Од­нако недостающую энергию можно вырабатывать в самой техно­логической системе при потреблении дополнительного количе­ства топлива.

^ Технологическая система, в которую включен энергетический узел, потребляющий топливо и вырабатывающий энергию для компенса­ции необратимых потерь в целях обеспечения функционирования ТС, называется энерготехнологической системой.

Такая система не потребляет энергию извне, энергетически она автономна.

В промышленности наиболее часто реализуются два варианта организации энерготехнологической схемы.

1) В том случае, когда в производственном процессе использу­ется газ с избыточным давлением, для его сжатия применяют компрессор, работающий от газовой турбины.

После завершения технологического цикла отходящий газ имеет избыточное давление. Этого давления недостаточно, чтобы ком­пенсировать затраты на первоначальное сжатие газа.

Увеличить энергию отходящего газа можно путем повышения его температуры. Для этого в линию отходящего газа дополни­тельно подают природный газ и сжигают его. Потенциальная энер­гия газа увеличивается и оказывается достаточной для автоном­ной работы компрессора.

2) Если в производственном процессе используется газ с высо­ким избыточным давлением, то для его сжатия и циркуляции в схеме применяют мощный турбокомпрессор, работающий от па­ровой турбины.

Пар высоких параметров получают на ТЭЦ. Чтобы избежать зависимости от ТЭЦ в технологическом процессе, используют теп­лоту отходящих газов. В качестве отходящих газов используют газы после печи конверсии метана с температурой на выходе 900 — 950 °С. В газоход для отходящих газов вводят дополнительное ко­личество природного газа и сжигают его. Полученной теплоты ока­зывается достаточно для автономной выработки пара заданных параметров.

Энерготехнологические схемы основаны на тесной взаимосвя­зи химических и энергетических процессов, что позволяет дости­гать утилизации производственной теплоты и вести химические процессы с высокой скоростью. По таким схемам в России орга­низовано производство аммиака и карбамида.

^ Безотходные территориально-промышленные комплексы

Территориально-промышленные комплексы и эколого-промышленные парки являются удобной формой организации про­изводства внутри региона, когда отходы одних производств слу­жат сырьем для других. При этом используется инфраструктура региона, транспортные пути, местные природные ресурсы.

Основным принципом организации территориально-промыш­ленных комплексов является системность, в соответствии с кото­рой отдельный процесс рассматривается как элемент более слож­ной производственной системы. При этом учитывается взаимо­связь и взаимозависимость производственных, социальных и при­родных процессов.

В рамках таких комплексов складываются наиболее благопри­ятные условия для кооперирования различных производств, эф­фективнее используются сырьевые и энергетические ресурсы, появляется возможность создания региональных центров по пере­работке и обезвреживанию отходов.

Таким образом, формируется рациональная организация и структура производств. При этом подразумевается, что увеличе­ние объема выпуска целевой продукции не должно приводить к невосполнимым потерям внутри региона.

Примерами такой организации производства являются терри­ториально-производственные комплексы, создающиеся на Коль­ском полуострове, Джамбул – Каратауский ТПК, Павлодарский ТПК и ряд других.

В настоящее время в мире насчитывается около 12 тыс. терри­ториально-промышленных комплексов и эколого-промышленных парков, различающихся числом работающих и количеством про­изводств. Крупнейший комплекс находится в Канаде и насчиты­вает около 1 300 производств.

Вопросы к лекции № 4:

1) Дайте определение энерготехнологической системе.

2) Какие варианты используются для организации энерготехнологической схемы?

3) Какие территориально – производственные комплексы имеются на территории Казахстана?

4) Что такое системность?

5) На чем основаны энерготехнологические схемы?

^ Лекция 5. Характеристика топливных отходов.
Топливные отходы ТЭС

ТЭС используют в основном многозольные угли, сланцы и торф, сжигая их в пылевидном состоянии. Топливные отходы в виде золы-уноса и шлаков транспортируются и складируются в отвалы. На тепловых электростанциях объемы золоотвалов достигают 20—40 млн. м3 и занимают площади от 500 до 1000 га и более. Средняя удаленность их от ТЭС 7—9 км и более. На это расстоя­ние необходимо проложить трубопроводы для транспортировки золошлаковой пульпы, которые необходимо менять каждые 5— 7 лет. На транспорт золы и шлака затрачивается до 1 % выраба­тываемой ТЭС электроэнергии. Уровень использова­ния золы и шлака в стране невелик и составляет около 4 % их ежегодного выхода.

