Что такое сырье примеры. Природное и искусственное сырье огнеупорной промышленности. Что следует понимать под сырьем в производстве
В числе главных ресурсов производственных предприятий - сырье и материалы. В чем их специфика?
Что следует понимать под сырьем в производстве?
Под сырьем (как одним из основных ресурсов промышленных предприятий) чаще всего понимаются:
- вещества природного происхождения (например, полезные ископаемые) или синтетические, которые подвергаются достаточно глубокой переработке и становятся составным элементом принципиально иных веществ - в процессе химического или физического взаимодействия с другими видами сырья;
- плоды и иные типы сырья природного происхождения, которые впоследствии подвергаются обработке в целях производства некоторого товара, отличающегося от исходного сырья по потребительским свойствам, но в то же время сохраняющего основные его химические, а во многом и физические свойства.
Пример сырья первого типа - древесина. Она может быть переработана в бумагу, целлюлозу, ДСП посредством глубокой обработки исходного сырья, смешения его с другими веществами.
Пример сырья второго типа - свежие яблоки. Они могут быть законсервированы, превращены в пюре, высушены: на их основе готовится некоторый продукт, отличающийся от исходного сырья, но в целом сохраняющий характерные для него свойства - прежде всего, вкусовые.
Что следует понимать в производстве под материалами?
Под материалами (опять же, в контексте промышленного производства) чаще всего понимаются готовые к эксплуатации, имеющие определенное функциональное назначение изделия, подлежащие вместе с тем использованию в качестве элемента конструкции других изделий при минимальной химической обработке либо изменении физических свойств.
Материалы чаще всего подвергаются не переработке с изменением основных физических и химических свойств, а обработке - например, в целях приведения к определенному размеру или окрашивания в другой цвет.
Примеры материалов - кирпич, брус, арматура (в строительстве), гайки, болты, крепления (в машиностроении).
Сравнение
Главное отличие сырья от материалов заключается в том, что первый термин соответствует производственному ресурсу, который в общем случае не имеет коммерческой ценности (с точки зрения формирования добавленной стоимости), поскольку требует дальнейшей обработки.
Безусловно, можно продать чистую древесину и сырые яблоки и сделать на этом хороший бизнес, но в таком случае они не будут являться сырьем в контексте производственной деятельности. Клиент промышленной фирмы, очевидно, не станет покупать чистую древесину вместо целлюлозы или свежие яблоки вместо консервированных, если ему нужны именно продукты переработки исходного сырья.
Материалы - это, как мы отметили выше, готовые изделия, которые принципиально приспособлены к задействованию в тех или иных полезных целях и имеют самостоятельную коммерческую ценность. Но в силу своих уникальных свойств они также могут быть использованы в качестве элемента других, более сложных изделий.
Отметим, что материалы в большинстве случаев изготавливаются из какого-либо сырья. Строительный брус - из древесины, арматура - из металлических руд. Но бывает, что сырье в силу уникальных свойств может использоваться в качестве материала без какой-либо обработки. Например, бамбуковые стебли сразу же, не обрабатывая, можно применять в целях изготовления тех или иных изделий - например, элементов декора. В данном случае они будут одновременно и сырьем, и материалами.
Определив, в чем разница между сырьем и материалами, зафиксируем выводы в таблице.
Таблица
| Сырье | Материалы |
| Что общего между ними? | |
| Большинство материалов делается из какого-либо сырья | |
| Некоторые виды сырья сразу после получения можно использовать в качестве материалов | |
| В чем разница между ними? | |
| С точки зрения применения в производстве является неоконченным, не имеющим коммерческой ценности для потребителя продуктом | С точки зрения использования в производстве являются готовыми изделиями, принципиально приспособленными к самостоятельному применению |
| Как правило, подлежит переработке или обработке, в рамках которых могут значительно меняться его физические и химические свойства | Как правило, подвергаются только обработке или же используются как элемент конструкции более сложных изделий |
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.
Основным видом природного волокнистого сырья для производства текстильных материалов в России и Украине многие десятилетия был и остается до настоящего времени хлопок
. Его потребление в 6-8 раз превышает суммарное использование льна, конопли, шерсти и шелка. В бывшем Советском Союзе в период 1960-1980 гг. из хлопка изготавливали 75% всех тканей, чему способствовали доступность, дешевизна и отлаженная технология переработки этого вида сырья 1
.
С начала 1990-х годов ситуация в текстильной промышленности России и Украины резко изменилась. Тяжелый кризис всей промышленности в целом, отсутствие у предприятий оборотных средств и открытие границ для экспансии товаров легкой промышленности, как с Востока, так и с Запада, привели к уменьшению объема производства текстильной промышленности в 5-8 раз 2 .
Одной из причин отставания текстильной отрасли является также устаревший, требующий модернизации парк оборудования, доставшийся в наследство постсоветским предприятиям.
Известно, что для технического переоснащения текстильного предприятия средней мощности необходимо несколько десятков миллионов долларов США. Такие расходы под силу либо государственному бюджету, либо крупным финансово-промышленным группам (холдингам), объединяющим 4-6 текстильных предприятий.
Хлопок
Промышленные холдинги созданы в настоящее время и в Украине, и в России. Производят они достаточно узкий ассортимент хлопчатобумажных тканей
: домашний текстиль, ткани для спецодежды и технические материалы. Хлопчатобумажная отрасль - самая представительная в Украине. На ее долю приходится 50% всех предприятий текстильной отрасли страны - около 40 фабрик.
Суммарная номинальная мощность - 400 млн. м 2 суровой ткани (заключительная отделка и сейчас является слабым звеном отрасли) и 100 тыс. тонн пряжи в год. Состоянием на 2006 год украинские ХБК работают примерно на 70% от своей максимальной мощности. Примерно такая же ситуация и в российской хлопчатобумажной отрасли. Предприятия пребывают в состоянии жесткой конкуренции, охватывая своей продукцией лишь малый сегмент (15-20%) требуемого рынком потребления ассортимента тканей.
В этой ситуации для правильного выбора стратегии развития и для оптимизации баланса используемых волокнистых материалов текстильной промышленности и России, и Украине необходимо отказаться от укоренившегося представления о хлопке как об основном виде натурального сырья для производства тканей 1 , 3 , 4 .
Это обусловливается несколькими объективными причинами.
