Использование полезных ископаемых в химической промышленности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Муниципальное государственное образовательное учреждение

«Новосибирский государственный университет экономики и управления»

Институт  прикладной информатики

Кафедра Современного естествознания и НТ 

          

             Реферат на тему:

«Использование  полезных ископаемых в химической промышленности» 
 
 
 

Выполнила: студентка гр. 9098

Тихонова  А. А.

       Преподаватель: Волкова  О. С. 
 
 

Новосибирск  2010

 

Содержание 

Введение………………………………………………………………………………………..3

Классификация полезных ископаемых…………………………………………………….…4

Химическая  промышленность………………………………………………………………...5

Отраслевой  состав химической промышленности…………………………………………..5

Упрощенная схема производства нефтехимической продукции – основного сырья для

органической  и полимерной химии…………………………………………………………...8

Химия органического  синтеза и полимеров…………………………………………………..9

Полезные ископаемые, используемые в химической промышленности……………..…….11

Краткая характеристика основных полезных ископаемых………………………………….11

Заключение……………………………………………………………………………………..18

Используемая  литература………………………………………………………...……………19 

1. ВВЕДЕНИЕ

Недра в узком смысле слова - это верхняя  часть земной коры, в которой при  современном уровне развития техники  добываются полезные ископаемые. Недра  земли богаты полезными ископаемыми, которые издавна используются человеком  и составляют основу ведущих отраслей мирового хозяйства. Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недрах, составляет понятие «минеральные ресурсы», которые являются основой для  развития важнейших отраслей промышленности (энергетика, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство).

Потребителями полезных ископаемых является железорудная промышленность, цветная металлургия, угольная промышленность, промышленность горно-химического сырья и строительных материалов. Продукция рудников и  карьеров - природное минеральное  сырье, называемое рудой. Руда - это  горная порода, содержащая металлы  и их соединения или неметаллические  материалы (асбест, барит, сера, алмазы, слюда и т.д.) в количестве и  виде пригодном для их извлечения при современном состоянии техники. Продукция угольных шахт - уголь, которым  по химическим и технологическим  свойствам подразделяется на бурый, каменный, антрацит, горючие сланцы. Помимо этого, каменный уголь делится  еще на десять классов - марок. Основанная продукция горных предприятий промышленности нерудных материалов: щебень, гравий, песок, песчано-гравийная смесь, бутовый  камень.

 

 

2. Классификация полезных ископаемых

Полезные  ископаемые - горная порода, непосредственно  используемая в народном хозяйстве, и природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены  минералы, ценные для различных отраслей. Природными ресурсами для основных видов продукции горных предприятий  служат полезные ископаемые, которые  делятся на металлические, неметаллические и горючие. Классификация полезных ископаемых:

- топливо-энергетические (нефть, газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды и т.д.);

- рудные  ресурсы (железная и марганцевая  руда, бокситы, хромиты, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды  благородных металлов);

- природные  строительные материалы и нерудные  полезные ископаемые (известняк,  доломит, глина, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмазы);

- горно-химическое  сырье (апатиты, фосфориты, поваренная  и калийная соль, сера, барит, бром, йодсодержащие растворы);

- гидроминеральные  ресурсы (подземные, пресные и  минерализованные воды);

- минеральные  ресурсы океана (рудоносные жилы, пласты континентального шельфа  и железомарганцевые конкреции  на глубинах 3-6 км);

- минеральные  ресурсы морской воды (железо, свинец, уран, золото, натрий, хлор, бром, магний, поваренная соль, марганец).

 

3. Химическая промышленность

   Химическая  промышленность - отрасль тяжелой промышленности, включающая производство продукции из углеводородного, минерального и другого сырья путем его химической переработки.

   В основе производственного процесса в химической промышленности чаще всего лежит преобразование молекулярной структуры вещества. Продукцию этой отрасли народного хозяйства можно подразделить на предметы производственного назначения и предметы длительного или кратковременного личного пользования.

