Роль хімії у вирішенні сировинної проблеми

Дрогобицький  державний педагогічний університет 

ім. Івана Франка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

 

На тему: Роль хімії у вирішенні сировинної проблеми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прізвище студента, група                     ________________________________________________

 

Завдання виконане по модулю № 1,2  ________________________________________________

                                                                                              (дата)

Дата перевірки                                       ________________________________________________

                                          

Прізвище викладача                         ________________________________________________

 

 

Дрогобич 2012

Зміст

Вступ…………………………………………………………………..…………..3

1.Сировина як елемент виробничого процесу…………………………………..4

1.2. Сировинно-екологічна проблема та шляхи її вирішення………………….6 2.Хімія у вирішенні сировинно-енергетичної проблеми……………………….9 
3.Перспективи використання вторинної сировини……………………………13 4.Раціональне використання сировини. Вторинна переробка твердих проми слових відходів……………………………………………………………...…...16 4.1.Шляхи вторинної переробки твердихпобутових відходів…………….…..21 Висновок………………………………………………………………………….24Список використаної літератури:………………………………………………25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ.

 

         У наші дні, коли людський розвиток досяг висот, такі проблеми, як екологія, продовольство, енергія і сировина змушують замислитися про їх джерела в майбутньому.  

         Як мені здається, ця тема найбільш актуальна зараз і тому я вибрав її.  
Енергія - "двигун" розвитку людства. Тому проблема сировини, якосновного джерела енергії повинна вирішуватися в першу чергу. В основі її рішення лежить раціональне використання природних копалин, вторинна переробка, використання побічних продуктів виробництва, таких як вуглеводні, CO, SO2, NOx, ... Ці ж заходи, на мій погляд, будуть сприяти поліпшенню екологічної обстановки на нашій планеті.    

          Для вирішення цих проблем хімія об'єднується з біологією, геологією, фізикою, кібернетикою, та іншими наукамі.С допомогою цього об'єднання, учолі з хімією, можна вирішити, на мій погляд, практично усі ці проблеми.  
Почну, як я вже говорив, з самої важливої проблеми - проблеми сировини, яка на даному етапі розвитку промисловості постає однією з глобальних і актуальних, оскільки джерела добування сировини швидко спустошуються, а особлто корисні копалини, нафта, газ…

Доцільним постає комплексне використання сировини використання відновлюваних джерел сировини, а саме повітря, води , енергії сонця. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Сировина як елемент виробничого процесу.

        Сировина - невід'ємний елемент будь-якого виробничого процесу, в тім числі й хіміко-технологічного. Природні матеріали, що використовуються у виробництві промислових продуктів, називаються сировиною. Природа, що нас оточує, здається, є невичерпною коморою, з якої промисловість бере си-ровину. У міру розвитку науки і техніки дедалі більше нових корисних копа-лин використовується для добування продуктів виробництва, з'являються нові види сировини, розширюється сировинна база промисловості.

         У зв'язку з бурхливим розвитком промисловості у XX ст. різко збіль-шився обсяг добування й переробки корисних копалин. За останні 40 років багатьох корисних копалин було видобуто більше, ніж за всю історію люд--ства. Тепер у світі щорічно вилучається й переробляється 100 млрд. т гірсь-ких порід. А в хімічному виробництві як сировину використовують не лише гірські породи. Це призводить до того, що багато які сировинні джерела швидко виснажуються, внаслідок чого й виникає сировинна проблема. Уже тепер багато країн відчувають гостру нестачу окремих видів сировинних ре-сурсів, В Україні, наприклад, не вистачає такої горючої мінеральної сиро-вини, як нафта і природний газ.

Невідповідність між запасами і  споживанням деяких видів сировини висуває проблему її  бережливого й раціонального використання. У зв'язку з цим хі-міки ставлять перед собою такі найголовніші завдання: розвідування й засто-сування дешевої сировини, нових видів альтернативних сировинних матеріа-лів; комплексне використання сировини; розробка нових ефективних методів рециркуляції, тобто багаторазового використання різних видів сировини, на-приклад металів; використання відходів як сировини.

        Останнім часом хіміки намагаються застосовувати місцеву сировину. Це вигідно, оскільки не вимагає витрат на далекі перевезення.

         Історія розвитку хімічної промисловості знає чимало прикладів, коли та чи інша речовина з пустої породи або відходів виробництва перетворювалася на цінну сировину. Наприклад, хлорид калію КСІ наприкінці минулого сто-річчя був пустою породою під час добування кухонної солі з сильвініту (мінерал КСІ - N301). Тепер сильвініт переробляють з метою вилучення з нього хлориду калію КСІ для виробництва цінних мінеральних добрив, а хлорид натрію N301 перетворився на відходи.

       Багато рідкісних металів раніше не знаходили застосування через їх промислову недоступність, але потреби в цих металах атомної енергетики, мікроелектроніки, радіотехніки, космічної техніки, які сьогодні визначають науково-технічний прогрес, зробили можливим промислове добування роз-сіяних елементів.

