У каждой отрасли промышленного производства есть свои характерные особенности. Есть они и у хим. индустрии. Одна из них – материалоёмкость данной отрасли. Для получения определённого объёма химической продукции требуется сырьё, во много раз превышающее объём изготавливаемых объектов на выходе. Вот почему качественное сырье для химической промышлености – это один из важнейших факторов её успешного экономического развития. Ведь себестоимость продукции напрямую зависит от вида сырья, его качества, стоимости и методов его получения и транспортировки.

ВИДЫ

В химии под сырьём понимают исходные вещества, используемые для изготовления продукции. При этом различают собственно сырьё (сырой материал) и сырьё технологическое (прошедшее некоторые этапы обработки). Примером сырого материала может служить нефть для производства бензина. А примером сырья технологического – измельчённая древесина, которую впоследствии можно использовать для изготовления соответствующей продукции.

Также, в качестве исходного материала для хим. промышленности иногда используются так называемые полупродукты. Эти материалы представляют собой результат многоэтапной обработки, и выступают в качестве исходного материала для изготовления другой продукции. Иногда одно и то же вещество может выступать в одном случае полезной химической продукцией, а в другом – сырьём для получения другой продукции.

Ещё одним важным источником сырья могут служить отходы химико-технологических процессов. Их, как правило, в химической индустрии бывает очень много. И любой способ использования данных отходов с пользой, а тем более, в качестве сырья для продукции не только помогает экономить на её производстве, но и повышают его экологическую безопасность для окружающей среды.

Кроме того, существует ещё разделения сырья на минеральное и искусственное, растительное и животное, и др.

Минеральное сырьё очень востребовано в различных секторах химической промышленности. К нему можно отнести рудное и нерудное сырьё, а также, воду, воздух и горючие ископаемые.

ЧТО СЛЕДУЕТ УЧЕСТЬ ПРИ ВЫБОРЕ СЫРЬЯ

Правильный подбор сырья – это важнейший этап в любом химическом производстве, определяющий не только качество конечного продукта, но и экономическую целесообразность его производства.

Выбирая сырьё, прежде всего, следует проверить его доступность – и физическую, и финансовую. То есть узнать есть ли возможность приобретать и доставлять необходимое количество сырья по приемлемым ценам. Также, необходимо точно определиться с объёмами производства и соответственно им определить объёмы сырья, которое потребуется. А после этого не помешает убедиться в том, что сырьё в данном объёме достать действительно возможно.

Также, необходимо учитывать ресурсоёмкость сырья, число этапов, необходимых для его переработки, а также, количество побочных продуктов и возможности их применения в качестве вторичного сырья.

Кроме того, необходимо заранее оценить объёмы стоков и выбросов. Слишком большое их количество повлечёт за собой разработку и сооружение специальных очистительных систем, что, естественно, необходимо, но экономически невыгодно.

Сырьё химической индустрии требуется в огромных количествах. Стоимость сырья очень сильно влияет на себестоимость конечного продукта, поэтому основные усилия учёных и инженеров в этой сфере должны быть сконцентрированы на методах экономии сырья, включая замену дорогого сырья на дешёвое и стремление к максимальному использованию всего объёма сырья. Ведь любой успех в этом направлении будет не только удешевлять стоимость продукции, но и будет способствовать активизации развития химпрома в целом.

Минеральное сырье — это полезные ископаемые, которые используются в производственной сфере, оно играет важную роль в народном хозяйстве, особенно в промышленности. Полезные ископаемые дают почти 75% сырья для производства. Практически все виды транспорта работают на сырье, полученном в процессе переработки полезных ископаемых.

Классификация: виды и классы сырья минерального происхождения

Полезные ископаемые, которые добывают из недр земли, относят к минеральному сырью, которое включает в себя более 200 минералов отличающихся друг от друга по физической форме, составу, применению и другим признакам.

Единой системы классификации минеральных ресурсов не существует, их классифицируют по видам использования и по агрегатному состоянию.

Минеральные ресурсы по видам использования:

• горючие (нефть, газ, уголь);
• рудные (алюминий, медь, олово);
• нерудные (асбест, графит, мрамор).

Минеральные ресурсы могут различаться по состоянию и подразделяться на:

• жидкие (нефть, минеральная вода);
• твердые (соль, уголь, мрамор);
• газообразные (метан, гелий, горючие газы).

Природное минеральное сырье

К природному минеральному сырью относят горные породы и минералы, из которых производят строительные материалы и сырье на основе вяжущих веществ (цемент, гипс, асбест). После термической обработки минеральное сырье используется в стекольной, керамической промышленности, а также применяется в производстве удобрений и минеральных красок.

Техногенное минеральное сырье

Отходы, образующиеся во время получения и обработки металла и отходы горно - металлургических, химических производств, содержащие цветные и благородные металлы, — являются техногенным минеральным сырьем.

Техногенное минеральное сырье разделяется на группы, в зависимости от принадлежности к определенным производственным отраслям.

Различают сырье:

• горнодобывающих предприятий;
• обогатительных фабрик;
• металлургических заводов;
• химической промышленности;
• топливной энергетики.

