Требования к сырью. Минеральное сырье
Классификация сырья
Понятие о сырье. Виды и классификация сырья
Упрощенно технологическую схему химического производства можно представить в виде:
В химическом производстве на различных стадиях переработки можно выделить следующие материальные объекты: исходное вещество или собственно сырье, промежуточные продукты (полупродукты), побочные продукты и отходы.
Сырьём называются природные или промышленные материалы, которые используются в производстве для получения промышленной продукции.
Сырье – это основной из элементов технологического процесса, который определяет в значительной степени экономичность процесса, выбор технологии.
СЫРЬЕМ называют исходные материалы, на получение и доставку которых был затрачен труд, и которые обладают поэтому стоимостью. Часто применяются несколько видов сырья.
ШИХТА – смесь, состоящая из нескольких видов твердых материалов.
ПУЛЬПА – полужидкая смесь нескольких материалов
ШЛАМ – вязкая, малотекучая смесь нескольких материалов
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПРОДУКТ (полупродукт, полуфабрикат) – продукт, получаемых в какой-либо промежуточной стадии.
ОТХОДЫ производства –образующиеся наряду с целевым конечные продукты.
ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ – используемые отходы производства
ОТБРОСЫ – неиспользуемые отходы производства.
Полупродуктом называется сырье, подвергшееся обработке на одной или нескольких стадиях производства, но не потребленное в качестве готового целевого продукта. Он может быть использован на последующих стадиях производства. Например, каменный уголь→ коксовый газ→ водород→ аммиак.
Побочным продуктом называется вещество, образовавшееся в процессе переработки сырья, наряду с целевым продуктом, но не являющееся целью данного процесса. Например, аммиачная селитра, мел в производстве нитроаммофоски.
Отходами производства называются остатки сырья, материалов, полупродуктов, образующихся в производстве и полностью или частично утратившие свои качества. Например, фосфогипс в производстве суперфосфата.
Часто готовый продукт одного производства служит сырьем или полупродуктом для другого . Например, синтетический аммиак и азотная кислота (готовые продукты) могут служить сырьем для производства аммиачной селитры, а чугун – для выплавки стали.
Химическое сырье принято делить на:
– первичное (извлекаемое из природного источника;
– вторичное (промежуточные и побочные продукты);
– природное;
– искусственное (полученное в результате переработки природного сырья).
Всё химическое сырьё подразделяется на группы по происхождению , химическому составу , агрегатному состоянию , предназначению .
По своему происхождению сырьё делится на три группы:
- минеральное;
- растительное;
- животное .
!!! Минеральным сырьём называют добываемые из земных недр минералы .
Минеральное сырьё делится на:
- рудное;
- нерудное;
- горючее .
2.1.1.1. Рудное минеральное сырьё
Рудное сырьё или руда служат для получения из неё металлов . Металлы в руде представлены, главным образом, в виде оксидов (Mt n O m ) или сульфидов (Mt n S m ).
Руды цветных металлов довольно часто содержат в своём составе соединения нескольких металлов . Это могут быть сульфидысвинца , меди , цинка , серебра .
Такие руды называют полиметаллическими рудами.
2.1.1.2. Нерудное минеральное сырьё
Нерудное минеральное сырьё - это горные породы или минералы , которые используют для:
- производства неметаллов - серы , хлора , фосфора ;
- других химических продуктов - удобрений , соды , щелочей , кислот .
Нерудные ископаемые условно делят на несколько групп .
1. Строительные материалы - это минеральное сырьё , используемое в строительстве (гравий , песок , глины , строительные камни , кирпич , цемент ).
2. Индустриальное сырьё - полезные ископаемые , используемые без химической переработки в различных отраслях промышленности (графит , слюда , асбест ).
3. Химическое минеральное сырьё - полезные ископаемые , которые подвергаются химической переработке (сера , селитра , фосфоритная мука , поваренная и калийная соли ).
4. Драгоценное, полудрагоценное и поделочное сырьё : алмазы , изумруды , рубины , малахит , яшма , мрамор .
2.1.1.3. Горючее минеральное сырьё
Горючее минеральное сырьё - это ископаемые, которые могут служить в качестве топлива (каменный и бурый угли , горючие сланцы , нефть,природный газ ).
Топливом называют естественные или искусственные горючие органические материалы, служащие источником тепловой энергии и сырьём для химической промышленности.
По агрегатному состоянию все виды топлива делят на твёрдое, жидкое и газообразное.
2.1.1.4. Сырьё растительного и животного происхождения
Сырьё растительного и животного происхождения является продуктом сельского хозяйства (животноводства , земледелия , растениеводства ), рыбного и лесного хозяйства .
По своему назначению эти виды сырья делятся на пищевое и техническое сырьё.
К пищевому сырью относятся животное и растительное сырьё, перерабатываемые в продукты питания .
Техническим сырьём называются те продукты , которые для пищевых целей непригодны , но после механической и химической обработки используются в промышленности и быту (дерево , хлопок , лён , кожа , шерсть , пушнина ).
Подразделение сырья животного и растительного происхождения на пищевое и техническое достаточно условно . Пищевое сырьё нередко перерабатывается на технические продукты :
- картофель и другие продукты перерабатываются на этиловый спирт ;
Некоторые животные и растительные масла перерабатываются на мыло и косметические средства .
Ценность сырья зависит от уровня развития техники. Например, хлористый калий в 19 веке был используемым отходом при извлечении хлористого натрия из сильвинита. В н.в. хлористый калий – исходное сырье в минеральных удобрениях. К веществам, используемым в качестве химического сырья, предъявляется ряд общих требований.
Сырье для химического производства должно обеспечить:
– мало стадийность производственного процесса;
– агрегатное состояние системы, требующее минимальных затрат энергии для создания
– оптимальных условий протекания процесса;
– минимальное рассеяние подводимой энергии;
– возможно более низкие параметры процесса;
– максимальное содержание целевого продукта в реакционной смеси.
Для удовлетворения данных требования сырье (особенно минеральное, извлеченное из природной среды) подвергают ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ.
Основные операции подготовки сырья:
Классификация (разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих их частиц).
Обезвоживание материала достигается методами стекания, отстаивания (жидкая система) и сушки.
