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
страница3/7
Дата публикации11.07.2013
Размер0.79 Mb.
ТипЛекция
userdocs.ru > География > Лекция
1   2   3   4   5   6   7

Вопросы к лекции № 5:

1) Что называют летучей золой?

2) Что называют уносом?

3) Угли каких месторождений Казахстана являются наиболее многозольными?

^ 4) Химический состав золы-уноса по фракциям и шлака

5) На какие группы делятся золошлаковые минералы?


Лекция 6. Комплексное использование сырья
Проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с экологической, так и с экономической точек зре­ния. Во многих отраслях промышленности до 60 — 70 % себестои­мости продукции приходится на долю сырья. Рациональное ис­пользование сырья и вовлечение в производство вторичных ре­сурсов является важнейшей народнохозяйственной задачей и воз­ведено в ранг государственной политики.

При разработке месторождений полезных ископаемых большие объемы вскрышных пород направляют в отвалы, которые занима­ют значительные площади. Вместе с тем, отвалы горных произ­водств представляют собой дешевое и ценное сырье, которое мо­жет найти применение в строительстве, землепользовании и дру­гих отраслях промышленности.

Актуальной проблемой является комплексное использование сырья с переводом всех компонентов в промышленные продукты. Рассмотрим некоторые способы решения этой проблемы.

В России разработана безотходная технология переработки нефелинового сырья, схема которой представлена на рис.5.

Нефелиновый концентрат совместно с известняком подверга­ют спеканию при температуре 1250 — 1300°С. После спекания по­лучают продукт, состоящий из Na2O • Аl2O3 и К2O • А12O3, двухкальциевого силиката 2СаО • SiO2 и феррита натрия Na2O • Fе2O3.

При водном выщелачивании спека алюминаты щелочных металлов переходят в раствор. Феррит натрия гидролизуется с образованием едкого натра и гидроксида железа. Двухкальциевый силикат взаимодействует е алюминатным раствором, в результате получаются алюминаты щелочных металлов и трехкальциевый гидроалюминат. Протекает реакция:
3(СаО ·SiO2) + 2(Na2O · Al2O3) + 8Н2O → Na2O · Аl2O3 · 2SiO2 · 2Н2O + Nа2O · SiO2 + 3СаО · Аl2O3 · 6Н2O

Рис.5 Безотходная технологическая схема переработки нефелина
Образуется нефелиновый (белитовый) шлам, который отделя­ют от раствора, промывают и направляют на производство це­мента.

Алюмосиликатный раствор подвергают обескремниванию, при котором образуются малорастворимые алюмосиликаты. Их отде­ляют фильтрованием и прокаливают. Получают готовый продукт — глинозем.

Очищенный раствор алюминатов натрия и калия обрабатыва­ют газами, содержащими СO2. Получают раствор, в состав кото­рого входят Nа2СO3 и К2СO3. Раствор упаривают, а затем проводят дробную кристаллизацию. Первоначально выкристаллизовывают соду Nа2СO3, а затем поташ К23.

Технологическая схема комплексной переработки нефелино­вого сырья обеспечивает полное использование всех компонентов сырья и переработку их в товарные продукты и является безотход­ной.

На получение 1 т глинозема расходуется 3,9 — 4,3 т нефелино­вого концентрата; 11,0 — 13,8 т известняка; 3 — 3,5 т топлива; 4,1 — 4,6 Гкал пара; 1050 — 1190 кВт· ч электроэнергии.

При этом производят 0,62 — 0,78 т кальцинированной соды; 18 — 0,28 т поташа; 9 — 10 т портландцемента. Эксплуатацион­ные затраты на производство промышленных продуктов на 10 — 15 % ниже затрат при получении этих веществ другими промыш­ленными способами.

Рассмотрим теперь процессы комплексной переработки мине­ральной руды. При переработке некоторых руд до 30 — 40 % полез­ных компонентов уходит в хвосты.

