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.