Сырьевая база химической промышленности

Рудное сырьё – то сырьё, из которого экономически целесообразно получать металлы. Нерудное сырьё – то сырьё, из которого экономически нецелесообразно получать металлы.

Нерудное сырьё используется в производстве химических продуктов (пример – пирит – сырьё для производства серной кислоты), и, хотя в его составе есть железо, экономически производство железа из него не может быть выгодным (хотя бы потому, что оно очень будет загрязнено серой), апатит для производства сложных удобрений. А так же из него производят строительные товары и прочую неметаллическую продукцию. Горючее минеральное сырьё включает в себя природный газ, нефть, уголь, торф, горючие сланцы. Вообще-то с точки зрения химии, всё горючее сырье – это – органические вещества, они имеют органическую природу происхождения. Однако, с этими оговорками, ХТ относит это сырьё к минеральному, скорее исходя из способов его добычи. Растительное и животное сырьё делится на пищевое и техническое. Для химической промышленности используется только техническое сырьё. Примеры: конопля, тресковый и китовый жир.

Основное и самое дешёвое сырьё хим. промышленности – воздух и вода. Из воздуха используется азот в производстве аммиака, кислород – в производстве азотной кислоты, других кислородсодержащих кислот. Вода – это и сырьё, непосредственно усваимое в процессе (при производстве кислот, а так же – теплоноситель, хладагент (у неё – максимальная теплоёмкость из всех природных веществ).

Запасы сырья не безграничны. Из всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева, лишь 14 элементов (О, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, H, Ti, C, Cl, P, S) в сумме отставляют 99,5% земной коры, все остальные – лишь 0,5%. Поэтому стоит давно уже, увы, не решаемая ныне проблема - комплексная переработка сырья. Пример – комплексная переработка апатита азотно-кислотным разложением.

Природное сырьё перед процессом переработки проходит стадию обогащения., на которой повышается концентрация полезных для данного производства веществ и отсев «хвостов». Несмотря на дополнительные затраты, обогащение даёт большой экономический эффект, который более полно используется оборудование, улучшается качество продукции, уменьшается количество перевозок.

Методы обогащения основаны на различие физических, химических, физико-химических свойств входящих в состав сырья полезных веществ и пустой породы. Таких, как плотность, прочность, смачиваемость, температура плавления, температура кипения, растворимость и другие.

Разберём наиболее распространённые способы обогащения. Рассеивание (грохочение) основано на различие прочности пород при дроблении с последующим грохочением. Гравитационный метод основан на различие плотности веществ, на разнице скорости осаждения. Применяются сухое (в газе) и мокрое (в жидкости) гравитационное осаждение. Аппаратурное оформление мокрого гравитационного осаждение следующее:

Здесь производится разделение сырья по плотности: наиболее тяжёлая фракция осаждается в первой по ходу камере, наиболее лёгкая – в последней.

Флотация – метод обогащения сырья, основанный на различие смачиваемости материалов. Не смачиваемый материал, оставшийся на поверхности жидкости, снимается с её поверхности, отделяется от руды. Флотация производится во флотационных машинах, которые выглядят так:

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

Газовые фазы разделяют последовательной конденсацией (разделение воздуха).

Экстракция – метод разделения, основанный на различие растворимости вещества в различных растворителях. Так, если надо разделить жидкости, растворимые в воде, одна из которых лучше растворяется в керосине, раствор, содержащий эти жидкости, смешивается с керосином и жидкость, растворимая в керосине лучше, чем воде, переходит в керосин.