Вода и ее роль в промышленном производстве, Коррозия металлов, Бесконтактная металлургия

     П Л А Н 

1. Вода и ее роль в промышленном производстве.

     Промышленная  водоподготовка.

     Использование оборотной воды.

     Очистка сточных вод.

2. Коррозия металлов

     Характеристика  коррозионных процессов.

     Типы  коррозийных разрушений.

     Способы защиты металлов от коррозии.

3. Бесконтактная металлургия.

            Технологии

            Непрерывные сталеплавильные  процессы. САНД. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.   Вода и ее роль  в промышленном  производстве.

     Вода  имеет ключевое значение в процессах  появления жизни на Земле и  ее постоянном поддержании, поскольку  именно вода формирует климат, а еще она необходима для химических процессов, происходящих в телах людей и животных. Роль воды в жизни людей трудно переоценить. К основным потребителям пресной воды относятся: сельское хозяйство, промышленность, включая энергетику и коммунальное хозяйство. В промышленном производстве наиболее водоемкими являются химическая, целлюлозно-бумажная и металлургическая промышленность. Так, на изготовление 1 т синтетического волокна расходуется 2500...5000, пластмассы – 500...1000, бумаги – 400...800, стали и чугуна – 160...200 м3 воды. В промышленных целях по разным источникам расходуется от  8 до 20% всей используемой в мире воды,  из них свыше 85% воды, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования.

     На  данный момент качество воды в различных регионах страны может сильно отличаться (все зависит от численности населения, рек, стоков, наличия крупных предприятий), но в целом вода не может похвастаться высоким качеством. Для повышения качества водоочистки приходится использовать самые современные технологии, а процесс очистки делать по-настоящему комплексным и проводить водоподготовку. При производстве и выпуске продукции, качество воды определяют характеристики конечного изделия. Это достигается либо путем удаления из воды вредных для используемого оборудования, или же готовой продукции веществ, либо охлаждением.  Подготовленная вода, после прохождения химической очистки и (или) охлаждения в промышленном оборудовании, поступает непосредственно в производственный цикл.

     Промышленная  водоподготовка.

     Водоподготовка - цикл мероприятий по водоочистке, который осуществляется с помощью  установок умягчения, обезжелезивания  а так же с помощью сорбционных, осадочных установок и УФ-обеззараживателей. Используя подобную автоматизированную технику для промышленной водоподготовки, можно сделать водоочистку практически непрерывным процессом, не тормозящим производство и обеспечивающим все стадии работ водой необходимого качества.

     Специалисты выделяют следующие основные проблемы, стоящие перед промышленной водоподготовкой: жесткость воды, большое число примесей, цвет, замах, наличие бактерий и вирусов, другие загрязнения. Промышленная водоподготовка может включать в себя целый ряд очистительных мер. Одной из главных негативных характеристик воды является высокое содержание железа, влияющее как на работу использующей воду техники, так и на здоровье человека (если это, к примеру, пищевая индустрия), поскольку осадки надолго задерживаются в организме и влияют на его ежедневное функционирование.

     Промышленная  водоподготовка – это не только значительное повышение качества производимой продукции и продление срока  службы оборудования, но и снижение воздействия вредных веществ  на окружающую среду за счет уменьшения вредных водостоков. Основное предназначение промышленной водоочистки – это очистка воды для предприятий и объектов с большим потреблением воды в сутки. Очистка воды, в зависимости от требований потребителя применяется как общая, так и доочистка. Общая очистка включает в себя очистку от железа и солей жесткости. Доочистка – это обессоливание воды и её полное умягчение.