Техногенное минеральное сырье широко используется в строительстве (производство цемента, бетона), при дорожных работах (засыпка карьеров, отсыпка дамб), в производстве минеральных удобрений.

Горючее минеральное сырье

Горючие (топливные) полезные ископаемые по своему состоянию делятся на жидкие (нефть), твердые (уголь, торф) и газообразные (природный и попутный газ).

Нефть и газ служат источником энергии и тепла: благодаря им работают двигатели машин, отапливаются помещения.

Уголь является основным источником энергии, который используется на производстве.

Торф применяют как горючее и в качестве теплоизоляции.

Горючее минеральное сырье является самым важным видом полезных ископаемых. Благодаря ему было создано множество отраслей промышленности.

Стратегическое минеральное сырье

Стратегическое минеральное сырье составляет основу материального производства, которая обеспечивает экономическую и оборонную стабильность страны. Перечень стратегических минеральных ресурсов изменяется в зависимости от геополитической обстановки, внешнеэкономических связей и других обстоятельств.

Среди стратегического минерального сырья России находятся топливно - энергетические ресурсы, руда цветных и редких металлов, драгоценные камни и металлы. К стратегическим ресурсам так же относят водные ресурсы, как основу жизнеобеспечения населения страны.

Что относится к подакцизному минеральному сырью?

Акциз — это косвенный налог, который взымается с налогоплательщиков, производящих или продающих подакцизное сырье. К подакцизным видам минерального сырья относятся природный газ и нефть. Но в случае реализации нефти или газа на экспорт, акциз не взымается. Такое освобождение от уплаты акциза возможно, если вывоз осуществляет производитель продукции.

Химический анализ характеристик и качества минерального сырья

Изучение состава руды и минералов проводилось с древнейших времен. Это требовалось для получения бронзы, железа, драгоценных металлов. Такой анализ минеральных ресурсов был очень важен, он способствовал развитию горно-обогатительных работ, металлургической промышленности.

В начале ХХ века минеральное сырье представляло особый интерес для химиков - аналитиков. Необходимость изучения минеральных ресурсов, развивала новые методы анализа, что способствовало развитию химии.

На сегодняшний день применяются новейшие методы для химического анализа минерального сырья, которые позволяют узнать состав образца и увидеть его структуру.

Методы проведения химического анализа:

• Газовая хроматография с месс-спектрометрическим детектированием позволяет определить широкий спектр веществ, находящихся в образце, дает возможность анализировать газовые смеси.
• Жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием такой метод обладает широким спектром определяемых веществ, дает возможность проводить анализ без испарения.
• ИК-спректрометрия позволяет установить молекулу вещества, дает возможность анализировать твердые металлы без растворения.
• Атомно-эмиссионная спектроскопия позволяет обнаружить очень низкие содержания элементов и их количество.
• Электронная микроскопия. Уникальный метод, который дает возможность получить данные об элементном составе образца и увидеть его структуру.

Добыча, производство, обработка и переработка минерального сырья

Россия очень богата различными видами минерального сырья (уголь, руда, калийные соли, алмазы), а так же занимает ведущее место по добыче и экспорту нефти и природного газа.

Добыча минеральных ресурсов может происходить разными методами:

• подземная разработка месторождений;
• открытая разработка месторождений;
• бурение скважин;
• разработка морского дна.

После добычи полезные ископаемые подвергаются переработке. На этом этапе происходит отделение ценного минерального сырья от отходов.

Переработка минерального сырья — включает в себя много различных процессов и является самой важной частью во всей работе по добыче минеральных ресурсов.

Переработка минерального сырья применяется в различных отраслях: добыча угля, никеля, нефтеносного песка, калиевых солей, железной руды и других.

В зависимости от вида минерального сырья применяют комплексную переработку (для твердых ископаемых) или комбинированную (для твердых и жидких ископаемых).

Сырье для производства минеральных удобрений

Азотная промышленность занимает ведущее место в производстве минеральных удобрений (около 50% всех производимых азотных удобрений в России).

Исходным сырьем для производства удобрений служит природный газ и коксующий уголь.

Существует несколько методов производства минеральных удобрений:

1. Аммиачный способ основывается на использовании коксового газа, который образуется при коксовании угля (во время производства кокса на коксохимическом производстве) в черной металлургии. При использовании данного метода, азотно - туковые предприятия располагаются в угольных бассейнах или рядом с металлургическим производством.
2. Способ конверсии природного газа. Предприятия, которые используют данный метод для производства удобрений, располагаются в районах газовых ресурсов или вдоль трасс магистральных газопроводов.
3. Способ электролиза воды. Такие предприятия располагаются рядом с источником дешевой энергии.
4. Способ с применением отходов нефтепереработки. В таких случаях предприятия располагаются рядом с нефтеперерабатывающими заводами.
5. Фосфорные удобрения, получают путем измельчения фосфатов. Такие производства не привязаны к сырьевой базе и могут располагаться в любом месте.

Технология обогащения минерального сырья

Обогащение минерального сырья (переработка) включает в себя несколько процессов обработки сырья для отделения от пустых пород, а также разделения ценных минералов. При обогащении можно получить как конечный продукт (асбест, графит), так и концентраты, которые можно переработать химическим или металлургическим путем.