Каменный уголь — осадочная горная порода неоднородного строения, которое определяется различными сочетаниями органи­ческих продуктов и минеральных примесей, а также многокомпонентностью органической массы. Наибольшая зольность возникает при аллахтонном накоплении растительного материала, так как проточные воды одновременно с растительными остатками приносят к месту накопления глинисто-песчаный материал, загряз­няющий скопление растительной ткани.

Экибастузские угли относятся к самым многозольным, их средняя зольность составляет 40—50 %, достигая в отдельных партиях до 52 %, что указывает на значительное содержание в них минеральных примесей. Расплавленные частицы золы, сливаясь, образуют шлак, представляющий в застывшем состоянии стекловидную массу, окрашенную оксидами железа в темный цвет. Частицы золы, выносимые дымовыми газами из топочного пространства, называют летучей золой. Частицы, состоящие из летучей золы и недогоревшего топлива, выносимые дымовыми газами из топок котлов, называют уносом.

По строительной классификации зола — продукт крупностью менее 0,25 мм, образующийся при сжигании топлива. Она осажда­ется золоулавливающими устройствами (циклонами, электро­фильтрами) из дымовых газов. К шлаку относится зернистый материал крупностью более 0,25 мм, образующийся из расплава минеральной части топлива. Он получается при раздельном удале­нии золы и шлака или при переработке золошлаковой смеси из отвала.

Золы и шлаки разделяют на золу-унос и шлаки сухого улавливания и удаления, а также золошлаковые материалы мокрого улавливания и удаления. Топливные отходы ТЭС применяют в различных областях народного хозяйства, однако одно из самых перспективных направлений их использования — строительство (см. табл. 1.1).

Теплоэлектроцентрали Казахстана работают на углях уголь­ных месторождений республики, где расположены Карагандинский, Экибастузский, Тургайский и Майкюбенский бассейны, Самарское, Завьяловское, Куучекинское и другие месторождения.

Золы-уносы и шлаки подразделяют в зависимости от:

1. Вида и качества топлива на угольные, сланцевые, торфяные. Угольные золы делят на подгруппы: антрацитовые, каменные, буроугольные. Кроме того, различают золы-уносы по месторождениям угля.

2. Вида подготовки и условий сжигания топлива на золы пылевидного и слоевого сжигания. Уголь сжигают обычно после дробления и помола, реже без предварительной обработки. В первом случае в твердых очаговых остатках преобладают тонкодисперсные золы. Эти золы пылевидного сжигания получают при более высокой температуре, содержат меньше несгоревшего топлива, отличаются большей однородностью химического состава, чем при кусковом сжигании топлива.

3. Места отложения золы в котлоагрегате на:

— провал, получаемый при сжигании топлива на решетках;

— подовые, падающие на под топки;

— натрубные, остающиеся на трубах котла;

— настенные, прилипающие к стенкам котла;

— дымоходные, увлекаемые газом в дымоход.

Большую часть дымоходных зол улавливают при очистке топочных газов специальными устройствами. Это зола-унос. Дымоходные золы в отличие от остальных имеют наиболее стабильный состав.

4. Способа улавливания на:

— сухой способ — электрофильтратами и циклонами; золы уноса, улавливаемые электрофильтрами, имеют более мелкий зерновой состав, более активны;

— мокрый способ — циклонами мокрой очистки.

5. Способа удаления золы за пределы котельной. В зависимости от принятого способа удаления золы могут быть сухими и влажными. Сухая зола по сравнению с влажной более активна, содержит меньше несгоревших частиц, не смерзается в отвале зимой. Золы, удаленные различными способами: механическим, гидравлическим, пневматическим,— имеют различные свойства (активность, влажность и т. п.) в зависимости от режима охлаждения. Как правило, активные золы, удаленные гидроспособом, теряют свою активность.

Отметим, что путем перехвата золы перед удалением в золоотвал, можно получить золу в сухом виде со станций, удаляющих ее гидроспособом (при сухом улавливании золы).

Основные свойства зол обусловлены минералогическим и химическим составами, средней плотностью, плотностью, дисперсностью и некоторыми другими. В составе различных золошлаковых отхо­дов содержится свыше 100 минералов. Однако присутствует в них лишь около 40 минералов более или менее постоянно.

Основные золошлаковые минералы можно подразделить на три группы:

1) минералы с самостоятельными гидравлическими свойст­вами;

2) минералы, активизирующиеся при водно-тепловой обработке;

3) инертные минералы (не способные к гидролизу или взаимо­действию с активизаторами при температуре 20—250°С и давлении 0—4 МПа).