        Комплексне використання сировини спрямовується на застосування всіх її головних частин для добування корисних продуктів або матеріалів. Це означає, що з одного виду сировини можна добути велику кількість різних продуктів. Наприклад, нині деревина використовується не лише як джерело виготовлення меблів, а й як джерело величезних матеріальних цінностей.

        Хіміки відповідають за раціональне використання сировини, її комплек-сну переробку, ліквідацію відходів, багато з яких завдають непоправної шко-ди довкіллю та здоров'ю людини. Отже, розробка нових способів   комплекс-ного використання сировини має величезне значення.

        Хімія має велике значення і в розробці способів переведення речовин, що прореагували, у початковий стан для їх повторного використання (рецир-куляція, регенерація сировини).

        Наприклад, уже зараз досить широко використовуються метали у вигля-ді вторинної сировини (так   званого скрапу). Майже половина світового ви-робництва сталі базується на скрапі.

        Невичерпним джерелом сировини є промислові й побутові відходи. Во-ни отруюють водойми, заражують грунт і повітря, захаращують території. Завдання хіміків полягає у знешкодженні відходів. Для цього будують спе-ціальні очисні споруди.

        В Україні встановлено норми допустимого вмісту речовин у газоподіб-них промислових викидах і стічних водах. Але головне завдання хіміків полягає у створенні безвідхідних виробництв.

1.2. Сировинно-екологічна проблема та шляхи її вирішення. 

        Науково-технічний прогрес, що  дає людині багато благ, одночасно  ро-бить і негативний вплив на навколишню природу. У результаті спалювання палива й інших промислових процесів за останні 100 років ватмосферу виді-лено близько 400 млрд. т оксиду вуглецю (IV); його концентраціяв атмосфері зросла на 18%. За рік в атмосферу викидається понад 200млн.т оксиду вуг-лецю (II), більше 50 млн.т оксидів азоту. Один лише авіалайнер за 8 годин польоту споживає 50 - 70 т кисню, тобто кількість, яка виробляється за той же час 25 -50 тис. га лісу. Якщовміст оксиду вуглецю (IV) в атмосфері под-воїться,то за рахунок  "парникового ефекту"  середня температура земної поверхні підвищиться на 4оС.

       У промислово розвинених країн на одного жителя щорічно в атмосферу потрапляє до 150 -200 кг пилу, золи та інших промислових викидів. За добу промисловість світу скидає більш 100 млн. м3 стічних вод.

         Потужним джерелом забруднення атмосфери є всі види транспорту, працюють на теплових двигунах. Викидаються ними речовини в цілому ідентичні газоподібним відходів промислового походження. З вихлопни-мигазами автомобілів у повітря потрапляють оксиди вуглецю, азоту, сір-ки,альдегіди, незгорілі вуглеводні, а також продукти, що містять хлор, бор, фосфор і свинець. Забруднюють атмосферу дизельні двигуни автомобіль-ного, водного та залізничного транспорту.  
        У великих містах - Лондоні, Лос-Анжелесі, Чикаго, Токіо, Мілані та інших - Буває густий туман, смог, токсичний від наявності в ньому отруйних вихлопних автомобільних газів. Смог з'являється в наслідок фотохімічних реакційоксидів азоту, незгорілих вуглеводнів з озоном. h?

NO2 + O2? O3 + NO.

        У забруднення  атмосфери вносить чималий вклад  повітряний транс-порт.  Двигуни літаків викидають альдегіди, 3,4-бензпірен, бензол і його гомологи.  
        Шкідливий вплив на гідросферу надають продукти нафтохімічних під-приємств, сира нафта, що перевозяться танкерами. Дослідження Атлантич-ного океану і шельфових вод Європи і Північної Америки показують, що рі-вень забруднення у відкритому океані в 2 - 3 рази менше, ніж уприбережних водах, де плівка з нафти тримається більш тривалий час. Одна тона нафти здатна покрити тонкою плівкою поверхню водного массиву площею 1200га.

        Крім того, у різних галузях промисловості  використовується величезна кількість  нових з'єднань, яких немає в  природі. Щорічно їх синтезується  в світі більше 250 тис., з них  близько 300 знаходять промислове  застосування і можуть потрапити  в навколишнє середовище. За даними  Всесвітньої органі-зації охорони здоров'я, серед хімічних сполук, що використовуються впроми-словому масштабі, приблизно 40 тис. шкідливі для людини. Процес забруд-нення навколишнього середовища не властивою їй речовинами, раніше носив локальний характер, останнім часом набув глобальних масштабів. Особливо забруднення середовища такими невластивими біосфері елементами, як свинець, ртуть, кадмій.