Сушкой называется процесс удаления влаги или другой жидкости из твердых материалов путем ее испарения и отвода образовавшегося пара.
Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья от пустой породы (балласта) с целью повышения концентрации полезного компонента. В результате обогащения сырье разделяется на концентрат полезного компонента и хвосты с преобладанием в них пустой породы.
Выбор метода обогащения зависит от агрегатного состояния и различия свойств компонентов сырья. Для твердого вещества чаще всего применяют механические способы обогащения :
– рассеивание (грохочение),
– гравитационное разделение,
– электромагнитная и электростатическая сепарация,
– флотация (специальный физико-химический метод).
Химические способы обогащения основаны на применении реагентов, которые избирательно растворяют одно из веществ, составляющих смесь, или образуют с одним из веществ соединения, легко отделяемые от других при плавлении, испарении, осаждении раствора. Пример, обжиг минералов для разложения карбонатов, удаление кристаллизационной влаги, выжигание органических примесей.
Минеральное сырье — это полезные ископаемые, которые используются в производственной сфере, оно играет важную роль в народном хозяйстве, особенно в промышленности. Полезные ископаемые дают почти 75% сырья для производства. Практически все виды транспорта работают на сырье, полученном в процессе переработки полезных ископаемых.
Классификация: виды и классы сырья минерального происхождения
Полезные ископаемые, которые добывают из недр земли, относят к минеральному сырью, которое включает в себя более 200 минералов отличающихся друг от друга по физической форме, составу, применению и другим признакам.
Единой системы классификации минеральных ресурсов не существует, их классифицируют по видам использования и по агрегатному состоянию.
Минеральные ресурсы по видам использования:
- горючие (нефть, газ, уголь);
- рудные (алюминий, медь, олово);
- нерудные (асбест, графит, мрамор).
Минеральные ресурсы могут различаться по состоянию и подразделяться на:
- жидкие (нефть, минеральная вода);
- твердые (соль, уголь, мрамор);
- газообразные (метан, гелий, горючие газы).
Природное минеральное сырье
К природному минеральному сырью относят горные породы и минералы, из которых производят строительные материалы и сырье на основе вяжущих веществ (цемент, гипс, асбест). После термической обработки минеральное сырье используется в стекольной, керамической промышленности, а также применяется в производстве удобрений и минеральных красок.
Техногенное минеральное сырье
Отходы, образующиеся во время получения и обработки металла и отходы горно - металлургических, химических производств, содержащие цветные и благородные металлы, — являются техногенным минеральным сырьем.
Техногенное минеральное сырье разделяется на группы, в зависимости от принадлежности к определенным производственным отраслям.
Различают сырье:
- горнодобывающих предприятий;
- обогатительных фабрик;
- металлургических заводов;
- химической промышленности;
- топливной энергетики.
Техногенное минеральное сырье широко используется в строительстве (производство цемента, бетона), при дорожных работах (засыпка карьеров, отсыпка дамб), в производстве минеральных удобрений.
Горючее минеральное сырье
Горючие (топливные) полезные ископаемые по своему состоянию делятся на жидкие (нефть), твердые (уголь, торф) и газообразные (природный и попутный газ).
Нефть и газ служат источником энергии и тепла: благодаря им работают двигатели машин, отапливаются помещения.
Уголь является основным источником энергии, который используется на производстве.
Торф применяют как горючее и в качестве теплоизоляции.
Горючее минеральное сырье является самым важным видом полезных ископаемых. Благодаря ему было создано множество отраслей промышленности.
Стратегическое минеральное сырье
Стратегическое минеральное сырье составляет основу материального производства, которая обеспечивает экономическую и оборонную стабильность страны. Перечень стратегических минеральных ресурсов изменяется в зависимости от геополитической обстановки, внешнеэкономических связей и других обстоятельств.
Среди стратегического минерального сырья России находятся топливно - энергетические ресурсы, руда цветных и редких металлов, драгоценные камни и металлы. К стратегическим ресурсам так же относят водные ресурсы, как основу жизнеобеспечения населения страны.
Что относится к подакцизному минеральному сырью?
Акциз — это косвенный налог, который взымается с налогоплательщиков, производящих или продающих подакцизное сырье. К подакцизным видам минерального сырья относятся природный газ и нефть. Но в случае реализации нефти или газа на экспорт, акциз не взымается. Такое освобождение от уплаты акциза возможно, если вывоз осуществляет производитель продукции.
Химический анализ характеристик и качества минерального сырья
Изучение состава руды и минералов проводилось с древнейших времен. Это требовалось для получения бронзы, железа, драгоценных металлов. Такой анализ минеральных ресурсов был очень важен, он способствовал развитию горно-обогатительных работ, металлургической промышленности.
В начале ХХ века минеральное сырье представляло особый интерес для химиков - аналитиков. Необходимость изучения минеральных ресурсов, развивала новые методы анализа, что способствовало развитию химии.
На сегодняшний день применяются новейшие методы для химического анализа минерального сырья, которые позволяют узнать состав образца и увидеть его структуру.
Методы проведения химического анализа:
- Газовая хроматография с месс-спектрометрическим детектированием позволяет определить широкий спектр веществ, находящихся в образце, дает возможность анализировать газовые смеси.
- Жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием такой метод обладает широким спектром определяемых веществ, дает возможность проводить анализ без испарения.
- ИК-спректрометрия позволяет установить молекулу вещества, дает возможность анализировать твердые металлы без растворения.
- Атомно-эмиссионная спектроскопия позволяет обнаружить очень низкие содержания элементов и их количество.
- Электронная микроскопия. Уникальный метод, который дает возможность получить данные об элементном составе образца и увидеть его структуру.
Добыча, производство, обработка и переработка минерального сырья
Россия очень богата различными видами минерального сырья (уголь, руда, калийные соли, алмазы), а так же занимает ведущее место по добыче и экспорту нефти и природного газа.
Добыча минеральных ресурсов может происходить разными методами:
- подземная разработка месторождений;
- открытая разработка месторождений;
- бурение скважин;
- разработка морского дна.
После добычи полезные ископаемые подвергаются переработке. На этом этапе происходит отделение ценного минерального сырья от отходов.