Во-первых, в мировом балансе текстильного сырья на начало XXI века хлопок составляет лишь 35%, а по прогнозам его удельные вес будет и дальше снижаться; остальные 65% сырья (а это 39 млн.т волокон и нитей) приходится на искусственные и синтетические волокна, а также на другие природные волокнистые материалы (различные виды шерсти, лен, коноплю, натуральный шелк и другие волокна).
Во-вторых, хлопок для России и Украины сейчас является на 100% импортируемым сырьем, используемым к тому же для оборонных нужд.
В-третьих, за последние десятилетия ухудшились экологические показатели хлопка, выращиваемого в Средней Азии (Узбекистан, Туркмения, Таджикистан), где ряд районов признан зонами экологического бедствия. 5 Сырье, выращенное с применением запрещенных в Европе средств защиты растений, может содержать остаточные количества хлорорганических соединений, в связи с чем не исключена вероятность его негативного воздействия, как на переработчиков, так и на потребителей конечных продуктов. Уже сейчас у работниц ряда прядильных фабрик, перерабатывающих среднеазиатский хлопок, отмечается наличие кожных заболеваний (экзем и дерматитов) 4 .
Таким образом, становится актуальной проблема обеспечения широкого промышленного применения других волокнистых материалов, альтернативных хлопку, особенно натуральных.
Лён
Первенство в наших широтах безусловно принадлежит льну
. Это природное целлюлозное волокно обладает более высокими медико-биологическими и физико-механическими свойствами, чем хлопковое. Благодаря такому уникальному комплексу свойств льна, как гигиеничность, высокая прочность, низкое электрическое сопротивление и пылеемкость, комфортность, природная бактерицидность (антисептичность и противогнилостность) спрос на льняные и льносодержащие текстильные материалы во всем мире растет год от года.
Использование льна в одежде человека имеет многовековую историю. В древней Греции льняная одежда считалась привилегией жрецов, в древнем Египте была доступна лишь аристократии. Плащаница, в которую было завернуто тело Иисуса Христа, была изготовлена из льняных волокон. На Руси лен издревле использовался для белья и одежды, в том числе праздничной. Интереснейшим фактом является и то, что первым российским стандартом, подписанным лично Петром Первым, был стандарт на лен.
Немецкие ученые доказали, что в жаркую погоду у человека в льняной одежде температура кожи на 3...4 о С ниже, чем в одежде из других натуральных волокон. Присутствие в ткани даже небольшого количества льняного волокна (до 10%) практически полностью исключает электризуемость и снижает проницаемость гамма-излучения в 1,5-2 раза.
Интерес ко льну возрастает с каждым годом. По прогнозам ведущих французских специалистов (на основании медицинских и социологических исследований), до 2010 года удельный вес льняных и льносодержащих тканей в общем объеме выпуска текстильных материалов в мире повысится до 70% 6 .
Следует заметить, что успешное продвижение льняных тканей на внутренний и внешний рынки зависит не только от их высоких физико-механических и гигиенических свойств. Существенное значение имеет и экологическая чистота тканей, которая должна быть подтверждена экологической сертификацией по международным стандартам ЭКО-ТЕКС-100, ИСО-9000 и ИСО-14000.
Указанные стандарты регулируют: содержание в тканях легких органических углеводов (например, формальдегида); остаточного количества тяжелых металлов и токсических элементов (свинца, мышьяка, кобальта, ртути и др.); пестицидов и гербицидов, используемых при выращивании льна; хлорированных органических соединений, применяемых при отделке; остаточное содержание красителей и продуктов их распада (для тканей с печатным оформлением).
По качеству лучшим в мире признан западноевропейский лен. Лидерами по его производству являются Франция (85 тыс.т/год); Бельгия, Нидерланды и Германия (по 18 тыс.т/год).
Лен, выращиваемый в России и в Украине, имеет степень одревеснения 40...60% против 20% у западноевропейского льна и является более жестким. В текстильной промышленности России и Украины лен эффективно используется лишь на 30% (длинное волокно), а 70% (короткое волокно), в основном, идет на технические и упаковочные материалы (мешковина, пакля и др.). Существующие технологии переработки длинноволокнистого льна в ровницу и пряжу - весьма длительные и энергоемкие процессы. В результате выпускаемые чистольняные и полульняные ткани, пользующиеся большим спросом, особенно на Западе, значительно дороже, чем хлопчатобумажные.
Недостатки льняных тканей - повышенная сминаемость и усадка - нивелируются сырьевыми добавками других видов волокон и новыми видами заключительных отделок (био-энзимных и нанотехнологических).
К современным льносодержащим сырьевым композициям можно отнести: 7 лен-полиэфир (40+67) лен-полиамид (5+25) лен-вискоза (30+60) лен-лиоцелл (45+55) лен-тенсель (45+55) лен-купра (45+55) лен-полиуретановые волокна (2+6) лен-металлизированные волокна (30+45) лен-хлопок (40+65) лен-шерсть (18+58) лен-конопля (25+73) лен-натуральный шелк (12+40).
Для изготовления современных тканей также применяются более сложные композиции волокон: лен-полиэфир-вискоза-натуральный шелк; лен-шерсть-полиамид; лен-хлопок-тактель-полиэфир и др. 8 .
В последние 10-15 лет было создано оборудование (фирмы Truetzschler GmbH & Co HG, Temafa , Rietter Perfojet , Тверьлегмашдеталь , Кардатекс , ЦНИИЛКА ) для производства котонина - модифицированного короткого льноволокна, близкого по технологическим свойствам к хлопку и пригодного для совместного прядения с хлопком и шерстью. Наиболее широко известны механическая, химическая и механохимическая технологии котонизации льна 9 .
Конопля текстильная
Наряду с хлопком и льном все большую популярность приобретает конопля
. Это экологически чистое волокно желто-коричневого цвета, которое трудно отбеливается, на термообработку и инсоляцию реагирует так же, как хлопок, а физико-механические свойства его приближены ко льну.
Лучшее по качеству текстильное волокно из конопли производится в Италии. Несмотря на то, что украинские ученые-селекционеры
Глуховского НИИ лубяных культур
добились серьезных успехов по выведению элитных сортов конопли текстильной, в Украине в настоящее время технологии по выращиванию и переработке этого перспективного волокна практически не развиваются
10
.
За последние пять лет в мире зарегистрировано 12 новых видов натуральных текстильных волокон растительного происхождения (из стеблей, листьев и даже лепестков растений). Среди экзотических вариантов натуральных волокон, которые все чаще применяют в модных тканях, можно назвать следующие виды 11 .