В настоящее время в переработку поступают все более бедные минералы с низким содержанием ценного компонента. Напри­мер, содержание меди в сульфидных рудах снизилось за после­дние 20 лет с 4 до 0,5 %. В большинстве случаев для получения 1 т металла надо переработать 100 — 200 т руды.

Другая особенность минерального сырья — содержание в них в небольших количествах высокотоксичных веществ, которые затем переходят в отходы. Это относится к соединениям серы, мышья­ка, сурьмы, селена, теллура и других цветных металлов.

Особенно остро проблема стоит в металлургической промыш­ленности. Высокое содержание ценных или токсичных компонентов не позволяет отнести отходы металлургической промышлен­ности к отвальным и требует внедрения новых технологий по их переработке.

Рассмотрим в качестве примера технологию переработки суль­фидных руд, содержащих медь и другие цветные металлы. В Рос­сии медь получают из медно-цинковых, медно-никелевых, мед­но-молибденовых и медно-кобальтовых руд.

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.6.Схема коллективно-селективной флотации медно-цинковых руд
которая позволяет извлекать из руды медный и цинковый кон­центраты (рис.6). 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 на Каменогорском комбинате. 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.4).

Таблица 4 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 Норильском ГОК создана технология по комплексной пере­работке медно-никелевого сырья. Первоначально руду подвергают селективной флотации с выделением медного и никелевого концен­тратов. Никелевый концентрат (содержание никеля 4 — 5 %) расплав­ляют в электрических или шахтных отражательных печах для отделе­ния пустой породы и получения никеля в виде сульфидного сплава (штейна). В нем содержание никеля достигает 10 — 15%. Наряду с никелем в штейн частично переходит железо, кобальт, медь и прак­тически полностью благородные металлы. Для отделения железа жидкий штейн окисляют продувкой воздухом. Следующей операци­ей является флотация, при проведении которой разделяют соединения меди и никеля. Никелевый концентрат обжигают в печах кипящего слоя до полного удаления серы и получения NiO. Металличе­ский черновой никель получают восстановлением его оксида в элек­трических дуговых печах, а затем подвергают рафинированию.

Для выделения кобальта используют его способность образовывать комплексные соединения. С этой целью раствор никеля и кобальта обрабатывают хлором, гипохлоритом натрия или други­ми окислителями. Конечным продуктом является оксид кобальта Со3O4, из которого получают металлический кобальт.

На комбинате «Южуралникель» и на Норильском ГОК для извлечения сопутствующих элементов из медно-никелевых руд применены сорбционная и экстракционная технологии.

Впервые академик Б.Н. Ласкорин использовал карбоксильные смолы для сорбционного извлечения урана из рудных пульп.

В настоящее время ионообменная сорбция находит промыш­ленное применение для извлечения цветных и благородных ме­таллов из руд или отходов их переработки,

Приведем несколько примеров: для извлечения золота из руд используют ионит АНК-5-2; аниониты хорошо сорбируют ани­онные формы молибдена; перспективно применение сорбции для извлечения вольфрама; разработана технология промыш­ленного извлечения ванадия с помощью ионоактивных сорбен­тов.

Во всех случаях применения метода сорбции существенно по­вышается коэффициент извлечения металлов из рудного сырья, снижаются капитальные и эксплуатационные затраты, уменьша­ются или полностью прекращаются сбросы вредных веществ в окружающую среду.

Экстрагирование также широко используется для комплексно­го извлечения металлов из природного сырья. Метод основан на обработке жидких смесей растворителями, избирательными по от­ношению к отдельным компонентам.

Экстракционные процессы широко применяют для извлече­ния редких металлов: разделяют и извлекают тантал и ниобий, цирконий и гафний, скандий, иттрий, таллий и индий, вольф­рам, молибден, рений и другие редкоземельные металлы.

На Норильском ГКО реализовано промышленное производ­ство иридия методом высокотемпературной экстракции этого ме­талла из сульфатных растворов кобальтового производства.
Вопросы к лекции №6:

1) Безотходная переработка нефелинового концентрата

2) Где применяют процесс вельцевания?