Переработка минерального сырья — включает в себя много различных процессов и является самой важной частью во всей работе по добыче минеральных ресурсов.
Переработка минерального сырья применяется в различных отраслях: добыча угля, никеля, нефтеносного песка, калиевых солей, железной руды и других.
В зависимости от вида минерального сырья применяют комплексную переработку (для твердых ископаемых) или комбинированную (для твердых и жидких ископаемых).
Сырье для производства минеральных удобрений
Азотная промышленность занимает ведущее место в производстве минеральных удобрений (около 50% всех производимых азотных удобрений в России).
Исходным сырьем для производства удобрений служит природный газ и коксующий уголь.
Существует несколько методов производства минеральных удобрений:
- Аммиачный способ основывается на использовании коксового газа, который образуется при коксовании угля (во время производства кокса на коксохимическом производстве) в черной металлургии. При использовании данного метода, азотно - туковые предприятия располагаются в угольных бассейнах или рядом с металлургическим производством.
- Способ конверсии природного газа. Предприятия, которые используют данный метод для производства удобрений, располагаются в районах газовых ресурсов или вдоль трасс магистральных газопроводов.
- Способ электролиза воды. Такие предприятия располагаются рядом с источником дешевой энергии.
- Способ с применением отходов нефтепереработки. В таких случаях предприятия располагаются рядом с нефтеперерабатывающими заводами.
- Фосфорные удобрения, получают путем измельчения фосфатов. Такие производства не привязаны к сырьевой базе и могут располагаться в любом месте.
Технология обогащения минерального сырья
Обогащение минерального сырья (переработка) включает в себя несколько процессов обработки сырья для отделения от пустых пород, а также разделения ценных минералов. При обогащении можно получить как конечный продукт (асбест, графит), так и концентраты, которые можно переработать химическим или металлургическим путем.
Минеральное сырье подвергают трем операциям: подготовительной, основной и вспомогательной.
Подготовительные процессы включают в себя — дробление и измельчение, грохочение и классификацию.
Основные процессы заключаются в отделении одного или нескольких полезных компонентов.
Заключительные (вспомогательные) процессы — сгущение пульпы, обезвоживание (зависит от характеристик материала).
Обогащение минерального сырья подразделяется на виды, в зависимости от того в какой среде происходил процесс:
- сухое;
- мокрое;
- в электрическом, гравитационном или магнитном поле.
Использование минерального сырья
Все виды минерального сырья содержат ценные компоненты. От того, насколько качественно их переработали, зависит количество содержания ценных компонентов в отходах производства.
Комплексное использование минерального сырья позволяет повысить эффективность производства, увеличить ассортимент продукции, снизить расходы на содержание сырьевых баз и предотвратит загрязнение окружающей среды отходами производства.
Минеральное сырье для химической промышленности
Особенностью химической промышленности является — материалоемкость. Для изготовления определенного количества продукции сырья требуется во много раз больше. Поэтому качественное минеральное сырье для химической продукции — залог успешного развития отрасли.
Основным сырьем для химической промышленности являются нефть и природный газ. Именно на этом минеральном сырье производится синтетический каучук, пластмасса, искусственная кожа, минеральные удобрения и моющие средства.
В химической промышленности применяют все известные виды и формы минерального сырья — рудное, нерудное, горючее.
Запасы минерального сырья в химической промышленности делят на две группы:
- Балансовые — с большим содержанием полезных компонентов.
- Забалансовые — с низким содержанием полезных компонентов. Такая группа, при изменении каких либо условий, может перейти в балансовую группу.
Минеральное сырье для строительных материалов
Горные породы — являются основным минеральным сырьем в производстве строительных материалов. Эти породы широко используются в производстве стекла, керамики, металла, бетона, растворов.
Кварц и его разновидности, алюмосиликаты — являются главными породообразующими минералами. Этим минералам характерна высокая прочность и ударная вязкость, а также повышенная плотность.
Глубинные горные породы обладают высокой прочностью, большой плотностью и малой пористостью. Благодаря этим свойствам широко используются в строительстве.
Сульфатные породы — гипс и ангидрид используются для получения вяжущих веществ, иногда применяются как облицовочный материал.
Пористые излившиеся породы (пемза, вулканические туфы, пепел) используют как наполнитель легкого бетона, добавки к цементу, для кладки стен.
Вторичные ресурсы (техногенные) с успехом используются в производстве цемента, бетона, при дорожных работах. Песок, гравий и щебень, так же используется для приготовления строительных смесей.
Минеральная вата
Минеральная вата — самый известный материал для теплоизоляции. Изготавливают этот материал из расплавленного стекла горных пород и пропитывают водоотталкивающим маслом. Как правило, такой утеплитель производится в виде плит или матов.
Существует несколько разновидностей минеральной ваты, в зависимости от сырья, из которого она изготовлена:
- стекловата. Стекловату изготавливают из стекловолокна, которое получается в результате смешивания битого стекла и минерального сырья (песок, доломит, известняк). Стекловата отличается высокой химической стойкостью и выдерживает температурный диапазон от -60 до +500 градусов;
- шлаковата. Шлаковату изготавливают из расплавленного доменного шлака. Температурный диапазон составляет от -50 до +300 градусов;
- каменная вата. Изготавливается из расплавленных габбро - базальтовых горных пород. Температурный диапазон составляет от -45 до +600 градусов;
- базальтовая вата. Для изготовления ваты используют габбро и диабаз. Базальтовая вата не содержит доменные шлаки и добавочные вещества. Температурный диапазон составляет от -190 до +1000 градусов.
Минеральные воды
Природные минеральные воды — это подземные воды, в которых повышенное содержание биологически активных компонентов и которые обладают особыми физико-химическими свойствами. Благодаря уникальному составу, минеральная вода может применяться как внутрь, так и в качестве наружного лечебного средства.
Природная минеральная вода — это дождевая вода, которая тысячелетиями скапливалась в разных слоях земных пород. На протяжении этого времени в ней растворялись минеральные вещества и чем глубже находится вода, тем больше она очистилась и больше получила углекислоты и полезных веществ.
Природная минеральная вода состоит из шести основных компонентов:
- Кальций;
- Магний;
- Хлор;
- Натрий;
- Сульфат;
- Гидрокарбонат.