Рами (китайская крапива)
- прочнее льна в 2 раза, хлопка - в 5 раз. Природный цвет - белый, хорошо окрашивается, обладает бактерицидными свойствами и естественным шелковистым блеском. В современных тканях это волокно смешивают с натуральным шелком, мерсеризованным хлопком и вискозой
12
.
Сизаль (агава, пита, кенжут)
- сверхпрочное на разрыв и истирание волокно, обладающее противогнилостными свойствами (содержание целлюлозы 70...72%). Ранее использовалось только для плетения циновок, а теперь - в пальтовых, плащевых, мебельно-декоративных тканях и ковровых напольных покрытиях. Интересна также новая сырьевая композиция: сизаль-кашемир-люрекс
13
.
Пима - вид хлопка, выращенного в Перу. Очень тонкий, длинноволокнистый, по качеству выше египетских сортов, обладает природным шелковистым блеском, не требует мерсеризации.
Луобума (luobuma) - волокно с 5000-летней историей, однако только сейчас его начинают активно использовать в Китае в промышленном производстве текстильных материалов. Это растение произрастает в лесах Китая (провинция Синьцзян). Основные свойства: высокая гигроскопичность, воздухо- и паропроницаемость, бактерицидность, защита от УФ-излучения, стимуляция кровообращения; ткань из луобумы хорошо окрашивается, малоусадочна, пропускает длинные лучи инфракрасного излучения, которые способствуют восстановлению клеток человеческого организма и лечению артритов.
Промышленное применение сейчас получают также ананасовые и банановыелистовые волокна; волокна кенафа, пушицы болотной, репейника, ракитника, манилы (абаки),джута (калькуттской пеньки) и другие 14 .
Шерсть
Среди натуральных волокон животного происхождения, как и прежде, лидируют белковые волокна: шерсть и шелк.
Из исторических источников известно, что шерсть
, как текстильное сырье, служит человечеству свыше 12 000 лет. Эти волокна обладают целым рядом ценных физико-механических свойств: имеют лучшие среди натуральных волокон показатели гигиенического комплекса и теплозащиты, эластичность, прочность, высокие технологические свойства (благодаря природной извитости волокон и их способности к свойлачиванию). Благодаря уникальному строению поверхностного чешуйчатого слоя они легко входят в прочное сцепление друг с другом и единственные из всех видов волокон служат сырьевой базой для создания валяльных нетканых материалов - войлока и фетра
15
.
В Украине шерстоперерабатывающая отрасль объединяет 26 предприятий, которые производят пальтовые, костюмные, плательные, платочные чистошерстяные (ч/ш) и полушерстяные (п/ш) ткани; для верха и подкладки обуви, одеяла, пледы, шарфы, ковровые изделия, ч/ш и п/ш пряжу.
В совокупности шерстоперерабатывающая отрасль Украины может производить ежегодно: 40 тыс. тонн пряжи, 70 млн. м 2 тканей, 4 млн. м 2 нетканых материалов, 600 тыс. пар валяной обуви. Однако сейчас она также работает не на полную мощность. Основу потребляемого сырья (85%) составляет импортируемая тонкая и полутонкая шерсть. Отечественное сырье (шерсть грубошерстных и полугрубошерстных овец) используется всего на 15% 3 .
Шерсть, как сырье, необходимо дифференцировать по видам и даже по породам животных. В соответствии с требованиями Международной федеральной торговой комиссии
(FTC) все изделия из шерсти должны иметь специальную бирку с расшифровкой сырьевого состава, где указывается информация о видах шерстяных волокон, входящих в изделие, и их процентном соотношении, а также международные символы по способам ухода за этим изделием
16
.
Несмотря на то, что основу промышленной сырьевой базы составляет овечья шерсть (примерно 85%), ее нельзя идентифицировать как единую сырьевую группу, так как сегодня в производстве шерстяных материалов применяется более 140 видов овечьей шести, которые отличаются между собой длиной и тониной волокон, степенью извитости и люстрового блеска, прядильной и красильной способностью, теплозащитными свойствами и туше. Наиболее популярна тонкорунная и полутонкорунная шерсть мериносовых пород овец. Изделия из экстратонкой мериносовой шерсти маркируются Gold Woolmark и внешне похожи на натуральный шелк 17 .
Среди других видов шерсти: мохер кашемир ангора верблюжья, козья, сарлычья (яков), собачья, кроличья, заячья и конская шерсть шерсть безгорбых верблюдов (ламы, альпаки, викуньи, гуанако), бизонов и др. животных.
В последние 10 лет в качестве незначительных сырьевых добавок (до 12%) применяется шерсть норки, ондатры, выдры, куницы, соболя, шиншиллы. Эти волокна получают вследствие выщипа или стрижки натурального меха, если это предусмотрено дизайном.
Мохер - это шерсть ангорской козы. Тонина волокна зависит от возраста животного: у молодняка - 25...33 мкм, у взрослых особей - 33...45 мкм (Для сравнения: тонина человеческого волоса - 48...50 мкм). Волокно обладает особым люстровым блеском, гладкой поверхностью, мягким туше. Средняя длина - 75...100 мм. Основные поставщики: США, Турция, Китай, а в последнее время - Австралия и Новая Зеландия.
Кашемир - шерсть кашмирских горных коз. Волокна обладают исключительно мягким и нежным туше. Основные параметры пуховых волокон: тонина - 11...18 мкм, длина - 25...80 мм. Основные параметры грубых волокон: тонина - 30...100 мкм, длина - 40...200 мм. Наибольший объем этого сырья заготавливается в Китае и Монголии.
Альпака . Ее волокна делятся на 3 группы в зависимости от тонины: Royal - 19 мкм Baby - 22 мкм Standard - 26 мкм.
Интересно, что в природе существует 24 естественных оттенка альпаки - черный, белый, различные оттенки серого, коричневого, бежевого и коричнево-красного цветов. Имея такую широкую палитру природной окраски, эти волокна не требуют крашения в промышленных условиях и все чаще используются в мире для производства экологически чистого текстиля.
Викунья обладает самыми тонкими в мире природными шерстяными волокнами. Средняя тонина - 10...15 мкм, длина - 30...50 мм. Пуховые волокна имеют тонину 6-8 мкм. Шерсть викуньи относится к самым дорогим в мире видам сырья. Волокна обладают нежным, пластичным, струящимся туше, шелковистым блеском и отличаются уникальным свойством - в готовых материалах совершенно не пиллингуются.
Перино
.
