Полезные ископаемые

Очистку сточных вод - это процессы очистки промышленных вод для повторного их использования или сброса в водоемы общего пользования.. В основе часто встречающихся методов очистки сточных вод лежат три принципа:

- механическое отстаивание  грубодисперсной взвеси, иногда  с добавлением коагулянтов и  флокулянтов.

- осаждение примесей в  виде труднорастворимых солей;

- окисление до безвредных  соединений.

В этой связи существует два способа организации схем очистки сточных вод: путем последовательного выделения отдельных примесей с помощью реагентов и комплексным выделением сразу большинства загрязнений. Первый обеспечивает более высокую очистку сточных вод, но приводит к сложной мноступенчатой схеме. Второй вариант прост и дешев, но для каких-то примесей он может оказаться далеко не лучшим

 

 

 

2.1. Классификация  технологических процессов

 

 

Технологические процессы производства промышленных материалов разделяют на физические, высокотемпературные, электрохимические, каталические, биохимические.

Физические процессы подразделяются на физико-механические, гидромеханические, тепловые и массообменные.

Физико-механические (например, измельчение материалов) применяются для повышения поверхности контакта фаз, поэтому процессы измельчения сводятся к разрушению первоначальной структуры.

Способами разрушения поверхности могут быть: раздавливание, раскалывание, истирание, удар.

Тепловые процессы – это перенос теплоты, происходящий между телами, имеющими различные температуры,

Существует три способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение.

Теплопроводность –это перенос теплоты в следствии беспорядочного теплового движения атомов и молекул, непосредственно соприкасающихся друг с другом;

Конвекция – процесс переноса теплоты вследствие движения и перемещения макроскопических частей газов и жидкостей.

Тепловое излучение – процесс распространения электромагнитных колебаний с различными длинами волн, которые возникают в следствие теплового движения атомов и молекул излучающего тела.

В реальных условиях теплота передается не одним из выше указанных способов, а комбинированным путем, который называется теплопередачей. Главными тепловыми процессами в промышленности является нагревание водяными парами , топочными газами, теплоносителями и электрическим током, а так же процессы охлаждения, в том числе ниже 200оС.

Массообменные процессы – это процессы в химической технологии имеют большое значение. В промышленности в основном применяют процессы массопередачи между газовой и жидкой, между газовой и твердой, между твердой и жидкой, а также жидкими фазами.

 

 К таким процесса относятся:

Абсорбция -  это процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем.

Абсорбция характеризуется избирательностью, т.е. вещество поглощается определенным поглотителем.

Адсорбция – это процесс, поглощения обного или нескольких компонентов из газовой или жидкой смеси твердым поглотителем – адсорбентами.

Перегонка и ректификация применяется для разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух и более летучих компонентов, и основаны на различной температуре кипения компонентов.

Кристаллизацией – называется выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов.

Сушка называется процесс удаления влаги из различных (твердых, жидких и газообразных) материалов. Влага может быть удалена испарением, сублимацией, вымораживанием.

Сушка бывает:

Контактная сушка передача теплоты к высушиваемому материалу осуществляется через стенку аппарата.

Конвективная сушка основана на непосредственной передачи теплоты материалу от нагретого воздуха, топочных газов, перегретого пара и т.д.

Высокотемпературные технологические процессы  - это процессы, в которых повышение температуры является важнейшим фактором интенсификации химических реакций.

Электрохимические процессы основаны на непосредственном переходе электрической энергии в химическую без промежуточного превращения энергии в тепловую.

В задачи электрохимических производств является получение и рафинирование цветных и благородных металлов из руд, получение щелочных, щелочноземельных и других легких металлов, получение сплавов, получение хлора и щелочей, кислорода и водорода; получение неорганических солей и окислителей; защита металлов от коррозии, декоративные и специальные покрытия металлов; гальванопластическое изготовление копий и других изделий; получение химических источников тока.

Каталитические процессы это процессы происходящие или осуществляемые с помощью катализаторов. Катализатор помогая осуществлять процесс, по окончанию ее остается неизменным.

В настоящее время все большее значение приобретает применение биохимических процессов в различных отраслях народного хозяйства.  Биохимические процессы – это техническое использование биохимических процессов протекающих в клетке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Применение  высокотемпературных процессов  для производства различных материалов

 

         

 

         Повышение температуры является важнейшим фактором интенсификации химических реакций, поэтому высокотемпературные процессы с давних времен получили в промышленности широкое развитие. Большинство этих процессов протекают при температурах свыше 1000°С (коксование угля, производство чугуна, стали, цемента, стекла и т. д.). Однако ряд процессов, проходящих и при более низкой температуре (300-500°С), таких, как перегонка древесины, полукоксование твердых топлив, термическая переработка нефти, также следует отнести к высокотемпературным, поскольку температура является главным фактором интенсификации этих процессов. Вместе с тем многие химико-технологические процессы, протекающие при высоких температурах (например, производство аммиака при 450-500 °С) не относят к высокотемпературным, поскольку в этом случае решающим интенсифицирующим фактором являются давление и катализатор, а не температура.

Наиболее сильно при повышении температуры интенсифицируются эндотермические обратимые реакции

 

 

А + В ↔ D – Q

где Q — тепловой эффект реакции.