     Для обеспечения водой предприятий, предъявляющих к качеству воды повышенные требования, таких как: медицинские  учреждения, фармацевтические и пищевые  объекты, спортивные комплексы и детские учреждения, применяется многоступенчатая система очистки. Сейчас практически все пищевые и мясомолочные предприятия РФ производят реконструкцию с заменой изношенного, или морально устаревшего оборудования на новые образцы импортного и российского производства. В связи с этим значительно меняется подход к исходной воде, поступающей по общегородским, или другим водопроводным сетям общего назначения, или воде, поступающей из артезианских скважин. В системах применяется реагентная обработка воды - для уничтожения опасных микроорганизмов, содержащихся в воде, обессоливание с применением обратного осмоса и ионного обмена, а также селективные ионообменные технологии.

     На  особо крупных предприятиях тяжелой  промышленности в технологических  циклах применяют оборудование, в процессе работы которого требуется его охлаждение. В этих целях, на таких предприятиях, зачастую используют системы оборотного водоснабжения, но при эксплуатации данных систем появляются проблемы с составом подпиточной воды и загрязнением стоков оборотной воды.

     Обезжелезивание - процесс быстрой водоочистки  при помощи обезжелезивателя, который  производится в двух основных вариациях. В реагентный обезжелезиватель, используемый в быту и на промышленной водоподготовке, для улучшения и ускорения обезжелезивания засыпаются специальные вещества. Безреагентный обезжелезиватель для промышленной водоподготовки осуществляет водоподготовку каталитическим методом.

     Кроме обезжелезивания, в промышленной водоподготовке часто проводится умягчение воды, которое осуществляется посредством специализированного оборудования. Жесткая вода не только противопоказана для питья, без проведения водоочистки она также влияет на работу оборудования, так как нагревающие элементы быстро зарастают и в конце концов ломаются. Умягчение воды во время промышленной водоподготовки производится с помощью метода ионного обмена, реагентного умягчения или нанофильтрации, которые даже при непрерывной водоочистке справляются с ионами кальция и магния, губительными для оборудования последующей водоподготовки.

     Иногда  возникает необходимость водоподготовки посредством водоочистки от больших  остаточных элементов, примесей или  же видимых частиц. Для такой водоподготовки используются особые осадочные установки, удаляющие из водопроводной или добытой из скважин воды песок, ржавчину или другие материалы. То есть осадочная техника занимается механической водоочисткой, важной, например, для коммунальных служб и различных предприятий.

     Для ряда производств водоочистка от металлов и различных солей является недостаточной, поскольку возникает необходимость полноценной промышленной водоподготовки с удалением любых, даже самых малых примесей. Для этого используются сорбционные установки водоподготовки, специализирующиеся на активной очистке сточных и других вод от осевших малых частиц размером в 5 микрон. Данный этап промышленной водоподготовки следует, как правило, за более грубой водоочисткой от коллоидных примесей. Работают сорбционные установки по водоподготовке за счет использования синтетических волокнистых материалов вроде лепестков полиэстера и полипропиленовых нитей.

     Важным  этапом в промышленной водоподготовке является дополнительная очистка от бактерий, вирусов и других вредных  элементов, влияющих на показатели воды и ее возможности по потреблению и использованию в производстве. Одним из самых современных решений данного вопроса стали ультрафиолетовые лампы для промышленной водоподготовки. Это позволяет использовать УФ-обеззараживатели в водоподготовке на предприятиях пищевой промышленности, где удаление вредоносных элементов и водоочистка обязательны для простой безопасности и сохранности итогового продукта.

     Промышленная  водоподготовка подразумевает и  важность слежения над кислотно-щелочными  показателями воды. Например, жидкость с высоким уровнем pH негативно воздействует на технику, которая ломается при долгом использовании воды, не прошедшей водоподготовку. Более того, несбалансированная вода вредна для здоровья, а многие химические процессы в воде, не прошедшей водоподготовку и балансировку кислотно-щелочных показателей, или невозможны, или происходят не в полную силу. Таким образом, предварительная водоочистка от кислот и нормализация уровня pH обеспечат сохранность оборудования (включая другие устройства водоподготовки) и значительное улучшение качества самой воды.