Из последних сырьевых новинок внимание текстильщиков привлекло волокноPerino
,
представленное Новой Зеландией на выставке Expofil-2005
. Это волокно из хвоста опоссума.
Его тонина - 15...18 мкм. На ощупь это очень мягкое волокно, похожее на кашемир, оно имеет своеобразную структуру - суживается к одному концу и полое внутри. Как следствие - высокие теплозащитные свойства и очень легкий вес. Сегодня эти волокна используют в элитных женских тканях, добавляя в количестве 25...40% к кашемиру, ангоре, хлопку, натуральному шелку
11
.
Особое внимание зарубежных и отечественных исследователей к шерсти редких видов животных объясняется, прежде всего, высоким коммерческим спросом на данные виды сырья. К примеру, в промышленности Италии доля кашемира в общем объеме перерабатываемого сырья неуклонно растет (ежегодный прирост в течение последних 5 лет составил 12-15%). Устойчивым спросом текстильщиков пользуется мохер, особенно производимый в штате Техас (США) и в Турции. Волокна альпаки, ламы и викуньи на протяжении 2001-2003 годов являлось на мировом рынке дефицитом. Единственным поставщиком промышленных партий этих волокон является Перу 17 .
Компания Woolmark
в содружестве с Международным секретариатом шерсти
проводит сертификацию шерстяных и полушерстяных тканей по целому ряду физико-механических, технологических, экологических и эксплуатационных показателей.
В настоящее время маркировка Woolmark
идентифицируется как международный знак качества шерстяных и полушерстяных тканей. Тканям присваиваются следующие его виды: Woolmark
- 100%-ное содержание чистой свежей шерсти с живых животных (допускается до 7% синтетических волокон без уведомления потребителя) Wool-blend-mark
- содержание свежей шерсти не менее 50% Wool-blend
- содержание свежей шерсти от 30 до 50% Top-Wool
- гарантия экологической чистоты сырья; шерсть не содержит алкалоидных компонентов, так как животные содержались в экологически чистой среде с контролируемым режимом питания. Для изделий, отмеченных этим знаком, проводится дополнительная очистка сырья по специальной технологии Bioclean
14
.
С целью маркировки ультратонких шерстяных тканей из камвольной равноплотной пряжи компания Woolmark ввела систему обозначений Super (S). Сегодня встречаются ткани с маркировкой: Super-100 и Super-200 . Это означает, что материал получен путем использования камвольной пряжи с диаметром соответственно: 18,5 мкм и 13 мкм 17 .
Наиболее крупная японская компания по производству шерстяной и полушерстяной пряжи Nikke внедрила новую технологию, позволившую изменять круглое поперечное сечение шерстяного волокна. Технология не ухудшает физико-механических свойств шерсти, однако влияет на микроструктуру волокна, в результате чего материалы приобретают особый струящийся блеск и высокую драпируемость 11 .
Шёлк
Натуральный шелк
- коконная белковая нить органического происхождения. Это сырье привносит в ткань гигиеничность, комфортность, драпируемость, высочайшие эстетические и оптические свойства. Несмотря на многовековую историю шелка, современные исследователи открывают все новые свойства этого уникального сырья. Японские ученые доказали, что натуральный шелк является иммуностимулирующим, антиаллергенным и бактерицидным сырьем, особенно благотворно влияющим на женский и детский организмы.
В современном текстильном производстве натуральный шелк применяется для изготовления плательных, блузочных, сорочечных, костюмных, пальтовых, мебельно-декоративных и портьерных тканей, постельного и нательного белья, чулочно-носочных изделий, одежды для грудных детей и материалов специального назначения (в том числе медицинских).
Развитие технологий переработки натурального шелка направлено на сохранение его природной экологической чистоты, т.е. на создание шелкового эко-текстиля. Интересно, что для реализации этого перспективного технологического направления специалисты часто прибегают к старым и даже старинным методам производства материалов. 18
Например, отделка, получившая название чайный шелк , известна в Китае с XII века. Ткань закапывали в землю с большим содержанием железа, которое окисляясь, придавало ей темный красно-коричневый цвет. Затем ткань выкладывали на солнце одной стороной. Весь процесс занимал 4 и более месяцев. В результате получалась нарядная двухлицевая шелковая ткань с темным восковым блеском крепко заваренного чая. В наши дни «чайный шелк» с гордостью применяют в своих коллекциях дизайнеры мировых Домов моды 11 .
К новым технологиям можно безусловно отнести биоструктурирование натурального шелка. Новое волокно под названием bio-steel , зарегистрированное компанией Nexia , представляет собой биошелк повышенной прочности, легкий, упругий, гигиеничный, поперечное сечение которого напоминает крест с 12-ю углами 14 .
Новейшие технологии, которые уже сейчас применяют в мире для улучшения потребительских свойств, урожайности и производства натуральных волокон - это генная инженерия, биоселекция и даже клонирование особо ценных видов шерстяных пород животных.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Живетин В.В., Сычев В.Н. - Текстильная химия, 2002, №1(17), с.4-14.
2 Айзенштейн Э.М. Текстильная химия, 1997, №3 (12), с.20-27
3 companion.uk - 2005.
4 Морыганов А.П., Захаров А.Г., Живетин В.В. - Российский химический журнал, 2002, т.XLVI, №1.
5 Гусева Т.В., Михайлиди Д.Х., Заика Е.А. - В сб. тезисов докладов научно-практической конференции «Наука - льняному комплексу», Вологда, М.: ЦНИИЛКА, 2000, с.98-101.
6 Textile Report, 2005, №4, p.23-24.
7 Ниже приведены процентные доли льна + второго компонента в льносодержащей композиции - прим. ред.
8 Современные проблемы и тенденции текстиля» - «Текстиль плюс», 2005, с.18-20.
9 Воронова М.И. и др. - В сб. трудов V Международной конференции «Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных технологических процессов и оборудования», Иваново, 2001, ИХР РАН, с.428.
10 Конопля посевная (cannabis sativa) - одна из древнейших технических культур, первое упоминание о которой относится к IX веку до нашей эры. В отличие от индийской конопли, распространенной в южных широтах и содержащей наркотические ингредиенты, с древнейших времен применяется, в частности, для получения крученых изделий (из женских растений - матерка), текстильной пряжи (из мужских растений - посконь), обтирочных и технических теплоизоляционных материалов (из сырья низшего качества и отходов). Получила широкое распространение в России, особенно с началом строительства парусного флота, и была одной из стратегических статей российского экспорта, в том числе в Англию и США. Рост посевных площадей под коноплю достиг во всем мире максимума (около 1 млн. га) в 1920-х годах, после чего стал снижаться под давлением роста рынка дешевого хлопковолокна. К 1931 г. в СССР высевалось 920 тыс. га конопли, к 1960 г. посевы сократились до 450 тыс. га.