Минеральное сырье подвергают трем операциям: подготовительной, основной и вспомогательной.

Подготовительные процессы включают в себя — дробление и измельчение, грохочение и классификацию.

Основные процессы заключаются в отделении одного или нескольких полезных компонентов.

Заключительные (вспомогательные) процессы — сгущение пульпы, обезвоживание (зависит от характеристик материала).

Обогащение минерального сырья подразделяется на виды, в зависимости от того в какой среде происходил процесс:

• сухое;
• мокрое;
• в электрическом, гравитационном или магнитном поле.

Использование минерального сырья

Все виды минерального сырья содержат ценные компоненты. От того, насколько качественно их переработали, зависит количество содержания ценных компонентов в отходах производства.

Комплексное использование минерального сырья позволяет повысить эффективность производства, увеличить ассортимент продукции, снизить расходы на содержание сырьевых баз и предотвратит загрязнение окружающей среды отходами производства.

Минеральное сырье для химической промышленности

Особенностью химической промышленности является — материалоемкость. Для изготовления определенного количества продукции сырья требуется во много раз больше. Поэтому качественное минеральное сырье для химической продукции — залог успешного развития отрасли.

Основным сырьем для химической промышленности являются нефть и природный газ. Именно на этом минеральном сырье производится синтетический каучук, пластмасса, искусственная кожа, минеральные удобрения и моющие средства.

В химической промышленности применяют все известные виды и формы минерального сырья — рудное, нерудное, горючее.

Запасы минерального сырья в химической промышленности делят на две группы:

1. Балансовые — с большим содержанием полезных компонентов.
2. Забалансовые — с низким содержанием полезных компонентов. Такая группа, при изменении каких либо условий, может перейти в балансовую группу.

Минеральное сырье для строительных материалов

Горные породы — являются основным минеральным сырьем в производстве строительных материалов. Эти породы широко используются в производстве стекла, керамики, металла, бетона, растворов.

Кварц и его разновидности, алюмосиликаты — являются главными породообразующими минералами. Этим минералам характерна высокая прочность и ударная вязкость, а также повышенная плотность.

Глубинные горные породы обладают высокой прочностью, большой плотностью и малой пористостью. Благодаря этим свойствам широко используются в строительстве.

Сульфатные породы — гипс и ангидрид используются для получения вяжущих веществ, иногда применяются как облицовочный материал.

Пористые излившиеся породы (пемза, вулканические туфы, пепел) используют как наполнитель легкого бетона, добавки к цементу, для кладки стен.

Вторичные ресурсы (техногенные) с успехом используются в производстве цемента, бетона, при дорожных работах. Песок, гравий и щебень, так же используется для приготовления строительных смесей.

Минеральная вата

Минеральная вата — самый известный материал для теплоизоляции. Изготавливают этот материал из расплавленного стекла горных пород и пропитывают водоотталкивающим маслом. Как правило, такой утеплитель производится в виде плит или матов.

Существует несколько разновидностей минеральной ваты, в зависимости от сырья, из которого она изготовлена:

• стекловата. Стекловату изготавливают из стекловолокна, которое получается в результате смешивания битого стекла и минерального сырья (песок, доломит, известняк). Стекловата отличается высокой химической стойкостью и выдерживает температурный диапазон от -60 до +500 градусов;
• шлаковата. Шлаковату изготавливают из расплавленного доменного шлака. Температурный диапазон составляет от -50 до +300 градусов;
• каменная вата. Изготавливается из расплавленных габбро - базальтовых горных пород. Температурный диапазон составляет от -45 до +600 градусов;
• базальтовая вата. Для изготовления ваты используют габбро и диабаз. Базальтовая вата не содержит доменные шлаки и добавочные вещества. Температурный диапазон составляет от -190 до +1000 градусов.

Минеральные воды

Природные минеральные воды — это подземные воды, в которых повышенное содержание биологически активных компонентов и которые обладают особыми физико-химическими свойствами. Благодаря уникальному составу, минеральная вода может применяться как внутрь, так и в качестве наружного лечебного средства.

Природная минеральная вода — это дождевая вода, которая тысячелетиями скапливалась в разных слоях земных пород. На протяжении этого времени в ней растворялись минеральные вещества и чем глубже находится вода, тем больше она очистилась и больше получила углекислоты и полезных веществ.

Природная минеральная вода состоит из шести основных компонентов:

1. Кальций;
2. Магний;
3. Хлор;
4. Натрий;
5. Сульфат;
6. Гидрокарбонат.

Свое название вода получает благодаря преобладанию, какого либо из шести элементов (хлоридная, сульфатная, гидрокарбонатная).

В минеральной воде в микродозах содержится почти вся таблица Менделеева.

Спрос рынка на минеральное сырье

Минеральное сырье относится к истощаемым природным ресурсам. Отработанное месторождение не сможет восстановиться, а разработка нового влечет за собой определенные трудности. Недостаточность минеральных ресурсов влияет на экономику минерального сырья, формируя прирост цен на то сырье, ресурсы которого ограничены. Но многие виды минеральных природных ресурсов, являются взаимозаменяемыми. В таком случае произойдет развитие рынка дешевых продуктов.