       Потребители продукции химической промышленности находятся во всех сферах народного хозяйства. Машиностроение нуждается в пластических массах, лаках, красках; сельское хозяйство – в минеральных удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых добавках (животноводство); транспорт – в моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая промышленность становится источником сырья для производства товаров широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс. Современное самолетостроение, реактивная техника, радиолокация, космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов синтетического горючего.

 

3.1 Отраслевой состав химической промышленности

     Химическая  промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства.

        В состав современной химической  промышленности входят следующие отрасли и подотрасли:

1. горно-химическая (добыча и обогащение химического минерального сырья – фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серного колчедана);

2.   основная (неорганическая) химия (производство неорганических кислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств, хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды);

3.  органическая химия:

-     производство синтетических красителей (выработка органических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);

-           производство синтетических смол и пластических масс;

-          производство искусственных и синтетических волокон и нитей;

4.      производство химических реактивов, особо чистых веществ и катализаторов;

-   фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других фотоматериалов);

5.       лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей и т.п.);

6.      химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и препаратов);

-         производство химических средств  защиты растений;

7.   производство товаров бытовой химии;

-   производство пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов, стеклопластиков и изделий из них.

8.   микробиологическая отрасль.

Отрасли нефтехимической промышленности:

-         производство синтетического каучука;

-         производство продуктов основного  органического синтеза, включая  нефтепродукты и технический  углерод;

-         резиноасбестовая (производство резинотехнических, асбестовых изделий).

 

     Важнейшим преимуществом применения химических процессов и материалов является возможность создания материалов с  заранее заданными свойствами, обладающими  необходимой легкостью и прочностью, антикоррозийными и диэлектрическими свойствами, способностью работать в  экстремальных условиях.

  Применение  искусственных и синтетических материалов обеспечивает значительное, часто решающее, повышение производительности труда, снижение себестоимости выпускаемой продукции, улучшение ее качества, облегчает условия и повышает культуру производства, высвобождает трудовые и материальные ресурсы.

  Полимерные материалы вызвали подлинную революцию почти во всех отраслях экономики. Применение пластмасс, резины, лакокрасочных материалов и химических волокон облегчает массу самолетов, кораблей, автомобилей, увеличивает их скорости, сберегает значительное количество дорогих и дефицитных материалов, продлевает жизнь машин и оборудования, повышает их производительность. Особенно широко используются  в машиностроении пластмассы и синтетические смолы, синтетический каучук и резины, химические волокна и изделия из них, краски и лаки. В сельском хозяйстве основная часть прироста урожая достигается  за счет применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений. В некоторых случаях, особенно для новых отраслей техники, химические продукты оказываются незаменимыми (в микроэлектронике, приборостроении, атомной и ракетной технике).

       Внедрение в производство продуктов  химии приводит к громадному  народнохозяйственному эффекту  в виде экономии дефицитных  и дорогостоящих природных материалов.

Характерно  использование в отрасли огромного  числа наименований сырья минерального, растительного, животного происхождения, а также воздуха, воды, всевозможных промышленных газовых выбросов –  отходов цветной и черной металлургии. В современной химической промышленности органического синтеза большую роль играет углеводородное нефтегазовое сырье.

Чрезвычайно важно комплексно использовать сырье, особенно углеводородное, для получения  многих видов химикатов и химических материалов. Широкое развитие в химии  получило внутриотраслевое и межотраслевое комбинирование и кооперирование производств. Возникли химические и нефтехимические комбинаты, в комплексе с газо- и нефтепереработкой.

 

 

3.2 Упрощенная схема производства нефтехимической продукции – основного сырья для органической и полимерной химии.