Будучи высокоурожайным в условиях умеренных широт (волокна до 2,9 т/га) и даже умеренно-северных широт (волокна до 2 т/га в Финляндии и Канаде, по данным Всероссийского института растениеводства - ВИР ), конопляное волокно обладает большой прочностью при условиях высокой влажности и высочайшей абразивной устойчивостью (недаром из него были изготовлены первые джинсы Levi"s ), очень большой длиной (до 300 см), а по эластичности и линейной плотности (40 Nm) оно близко к льняному.
Весь этот комплекс потребительских свойств, а также то, что агротехника выращивания конопли не требует (в отличие от хлопка) применения мощной химической защиты посевов, обусловили ее «второе рождение» в последние десятилетия как хорошего сырья для эко-текстиля . Достаточно сказать, что к 2002 г. во Франции ее посевы занимали более 30 тыс. га (дотации Евросоюза - 63 евро/т волокна), тогда как в России только 3 тыс. га (дотации Правительства РФ - около 54 евро/т волокна).
Наиболее крупным производителем конопляной пряжи в Европе в настоящее время является итальянская компания Linificio e Canapificio Nazionale . Проект полной цепи производства чисто конопляных экологичных тканей (от выращивания сырья в Кенте до ткачества и отделки в Лондоне) реализован в 1995 г. в Великобритании компанией Bioregional Development Group . Значительную активность в возрождении традиционной культуры проявляют германские текстильщики под эгидой национальной ассоциации объединенного развития Hanfcom . В частности, группа компаний Hanfhaus в настоящее время выпускает экологически чистые 100%-лубяные изделия сорочечного и джинсового ассортимента, а компания Flaksy - индустриальное производство по механической обработке волокон мощностью 4000 т/год. Оптовыми поставками эко-одежды из лубяных волокон в Россию занимается ООО Ассоль , реализующее товары через этномагазины в Москве, С.-Петербурге, Самаре, Уфе и за пределами страны (в Киеве).
Собственно российские проекты в этой сфере, до сих пор не выходят на уровень коммерческих, оставаясь в рамках научно-технических разработок и обобщений. Так, Институт химии растворов РАН предлагает высокоэкологичную технологию механохимической котонизации лубяного волокна, при которой волокна приобретают извитость, пластичность, снижается их жесткость на изгиб и кручение, а также оптимальные составы смесок для пряжи. Остаются нереализованными предложения по организации комплексного развития подотрасли - см. Григорьев С.В. Возможности расширения сырьевой базы текстильной промышленности за счет использования лубяных волокон cannabis sativa в европейских странах и России (СПГУТД , ВИР) - прим. ред.
11 International Textiles, 2004, №2 (7), с.5, 12-18.
12 Среди крупнейших импортеров этого волокна, пряжи и готовых изделий из рами и традиционных смесок (55% рами + 45% хлопка с полиэфиром) - КНР, Корея, Гонконг, Тайвань, Бразилия, Филиппины и Индонезия. До недавнего времени рами применялось в основном в текстиле, использовавшем прочностные свойства волокна - крученые изделия, паруса, полотно, домашний текстиль. Мощное развитие конфекциона из рами в последнее время связано с тем, что на него не распространяются квоты на текстиль других сырьевых составов из стран Юго-Восточной Азии. В этом случае на первый план выходят высокая поглотительная способность, хорошая устойчивость к сухим чисткам, комфортность и экологичность тканей из этого волокна. Трикотаж, casual и детскую одежду из рами ввели в свой ассортимент такие торговые марки, как Mango и Westland - прим. ред.
13 До недавнего времени волокно агавы (sisal) использовалось в основном для производства технического текстиля (ковровые покрытия, книжные переплеты, крученые изделия, обои, сети, мочалки и банная обувь, обивка мебели и спортинвентраря). Теперь его крупнейшие экспортеры - Бразилия, Кения, Танзания и Мадагаскар (совокупный вывоз 123 тыс. т/год), - ориентируясь на запуск предприятий по индустриальной переработке, могут рассчитывать на его более широкое применение - прим. ред.
14 International Textiles, 2003, № 4, с.4-5, 59-60.
15 Волынец Т.А., Дрегуляс Э.П., Шевченко Г.И. - Легка промисловiсть, 2005, №1, с.25.
16 См. также Храмов Борис (региональный представитель компании Woolmark в России) - в ст. Кризис шерстяного комплекса России. Проблемы и решения // Рынок легкой промышленности, № 27, 2002 - прим. ред.
17 Разумеев К.Э. Текстильная промышленность, 2004, №5, с.18-20.
18 См. Фоминова Оксана. Позволительная роскошь: мифы и правда о натуральном шелке, рекомендации продавцам и художникам // Рынок легкой промышленности, № 44, 2005 - прим ред.
Сырьем называют природные материалы, используемые в производстве промышленной продукции. Сырье – это главный элемент производства, от которого зависят его экономичность, выбор технологии, аппаратуры и также качество продукции. Полупродуктом называют сырье, прошедшее обработку на одной или нескольких стадиях производства, но не являющееся товарным целевым продуктом. Полупродукт может быть сырьем следующей стадии производства. Побочным продуктом называют вещество, образующееся в процессе переработки сырья параллельно с целевым продуктом, но не являющееся целью данного производства. Отходами производства называют остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующихся в производстве, которые не могут быть исполь -зованы в качестве товарных продуктов, частично или целиком утратившие свои качества.
Классификация сырья Химическое сырье классифицируют по происхождению, химическому состоянию, ресурсам и агрегатному состоянию. По агрегатному По химическому По видам запасов состоянию Твердое Жидкое Газообразное По происхождению Минеральное, в том числе: Неорганическое Возобновляемое – рудное, – нерудное, – горючее Растительное Органическое Невозобновляемое и животное Вода Воздух
Классификация сырья Химическое сырье подразделяется на первичное и вторичное: первичное сырьё извлекают из природных источников; вторичное сырьё – это промежуточные и побочные продукты промышленного производства и потребления. При этом следует отметить, что капитальные вложения в переработку вторичного сырья в среднем в четыре раза меньше, чем для переработки первичного сырья. В промышленно развитых странах повторное использование металлов и сплавов составляет: стали – 70; меди – 55; алюминия и олова – по 45; цинка – 21 % масс. Еще один принцип классификации сырья предполагает его деление на природное и искусственное (полученное при промышленной обработке природного сырья).
