Сырье. Виды сырья. Способы обогащения сырья.

Сырье является одним из важнейших элементов всякого технологического процесса. Качество сырья, его доступность и стоимость в значительной степени определяют основные качественные и количественные показатели промышленного производства

Сырьем называют вещества природного и синтетического происхождения, используемые в производстве промышленной продукции.

По мере развития промышленности расширяется сырьевая база, появляются новые виды сырья, меняется само понятие «сырье». Все более возрастают возможности использования многочисленных отходов промышленных производств. Исходными материалами многих производств является сырье, уже подвергшееся промышленной переработке; его называют полупродуктом или полуфабрикатом.

По агрегатному состоянию сырье делится на твердое, жидкое и газообразное. Наиболее распространено твердое сырье — уголь, торф, руды, сланцы, древесина. Наиболее распространенными видами жидкого природного сырья являются: вода, соляные рассолы, нефть; газообразного: воздух, природные и промышленные газы. По составу сырье делят на органическое и неорганическое. По происхождению различают сырье минеральное, растительное и животное. Особенностью ископаемого минерального сырья по сравнению с растительным и животным является его невозобновляемость, а также неравномерность распределения по поверхности земли и ее недрам.

Минеральное сырье

Важнейшее сырье — минеральное. Оно изучается минералогией — наукой, насчитывающей в настоящее время сведения почти о 2500 различных минералах, отличающихся друг от друга по химическому составу, физическим свойствам, кристаллической форме и прочим признакам.

Минеральное сырье делят на рудное, нерудное и горючее. Рудным минеральным сырьем называют горные породы или минеральные агрегаты, содержащие металлы, которые могут быть экономически выгодно извлечены в технически чистом виде. Нерудным (или неметаллическим) называют все сырье, используемое в производстве химических, строительных и других неметаллических материалов и не являющееся источником получения металлов. Однако большая часть нерудного сырья содержит металлы (например, фосфориты, апатиты, алюмосиликаты). К горючему минеральному сырью относятся органические ископаемые: уголь, торф, сланцы, нефть и др., используемые как топливо или сырье для химической промышленности. Естественно, что основной интерес представляет сырье, которое встречается в земной коре часто, в наибольших количествах, с достаточным содержанием полезных элементов н по возможности однородно по составу и свойствам. Поэтому все более расширяется переработка и применение весьма распространенных в земной коре песка, глины, известняка, гипса, а также воды, воздуха, природных газов, твердых и жидких горючих ископаемых.

Земная кора (99,5 %) состоит из 14 химических элементов: 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.

К наиболее применяемым в народном хозяйстве элементам относятся свинец, ртуть, бром, иод и др. Некоторые элементы, находящиеся в достаточном количестве в земной коре, чрезвычайно рассеяны в пределах доступного для разработки слоя земной коры, в то время как другие сконцентрированы в виде отдельных скоплений. Масштабы промышленного использования многих элементов находятся в резком несоответствии с их распространенностью в земной коре. Например, титана почти в два раза больше, чем углерода в земной коре, в то время как добывается его ежегодно примерно в 10⁵ раз меньше. Однако с развитием научно-технического прогресса в ведущих отраслях, предъявляющих повышающийся спрос на редкие и рассеянные металлы, меняется народнохозяйственное значение отдельных продуктов, что сглаживает границы между основными и попутными видами сырья.

Самыми общими и распространенными видами сырья являются вода и воздух. Сухой воздух содержит; азота, — 78 об.%, кислорода — 21, аргона— 0,94, углекислого газа — 0,03 об. % и незначительные количества водорода и инертных газов, а также водяные пары, пыль и т. д. Кислород воздуха находит широкое применение во многих отраслях промышленности; в металлургии, машиностроении, химической и топливной промышленности. Большое применение находит азот (например, в синтезе аммиака, а также для создания инертных сред во многих химических реакциях),

Россия обладает значительными месторождениями высококачественного сырья. Россия занимает первое место в мире по разведанным запасам угля, фосфатов, калийных солей, поваренной соли, торфа, древесины, руд железа, марганца, хрома.

Рудное сырье.

Промышленными металлическими рудами называются полезные ископаемые, содержащие один или несколько металлов в количестве и форме, допускающих на данном этапе развития техники их экономически рациональное извлечение. Чем выше техника переработки руды, тем легче перерабатывать руду с меньшим содержанием металла. Для классификации металлических руд наиболее часто используются следующие признаки: число содержащихся в них металлов, химический состав минерала и химический состав пустой породы. По числу содержащихся металлов различают руды монометаллические (только один металл целесообразен для извлечения), биметаллические (оба металла доступны для извлечения), полиметаллические (извлекается свыше двух металлов). В качестве примеров монометаллических руд можно назвать хромовые, железные, золотосодержащие и т. д.; биметаллических — мед но молибденовые, свинцово-цинковые; полиметаллических— алтайские колчеданные руды, содержащие свинец, цинк, медь, серебро и другие, саксонские руды, содержащие кобальт, никель, серебро, висмут, уран и т.д

В рудах минералы находятся в виде оксидов, сульфидов, арсенатов и т. д. Иногда встречаются самородные руды, в которых металл находится либо в чистом виде, либо в виде сплава с другими-металлами, например, золотоносные, платиновые, руды.

Месторождения руд делят на два типа: коренные (первичные, а виде монолитных горных пород, рудных массивов) и рассыпные (продукты распада и разрушения коренных горных пород). Вторые хуже качеством, более рыхлые, мелкие, пылеватые. По назначению руды подразделяются, на руды черных, цветных и редких металлов.

Нерудное сырье.

Нерудное сырье иначе называют минерально-химическим; оно служит источником получения неметаллов (сера, фосфор и др.), солей, минеральных удобрений и строительных материалов. Важнейшими видами нерудного сырья являются самородная сера, апатиты, фосфориты, природные соли (калийные, мирабилит, сода, поваренная соль). К нерудному сырью относятся и редкие минералы промышленного значения (алмаз, графит).

Источником производства строительных материалов являются горные породы различного происхождения и состава. Горные породы (минеральная масса, представляющая собой либо один минерал, либо агрегат минералов) по происхождению бывают изверженными, осадочными и метаморфическими (т. е. видоизмененными). К изверженным породам относятся грант, диабаз, базальт, андезит, пемза, туф и т. д., к осадочным породам — гипс, известняк, мел, глина, песок, гравий, песчаник. Метаморфические породы образовались в результате видоизменения горных изверженных или осадочных пород. К ним относятся мрамор, гнейс, кварцит. По химическому составу большинство изверженных горных пород состоит из кремнезема SiO₂ и глинозема Al₂O₃. Осадочные породы включают помимо этих оксидов карбонаты кальция (известняк), магния (доломит), сульфат кальция (гипс) и т. д. Глина представляет собой очень сложную смесь тонкообломочных пород, смешанных с кварцем, известняком, илом.

По распространенности в земной коре первое место занимает кремнезем, второе — глинозем. Все эти горные породы могут применяться самостоятельно в виде естественных строительных материалов (мрамор, гранит, гравий, глина, известняк, гипс, диабаз, базальт), а также в виде сырья для производства большинства строительных материалов (цемента, бетона, кирпича, фарфора, фаянса, керамики, огнеупоров) и дня производства химических веществ.