К первым двум группам, представляющим для строителей наибольший интерес, относятся:

— силикаты кальция и магния (в шлаках и золах от сжигания горючих сланцев, бурых углей, торфа);

— оксиды (для кусковых топливных шлаков характерно присутствие свободных оксидов железа).
В сланцевых, торфяных и некоторых буроугольных золах встречаются Al2O3, SiO2.

Рассматривая минералогический состав зол в целом, можно отметить, что они содержат кварц различных модификаций, глинозем, муллит, различные соединения железа, сернистые соединения и другие вещества, но уже в меньших количествах. Химический состав характеризует активность зол. Под активностью золы следует понимать способность ее затвердевать в присутствии добавок, содержащих известь, или без них.

Теоретически активность зол изучена недостаточно. Имеющиеся в литературе сведения по-разному объясняют активность золы. Чаще всего причину высокой активности зол связывают с наличием в их составе обожженных глинистых минералов.

Между неорганической частью угля и химико-минералогическим составом золы имеется прямая связь. По данным М. Ф. Че­бухова, минеральная часть экибастузских углей состоит преимущественно из каолинита. Зола-унос экибастузского угля очень тугоплавка (tдеф= 1400—1620 °С; tразм = 1610—1600 °С; tплав= 1670—1720 °С), что связано с высоким содержанием кремнезема в его составе. Из-за чрезмерно высокой тем­пературы плавления золы и недостаточной максимальной температуры газов в топке (1500—1550°С) некоторая масса частиц золы не оплавляется и имеет неправильную форму с острыми гранями.

В золах экибастузских углей содержится, %: SiO2 и Аl2O3 — более 80, Fе2O­3 и FеО — до 8, МgO — до 1,5, СаО — до 2, осталь­ные оксиды — в незначительном количестве. Высокое содержание кварца как основного минерала в составе золы-уноса экибастузских углей подтверждается рентгенографическими исследованиями. Значительное содержание в химическом составе глинозема (26—32 %) обусловлено присутствием каолинита в минеральной части экибастузского угля.
Исходя из химического состава зол-уноса экибастузских углей и термодинамики реакций преобразования каолинита при обжиге угля количественное содержание основных минералов золы-уноса экибастузских углей следующее, %: α-SiO2 — 35, SiO2(ст.) — 2, 3Аl2О3·2SiO2— 25, γ-Аl2O3— 7. На рентгенограмме золы отсутствуют линии глинозема. Это дает основание полагать, что γ -А12О3 не закристаллизован и входит в состав стеклофазы золы, т., стекло золы — не силикатное, а алюмосиликатное, с вероятной химической формулой Al2O3·6SiO2. Наряду с минеральными остатками зола-унос включает и органические остатки.

Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране за рубежом, показали, что остатки несгоревшего угля снижают активность золы. Однако единого мнения о допустимой норме потери при прокаливании золы-уноса углей нет. Энергетические угли, применяемые в качестве топлива на ТЭЦ и ТЭС, спекают слабо (особенно экибастузские), поэтому остатки топлива в золе не могут иметь структуру кокса, получаемого в результате пиропластического процесса размягчения с последующим затвердением при понижении температуры. Угля в золах ТЭЦ и ТЭС не содержится, так как температура в топках колеблется от 1300 до 1600°С и при недостатке кислорода для сгорания всей массы топлива некоторая ее часть превращается в видоизмененный коксовый остаток, стойкий против окисления. Поэтому о вредности коксовых остатков при получении вяжущих из золы можно судить по результатам испытания его на морозостойкость или на водонасыщение и высушивание. Отметим, что несгоревшие органические остатки в золе-уносе экибастузских углей находятся в основном в крупных фракциях золы. Так, при фракции золы-уноса (мм более 0,315 мм—15,2 мас. %; 0,315—0,14—9,4; 0,14—9,4; 0,14— 0,08—4,1 и менее 0,08—2,3).
Основная масса (85—90 %) органических остатков золы-уноса удаляется при температуре 600°С, что свидетельствует о полукоксовой природе этих остатков, стойких к окислению.
Таблица 3. Химический состав золы-уноса по фракциям и шлака, мас.%


Фракция


SiO2



Al2O3


Fe2O3


СаО


МgO



TiO2


SO3


СО2


П.п.п

Исходная зола

61,62

28,38

3,51

0,61

0,24

1,00

0,75

0,26

3,63

Более 0,63 мм

66,63

24,20

4,60

0,31

0,18

0,21

0,82

0,25

8,9

0,63—0,315мм

58,81

23,80

4,42

0,21

0,15

0,42

0,91

0,12

11,2

Шлак

58,01

22,41

4,53

0,19

0,13

0,44

0,67

0,00

1,23

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