 

     С повышением температуры равновесие реакции сдвигается слева направо и, таким образом, увеличивается равновесная степень пре-с, } вращения Хр. При прочих равных условиях фактическая степень превращения Хф сближается с Хр, в то время как эти величины значительно отличаются при низких температурах. Так при термическом крекинге нефти время, необходимое для получения 30% выхода, уменьшается с ростом температуры: 400 °С — 720 мин; 500 °С — 0,5 мин.

Экзотермические обратимые реакции интенсифицируются за счет увеличения скорости прямой реакции. Скорость обратной эндотермической реакции при повышении температуры, начиная с некоторого предела, возрастает быстрее, чем скорость прямой. В то же время равновесие экзотермических реакций сдвигается в сторону исходных продуктов, и равновесная степень превращения падает.

 

         Таким образом, кривая зависимости фактической скорости превращения в экзотермической реакции имеет максимум, соответствующий оптимальной температуре, при которой возможны наибольший выход продукции и наивысшая суммарная скорость процесса. Высокотемпературные процессы широко применяются в металлургических процессах  при выплавке чугунов, сталей и цветных металлов.

Высокотемпературные процессы в производстве строительных материалов

Большинство строительных материалов содержат в своем составе силикаты, алюмосиликаты и другие соли кремниевой кислоты, а также высокоогнеупорные оксиды А1, Мg, Са, Ве, Zr и др. Их получают путем термической или термохимической переработки природного силикатного сырья. Промышленность силикатов, являясь главной частью промышленности строительных материалов, включает три основные отрасли: производство вяжущих веществ, керамики и стекла.

Минеральные вяжущие вещества подразделяются на воздушные и гидравлические; последние имеют большее значение и применяются для изготовления сборных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений. К гидравлическим вяжущим относят портландцемент, цементы с различными добавками, гидравлическую известь и др.

Керамику подразделяют на следующие группы: строительная керамика (строительный кирпич, кровельная черепица, керамические плитки); облицовочные материалы; огнеупоры; тонкая керамика (фарфоровые, фаянсовые изделия); специальная керамика.

В строительной индустрии большую роль играет стекло и новые конструкционные материалы — ситаллы, стеклопластики и др.

Сырьем для промышленности силикатов служат природные материалы (глины, мергели, мел, известняк, доломит, кварцевый песок, кварцит, нефелин), а также синтетические (сода, бура, оксиды различных металлов и др.), основным сырьем для изготовления керамики являются глины и каолины.

Все процессы силикатной технологии состоят из нескольких стадий: подготовка сырья (обогащение, дробление, тонкий помол), смешение компонентов и составление шихты.

Основной стадией производства всех силикатов является высокотемпературная обработка шихты, в результате которой последовательно происходят процессы удаления влаги и углекислого газа, диффузия реагентов, спекание, плавление и образование новых соединений. Спекание является заключительным этапом высокотемпературного обжига керамики, огнеупоров и цемента. Спекание может производиться в твердой фазе и с участием жидкой фазы. При полном или частичном расплавлении шихты и охлаждении расплава в керамике получается стеклообразная масса, связывающая отдельные минералы в прочный монолит. В производстве стекла и эмали получение вещества в стеклообразном состоянии является целью технологического процесса.

 

 

 

 

 

 

3.1. Строительные  материалы

 

 

Технология строительных материалов и изделий включает в себя производство нерудных (природные каменные) строительных материалов, бетонных и железобетонных изделий, вяжущих, керамических, асбоцементных материалов и т. д.

Природные (естественные) материалы, применяемые в cтроительстве

Из нерудного сырья получают разнообразные строительные материалы: заполнители для бетонов и растворов, стеновые материалы, облицовочные плиты, материалы для дорог (брусчатка, щебень, песок и др.), материалы для гидротехнических сооружений, жаростойкие, химически стойкие облицовочные материалы, материалы для кладок печей, металлургических ковшей и т. д. Значительную часть этих материалов получают путем добычи или первичной обработки сырья в карьерах.

Из нерудного сырья (глина, пески, известняки, мергели и др.) изготовляют керамические материалы, стекло, цемент и др. От качества заполнителя (щебня, гравия, песка) в значительной мере зависит качество и стоимость бетонных и железобетонных конструкций. Применение облицовочных материалов из природного камня (гранитов, габбро, мрамора, известняков, туфов) зя счет их высокой долговечности обеспечивает снижение эксплуатационных затрат по сравнению с цветными растворами или бетонами.

 

 

Керамические материалы

Эти материалы применяют для кладки наружных и внутренних стен (кирпич и керамические блоки), облицовки стен и полов зданий (лицевой кирпич, керамические камни, плитка для стен и полов), кровельных покрытий (черепица), трубопроводов (керамические канализационные и дренажные трубы), в сантехоборудовании зданий (изделия из строительного фаянса) и т. д.

К достоинствам керамических материалов относятся: широко распространенное сырье, долговечность, невысокий уровень затрат при эксплуатации зданий и сооружений за счет хороших физико-механических свойств (высокая прочность,морозо-, водо-, огнестойкость).

Основная продукция кирпичных заводов — это обычный (полнотелый) глиняный кирпич с объемной массой свыше 1600 кг/м3. Производство пористо-пустотелой стеновой керамики (объем-' ная масса менее 1450 кг/м3) позволяет за счет снижения ее теплопроводности уменьшить толщину стен и, соответственно, расход керамики, транспортные расходы и расход строительного раствора.