Свое название вода получает благодаря преобладанию, какого либо из шести элементов (хлоридная, сульфатная, гидрокарбонатная).
В минеральной воде в микродозах содержится почти вся таблица Менделеева.
Спрос рынка на минеральное сырье
Минеральное сырье относится к истощаемым природным ресурсам. Отработанное месторождение не сможет восстановиться, а разработка нового влечет за собой определенные трудности. Недостаточность минеральных ресурсов влияет на экономику минерального сырья, формируя прирост цен на то сырье, ресурсы которого ограничены. Но многие виды минеральных природных ресурсов, являются взаимозаменяемыми. В таком случае произойдет развитие рынка дешевых продуктов.
Многие промышленные предприятия стали заменять дорогие продукты на дешевые:
- природный газ вытесняет уголь и мазут;
- платину заменяют палладием и рением;
- природный пьезокварц заменил синтетический.
Не всегда замена природных минеральных ресурсов происходит из-за цены. К примеру, в местности, где нет месторождения щебня, его заменяют керамзитовыми окатышами.
Большинство видов минерального сырья являются товарами постоянного спроса. Но для самоцветов, поделочных, декоративных и отделочных камней спрос определяется изменением тенденций. На снижение добычи минерального сырья обладающего токсичными свойствами повлияло ужесточение требований к экологической безопасности. Из-за повышения цен на минеральное сырье и увеличения платежей за размещение отходов, все чаще стали использовать вторичные ресурсы.
Все эти факторы способствуют уменьшению потребления минеральных ресурсов.
Страны-экспортеры богатые минеральным сырьем
Экспорт минерального сырья происходит, когда страна имеет большие запасы полезных ископаемых. Для экспортера сырье является средством пополнения своего финансового положения.
Передовые места по добыче и экспорту минерального сырья занимают:
- Россия, которая находится на первом месте в мире по количеству запасов природного газа и древесины, на втором месте по величине месторождений угля и на третьем месте по месторождениям золота;
- США на первом месте по запасам угля и входит в первую пятерку по запасам меди, золота и природного газа;
- Саудовская Аравия находится на первом месте по добыче нефти и на пятом месте по величине запасов природного газа.;
- Канада находится на втором месте по запасам урана и третье по величине запасов древесины;
- Иран находится на третьем месте по добыче нефти;
- Китай имеет значительный запас угля и редкоземельных минералов;
- Бразилия имеет большие запасы золота и урана, но наиболее ценным ресурсом является древесина.
Страны бедные минеральным сырьем
Страны, которые не имеют запасов полезных ископаемых, получают сырье из внешних источников.
К таким государствам относятся:
- Япония. В Японии есть лишь небольшое количество шахт по добыче свинцовых и цинковых руд, известняка и каменного угля. В стране имеются небольшие запасы нефти, и ведется ее добыча. Япония является крупнейшим импортером сырья;
- Литва и Латвия. Эти государства обладают такими полезными ископаемыми как сланцы, торф, фосфориты, а энергетическое хозяйство держится на привозном топливе.
В Монако, Дании и Ватикане добычи полезных ископаемых не ведется.
Оборудование для добычи и переработки минерального сырья
В зависимости от состояния добываемого минерального сырья (жидкое, твердое, газообразное) — отличаются способы добычи (открытый, шахтный, скважинный). Для каждого способа добычи предусмотрено специализированное оборудование. Существует оборудование для добычи подземным и открытым способом. Сложные системы управления, автоматизации комплексы и приборы для механической обработки.
Производители и перерабатывающие компании минерального сырья
Среди российских предприятий есть серьезные производители и перерабатывающие компании минерального сырья.
АО «Минерально-химическая компания «Евро Хим». Компания «Евро Хим» — крупнейший в России производитель минеральных удобрений. Компания входит в тройку Европейских и десятку мировых производителей химических удобрений и является лидером по производству фосфатных и азотных удобрений. Продукций предприятия пользуется спросом и в России, и за рубежом. В составе компании находится большая сбытовая сеть в России и за рубежом.
«Уральская горно-металлургическая компания». Холдинг берет свое начало в далеком 1702 году с Гумешевского месторождения медистых глин. У предприятия есть собственная научная база, а также строительный комплекс и телекоммуникационный центр.
АО «Фос Агро- Череповец» — крупнейший в Европе производитель фосфорной и серной кислоты, аммиака и фосфорсодержащих удобрений. Компания является крупнейшим экспортером удобрений в страны Западной Европы, Америки, Азии. Компания обеспечивает себя электроэнергией собственной генерации.
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 10 5 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 SiO 2 и глинозема Al 2 O 3 . 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.
Сырье является важнейшим исходным элементом любого технологического процесса. Его качество, соответствие технологическим требованием и уровень переработки, стоимость и доступность в значительной степени определяют основные ка-чественные, количественные и стоимостные показатели выпус-каемой продукции.
Сырьем называют вещества природного и синтетиче-ского происхождения, используемые как исходный материал в производстве промышленной продукции и энергии. Сырье, в основном, классифицируется по агрегатному состоянию, составу и происхождению.
По агрегатному состоянию сырье делится на твердое (уголь, торф, руды, сланцы, древесина), жидкое (вода, соляные рассолы, нефть) и газообразное (воздух, природные и промышленные газы).
По составу сырье подразделяется на органическое и минеральное. Органическое, в свою очередь, подразделяется по происхождению на растительное и животное. К минеральному сырью (от лат. minera - руда) относятся полезные ископаемые, добываемые из недр земли. Их особенностью является невозобновляемость по мере добычи и использования. Неравномер-ность распределения сырьевых ресурсов по поверхности земли и ее недрам, концентрация полезных веществ и химический состав определяют стоимость добычи и переработки сырья.
Минеральное сырье. Минеральное сырье является важнейшим сырьем промышленности. Оно включает в себя около 2500 различных минералов, отличающихся друг от друга по химическому составу, физическим свойствам, кристаллической форме, по применению и прочим признакам. Земная кора состоит, в основном, из 14 химических элементов (99,5%): 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.
Минеральное сырье делят на рудное, нерудное и горючее.