 
 

Нефть как исходный продукт

 
 

Переработка на установках ЭЛОУ-АТ-6

 

I фракция –  углеводородное сырье   II фракция  – керосиновая    III фракция  – лигроиновый                                        

                                                                                                                                      дистиллят

 

                                                                                                                                         

 Каталитический риформинг

 
 

(установка Л-35-12/1000) Катализат фракции 62-180 (блок экстракции

 

      укрупненной комбинированной установки)

 

 
 

Бензол                   Ксилолы               Толуолы         

Капролактам – полупродукт     Параксилол -   Бензин прямогонный

для получения  химического          полупродукт                      Пиролиз бензина

волокна    для получения

     химического волокна

                                                                                                     Этилен     Пропилен       БДФ

 

Нитрил акриловой кислоты (НАК)  –  полупродукт для получения химического волокна

 

Готовая продукция полимерной химии

Капрон-химическое волокно     Лавсан-химическое волокно Нитрон-химическое волокно

 
 

Химическая  промышленность состоит из двух основных частей: химии органического синтеза  и полимеров (или органической химии) и основной (неорганической) химии, включающей и горно-химическую промышленность. Кроме того, выделяется группа прочих отраслей, в которую входят лакокрасочная, анилинокрасочная, фотохимическая и  др.

 

3.3 Химия органического синтеза и полимеров.

          Это сравнительно новая отрасль,  использующая в качестве сырья  преимущественно нефть, попутный  и природный газ, уголь. Нефте- и газохимия базируются на нефте- и газопереработке (топливная промышленность), применяя не первичные источники углеводородного сырья (нефть, природный и попутный газ), а продукты их переработки: бензин, пропан, бутан и другое сырье для производств полимерной химии. Промышленность полимерных материалов включает, прежде всего, производство мономерных материалов и полимерных полупродуктов (этилен- полиэтилен; пропилен – полипропилен и др.).

         Таким образом, предприятия топливной  промышленности центральных районов  страны, использующие привозные  нефть и газ, выбрасывают сырье  для химической промышленности, являющееся уже как бы их собственным сырьем. Размещаются эти предприятия, как правило, в центральных районах европейской части страны, в конечных пунктах нефте- и газопроводов или по их трассам, а также в районах добычи топлива.

. 

4. Полезные ископаемые, используемые в химической промышленности

По происхождению  все полезные ископаемые делятся  на магматические, осадочные и метаморфические. В их размещении по территории Земли прослеживаются определенные закономерности. В складчатых областях обычно залегают магматические полезные ископаемые. Это связано с тем, что руды образовались в основном из магмы и выделяющихся из нее горячих водных растворов. Магма поднимается из недр по разломам и застывает в толще горных пород на различной глубине. Магматические полезные ископаемые могут образовываться и из излившейся магмы — лавы, которая быстро остывает. Обычно внедрение магмы происходит в период активных тектонюических движений, поэтому рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями. На платформенных равнинах они приурочены к фундаменту — нижнему ярусу платформы. На платформах рудные месторождения могут быть приурочены к щитам (щит — выход фундамента платформы на поверхность) либо к тем частям платформы, где мощность осадочного чехла невелика и фундамент подходит близко к поверхности. Так расположены железные руды Курской магнитной аномалии (КМА) в России.

Осадочные полезные ископаемые наиболее характерны для платформ, так как там располагается платформенный чехол. Преимущественно это нерудные полезные ископаемые и горючие, ведущую роль среди которых играют газ, нефть, уголь, горючие сланцы. Они образовались из накопившихся в прибрежных частях мелководных морей и в озерно-болотных условиях суши остатков растений и животных. Эти обильные органические остатки могли накопиться лишь в достаточно влажных и теплых условиях, благоприятных для пышного развития растительности. В жарких засушливых условиях в мелководных морях и прибрежных лагунах происходило накопление солей, использующихся как сырье в химической промышленности.

 

1. Краткая характеристика основных полезных ископаемых

Алмаз — самый твердый из всех минералов. По составу он — чистый углерод. Встречается в россыпях и в виде вкраплений в изверженных породах. Алмазы бывают бесцветные, но встречаются и окрашенные в различные цвета. Ограненный алмаз называется бриллиантом. Его вес принято измерять в каратах (1 карат = 0,2 г). Самый крупный алмаз найден в Южной Африке: он весил более 3000 карат. Большинство алмазов добывается в Африке (98% от добычи в капиталистическом мире). В России крупные месторождения алмазов расположены в Якутии. Прозрачные кристаллы используются для изготовления драгоценных камней. До 1430 года бриллианты считались обычными драгоценными камнями. Законодательницей моды на них стала француженка Агнесса Сорель. Непрозрачные алмазы благодаря своей твердости используются в промышленности для резания и гравировки, а также для шлифовки стекла и камня.