Общие требования к сырью Сырьё должно обеспечивать: Ø малостадийность производственного процесса; Ø агрегатное состояние системы, обеспечивающее минимальные затраты энергии для создания оптимальных условий протекания технологического процесса; Ø минимальные потери подводимой энергии в окружающую среду; Ø минимальные потери энергии с продуктами процесса; Ø возможно более мягкие условия процесса (время контакта, температура, давление) и минимальный расход энергии на изменение агрегатного состояния реагентов и осуществление технологического процесса; Ø максимальный выход целевого продукта.
Рациональное использование сырья Доля сырья в себестоимости товарной продукции является основной и достигает 70 %. Химическая промышленность использует в качестве сырьевых источников соединения более 80 элементов. Эти элементы, главным образом, входят в состав земной коры и распределены в ней крайне неравномерно и по природе, и по концентрации, и по географическому положению. Доля, приходящаяся на тот или иной элемент, содержащийся в земной коре, называется кларком. Элемен О Si Al Fe Ca Na Mg K H т Кларк, 49, 13 26, 0 7, 45 4, 20 3, 25 2, 40 2, 35 1, 00 % На девять элементов приходится 98 % массы земной коры. Доля всех остальных элементов составляет всего 1, 87 %. Из них кларк углерода, составляющего основу жизни, равен 0, 35 %.
Рациональное использование сырья Все ресурсы химического сырья делятся на запасы, т. е. выявленные и изученные, и на потенциальные ресурсы. В свою очередь по степени изученности и пригодности к эксплуатации запасы сырья делятся на три категории: Ø категория А – это запасы, детально разведанные и подготовленные к разработке; Ø категория В – это запасы, установленные в результате геологоразведочных работ; Ø категория С – это запасы, определенные по результатам геофизической разведки и изучения по естественным выходам на поверхность.
Рациональное использование сырья Возможность использования сырья для промышленного производства определяется его ценностью, доступностью и концентрацией полезного компонента. Ценность сырья зависит от уровня развития технологии и задач, стоящих перед производством, и может меняться со временем. К примеру, уран, ранее являвшийся отходом при получении радия, теперь является важнейшим стратегическим сырьем. Доступность сырья для добычи определяется географией месторождения, глубиной залегания, разработанностью промышленных методов извлечения, наличием людских ресурсов для его эксплуатации. Существенным фактором, определяющим возможность использования запасов сырья, является концентрация целевого элемента.
Рациональное использование сырья На долю России приходится мировых запасов (в масс. %): газа – 40, ископаемых углей – 23, нефти – 6 -8, древесины – 30, торфа и калийных солей – более 50, различного минерального сырья – около 20, в том числе железа и олова более – 27, никеля – 36, меди – 11, кобальта – 20, свинца – 12, цинка – 16, металлов платиновой группы – 40. По запасам золота Россия занимает третье место в мире. К этому следует добавить, что на территории России сосредоточено 20 % мировых запасов пресной воды.
Подготовка минерального сырья В химической промышленности эффективность технологического процесса в значительной степени зависит от вида сырья, качества и от его стоимости. Перед использованием минеральное сырьё подвергается специальной подготовке, которая включает два этапа: Ø очистка от примесей, которые отрицательно влияют на дальнейший ход химического превращения, этот этап является основной операцией в подготовке сырья; Ø увеличение концентрации ценного компонента, так концентрированное сырьё экономически и технологически эффективнее.
Подготовка минерального сырья Процесс очистки и разделения твёрдого сырья называют обогащением. Для жидкого и газообразного сырья используют термин концентрирование. Обогащение минерального сырья основано на использовании различия физических, физико-химических и химических свойств компонентов. Методы обогащения разнообразны и принципиально отличаются для твёрдого, жидкого и газообразного сырья. В результате обогащения получают следующие составные части: Ø концентрат – это фракция, обогащённая полезным компонентом; Ø хвосты – это пустая порода. Способы обогащения разделяются на механические, физические и физикохимические.
Подготовка минерального сырья Механические способы обогащения – рассеивание и гравитационное разделение. Рассеивание (или грохочение) – это разделение твёрдой породы, основанное на различной прочности компонентов. Измельчённое сырьё пропускается последовательно через грохоты, которые представляют собой металлические сита с отверстиями различных размеров. При грохочении образуются зёрна различной величины, в результате происходит разделение на фракции, обогащённые определённым минералом.
Подготовка минерального сырья Механические способы обогащения – рассеивание и гравитационное разделение. Гравитационное обогащение основано на различной скорости падения частиц измельчённого материала, имеющего различную плотность, форму и размеры. Такое разделение проводят либо в потоке жидкости (мокрое гравитационное обогащение), либо в потоке газа или под действием центробежных сил.
Подготовка минерального сырья Механические способы обогащения – рассеивание и гравитационное разделение. Принципиальная схема мокрого гравитационного обогащения
Подготовка минерального сырья Механические способы обогащения – рассеивание и гравитационное разделение. К аппаратам мокрого гравитационного обогащения относится гидроциклон, принцип работы которого основан на действии центробежной силы.
Подготовка минерального сырья Физические способы обогащения – электростатическая и электромагнитная сепарация, термический метод. Электромагнитная сепарация и электростатическая сепарация основаны на различиях в магнитной проницаемости или электрической проводимости компонентов сырья. Электромагнитное обогащение применяют для разделения магнитовосприимчивых частиц от немагнитных, а электростатическое обогащение для разделения электропроводящих веществ от диэлектриков. Разделение осуществляется в электромагнитных или электростатических сепараторах, имеющих сходный принцип работы.