Рудным сырьем называют полезные ископаемые (про-мышленные металлические руды), содержащие один или не-сколько металлов в количестве и форме, допускающими их эко-номически выгодное извлечение. По количеству содержащихся металлов руды подразделяются на монометаллические - содержат один металл, биметаллические - два металла и поли-металлические - содержат более двух извлекаемых при пере-работке металлов. Примером монометаллических руд являются железные, хромовые, золотые и другие руды, биметаллических
- свинцово-цинковые, медно-молибденовые и др. Полиметалли-ческие руды могут содержать цинк, свинец, медь, серебро, золото и др. металлы. Например, 50% мировой добычи серебра, а в России - 70% всего добываемого серебра извлекается из по-лиметаллических руд.
Металлы в рудах могут находиться в виде оксидов (же-лезные руды), сульфидов (медные руды) или более сложных химических соединений. Некоторые металлы встречаются в чистом виде или в сплавах с другими металлами - в так называемых самородных рудах, например, золото и платина.
Металлические руды редко состоят только из металло-содержащих минералов. Обычно в их состав входят другие ми-нералы, не содержащие металлы и называемые пустой породой.
Месторождения руд делят на коренные - в виде моно-литных горных пород, рудных массивов и рассыпные - продукты распада и разрушения коренных горных пород. Вторые - хуже качеством, более рыхлые, мелкие, пылеватые и требуют больших затрат на добычу и обработку.
Нерудным называют сырье, используемое в производстве неметаллов (серы, фосфора и др.), различных солей (калийных, соды, поваренной соли и др.), минеральных удобрений и строительных материалов. Важнейшими видами нерудного сырья являются: самородная сера, апатиты, фосфориты, природные соли, песок, глина и т.д. К нерудному сырью относятся также и редкие минералы промышленного значения - алмазы, графит, асбест и др.
Для производства строительных материалов используют горные породы различного происхождения и состава: глину, песок, гравий, песчаник, гипс, известняк, мел, гранит, пемзу, туф и т.д. Многие виды сырья для производства строительных материалов добываются открытым способом в карьерах.
Хотя большая часть нерудного сырья и содержит металлы, но в объемах и виде, экономически нецелесообразных для их извлечения, например, фосфориты, апатиты, алюмосиликаты и др.
К горючему минеральному сырью относятся органические ископаемые: нефть, уголь, торф и сланцы, которые, в основном, используются как топливо или как сырье для химической промышленности.
Топливо - горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии. Топлива делятся по агрегатному состоянию и по происхождению,
По агрегатному состоянию все топлива подразделяются на твердые (ископаемые угли, торф, древесина, сланцы), жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный и попутный газы).
По происхождению топливо подразделяется на есте-ственное и искусственное, т. е. полученное в результате пере-работки естественного топлива или в качестве отходов различных технологических процессов (например, доменный газ).
Для оценки топлива основным показателем служит его удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объема топлива (Дж/кг и Дж/м3). Техническая характеристика топлива определяется его составом. В состав всех видов топлива входит горючая масса (органическая масса + горючие неорганические вещества, например, сера) и негорючая масса (зола, влага) - балласт. Органическая масса топлива состоит в основном из углерода, водорода, а также азота и кислорода. Чем больше в топливе золы и влаги, тем ниже его теплота сгорания; чем выше содержание углерода и водорода и меньше кислорода и азота, тем больше его теплота сгорания.
Для сопоставления тепловой ценности различных видов органического топлива принята единица условного топлива. Теплота сгорания 1 кг твердого условного топлива (или 1 м3 га-зообразного) составляет 29,3 мДж или 7000 ккал. Соответственно, 1 т бурого угля принимается за 0,4 т, каменного угля - за 1,0 т, а нефти - за 1,4 т условного топлива. Для сопоставления эко-номической ценности топливных материалов берется цена нефти на мировом рынке.
Дореволюционная российская химическая промышленность почти полностью зависела от ввоза сырья. Калийные соли, например, завозились из Германии, фосфориты - из Северной Африки (из Марокко и Алжира), селитра - из Южной Америки (Чили). В настоящее время отрасль практически не зависит от импорта, а на территории России разведаны громадные запасы апатитов, фосфоритов, поваренной соли, известняка, серы и многих других видов полезных ископаемых.
Самые эффективные в стране минерально-сырьевые, лесные, водные и топливно-энергетические ресурсы сосредоточены в Восточной Сибири. Здесь имеются наиболее благоприятные предпосылки для развития химической промышленности. Создаваемые в регионе предприятия могут использовать богатейшие месторождения поваренной и калийной солей, химически чистых известняков, апатитов и фосфоритов, минеральных красок, различных углей и даже местные ресурсы нефти и природного газа, запасы которых разведаны в пределах Сибирской платформы.
В настоящее время в качестве основного сырья предприятия комплекса применяют западносибирскую нефть и черемховский уголь (), поваренную соль Усольского и Зиминского месторождений (усольское и саянское хлорные производства), известняк Билютинского месторождения Республики Бурятии (усольский «Химпром»), отходы лесозаготовки и лесопереработки (гидролизные заводы). В перспективе возможно использование калийной соли и природного газа, добыча которых намечается в Иркутской области.
Очень важно, что основные виды сырья и топливно-энергетических ресурсов располагаются в непосредственной близости от действующих химических производств: уголь и известняк - в сотнях километров, поваренная соль - буквально на территории предприятий. При этом эффективность производства химической продукции на базе поваренной соли и химически чистых известняков определяется весьма благоприятными технико-экономическими условиями их добычи и наличием в районе дешевых топливно-энергетических и водных ресурсов.
Переработка угольного сырья
Как известно, уголь может употребляться не только в качестве энергетического топлива, но и как ценное сырье для химической промышленности.
При относительно небольшом нагреве (до 500-600 °С) - полукоксовании - из угля выделяются газообразные (первичный газ) и легкие жидкие (первичная смола) углеводороды. Эта смесь при охлаждении по цвету и вязкости напоминает нефть. В ней много фенола - ценного сырья для производства пластмасс, красителей и лекарственных веществ. В первичном газе содержится газовый бензин.