Золото — мягкий ковкий металл желтого цвета, тяжелый, на воздухе не окисляется. В природе встречается главным образом в чистом виде (самородки). Самый крупный самородок, весом в 69,7 кг, был найден в Австралии.

Золото  встречается и в виде россыпи  — это результат выветривания и размыва месторождения, когда  крупинки золота освобождаются и  уносятся в реки, образуя россыпи. Золото испрльзуют при производстве точных приборов и различных украшений. В России золото залегает на Урале  и в Восточной Сибири. За рубежом  — в Канаде, Южной Африке, Австралии. Так как в природе золото встречается  в небольших количествах и  добыча его связана с большими затратами, то оно и считается  драгоценным металлом.

Платина (от испанского plata — серебро) — драгоценный металл от белого до серо-стального цвета. Отличается тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям и электропроводностью. Добывается главным образом в россыпях. Используется для изготовления химической посуды, в электротехнике, ювелирном и зубоврачебном деле. В России платина добывается на Урале и в Восточной Сибири. За рубежом — в Южной Африке.

Драгоценные камни (самоцветы) — минеральные тела, обладающие красотой окраски, блеском, твердостью, прозрачностью. Они подразделяются на две группы: камни, идущие на огранку, и поделочные. К первой группе относятся алмаз, рубин, сапфир, изумруд, аметист, аквамарин. Ко второй группе — малахит, яшма, горный хрусталь. Все драгоценные камни, как правило, имеют магматическое происхождение. Однако жемчуг, янтарь, коралл — минералы органического происхождения. Драгоценные камни применяются в ювелирном деле и в технических целях.

В России драгоценные камни добываются в  основном на Урале, а за рубежом —  в Бразилии, Индии, на острове Мадагаскар.

Каменный  уголь — это горючая осадочная горная порода растительного происхождения с содержанием углерода до 97%. Залегает пластами, мощность которых достигает иногда нескольких десятков метров. Уголь — один из важнейших видов ископаемого топлива. Он используется в металлургии для производства чугуна, в качестве сырья для химической промышленности, как топливо. Разновидностью каменного угля являются коксующиеся угли, которые легко спекаются и используются в черной металлургии. Каменный уголь с высокой теплотворной способностью (8000 ккал/кг) называется антрацитом. По цвету он черный, имеет металлический блеск. Залегает между слоями осадочных пород. Антрацит используется как высококачественное топливо. Основные месторождения каменного угля в России: Кузбасс, Печорское, Тунгусское, Иркутское, Ленское, Южно-Якутское, Зырянское. За рубежом: Аппалачское (США), Верхнесилезское (Польша), Рурское (Германия). Ведущее место по добыче угля в мире занимает Китай. Добыча каменного угля ведется в Великобритании, во Франции и в других странах.

Нефть — горючая маслянистая жидкость, обычно темного цвета, залегает среди пористых осадочных пород, пропитывая пески и известняки. Она состоит из разнообразных углеводородов. Большинство ученых предполагают, что нефть — продукт изменения органических остатков. Нефть широко используется как высококачественное топливо (теплотворная способность ее 11000 ккал/кг), сырье для получения бензина, керосина, парафина, смазочных масел, также она является сырьем для химической промышленности. В России нефть добывается в Западно-Сибирском бассейне (почти 2/3 всей добычи России), на Северном Кавказе, в Поволжье, на севере острова Сахалин. За рубежом: в странах Персидского залива, Алжире, Ливии, Индонезии, Венесуэле, США, Мексике и других странах.

Природный газ — газы, способные гореть; встречаются в пустотах горных пород, образуя иногда большие газовые скопления. Большинство промышленных газовых месторождений связано с нефтяными, однако встречаются и самостоятельные месторождения. Запасы природных газов достигают иногда сотен миллиардов кубометров. Наиболее богаты залежами природных газов Россия, Украина, Саудовская Аравия. Природный газ — самое дешевое и удобное топливо.