Многие промышленные предприятия стали заменять дорогие продукты на дешевые:

• природный газ вытесняет уголь и мазут;
• платину заменяют палладием и рением;
• природный пьезокварц заменил синтетический.

Не всегда замена природных минеральных ресурсов происходит из-за цены. К примеру, в местности, где нет месторождения щебня, его заменяют керамзитовыми окатышами.

Большинство видов минерального сырья являются товарами постоянного спроса. Но для самоцветов, поделочных, декоративных и отделочных камней спрос определяется изменением тенденций. На снижение добычи минерального сырья обладающего токсичными свойствами повлияло ужесточение требований к экологической безопасности. Из-за повышения цен на минеральное сырье и увеличения платежей за размещение отходов, все чаще стали использовать вторичные ресурсы.

Все эти факторы способствуют уменьшению потребления минеральных ресурсов.

Страны-экспортеры богатые минеральным сырьем

Экспорт минерального сырья происходит, когда страна имеет большие запасы полезных ископаемых. Для экспортера сырье является средством пополнения своего финансового положения.

Передовые места по добыче и экспорту минерального сырья занимают:

• Россия, которая находится на первом месте в мире по количеству запасов природного газа и древесины, на втором месте по величине месторождений угля и на третьем месте по месторождениям золота;
• США на первом месте по запасам угля и входит в первую пятерку по запасам меди, золота и природного газа;
• Саудовская Аравия находится на первом месте по добыче нефти и на пятом месте по величине запасов природного газа.;
• Канада находится на втором месте по запасам урана и третье по величине запасов древесины;
• Иран находится на третьем месте по добыче нефти;
• Китай имеет значительный запас угля и редкоземельных минералов;
• Бразилия имеет большие запасы золота и урана, но наиболее ценным ресурсом является древесина.

Страны бедные минеральным сырьем

Страны, которые не имеют запасов полезных ископаемых, получают сырье из внешних источников.

К таким государствам относятся:

• Япония. В Японии есть лишь небольшое количество шахт по добыче свинцовых и цинковых руд, известняка и каменного угля. В стране имеются небольшие запасы нефти, и ведется ее добыча. Япония является крупнейшим импортером сырья;
• Литва и Латвия. Эти государства обладают такими полезными ископаемыми как сланцы, торф, фосфориты, а энергетическое хозяйство держится на привозном топливе.

В Монако, Дании и Ватикане добычи полезных ископаемых не ведется.

Оборудование для добычи и переработки минерального сырья

В зависимости от состояния добываемого минерального сырья (жидкое, твердое, газообразное) — отличаются способы добычи (открытый, шахтный, скважинный). Для каждого способа добычи предусмотрено специализированное оборудование. Существует оборудование для добычи подземным и открытым способом. Сложные системы управления, автоматизации комплексы и приборы для механической обработки.

Производители и перерабатывающие компании минерального сырья

Среди российских предприятий есть серьезные производители и перерабатывающие компании минерального сырья.

АО «Минерально-химическая компания «Евро Хим». Компания «Евро Хим» — крупнейший в России производитель минеральных удобрений. Компания входит в тройку Европейских и десятку мировых производителей химических удобрений и является лидером по производству фосфатных и азотных удобрений. Продукций предприятия пользуется спросом и в России, и за рубежом. В составе компании находится большая сбытовая сеть в России и за рубежом.

«Уральская горно-металлургическая компания». Холдинг берет свое начало в далеком 1702 году с Гумешевского месторождения медистых глин. У предприятия есть собственная научная база, а также строительный комплекс и телекоммуникационный центр.

АО «Фос Агро- Череповец» — крупнейший в Европе производитель фосфорной и серной кислоты, аммиака и фосфорсодержащих удобрений. Компания является крупнейшим экспортером удобрений в страны Западной Европы, Америки, Азии. Компания обеспечивает себя электроэнергией собственной генерации.

В числе главных ресурсов производственных предприятий - сырье и материалы. В чем их специфика?

Что следует понимать под сырьем в производстве?

Под сырьем (как одним из основных ресурсов промышленных предприятий) чаще всего понимаются:

1. вещества природного происхождения (например, полезные ископаемые) или синтетические, которые подвергаются достаточно глубокой переработке и становятся составным элементом принципиально иных веществ - в процессе химического или физического взаимодействия с другими видами сырья;
2. плоды и иные типы сырья природного происхождения, которые впоследствии подвергаются обработке в целях производства некоторого товара, отличающегося от исходного сырья по потребительским свойствам, но в то же время сохраняющего основные его химические, а во многом и физические свойства.

Пример сырья первого типа - древесина. Она может быть переработана в бумагу, целлюлозу, ДСП посредством глубокой обработки исходного сырья, смешения его с другими веществами.

Пример сырья второго типа - свежие яблоки. Они могут быть законсервированы, превращены в пюре, высушены: на их основе готовится некоторый продукт, отличающийся от исходного сырья, но в целом сохраняющий характерные для него свойства - прежде всего, вкусовые.