При более высокой температуре нагрева (до 900-1000 °С, без доступа воздуха) - коксовании - из угля выделяется коксовый газ, содержащий пары каменноугольной смолы и ряда других ценных для химической промышленности веществ (этилена, метана, окиси углерода и др.). Из каменноугольной смолы, в свою очередь, выделяют легкие, средние и тяжелые масла, из которых тоже получают ценные химические продукты (бензол, фенол, нафталин и др.).
Процесс коксования осуществляется в коксовых печах, объединенных, как правило, в так называемые коксовые батареи (по 50-80 печей).
До середины 1950-х гг. уголь Черемховского месторождения служил основным видом сырья при производстве жидкого моторного топлива на Ангарском комбинате. В процессе полукоксования из него вырабатывали аммиак, применяемый при выработке азотных удобрений - аммиачной селитры, мочевины, аммиачной воды. Ангарский коксогазовый завод являлся основным источником углеводородного сырья и топливного газа для производства продукции органического синтеза. С началом поставки нефти для этих целей начали использовать нефтезаводские газы, на основе которых стали получать этилен, аммиак и метанол.
Кроме того, уголь применялся в качестве сырья на Черемховском заводе полукоксования, построенном в 1942-1945 гг. Позднее, в 1965 г., сюда из был переведен завод «Лакокраска», который как сырье для производства красителей также использовал продукты полукоксования.
В перспективе, при наращивании объемов добычи угля, целесообразно развивать технологии его химической переработки. Например, на основе современных технологий из угля можно получать достаточно эффективное и транспортабельное, весьма экологичное, высококалорийное твердое топливо, а также искусственное жидкое топливо и горючий газ.
Переработка нефти
Нефть представляет собой сложную смесь жидких углеводородов. Как и уголь, она является прекрасным сырьем для химической промышленности. Из нефти получают тысячи наименований разнообразной продукции и полуфабрикатов.
На перерабатывающем заводе в нефть сначала разделяют нагреванием на фракции (этот процесс называется перегонкой). В каждую из фракций входят углеводороды, близкие по температуре кипения. Например, первая фракция - бензин и легкие углеводороды. Затем идут лигроин, керосин, газойль, соляр, смазочные масла. Последняя фракция - мазут и гудрон.
Перегонку осуществляют в ректификационных колоннах (высотой с 10-этажный дом), где нагретая до 300-325 °С нефть разделяется на отдельные продукты. При этом более легкие пары (газы и бензин) поднимаются на самый верх; ниже конденсируются нары углеводородов, кипящих при 200-250 °С (керосин); внизу остаются самые тяжелые фракции (мазут) с температурой кипения выше 300 °С.
Ректификационная установка работает непрерывно. Получаемые с ее помощью нефтепродукты выводятся по трубопроводам и направляются на дальнейшую переработку. Например, из мазута дополнительной перегонкой получают различные смазочные масла и битумы.
Для увеличения выхода светлых нефтепродуктов в 2-3 раза применяют химические способы переработки нефти: крекинг- расщепление органических веществ при воздействии высокого давления и температуры, и пиролиз - разложение только при высокой температуре. На практике это выглядит так: нефть (или одна из ее фракций) перегоняется при повышенном (до 5 МПа) давлении и высокой (450-550 °С) температуре, благодаря которым происходит расщепление (разложение) тяжелых и сложных молекул углеводорода, входящего в состав мазута, на более легкие и менее сложные.
Получаемые при пиролизе и крекинге газы (пропилен, этилен и ацетилен) используются в качестве сырья в процессах органического и хлорорганического синтеза.
Эффективность крекинга и пиролиза существенно повышается в присутствии катализаторов - алюмосиликатов. К примеру, каталитический крекинг позволяет получить из 1 т солярового масла до 0,8 т высококачественного бензина и керосина при меньшем давлении и при более низких температурах.
Выход высококачественного бензина можно увеличить, применяя так называемый каталитический риформинг - переработку нефтепродуктов, в результате которой молекулы тяжелых углеводородов преобразуются в более легкие, проходя перед подачей в ректификационную колонну специальную камеру (с температурой 500 °С, повышенным давлением и катализатором).
В нефтехимическом комплексе Иркутской области нефть является основным видом сырья. По своей стоимости и объемам поставок (измеряемым десятками миллионов тонн) она занимает первое место среди других видов химического сырья. На Ангарском нефтеперерабатывающем заводе из нее получают светлые сорта моторного топлива и топочный мазут. Полупродукты нефтепереработки служат сырьем для других химических производств хлорорганического синтеза, производства минеральных удобрений, синтетических смол, спиртов и др.
Ангарский нефтеперерабатывающий завод является вторым по мощности (после Омского) перерабатывающим предприятием России. Он способен ежегодно перерабатывать до 25 млн. т сырой нефти (примерно столько же, сколько в целом в СССР перед войной). Вначале нефть завозили по железной дороге в цистернах из Башкирии. С 1964 г. ее стали поставлять по нефтепроводу Туймазы - Омск - , по которому с 1966 г. начала поступать и тюменская нефть.
Использование «давальческой» нефти было оправдано ввиду ориентации размещения нефтеперерабатывающих предприятий на районы потребления нефтепродуктов, вследствие возможности эффективной переработки получающихся отходов и попутных продуктов путем создания соответствующих мощностей, а также благодаря наличию в регионе значительных высокоэффективных топливно-энергетических и водных ресурсов.
С 1990 по 1995 г. объем поставок нефти в Ангарск снизился на 25 % (табл. 18.3). Это было обусловлено рядом причин: уменьшением нефтедобычи в Западной Сибири, снижением дебитов и обводнением скважин, сокращением платежеспособного спроса на нефть, кризисом неплатежей внутри страны и более выгодными условиями поставки сырой нефти за рубеж. Сбои в поставках нефти на АНХК влияют на ритмичность работы всего Ангарско-Усольско-Саянского химического комплекса, создают проблемы в обеспечении нефтепродуктами районов Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Таблица 18.3. Динамика переработки нефти Ангарской нефтехимической компанией, млн. т
Уменьшение объема переработки нефти привело к снижению эффективности использования перерабатывающих мощностей. Так, если в 1985 г. выход светлых нефтепродуктов на Ангарском нефтеперерабатывающем заводе составлял 75 %, то в 1995 г. он сократился до 65 % при одновременном увеличении выхода топочного мазута (табл. 18.4).