     В наше время проблема очистки воды становится все более и более  актуальной. Это касается как очистки  питьевой воды, так и водоподготовки промышленных предприятий. Конечно, для  разных отраслей промышленности необходима та или иная степень очистки воды. Но в любом случае, при необходимости получить воду самого лучшего качества, без примесей солей и других составляющих, одной только обычной фильтрации совершенно недостаточно.

     Современные технологии, основанные на принципе обратного осмоса, позволяют произвести очистку воды на молекулярном уровне. И освободить ее не только от солей, но и от разного рода органических соединений, в том числе вирусов и бактерий. обессоливание воды, или деминерализация –очень важный физический процесс удаления солей при использовании воды в технологических процессах котельных, парогенераторных, пищевых, медицинских и других установках, для предотвращения накипи и быстрого износа оборудования. За счет обессоливания, водоподготовка снижает концентрацию солей и минералов до заданного значения, и делает исходную воду пригодной в качестве питьевой, охлаждающей, или технологичной жидкости.

     Прямой  осмос использован на применении мембран, способных пропускать только молекулы воды, задерживая при этом все другие молекулы. Разделив такой мембраной, например, два сообщающихся сосуда с более, или менее чистой водой, можно увидеть, что уровень воды в сосуде с менее чистой водой со временем поднимется. Это произойдет за счет того, что через мембрану будут поступать только молекулы воды, стремясь уравновесить концентрацию в обоих сосудах. Это и есть явление прямого осмоса. Логически следует, что если создать давление в более "грязном" сосуде, то молекулы воды будут поступать, наоборот, в более "чистый" сосуд, делая воду еще более чистой. А это уже принцип обратного осмоса.

     Таким образом, используя такие мембраны вместе с фильтрами предварительной  очистки, можно создать высокоэффективную  систему водоподготовки предприятий, основанную на принципе обратного осмоса. Иными словами, процесс обратного осмоса основан на прохождение воды сквозь мембрану из более насыщенного раствора солей в менее насыщенный раствор под действием давления, которое превышает разницу осмотических значений давлений в обоих растворах.

     Использование оборотной воды.

     Интенсивное развитие промышленности и сельскохозяйственного  производства, повышение уровня благоустройства  городов и населенных пунктов, значительный прирост населения обусловили в  последние десятилетия дефицит  и резкое ухудшение качества водных ресурсов практически во всех регионах России.

     Одним от основных путей удовлетворения потребностей общества в воде является инженерное воспроизводство водных ресурсов, т.е. их восстановление и приумножение не только в количественном, но и в  качественном отношении.

     Перспективы рационального воспроизводства  технологического расхода воды связаны  с созданием на предприятиях систем повторно-последовательного, оборотного и замкнутого водоснабжения. В их основу положено удивительное свойство воды, позволяющее ей не изменять своей физической сущности после участия в производственных процессах.

     Промышленность  России характеризуется высоким  уровнем развития систем оборотного водоснабжения, за счет которых экономия свежей воды, расходуемой на производственные нужды, составляет в среднем 78%. Лучшие показатели использования оборотных систем имеют предприятия газовой (97%), нефтеперерабатывающей (95%) отраслей, черной металлургии (94%), химической и нефтехимической (91%) промышленности, машиностроения (85%).

     Максимальные расходы воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения характерны для Уральского, Центрального, Поволжского и Западно-Сибирского экономических районов. В целом по России соотношение объемов использования свежей и оборотной воды составляет соответственно 35,5 и 64,5%.

     Широкое внедрение совершенных водооборотных  систем (вплоть до замкнутых) способно не только решить проблему водообеспечения  потребителей, но и сохранить природные  водоисточники в экологически чистом состоянии.

     Очистка стоков.

     Очистка бытовых стоков является серьезной  экологической проблемой больших  городов, поэтому ей отводится большое  место в мероприятиях по защите окружающей среды.