Что следует понимать в производстве под материалами?

Под материалами (опять же, в контексте промышленного производства) чаще всего понимаются готовые к эксплуатации, имеющие определенное функциональное назначение изделия, подлежащие вместе с тем использованию в качестве элемента конструкции других изделий при минимальной химической обработке либо изменении физических свойств.

Материалы чаще всего подвергаются не переработке с изменением основных физических и химических свойств, а обработке - например, в целях приведения к определенному размеру или окрашивания в другой цвет.

Примеры материалов - кирпич, брус, арматура (в строительстве), гайки, болты, крепления (в машиностроении).

Сравнение

Главное отличие сырья от материалов заключается в том, что первый термин соответствует производственному ресурсу, который в общем случае не имеет коммерческой ценности (с точки зрения формирования добавленной стоимости), поскольку требует дальнейшей обработки.

Безусловно, можно продать чистую древесину и сырые яблоки и сделать на этом хороший бизнес, но в таком случае они не будут являться сырьем в контексте производственной деятельности. Клиент промышленной фирмы, очевидно, не станет покупать чистую древесину вместо целлюлозы или свежие яблоки вместо консервированных, если ему нужны именно продукты переработки исходного сырья.

Материалы - это, как мы отметили выше, готовые изделия, которые принципиально приспособлены к задействованию в тех или иных полезных целях и имеют самостоятельную коммерческую ценность. Но в силу своих уникальных свойств они также могут быть использованы в качестве элемента других, более сложных изделий.

Отметим, что материалы в большинстве случаев изготавливаются из какого-либо сырья. Строительный брус - из древесины, арматура - из металлических руд. Но бывает, что сырье в силу уникальных свойств может использоваться в качестве материала без какой-либо обработки. Например, бамбуковые стебли сразу же, не обрабатывая, можно применять в целях изготовления тех или иных изделий - например, элементов декора. В данном случае они будут одновременно и сырьем, и материалами.

Определив, в чем разница между сырьем и материалами, зафиксируем выводы в таблице.

Таблица

Сырье	Материалы
Что общего между ними?
Большинство материалов делается из какого-либо сырья
Некоторые виды сырья сразу после получения можно использовать в качестве материалов
В чем разница между ними?
С точки зрения применения в производстве является неоконченным, не имеющим коммерческой ценности для потребителя продуктом	С точки зрения использования в производстве являются готовыми изделиями, принципиально приспособленными к самостоятельному применению
Как правило, подлежит переработке или обработке, в рамках которых могут значительно меняться его физические и химические свойства	Как правило, подвергаются только обработке или же используются как элемент конструкции более сложных изделий