В этой связи возникает необходимость вовлечения в оборот местных нефтяных ресурсов. Наиболее перспективным является Верхнечонское нефтегазоконденсатное месторождение. В будущем возможно освоение запасов нефти Республики Саха (Якутии). При этом целесообразна прокладка единого нефтепровода, что снизит себестоимость нефтепродуктов и сократит сроки освоения месторождений. Суммарная добыча нефти в Восточной Сибири может достигать 15-20 млн. т в год, что сопоставимо с потребностью всего Ангарского нефтеперерабатывающего комплекса.
Таблица 18.4. Производство нефтепродуктов Ангарской нефтехимической компанией, 1994 г.
При освоении местных нефтяных ресурсов осуществимы два сценария развития. Первый предполагает поставку нефти на переработку по трубопроводу в Ангарск, второй строительство нового нефтеперерабатывающего завода в пределах Верхнеленского ТПК.
При реализации первого сценария следует учитывать, что восточносибирская нефть по ряду показателей отличается от поставляемой в настоящее время на АНХК западносибирской - выход светлых нефтепродуктов из нее на 15% ниже. Поэтому необходима реконструкция мощностей Ангарского нефтеперерабатывающего завода, не готового в настоящее время перерабатывать верхнечонскую и якутскую нефть.
При реализации второго сценария появятся условия для создания в районе собственного нефтеперерабатывающего производства, способного обеспечивать светлыми нефтепродуктами территории Ближнего Севера и зоны БАМа. На базе подобного производства и запасов калийной соли Непского бассейна в перспективе возможно развитие электрохимии и организация производства поливинилхлоридной смолы и пластмасс.
Выработка и использование газового сырья
Предприятия комплекса вырабатывают и используют разнообразное газовое сырье. Особо можно выделить ацетилен, этилен, пропилен. В перспективе в качестве сырья целесообразно использование местных ресурсов природного газа.
Ацетилен (НС=СН) . Применяется на усольском «Химпроме» как сырье для нужд органического синтеза, в основном для производства винилхлорида (Н 2 С=СНСl) и получения на его основе поливинилхлорида и других сополимеров. Вырабатывают ацетилен на усольском «Химпроме» из карбида кальция. С началом промышленного освоения местных ресурсов углеводородного сырья появится возможность получать ацетилен из природного газа или заменить его другим газовым сырьем.
Этилен (Н 2 С=СН 2). Основной вид сырья для производства поливинилхлорида (на саянском «Химпроме») и полиэтилена (на АНХК). Он может использоваться и для выработки этилового спирта (потребляемого при изготовлении каучука) и некоторых других продуктов. Этилен - бесцветный газ, один из основных продуктов нефтепереработки. Входит также в состав коксовых газов.
Получают этилен на АНХК, где он в больших количествах (до 20 %) образуется при распаде легких газообразных углеводородов в процессе перегонки нефти (октан распадается на бутан и бутилен, а бутан, в свою очередь, - на этан и этилен).
Этилен поставляют на саянский «Химпром» по этиленопроводу и применяют для синтеза винилхлорида - сырья для производства поливинилхлорида.
Пропилен (СН 3 СН=СН 2). Получают в результате пиролиза нефтепродуктов на Ангарском нефтеперерабатывающем заводе. Доля пропилена в общем объеме газов, образующихся при перегонке нефти, достигает 20 %. Используют пропилен в качестве сырья при синтезе некоторых химических веществ (на АНХК и усольском «Химпроме»). Из него вырабатывают очень важный для промышленности продукт - ацетон, который употребляется при производстве некоторых видов пластмасс, искусственных волокон, глицерина, бездымного пороха, медицинских препаратов и др.
Природный газ. Данный вид сырья пока не используется предприятиями Ангарско-Усольско-Саянского нефтехимического и хлорорганического комплекса. Однако широкомасштабное применение природного газа в энергетике и химической промышленности региона - задача большой экономической важности.
Добыча газа намечается в Иркутской области в ближайшей перспективе. Ежегодная потребность в нем для технологических и энергетических нужд Приангарья оценивается примерно в 5-9 млрд. м 3 .
Местные запасы природного газа могут стать надежной базой углеводородного сырья для предприятий , Усолья-Сибирского и . Использование их вместо газов, получаемых в процессе первичной и вторичной переработки нефти, существенно удешевит производство, уменьшит зависимость комплекса от сбоев в поставках нефти из Западной Сибири и ослабит влияние постоянно растущей стоимости нефтяного пиролизного сырья, а также ацетилена, производимого из карбида кальция.
Предприятия комплекса могут вырабатывать из местного природного газа самую разнообразную продукцию - аммиак, метанол, этилен и этановые фракции, бутиловые спирты и др. Природный газ способен заменить парафины при производстве белково-витаминных концентратов. Его можно применять при обжиге известняка (производство карбида кальция) и сушке пасты поливинилхлорида вместо пара.
Использование природного газа позволит вытеснить из производства менее технологичные процессы и тем самым существенно повысить его экономичность и экологичность. В частности, возможно устранить такие технологические процессы, как газификация твердого топлива и пиролиз прямогонных бензинов при получении аммиака, метанола и этилена.
Особый интерес представляют крупные запасы газа, сосредоточенные недалеко от индустриально освоенных районов. Прежде всего это относится к Ковыктинскому газоконденсатному месторождению, газ с которого целесообразно поставлять в Ангарск по газопроводу. В перспективе, по уже действующему газопроводу, можно поставлять сырье через с более отдаленных северных месторождений.
Очень важно, что газ месторождений Сибирской платформы содержит большое количество этана, пропана, бутана и гелия. Это делает его весьма ценным сырьем для химической промышленности. Данные фракции можно выделять на газоперерабатывающих заводах. В частности, этан целесообразно использовать для получения этилена - сырья для некоторых химических производств Ангарска и Саянска, а в дальнейшем - и . Расчеты показывают, что потенциальных ресурсов этана одного Ковыктинского месторождения будет достаточно для организации крупномасштабного производства этилена. Данное производство способно не только обеспечить существующие мощности по выпуску полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, но и стать основой для создания других этиленпотребляющих предприятий.