        Потужність  техногенного впливу на живу  природу досяглатакої вели-чини, що виникла небезпека незворотних змін за рахунок порушення скла-далася протягом мільйонів років природних динамічних рівноваг. Навіть забруднення середовища такими характерними для природнихк ругообігів речовинами, як нітрати, солі амонію, фосфати, досягла назначних ділянках земної поверхні концентрацій, при яких природні механізми виявляються недостатніми для плавного включення цихречовин в круговорот. У резуль-таті, наприклад, у багатьох великих водоймах земної кулі відбулося різка зміна в екосистемах, що призвело довеликим збіднення видами живих організмів [6].

        Який же  вихід бачить наука, зокрема  хімія, з існуючого екологічної  кри-зи? Адже хімізація промислового та сільського господарстване означає руй-нування всього живого, а, навпаки, пропонує шляхи вирішення проблем сучасності. Поперед за все це створення технологій, за якимибільша частина природних ресурсів, що втягуються в господарський обіг ,повинна буде пере-творюватися в корисну продукцію. Ту частину, яку насучасному рівні розви-тку науки і техніки не можна використовувати, необхідно знешкодити.

      Вже сьогодні промислові об'єкти мають очисні спорудидля стічних вод, газо-і пилоуловлювальні пристрої, впроваджуються замкнуті системи водопостачання, маловідходні технологічні системи. 

        Для очищення  повітря і рідин від шкідливих  домішок хіміки-технологи      застосовують абсорбційні, адсорбційні та каталітичні методи. Пріабсорбації шкідливих речовин відбувається їх розчинення у всьому обсязіпоглинача або хімічна взаємодія в абсорбаціонной рідини (частішевсього у воді) з реагент-том. Процес адсорбаціі заснований на здатності деяких дрібнопористих речо-вин (вугілля, силікагель) поглинати розчинені, або газоподібні речовини своєї поверхностью.Наприклад, якщо в камеру, де утворюється небажаний оксид сірки (IV), ввести вапняк, негашене вапно або доломіт CaCO3:MgCO3, то відбудеться реакція:

2CaO 2 SO2 + O2 = 2CaSO4

         Cульфат кальцію знаходить застосування у сірчанокислотному виро-бництві   табудівництві. Вапняк, а вірніше, розчин карбонату кальцію для уловлювання оксиду сірки (IV) застосовується на ТЕС. На жаль, це не вирі-шує екологічноїпроблеми повністю, так як утворюються відходи у вигляді сульфіту кальцію,що йде просто у відвал. Крім того, витрати на будівництво сірковловлюючих установок нині діючих ТЕС складають 50% вартостівсій станції.

        Велика увага  хіміки-технологи приділяють виробництву  таких нових хімічних засобів захисту рослин, які повністю розкладаються протягом де-кількох тижнів, а то й годин після їх внесення на поля. Синтетичні миючі засоби, що виробляються в нашій країні, в стічних водах руйнуються біоло-гічним шляхом до нешкідливих продуктів. Екологічної хімією розробляють-ся окремі промислові виробництваза схемою природи «біоценозів».

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Хімія у вирішенні сировинно-енергетичної проблеми.

 
        З початку XVI ст. з надр Землі було вилучено 50 млрд.т вуглецю, 2 млрд. т. заліза, 20 млн т міді, 20 тис. т золота. За останні 30 років кольорових і рідкісних металів видобуто більше, ніж за всю попередню історію.  
Перетворення сировини у більш цінні хімічні речовини, створення з неї матеріалів, потрібних людині, є головною метою будь-якого хімічного виробництва. Потреба в них подвоюється кожні 11років. Перерока сировини хімічними засобами потребує від 10 до 20 млрд. т на рік основного окислювача - кисню, крім того, 2.5 млрд. т вугілля як палива і стількиж нафти. З цих прикладів видно, яких масштабів досягло споживання сировини промисловими підприємствами.  
      Сьогодні зрозуміло всім, що комора Землі не бездонна. І якщо необхідні  і легко доступні сьогодні корисні копалини добували так само, як і це робилося і на початку століття, то вони швидко вичерпаються. Звичайно, ми знаємо, те що ніщо з нічого не виникає і не зникає безслідно, тобто використаніречовини, матеріали, відслуживши свій вік, розкладаються, розпадаються, але жхімічні елементи, з яких вони складаються, розсіюються в біосфері. Завдання полягає у тому, щоб усунути ці втрати.  
        Які ж шляхи вирішення сировинної проблеми намічені на даному етапі науково-технічного прогресу і в перспективі?  
        Для збереження природних ресурсів у людства в майбутньому є тільки один вихід: замкнути цикл обміну речовин, перейшовши від технології геохімічної відкритої системи до технології геохімічних замкнутого циклу.  
        Жива природа - це "безвідходне виробництво". Відходи якогось виду життєдіяльності в природній екосистемі утилізуються або в ній, або в пов'язаних з нею системах. Лише якась кількість речовини (головним чином, мінералізованої), для якої в даний момент немає споживача, "відладуються" у вигляді вапняку, торфу, вугілля, розчинених у природних водах солей і т.д.,беручи участь лише в геологічному кругообігу речовин.