Сырьем называются природные материалы, используемые в производстве промышленной продукции.
В химическом производстве на различных стадиях переработки можно выделить следующие материальные объекты: исходные вещества или собственно сырье, промежуточные продукты (полупродукты), побочные продукты, конечный целевой (готовый) продукт и отходы. Это представлено на схеме:
Полупродуктом называется сырье, подвергшееся обработке на одной или нескольких стадиях производства, но не потребленное в качестве готового целевого продукта. Полупродукт, полученный на предыдущей стадии производства, может быть сырьем для последующей стадии, например:
{Каменный уголь} —►{Обратный коксовый газ} —► {Водород} —• {Аммиак}.
Побочным продуктом называется вещество, образующееся в процессе переработки сырья наряду с целевым продуктом, но не являющееся целью данного производства. Побочные продукты, образующиеся при добыче или обогащении сырья, называются попутными продуктами.
Отходами производства называются остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующихся в производстве и полностью или частично утративших свои качества.
Полупродукты, побочные продукты и отходы производства после предварительной обработки или без нее могут быть использованы в качестве сырья в других производствах. Например, при выплавке цветных металлов образующийся как побочный продукт оксид серы (IV), является промежуточным продуктом в производстве серной кислоты. Серная кислота, будучи готовым продуктом сернокислотного производства, служит сырьем для производства минеральных удобрений (простого суперфосфата).
Сырьем для химической промышленности служат продукты горнорудной, нефтяной, газовой, коксохимической, лесной и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности, черной и цветной металлургии. Все химическое сырье подразделяется на группы по происхождению, химическому составу, запасам и агрегатному состоянию. Классификация химического сырья представлена на рис.1.
Химическое сырье принято также делить на:
— первичное (извлекаемое из природных источников) и
— вторичное (промежуточные и побочные продукты про
мышленного производства и потребления, отходы)
и на
— природное и
— искусственное (полученное в результате промышленной
обработки природного сырья).
К веществам, используемым в качестве химического сырья, предъявляется ряд общих требований. Сырье для химического производства должно обеспечивать:
— малостадийность производственного процесса;
— агрегатное состояние системы, требующее минимальных
затрат энергии для создания оптимальных условий протекания
процесса;
— минимальное рассеяние подводимой энергии;
— минимальные потери энергии с продуктами;
— возможно более низкие параметры процесса (температу-
ра, давление) и расход энергии на изменение агрегатного состо-
яния реагентов и осуществление химико-технологического про-
цесса;
— максимальное содержание целевого продукта в реакции-
онной смеси.
Подготовка химического сырья к переработке
Сырье, предназначенное для переработки в готовую продукцию, должно удовлетворять определенным требованиям. Это достигается комплексом операций, составляющих процесс подготовки сырья к переработке.
Целью подготовки сырья является придание ему состава и свойств, обеспечивающих оптимальное протекание химико-технологического процесса его переработки. В процессе подготовки сырье приобретает заданную концентрацию полезного компонента, влажность, определяемое условиями переработки содержание примесей, нужную дисперсность. Операции подготовки сырья многообразны и зависят от его агрегатного состояния. В комплекс операций по подготовке наиболее распространенного в химической промышленности твёрдого сырья входят: классификация, измельчение (или в определенных случаях укрупнение), обезвоживание и обогащение.
Классификацией называется процесс разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих их частиц. Классификация осуществляется рассевом материалов на ситах (грохочение), разделением смеси частиц по скорости их осаждения в жидкой фазе (гидравлическая классификация), разделением смеси частиц по скорости их осаждения в воздухе с помощью сепараторов (воздушная классификация).
Измельчением называется механический процесс деления твердого тела на части за счет приложения внешних сил. Измельчение может производиться методами удара, раздавливания, истирания и т. д.
Обезвоживание материала достигается методами спекания, отстаивания (в случае жидких систем) и сушки.
Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья от пустой породы с целью повышения концентрации полезного компонента, например, флотация.