Подготовка минерального сырья Физические способы обогащения – электростатическая и электромагнитная сепарация, термический метод. Схема электромагнитного сепаратора:
Подготовка минерального сырья Физические способы обогащения – электростатическая и электромагнитная сепарация, термический метод. Термическое обогащение твёрдого сырья основано на различии температур плавления компонентов сырья. Например, нагреванием серосодержащей породы отделяют легкоплавкую серу от пустой породы, состоящей из более тугоплавких известняков, гипса и других минералов.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Флотация является одним из самых крупномасштабных технологических процессов обогащения и разделения твёрдого минерального сырья. Различают пенную, плёночную и масляную флотацию. В основе всех видов флотации лежит различие в смачиваемости жидкой фазой частиц пустой породы и ценного извлекаемого материала.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Основы флотации рассмотрим на примере пенной флотации. Предварительно измельчённый материал интенсивно перемешивается в воде, образуется пульпа, через которую барботируется воздух. Обычно частицы ценного материала плохо смачиваются водой, захватываются пузырьками воздуха и в виде пены выносятся на поверхность воды. Затем эта пена механически удаляется и поступает на дальнейшую переработку, а хорошо смачиваемая пустая порода переходит в воду.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Минерализованную пену (пенный продукт) называют флотационным концентратом. Как правило, он представляет собой ценный компонент обогащаемого сырья. Частицы, которые хорошо смачиваются и остаются в пульпе, образуют камерный продукт (или хвосты). Как правило, это пустая порода. Смачиваемость минералов характеризуется краевым углом смачивания, который образуется вдоль линейной границы раздела Т – Ж – Г:
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Большинство минералов природных руд мало отличаются по смачиваемости друг от друга. Для их разделения создают условия неодинаковой смачиваемости водой отдельных компонентов. Для повышения эффективности процесса флотации (для повышения селективности, ускорения и создания устойчивой пены) во флотатор добавляют так называемые флотореагенты. Расход флотореагентов невелик и может составлять сотню граммов на тонну сырья. Это позволяет использовать даже сравнительно сложные и дорогостоящие поверхностно-активные вещества для тонкого регулирования поверхностных свойств разделяемых материалов.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. К флотореагентам относятся: Ø Собиратели (или коллекторы) – способствуют образованию гидрофобных плёнок на поверхности гидрофильных частиц. Гидрофобизированные частицы прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются на поверхность пульпы в пену и удаляются вместе с ней в виде флотационного концентрата. Собирателями служат поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащие полярную и неполярную группу. Например, жирные кислоты и их мыла (олеиновая кислота, нафтеновая кислота), а также ксантогенаты, чаще ксантогенат калия.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. К флотореагентам относятся: Ø Пенообразователи – обеспечивают устойчивость пузырька, достаточную для доставки частиц на поверхность флотатора. Минерализованная пена должна быть умеренно устойчивой, плотной и подвижной. Слой пены должен содержать как можно меньше воды с тем, чтобы облегчить дальнейшую переработку. В качестве пенообразователей используют ПАВ, образующие адсорбционные плёнки на поверхности пузырьков воздуха. К наиболее эффективным пенообразователям относятся сосновое масло, фракции каменноугольной смолы, алифатические спирты.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. К флотореагентам относятся: Ø Подавители (или депрессоры) – применяют для повышения смачиваемости минеральных примесей, они способствуют переходу этих примесей в хвосты (или камерный продукт). В качестве подавителей выступают электролиты (известь, цианиды, сульфиты, цинковый купорос, силикат натрия). Ø Активаторы – способствуют усилению адсорбции коллекторов. Часто их используют для разделения хвостов и устранения действия подавителей. В качестве активаторов выступают медный купорос, серная кислота, сульфид натрия. Регуляторами среды являются известь, сода, серная кислота и другие вещества.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Различают коллективную и селективную флотацию. Коллективная флотация – процесс, при котором получают концентрат, содержащий все полезные компоненты, и пустую породу. Коллективный концентрат затем разделяют на отдельные составляющие компоненты. Это разделение осуществляется с помощью избирательной (или селективной) флотации. В этом случае кроме собирателей и пенообразователей в процесс вводят депрессоры. Они способны усиливать гидрофильность определённых минералов, препятствуя их всплыванию. В последующем вносят активаторы, которые снимают действие депрессоров и способствуют всплыванию минералов.
Подготовка минерального сырья Физико-химические способы обогащения – флотация и экстракция. Экстракция – это процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из водной среды в жидкую органическую. При этом предполагается, что органическая фаза практически не растворяется в водной. После разделения фаз извлекаемый компонент вновь переводят в водную фазу. Этот процесс называют реэкстракцией. При этом экстрагент регенерируется. Хорошими экстрагентами являются карбоновые или нафтеновые кислоты, амины, четвертичные аммониевые основания, хорошо растворимые в керосине или гексане. Требования к экстрагентам: Ø лёгкость регенерации; Ø нетоксичность; Ø низкая стоимость.
Подготовка газообразного сырья Газообразное сырьё бывает природного и промышленного происхождения. Природное сырьё представлено углеводородными газами (природный газ) и воздухом. В качестве газообразного сырья промышленного происхождения используются газы коксохимического производства (коксовый газ), газы нефтепереработки (попутный газ), газы металлургических производств, газы переработки твёрдого топлива (генераторный газ). Методы обогащения газообразных многокомпонентных систем (или очистка и разделение газовых смесей) основаны на различии свойств компонентов смеси (например, на различии температур кипения, растворимости в каком-либо растворителе, сорбционной способности).
Подготовка газообразного сырья Разделение газов: Ø разделяют воздух на азот и кислород; азот используется в производстве аммиака, а кислород – как окислитель в химической промышленности и в металлургии. Кроме того, из воздуха выделяют аргон; Ø из коксового газа выделяют аммиак в виде сульфата аммония; водород, используемый далее для получения азотоводородной смеси; и сероводород, который используется для получения серной кислоты. Очистка газов: Ø природный газ, применяемый в производстве аммиака, очищают от серо -содержащих соединений; Ø конвертированный газ производства аммиака очищают от диоксида углерода; Ø перед колонной синтеза аммиака азотоводородную смесь очищают от следов кислородсодержащих соединений.
Подготовка газообразного сырья Основные методы разделения газовых смесей: Ø метод конденсации заключается в том, что при охлаждении газовой смеси более высококипящие компоненты конденсируются первыми и отделяются в сепараторах. В производстве синтетического аммиака методом конденсации отделяют аммиак от непрореагировавшей азотоводородной смеси. Из коксового газа фракционным охлаждением выделяется водород.
Подготовка газообразного сырья Основные методы разделения газовых смесей: Ø сорбционные методы основаны на различной сорбционной способности компонентов каким-либо поглотителем. В сорбционных процессах выделяют: адсорбцию и абсорбцию. Адсорбция – это процесс поглощения одного или нескольких компонентов газовой смеси твёрдой поверхностью адсорбента. Процесс поглощения осуществляют в аппаратах, называемых адсорберами. Адсорберы бывают: с неподвижным слоем адсорбента, с движущимся слоем, а также с кипящим слоем. Адсорбер работает в режиме «адсорбция ↔ десорбция» . В качестве адсорбентов используют: активированный уголь, цеолиты, пористые стёкла.