Бурый уголь — ископаемый уголь, содержащий до 78% углерода. Залегает пластами среди осадочных пород, образуется из растительных остатков. В буром угле обычно встречается в виде примеси глинистое вещество, отчего повышается его зольность. Он может самовозгораться. Теплотворная способность его ниже, чем у каменного угля (6000 ккал/кг), но тем не менее его используют как топливо или как сырье для получения горючего топлива и других химических продуктов. Разновидность бурого угля с ясно видимым строением остатков древесины называется лигнитом. Он чаще всего встречается в отложениях молодых геологических систем. Практически весь лигнит поступает на тепловые электростанции. В России бурый уголь добывается в следующих бассейнах: Подмосковном, Челябинском, Канско-Ачинском, Ленском. За рубежом добыча ведется в Германии, Чехии (Остравско-Карвинский бассейн).

Торф — темно-бурая масса, состоящая из полуразложившихся растительных остатков. Образуется в болотах и зарастающих водоемах. Содержание углерода в нем до 60%. Торф применяется как дешевое топливо; из него вырабатывают термоизоляционные плиты, уксусную кислоту. Он также широко используется для удобрения полей. В России торфяники занимают большие пространства, особенно в лесной зоне.

Туфы — горные породы различного происхождения. Известковый туф — пористая горная порода, образующаяся в результате осаждения углекислого кальция из источников. Такой туф используется для получения цемента и извести. Вулканический туф — сцементированный вулканический пепел. Туфы применяются как строительный материал. Имеет разные цвета.

Слюды — горные породы, обладающие способностью расщепляться на тончайшие слои с гладкой поверхностью; в виде примесей встречаются в осадочных породах. Различные слюды применяются как хороший электроизолятор, для изготовления окон в металлургических печах, в электро- и радиопромышленности. В России слюды добываются в Восточной Сибири, в Карелии. Промышленные разработки месторождений слюд ведутся на Украине, в США, Бразилии.

Мрамор — кристаллическая горная порода, образовавшаяся в результате метаморфизма известняков. Он бывает различного цвета. Применяется мрамор как строительный материал для облицовки стен, в архитектуре и скульптуре. В России много его месторождений на Урале и Кавказе. За рубежом наибольшей известностью пользуется мрамор, добываемый в Италии.

Асбест (греч. неугасимый) — группа волокнистых несгораемых горных пород, расщепляющихся на мягкие волокна зеленовато-желтого или почти белого цвета. Он залегает в виде жил (жила — минеральное тело, заполняющее трещину в земной коре, имеет обычно плитообразную форму, уходя по вертикали на большие глубины. Длина жил достигает двух и более километров), среди изверженных и осадочных пород. Применяется для изготовления специальных тканей (противопожарная изоляция), брезентов, огнестойких кровельных материалов, а также теплоизоляционных материалов. В России добыча асбеста ведется на Урале, в Саянах, за рубежом — в Китае и других странах.

Асфальт (смола) — хрупкая смолистая горная порода бурого или черного цвета, представляющая собой смесь углеводородов. Асфальт легко плавится, горит коптящим пламенем, является продуктом изменения некоторых видов нефти, из которых улетучилась часть веществ. Асфальт часто пронизывает песчаники, известняки, мергель. Применяется как строительный материал для покрытия дорог, в электротехнике и резиновой промышленности, для приготовления лаков и смесей для гидроизоляции. Основные месторождения асфальта в России — район г. Ухта, за рубежом — в Венесуэле, во Франции, Иордании, Израиле.

Калийные  соли — осадочные горные породы, состоящие из минералов, содержащих калий, — сильвина, каинита и другие. Самые распространенные калийные соли — карналитовая, каинитовая. Наиболее крупное месторождение в России — Соликамское (Урал). Калийные соли используются для производства калийных удобрений. Добыча этих солей ведется на западе Украины, в Казахстане, Беларуси, Германии, Польше, Франции, США, Канаде и во многих других странах мира.