Газификация нефтехимического комплекса существенно повлияет на его развитие. Во-первых, целый ряд крупнотоннажных производств сможет перейти на более экономичную (и экологичную) сырьевую базу, что неизбежно снизит потребность в сырой нефти. Во-вторых, будут интенсифицированы многие технологические процессы, что позволит повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции, снизить вредные выбросы и улучшить экологическую обстановку в Приангарье.
Один из этапов газификации связан с переводом на природный газ крупнотоннажного производства метанола на АНХК. Это потребует строительства новых предприятий с использованием современных энергосберегающих технологий. На основе метанола предусматривается выработка нетоксичной добавки к бензинам, что даст возможность перейти к выпуску неэтилированных видов топлива.
Газификация существенно изменит и структуру потребления топлива. При этом газ будет конкурировать в топливном балансе не только с углем, но и с мазутом. Существуют оценки, по которым к 2010 г. доля газа в топливопотреблении региона может сравняться с долей угля и составить примерно 30 %.
Наконец, использование природного газа позволит успешно решить проблему обеспечения этиленом второй очереди саянского «Химпрома», строительство которой намечено в среднесрочной перспективе.
По предварительным оценкам, ввод в хозяйственный оборот месторождения природного газа с добычей и химической переработкой в объеме 5 млрд. м 3 будет эквивалентен в условиях Иркутской области переработке 5 млн. т нефти.
Использование минерального сырья
Иркутская область располагает высокоэффективными минерально-сырьевыми ресурсами. Некоторые из них уже применяются в качестве сырья для химической промышленности - поваренная соль (галит) и карбонатные породы (химически чистый известняк). В перспективе возможно использование калийных солей, апатитов и фосфоритов, природных минеральных красителей и др.
Поваренная соль (галит). Содержит ценные для химической промышленности элементы. Служит основным сырьем для получения каустической соды, хлора и натрия. Ее запасы в Приангарье огромны и могут обеспечивать потребности электрохимического производства в течение многих десятилетий.
Для промышленных целей разрабатываются Усольское, Зиминское и Братское месторождения соли. Добыча ведется методом подземного выщелачивания, непосредственно в зоне залегания, вблизи от места переработки. Рассол перечисленных месторождений отличается высоким качеством, почти не содержит технических примесей, не нуждается в сложной и дорогостоящей очистке.
Соляной рассол по трубопроводу поставляют непосредственно на хлорное производство, где путем электролиза получают хлор и каустическую соду. Процесс осуществляется в электролизных ваннах двух типов: с движущимся ртутным катодом, а также с твердым катодом и пористой диафрагмой (диафрагменный метод). Для выработки каустической соды и хлора путем электролиза требуется значительное количество электроэнергии. Поэтому подобные предприятия размещены преимущественно в районах, где имеются запасы данного вида сырья и дешевая электроэнергия.
Производство хлора, каустической соды, соляной кислоты и других хлорсодержащих соединений налажено в Усолье-Сибирском и Саянске. Производство жидкого хлора для нужд целлюлозно-бумажной промышленности имеется в , на хлорном заводе, входящем в состав Братского ЛПК.
Карбонатные породы (химически чистые известняки). Являются сырьем для получения карбида кальция на усольском «Химпроме», где с этой целью в середине 1960-х гг. созданы крупнейшие в стране производственные мощности. Известняк поставляется из Республики Бурятии, с Билютинского месторождения, находящегося в 600 км от химкомбината. Производства по переработке карбонатных пород требуют очень больших затрат энергии, поэтому размещаются вблизи мест ее выработки.
Иркутская область тоже располагает громадными топливно-энергетическими ресурсами и запасами высококачественного карбонатного сырья. Каждое из разведанных в ее пределах месторождений (Усть-Ангинское, Цаган-Ходинское, Малобыстринское и др.) по качеству и запасам известняка не уступает Билютинскому. Однако иркутские месторождения пока менее доступны в транспортном отношении (хотя и находятся ближе к Усолье-Сибирскому) и на них отсутствует необходимая инфраструктура. Тем не менее, в перепективе здесь возможна добыча сырья, применяемого в химической промышленности при производстве карбида кальция и ацетилена. Кроме того, для обжига известняка возможно привлечение местных ресурсов природного газа.
Апатиты и фосфориты. Могут использоваться при выработке фосфорных удобрений, в частности суперфосфата. Крупнейшие в России запасы данного сырья, обнаруженные в Иркутской области, создают благоприятные предпосылки для успешного развития в регионе суперфосфатной промышленности. Получение 1 т суперфосфата требует такого же количества фосфоритов и примерно 0,4 т серной кислоты. Учитывая, что серная кислота малотранспортабельна, при суперфосфатных заводах, как правило, проектируются цехи по ее производству.
Калийная соль. Является сырьем для развития промышленности калийных удобрений. Дореволюционная Россия удовлетворяла потребность в калийных удобрениях исключительно за счет импорта. К настоящему времени на территории России выявлены громадные запасы калийных солей, в том числе в Иркутской области. Для развития калийной промышленности не нужно большого количества энергии, ее предприятия целесообразно размещать вблизи источников сырья.
Прочие. К прочим видам сырья можно отнести серу, минеральные краски, асбест, тальк, цеолиты и др.
Сера используется на АНХК при производстве серной кислоты, необходимой для выпуска целого ряда химических продуктов - минеральных удобрений, взрывчатых веществ, искусственных волокон, красок и др. Месторождения самородной серы известны в Иркутской области. Однако целесообразнее завозить ее из других районов России или употреблять в качестве сырья сернистые соединения, образующиеся при сжигании углей на мощных ТЭЦ.
В регионе разведаны запасы минеральных красок. Эти запасы являются своеобразной базой для развития лакокрасочной промышленности. Данная отрасль представлена пока небольшим ассортиментом густотертых и сухих красок и олифы, получаемой из привозного сырья.
Кроме рассмотренных в Иркутской области имеются запасы асбеста, талька, цеолитов и другие минеральные ресурсы, использование которых возможно при развитии химической промышленности.
Разнообразное сырье применяется на таких предприятиях, как Ангарский завод химических реактивов, Усольский химфармкомбинат и Черемховский химический завод. Поставляют его в Иркутскую область из различных уголков России и СНГ.