Сырье является важнейшим исходным элементом любого технологического процесса. Его качество, соответствие технологическим требованием и уровень переработки, стоимость и доступность в значительной степени определяют основные ка-чественные, количественные и стоимостные показатели выпус-каемой продукции.
Сырьем называют вещества природного и синтетиче-ского происхождения, используемые как исходный материал в производстве промышленной продукции и энергии. Сырье, в основном, классифицируется по агрегатному состоянию, составу и происхождению.
По агрегатному состоянию сырье делится на твердое (уголь, торф, руды, сланцы, древесина), жидкое (вода, соляные рассолы, нефть) и газообразное (воздух, природные и промышленные газы).
По составу сырье подразделяется на органическое и минеральное. Органическое, в свою очередь, подразделяется по происхождению на растительное и животное. К минеральному сырью (от лат. minera - руда) относятся полезные ископаемые, добываемые из недр земли. Их особенностью является невозобновляемость по мере добычи и использования. Неравномер-ность распределения сырьевых ресурсов по поверхности земли и ее недрам, концентрация полезных веществ и химический состав определяют стоимость добычи и переработки сырья.
Минеральное сырье. Минеральное сырье является важнейшим сырьем промышленности. Оно включает в себя около 2500 различных минералов, отличающихся друг от друга по химическому составу, физическим свойствам, кристаллической форме, по применению и прочим признакам. Земная кора состоит, в основном, из 14 химических элементов (99,5%): кислорода - 49,13%, кремния - 26,00, алюминия - 7,45, железа - 4,20, кальция - 3,25, натрия - 2,40, магния - 2,35, калия - 2,35, водорода - 1,00% и др.
Минеральное сырье делят на рудное, нерудное и горючее.
Рудным сырьем называют полезные ископаемые (про-мышленные металлические руды), содержащие один или не-сколько металлов в количестве и форме, допускающими их эко-номически выгодное извлечение. По количеству содержащихся металлов руды подразделяются на монометаллические - содержат один металл, биметаллические - два металла и поли-металлические - содержат более двух извлекаемых при пере-работке металлов. Примером монометаллических руд являются железные, хромовые, золотые и другие руды, биметаллических
- свинцово-цинковые, медно-молибденовые и др. Полиметалли-ческие руды могут содержать цинк, свинец, медь, серебро, золото и др. металлы. Например, 50% мировой добычи серебра, а в России - 70% всего добываемого серебра извлекается из по-лиметаллических руд.
Металлы в рудах могут находиться в виде оксидов (же-лезные руды), сульфидов (медные руды) или более сложных химических соединений. Некоторые металлы встречаются в чистом виде или в сплавах с другими металлами - в так называемых самородных рудах, например, золото и платина.
Металлические руды редко состоят только из металло-содержащих минералов. Обычно в их состав входят другие ми-нералы, не содержащие металлы и называемые пустой породой.
Месторождения руд делят на коренные - в виде моно-литных горных пород, рудных массивов и рассыпные - продукты распада и разрушения коренных горных пород. Вторые - хуже качеством, более рыхлые, мелкие, пылеватые и требуют больших затрат на добычу и обработку.
Нерудным называют сырье, используемое в производстве неметаллов (серы, фосфора и др.), различных солей (калийных, соды, поваренной соли и др.), минеральных удобрений и строительных материалов. Важнейшими видами нерудного сырья являются: самородная сера, апатиты, фосфориты, природные соли, песок, глина и т.д. К нерудному сырью относятся также и редкие минералы промышленного значения - алмазы, графит, асбест и др.
Для производства строительных материалов используют горные породы различного происхождения и состава: глину, песок, гравий, песчаник, гипс, известняк, мел, гранит, пемзу, туф и т.д. Многие виды сырья для производства строительных материалов добываются открытым способом в карьерах.
Хотя большая часть нерудного сырья и содержит металлы, но в объемах и виде, экономически нецелесообразных для их извлечения, например, фосфориты, апатиты, алюмосиликаты и др.
К горючему минеральному сырью относятся органические ископаемые: нефть, уголь, торф и сланцы, которые, в основном, используются как топливо или как сырье для химической промышленности.
Топливо - горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии. Топлива делятся по агрегатному состоянию и по происхождению,
По агрегатному состоянию все топлива подразделяются на твердые (ископаемые угли, торф, древесина, сланцы), жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный и попутный газы).
По происхождению топливо подразделяется на есте-ственное и искусственное, т. е. полученное в результате пере-работки естественного топлива или в качестве отходов различных технологических процессов (например, доменный газ).
Для оценки топлива основным показателем служит его удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объема топлива (Дж/кг и Дж/м3). Техническая характеристика топлива определяется его составом. В состав всех видов топлива входит горючая масса (органическая масса + горючие неорганические вещества, например, сера) и негорючая масса (зола, влага) - балласт. Органическая масса топлива состоит в основном из углерода, водорода, а также азота и кислорода. Чем больше в топливе золы и влаги, тем ниже его теплота сгорания; чем выше содержание углерода и водорода и меньше кислорода и азота, тем больше его теплота сгорания.
Для сопоставления тепловой ценности различных видов органического топлива принята единица условного топлива. Теплота сгорания 1 кг твердого условного топлива (или 1 м3 га-зообразного) составляет 29,3 мДж или 7000 ккал. Соответственно, 1 т бурого угля принимается за 0,4 т, каменного угля - за 1,0 т, а нефти - за 1,4 т условного топлива. Для сопоставления эко-номической ценности топливных материалов берется цена нефти на мировом рынке.

Тема 6. Сырье в промышленности. Классификация. Обогащение сырья.

Сырьём называют вещества природного и синтетического происхождения, используемые как исходные материалы при изготовлении промышленной продукции и энергии

Сырьё классифицируется

· по агрегатному состоянию;

· по составу;

· по происхождению.

По агрегатному состоянию сырье делится на твердое (уголь, торф), жидкое (вода, нефть, соляные растворы) и газообразные (воздух, природные и промышленные газы).

По составу сырьё подразделяется на oрганическое и минеральное Органическое в свою очередь делится на растительное и животное

Минеральное сырье. К минеральному сырью относятся полезные ископаемые, добываемые из недр земли Их особенность невозобновляемость Неравномерность распределения сырья, концентрация полезных веществ и химический состав определяют стоимость добычи и переработки

Минеральное сырьё делят на:

· рудное;

· нерудное;

· горючее.

Рудным сырьем называют полезные ископаемые, содержащие один или несколько металлов в количестве и форме, допускающие экономически выгодное извлечение. Нерудным называют сырье, используемое при производстве неметаллов (серы, фосфора и т.д.), различных солей, минеральных удобрений и строительных материалов Важнейшие виды нерудного сырья - сера, апатиты, фосфориты, соли, песок, глина, а так же алмазы, графит, асбест и т д. К горючему минеральному сырью относятся органические ископаемые - нефть, уголь, торф и сланцы, которые используются для топлива или в химической промышленности.

По происхождению топливо подразделяется на:

· естественное;

· искусственное, то есть получаемое при переработке естественных топлив, или как отходы различных производств.

Для оценки топлива основным показателем служит удельная теплота сгорания, то есть количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или веса. Единица условного топлива 7000 ккал

Любое сырье требует дополнительной обработки используются различные способы Обогащение полезных ископаемых производится с целью увеличения содержания полезного элемента в используемом сырье. Это дает возможность расширения сырьевой базы за счёт включений в эксплуатацию относительно бедных руд, и получать для последующей обработки высококонцентрированное сырье Полученные в результате обогащения фракции называются концентратами, а пустая порода хвостами.

