Реферат: Сировина в технологічних процесах
Корисні копалини залягають у надрах Землі на різній глибині. Залежно від глибини залягання використовують відкритий, або підземний способи їх видобування. Відкритим способом видобувають мінеральні будівельні матеріали, торф та інші нерудні матеріали. У деяких родовищах таким способом видобувають вугілля і руду. Підземним способом видобувають паливо та руди чорних і кольорових металів, утворюючи шахти, свердловини, підземні галереї. Розробляють родовища методами різання, підривання або гідромеханізації.
В Україні видобуваються більше 40 основних видів корисних копалин. Річний видобуток їх перевищує 1 млрд. т на рік, це майже 5% від світового обсягу. У нас є великі запаси залізних і марганцевих руд, каолінів, значні запаси флюсованих вапняків, вогнетривких і звичайних глин, глинистої та карбонатної сировини для цементу, бурого і кам'яного вугілля, алунітів. Є графіт, сірка, солі, гіпс, нафта, природний газ, торф, горючі сланці, фосфорити, апатити. Багата Україна на граніт, базальт, лабрадорит, мармур. На території нашої країни є запаси кольорових каменів (берил, топаз, бурштин, агат, яшма, гірський кришталь).
Мінеральна сировина перед використанням потребує відповідної підготовки, що буває наступних видів.
1.Подрібнення сировини - це процес поділу великих кусків на менші, часом на порошок. При різних технологічних процесах вимоги до розмірів сировини різні. Подрібнюють сировину розбиванням, розколюванням, розтиранням та ін. Для подрібнення використовують дробарки, різальні машини, млини (рис. 1).
2. Класифікація (сортування) сировини - процес, при якому сировину поділяють за розмірами на фракції. Для цього використовують грохоти - машини, що мають декілька решет з різними отворами.
3. Збагачення сировини - процес відділення корисних елементів від пустої породи. Збагачують тверду, рідку та газоподібну мінеральну сировину. Для збагачення твердої сировини застосовують такі способи як: рудорозбір, промивання водою, магнітне збагачення, флотація, гравітація тощо.
Рудорозбір ґрунтується на фізичних властивостях сировини -кольорі, блиску, коефіцієнтові тертя. При промиванні водою пісок і глина вимиваються.
Гравітаційний спосіб ґрунтується на різній швидкості падіння частинок у воді, повітрі, в'язких рідинах залежно від їх питомої ваги. Розрізняють мокру осадку, збагачення у важких середовищах, на концентраційних столах, на пневматичних сепараторах, у шлюзах і жолобах.
Флотація -процес збагачення, що ґрунтується на різній змочуваності частинок у воді (рис. 2). Мінерали, які не змочуються, спливають на поверхню води, ті, що змочуються, поринають на дно.
Деякі мінерали мають природну флотаційну здатність (сірка, графіт, молібден). Більшість мінералів добре змочуються водою, і зменшувати флотаційну здатність треба штучно. Для цього використовують спеціальні флотореагенти - збирачі, депресори, піноутворювачі, регулятори. Відбувається флотація на флотаційних машинах. Для поліпшення процесу через руду з водою (пульпу) продувають повітря. Корисний мінерал виноситься на поверхню води. Флотація – досконалий і універсальний спосіб збагачення. Цим способом збагачують руди кольорових металів, залізні руди, марганцеві, вугілля, скляні піски, розділяють солі, неметалеві мінеральні породи. Отримують концентрати декількох мінералів, збагачують дуже бідні руди.
Рис. 2. Змочуваність і незмочуваність мінералів при флотації
Магнітне збагачення використовують для руд, що володіють магнітною проникністю (залізні, марганцеві руди). Для збагачення застосовують магнітні сепаратори різних конструкцій (барабанні, шківного типу). Створення дуже сильних магнітних полів у сучасних магнітних сепараторах відкриває широкі можливості для збагачення руд зі слабовираженими магнітними властивостями.
Магнітний сепаратор шківного типу (рис. 3) складається з двох стрічкових транспортерів. Усередині верхнього транспортера є електромагніт. Куски руди рухаються стрічкою 4 нижнього транспортера. Проходячи крізь магнітне поле, мінеральні частинки намагнічуються і прилипають до стрічки 1 верхнього транспортера. Далі, вийшовши із зони магнітного поля, падають (концентрат 2). Частинки пустої породи вільно падають зі стрічки нижнього транспортера (немагнітна фракція 3).
Рис. 3. Магнітний сепаратор шківного типу
4.Агломерація -процес спікання рудного пилу та концентратів у великі пористі куски, які називають агломератом. Рудний пил і концентрати змішують із пиловидним паливом, зволожують і подають на стрічку агломераційної машини. Під час руху стрічки суміш підпалюють газовим пальником. При згорянні палива температура зростає до 1300-1500°С, руда спікається й утворюється міцний пористий агломерат. Якщо до суміші додають флюси, агломерат називають офлюсованим. Його властивості кращі.
Зі зволоженого рудного пилу, до якого додають невелику кількість вапняку або глини, шляхом грануляції, висушування та випалювання отримують грудки розміром 20-30 мм. їх використання поліпшує показники роботи металургійних печей, а також якість продукції.
4. Вода в промисловості
Вода відіграє надзвичайно важливу роль у природі та всіх сферах діяльності людини. Це рідка природна сировина. Без води немає життя на Землі. Без неї не обходиться жодний технологічний процес.
Основні запаси води сконцентровані у світовому океані. Загальна кількість води на Землі становить близько 1,4•1018 т. Близько 3,5% від цієї кількості становить прісна вода. Саме її використовують для промисловості та побутових потреб. Вода -це теплоносій, теплопередавач, розчинник, каталізатор, один із компонентів майже кожного технологічного процесу. Більшість реакцій відбувається за наявності води або у водних розчинах. Воду використовують для передачі тиску, руйнування ґрунту, видобування вугілля, обігрівання, транспортування різних матеріалів, зрошування, одержання водню і кисню, в енергетиці. Практично немає технологічних процесів, де б не застосовувалась вода.
Природні води поділяються на поверхневі, підземні й атмосферні. їх склад, властивості та призначення різні. Воду за призначенням поділяють на промислову і питну. До води, що використовується в побуті та різних галузях промисловості, ставлять певні вимоги щодо складу і властивостей.
Якість води визначають наступні показники.
1.Загальна кількість солей, що характеризується сухим залишком, який залишається при випаровуванні 1л води і висушуванні при 105-110 °С до постійної маси.
2. Прозорість води -визначається товщиною шару води в циліндрі, через котрий видно зображення на дні циліндру.
3. Окислюваність води- характеризується вмістом у воді органічних домішок. Виражається в міліграмах кисню, витраченого на окислення речовин, що містяться в 1кг води.
4. Реакція води - її кислотність або лужність. Характеризується концентрацією водневих іонів (рН). При рН у межах 6,5-7,5 реакція води нейтральна, якщо рН менше 6,5 - кисла, більше 7,5 - лужна.
5.Твердість води- показник, що свідчить про вміст розчинних у воді солей магнію і кальцію. Розрізяють тимчасову твердість води, постійну та загальну. Тимчасова твердість води обумовлена наявністю в ній гідрокарбонатів кальцію і магнію (Са(НСОз)2 , Mg(HC03 )2 ), постійна - хлоридів та сульфатів кальцію і магнію (СаСl2 , CaSO4 , MgCl2 , MgS04 ), загальна - це сума тимчасової і постійної твердості.