3)Где была создана технология по комплексной пере­работке медно-никелевого сырья

4)Применение метода экстракции

5) Безотходная технологическая схема переработки нефелина

Лекция 7. ^ ПРОБЛЕМА № 1 — ЧИСТЫЙ ВОЗДУХ

Чтобы оценить грандиозность задачи, поставленной перед химической технологией в деле переработки отходов, рас­смотрим данные о количественном и качественном составе отходов тех отраслей промышленности, которые наиболее сильно загрязняют, окружающую среду: тепловой энергетики, черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Наибольшее количество диоксида серы выбрасывают в окружающую среду энергетические установки, предприя­тии цветной и черной металлургии; оксидов азота — ТЭС, черная металлургия; угарного газа — черная и цветная металлургия, угольная промышленность. Возможности и проблемы современной химической технологии в утилизации отходов можно продемонстрировать следующим примером. В отходящих газах предприятий черной металлургии и заводов по производству минераль­ных удобрений содержится примерно одинаковое количество оксидов азота, однако последние обезвреживают бо­лее 80 % NОx, а предприятия черной металлургии — только 0,4 %. Еще хуже обстоит дело с дымовыми газами ТЭС, очистка которых от диоксида серы и оксидов азота практически не осуществляется, в то время как на пред­приятиях цветной металлургии утилизируется до 44 % SO2.

^ Технологические приемы очистки газовых выбросов от оксидов серы и азота

Для химика проблемы очистки газовой смеси от диоксида серы не существует. Эта простая химическая реакция хо­рошо известна любому школьнику. Вопрос в том, чтобы создать экономически выгодные способы концентрирования и поглощения диоксида серы из огромных по масштабам потоков отходящих газов различных производств с после­дующей их утилизацией в виде необходимых для народного хозяйства кислот или элементарной серы. Трудности в ре­шении проблемы усиливает разнохарактерность газовых выбросов. Эффективность очистки зависит от множества факторов:

парциальных давлений диоксида серы и кислорода в очищаемой газовой смеси;

температуры отходящих газов;

наличия и характера твердых и газообразных сопутствующих компонентов;

объема очищаемых газов;

наличия в близлежащих районах доступного, хемосорбента;

потребности в тех или иных продуктах утилизации SO2;

требуемой степени очистки газа.

В нашей стране рекомендовано для промышленного ис­пользования несколько технологических схем процессов очистки отходящих газов от диоксида серы.

Известняковый процесс основан на использовании сус­пензии природного известняка, отличается простотой схе­мы, малыми капитальными затратами, доступностью и де­шевизной хемосорбента.
SO2 + СаСO3 +1/2 O2 → СаSO4 + СО2
Существенным преимуществом является возможность очист­ки газа без предварительного охлаждения и обеспылива­ния. Однако этот процесс не циклический, и его примене­ние ограничено потребностью в гипсе и образованием боль­шого количества неиспользуемого шлама. Применяется для очистки небольших по объему газовых выбросов с низ­ким содержанием SO2.

Циклический магнезитовый метод обладает рядом не­сомненных достоинств: высокая реакционная способность, сорбента, позволяющая очищать газы с небольшим содер­жанием SO2; возможность очистки больших объемов не­охлажденных газов (в качестве продукта утилизации по­лучается серная кислота или: сера).

Разработаны варианты процессов, основанных на при­менении растворов солей натрия, калия или аммония и позволяющих очищать большие объемы газовых смесей без предварительного охлаждения, практически с любым низ­ким содержанием SO2. Это существенно облегчает эксп­луатацию газоочистных установок и повышает надежность их работы.

Рассмотренные технологические схемы являются при­мером использования абсорбционных процессов; общих и наиболее перспективных для очистки газовых выбросов с различными характеристиками. Разумеется, в зависимости от конкретных условий можно использовать и дру­гие методы, а также сочетания различных методов и схем. Можно считать, что теоретически вопрос об очистке от кислых примесей отходящих газов химической промыш­ленности, черной и цветной металлургии в принципе решен. Дело за практической реализацией разработанной технологии.
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