Обогащение минерального сырья подразделяется на:

· механическое;

· физико-химическое;

· химическое

К механическому обогащению относится грохочение, гравитационное обогащение, электромагнитная сепарация и др. Грохочение основано на том, что при обогащении соответствующий состав пропускается через грохоты - сито. Разделяется на фракции по крупности просеивания через сито. Гравитационное разделение основано на различной скорости осаждения частиц в жидкости или газе, например при промывке золота. Электромагнитная сепарация применяется для отделения магнитных материалов от пустой породы, например при обогащении железной руды.

К физико-химическим способам обогащения сырья относится флотационный метод, основанной на различной смачиваемости компонентов, входящих в состав сырья.

Жидкие растворы различных веществ концентрируют выпариванием, вымораживанием, выделением примесей в осадок.

Газовые смеси разделяют на компоненты с помощью различных физических и физико-химических методов, в том числе абсорбцией и адсорбцией Абсорбция - поглощение жидкостью, адсорбция - поглощение твёрдыми элементами

Химические способы различной растворимости или химической реакции полезных элементов, например при добыче золота из старых отвалов соответствующей породы оно поступает на химическую обработку, в которой золото растворяется

Необходимо подчеркнуть, что основная масса получаемых в настоящее время в Украине полезных ископаемых идёт за счет разработки оборудованных в дореформенный период сырьевых источников, которые постепенно иссякают и в ближайшие 20 - 40 лет будут выработаны

Тема 7 . Процессы обработки материалов давлением в системах технологий различных производств.

Обработка материалов давлением (ОМД) основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело внешних сил.

Основные преимущества обработки металлов давлением по сравнению с различными формоизменяющими операциями, в частности обработкой резанием:

1)возможность значительного уменьшения отхода металла

2) повышение производительности труда, поскольку в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки при сохранении первоначального объема.

3) пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами(прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т.д.) при наименьшей их массе.

К основным видам обработки металлов давлением относятсяпрокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка (рис.2.5).

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется между вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными.
Выделяют три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую.
Сортамент прокатываемых профилей разделяют на четыре основные группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката.
Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими, -применяемыми для прокатки листов, лент и тому подобного; ступенчатыми, например для прокатки полосовой стали; ручьевыми - для получения сортового проката.
Комплект валков со станиной называют рабочей клетью; последняя вместе со шпинделем для привода валков, шестеренчатой клетью, редуктором и электродвигателем образует рабочую линию прокатного стана. Прокатные станы могут быть одноклетьевыми и многоклетьевыми.
При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие соответствующее сечению прессуемого профиля. Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат. Инструментом при прессовании служит пресс-форма, состоящая из пуансона и полой матрицы.
Прессованием изготавливают изделия разнообразного сортамента из цветных металлов, сплавов и сталей, в том числе прутки, трубы и другие профили.
При волочении заготовку протягивают через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называемом волокой. Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии. Исходными заготовками служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Сортамент изделий, изготавливаемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 - 5 мм и фасонные профили.
Ковка - вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Нагретую заготовку укладывают на нижний боек и верхним бойком последовательно деформируют отдельные ее участки.
Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковками или просто поковками.
Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом. К основным операциям ковки относятся: осадка, протяжка, прошивка отрубка, гибка.
Ковку выполняют на ковочных молотах и ковочных гидравлических
прессах. Штамповка подразделяется на горячую объемную штамповку и холодную.

Горячая объемная штамповка - это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляется с помощью специального инструмента - штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость по конфигурации поковки.

В качестве заготовок для горячей штамповки в большинстве случаев применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные заготовки.

Обычно под холодной штамповкой понимают штамповку без предварительного нагрева заготовки. Холодную штамповку подразделяют на объемную штамповку (сортового металла) и листовую штамповку (листового металла).

Основные разновидности холодной объемной штамповки - холодное выдавливание, холодная высадка холодная объемная формовка.

Выдавливание обычно выполняют на кривошипных или гидравлических прессах в штампах, рабочими частями которых являются пуансон и матрица. Различают прямое, обратное и комбинированное выдавливание.

Холодную высадку выполняют на специальных холодновысадочных автоматах. Заготовкой является пруток или проволока.

Холодная объемная формовка осуществляется в основном в открытых штампах. Этим способом можно изготовлять пространственные детали сложных форм.

В качестве заготовки при листовой штамповке используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10 мм и лишь в редких случаях - более 20 мм. Различают формоизменяющие операции листовой штамповки, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования, и распределительные операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением.

К формоизменяющим операциям относятся: гибка, вытяжка, обжатие, формовка. К разделительным - отрезка, вырубка, пробивка, надрезка.

Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразные плоские и пространственные детали.

Листовую штамповку осуществляют в штампах на кривошипных и гидравлических прессах.

В настоящее время широкое развитие получил один из прогрессивных методов обработки металлов давлением - метод непрерывного профилирования листового металла на профилегибочных агрегатах. Продукцией, получаемой данным способом, являются гнутые профили. Этот метод позволяет получать профили не только различной и сложной конфигурации поперечного сечения, в том числе замкнутых круглых и

прямоугольных, листовых с большим числом мест изгиба, разделенных прямолинейными или иной формы участками, но и профили со специальными служебными свойствами. В том числе из сталей повышенной и высокой прочности, термоупрочненные, с просечкой и перфорацией, с продольными и поперечными ребрами жесткости, с элементами двойной толщины, сварные, завитые по дуге, покрытые пластиками, антикоррозийными металлическими покрытиями и др.

Профилирование полосы разделяется на ряд отдельных операций, цри осуществлении которых каждая из пар валков выполняет оптимальную частичную деформацию. Выбор числа операций, равных числу валков профилегибочного агрегата, зависит в основном от сложности конфигурации профиля и его размеров, а также от требуемых допусков на размеры, от соотношения толщины и ширины заготовки и отдельных участков профиля, механических свойств материала, требуемых радиусов закругления мест изгиба, допускаемого утонения заготовки и характеристики профилегибочного оборудования.
Кдостоинствам процесса профилирования можно отнести следующее:
возможность изготовления профилей минимальной толщины с минимальной металлоемкостью, которую невозможно получить другими способами металлообработки, а также гнутых профилей самой различной конфигурации толщиной 0,1 -20 мм и шириной исходной заготовки до 2000 мм;
получение профиля, позволяющего заменить сочетание нескольких профилей в конструкциях, что дает возможность создавать новые типы конструкций, обеспечивает экономию металла и устраняет операции сборки и соединения отдельных элементов;
незначительные отходы металла (коэффициент использования металла достигает 99,5 - 99,8 %);
приспосабливаемость к материалам: профилировать можно самые разнообразные материалы: горячекатанную и холоднокатанную листовую, ленточную и полосовую углеродистую сталь, конструкционную и легированную стали, титан, алюминий, медь, цинк, латунь, бронзу и другие металлы и сплавы, допускающие холодную обработку давлением, а также плакированные биметаллические материалы и специальные пластмассы;
хорошее качество поверхности гнутых профилей проката, что обеспечивает широкое применение их для различных отделочных и декоративных элементов конструкций;
возможность формообразования профилей из заготовок с предварительно обработанной поверхностью или поверхностью с покрытием без нарушения ее качества; высокую точность размеров профилей, обеспечивающую их взаямозаменяемость и возможность соединения профилей между собой и скользящими соединениями сопряженных

элементов;
сравнительно высокую производительность труда;
высокую степень механизации и автоматизации производства;
приспосабливаемость к масштабам производства: оборудование для

профилирования менее сложно, более легко и просто в обслуживании и дешевле в изготовлении, чем прокатное и прессовое, в связи с этим высокая производительность профилегибочного оборудования позволяет эффективно устанавливать его не только для массового производства профилей, но и для серийного;
высокую стойкость инструмента и возможность изготовления на одном комплекте валков большого числа профилеразмеров;
возможность получения различных и оптимальных механических свойств на различных участках профиля;
совмещение профилирования с другими производственными процессами, например с автоматической шовной или точечной сваркой, пайкой, резкой, предварительной надрезкой полос перед профилированием. штамповкой, клеймением, перфорированием, гофрированием, правкой, гибкой по дуге, плакированием, окрашиванием. травлением, термообработкой, лужением, оцинкованием, хромированием и др.
Другие способы получения фасонных профилей (горячая прокатка, штамповка, выдавливание, волочение), несмотря на некоторое сходство с процессом профилирования, принципиально отличается от него. Так, при профилировании:

1) Площадь поперечного сечения заготовки практически не изменяется.

2) Формируемая заготовка подвержена продольным деформациям напряжениям.

3) Деформация металла начинается значительно раньше, чем участок заготовки войдет в контакт с валками.

4) Перемещение заготовки производится тянущими усилиями, прикладываемыми со стороны вращающихся валков, в то время как при прокатке и прессовании:

1) площадь поперечного сечения заготовки изменяется.

2) деформирование производится в пределах соприкосновения заготовки с рабочим инструментом, лишь незначительно выходя за пределы очага деформации; при гибке в штампах заготовка и рабочий инструмент перемещаются поступательно; при волочении заготовка подвержена тянущим усилиям со стороны захватов.
Совершенствование технологии профилирования и применяемого оборудования привело к тому, что в настоящее время гнутые профили проката изготавливают самых разнообразных конфигураций и размеров. Тем не менее в настоящее время наблюдается тенденция все более интенсивного совершенствования способов формовки, валков и оборудования,

применяемых для профилирования. Создаются совершенно новые способы

профилирования, например с применением специальных приемов, направленных на повышение пластических свойств металла в процессе профилирования, формообразование отдельных участков профиля за счет местной вытяжки заготовки, увеличение толщины отдельных участков профиля путем создания поперечного сжатия и локального разупрочнения заготовки и др.

В этих условиях особенно актуальной становится задача разработки научных основ построения рациональных технологических процессов, обеспечивающих минимальные трудоемкость и себестоимость изготовления гнутых профилей заданной конфигурации при наилучшем их качестве и минимальном числе технологических переходов.