Подготовка газообразного сырья Основные методы разделения газовых смесей: Ø сорбционные методы основаны на различной сорбционной способности компонентов каким-либо поглотителем. В сорбционных процессах выделяют: адсорбцию и абсорбцию. Абсорбция – это избирательное поглощение одного или нескольких компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбентов обычно используются органические и неорганические растворители. Очистка и разделение газовой смеси проходит в двух аппаратах. В одном (абсорбере) протекает абсорбция какого-либо компонента охлаждённым абсорбентом, в другом (регенераторе) – десорбция, при этом выделяется поглощённое вещество из раствора и регенерируется абсорбент.
Подготовка газообразного сырья Основные методы разделения газовых смесей: Ø мембранный метод очистки газовых смесей основан на разделении с помощью микропористых перегородок (или мембран), проницаемых для молекул одного вида и непроницаемых для молекул другого вида. Мембранный метод разделения наиболее совершенный, так как исключены высокие давления и низкие температуры. В мембранных аппаратах разделяют воздух на азот и кислород, метан и водород, метан и гелий. Газы очищают также от пыли и влаги.
Натуральное волокно создает сама природа.
С древнейших времен и до конца XIX века единственным сырьем для производства текстильных материалов служили натуральные волокна, которые получали из различных растений. Сначала это были волокна дикорастущих растений, а затем волокна льна и конопли. С развитием земледелия начали возделывать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.
Большое распространение получили волокна, вырабатываемые из стеблей растений, их называют лубяными. Волокна из стеблей большей частью грубые, прочные и жесткие - это волокна кенафа, джута, конопли и других растений. Изо льна получают более тонкие волокна, из которых вырабатывают ткани для изготовления одежды и белья.
Кенаф возделывается в основном в Индии, Китае, Иране, Узбекистане и других странах. Волокно кенафа отличается высокой гигроскопичностьюи прочностью. Из него изготавливают мешковину, брезент, шпагат и т.д.
Конопля - очень древняя культура, выращивается для получения волокна преимущественно у нас в стране, Индии, Китае и др. В диком состоянии произрастает в России, Монголии, Индии, Китае. Из стеблей конопли получают волокно (пеньку), из которой делают морские канаты, веревки, парусину.
Джут возделывают в тропических районах Азии, Африки, Америки и Австралии. Джут на небольших площадях выращивают в Средней Азии. Волокна джута используют для изготовления технических, упаковочных, мебельных тканей и ковровых изделий.
Из волокон растительного происхождения наиболее известны хлопок и лен .
Хлопок очень древняя культура. Его начали возделывать в Индии более 4000 лет назад. Остатки хлопковых тканей нашли в могилах древних перуанцев, раскопанных в пустынях Перу и Мексики. Значит, еще раньше, чем в Индии, перуанцы знали хлопчатник и умели делать из него ткани.
Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника,который произрастает в теплых южных странах. Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). Длина волокон хлопка колеблется от 5 до 50 мм. Собранный и спрессованный в кипы хлопок называют хлопок-сырец.
При первичной обработке хлопка волокна отделяются от семян и очищаются от различных примесей. Сначала отделяются самые длинные волокна (20-50 мм), затем короткие или пух(6-20 мм) и,наконец, подпушка (менее 6 мм). Длинные волокна используются для производства пряжи, пух - для изготовления ваты, а в смеси с длинным хлопковым волокном - для производства толстой пряжи. Волокна длиной менее 12 мм подвергаются химической переработке в целлюлозу для получения искусственных волокон.
Пшеница и лен - наиболее древние культурные растения. Лен начали возделывать девять тысяч лет назад. В горных областях Индии из него впервые стали изготовлять ткани, красивые и тонкие.
Семь тысяч лет назад лен уже был известен в Ассирии, Вавилонии. Оттуда он проник в Египет.
Льняные ткани стали там предметом роскоши, вытесняя распространенные прежде шерстяные. Только египетские фараоны, жрецы и знатные люди могли позволить себе одежду из льняных тканей.
Позднее финикийцы, а затем греки и римляне стали делать из льняного полотна паруса для своих кораблей.
Наши предки, славяне, любили белоснежные тяжелые ткани изо льна. Они умели возделывать лен,отводя под посевы лучшие земли. У славян льняные ткани служили одеждой для простого народа.
Из льняных волокон получается тяжелое, прочное белое полотно. Оно великолепно для скатертей, носильного и постельного белья.
А лен, посеянный густо и снятый с поля во время цветения, дает очень нежное волокно, которое идет на тонкий и легкий батист.
Лен - однолетнее травянистое растение, которое даст волокно того же названия. Волокно льна находится в стебле растения и может достигать 1 метра. Уборку льна производят в период ранней желтой спелости. Полученное сырье для производства пряжи (нитей) подвергается дальнейшей обработке.
Первичная обработка льна состоит из замачивания льняной соломы, сушки тресты,мытья и трепания, чтобы отделить примеси.
Из очищенных и рассортированных волокон получают пряжу.
Положительные свойства хлопчатобумажных тканей: хорошие гигиенические и теплозащитные свойства, прочность, светостойкость. Под действием воды волокна хлопка даже набухают и увеличивают прочность, то есть, не боятся любой стирки. Ткани имеют хороший внешний вид, за изделиями из них нетрудно ухаживать.
Благодаря тому, что хлопчатобумажные ткани обладают хорошей гигроскопичностью и высокой воздухопроницаемостью, а льняные ткани - более высокой гигроскопичностью и средней воздухопроницаемостью, их используют для изготовления постельного белья, бытовой одежды.
Недостатки хлопчатобумажных тканей: сильная сминаемость (ткани теряют красивый внешний вид при носке), небольшая стойкость к истиранию, поэтому малая носкость.
Недостатки льняных тканей: Сильная сминаемость, малая драпируемость, жесткость, большая усадка.
Натуральные волокна животного происхождения
Натуральные волокна животного происхождения - шерстяные и шелковые. Ткани из таких волокон являются экологически чистыми и поэтому представляют определенную ценность для человека и положительно влияют на его здоровье.
С незапамятных времен люди использовали для изготовления тканей шерсть. С той самой поры, как стали заниматься скотоводством. В дело шли шерсть овец и коз, а в Южной Америке и лам.
Известный русский географ-исследователь П. К. Козлов во время монголо-тибетской экспедиции 1923-1926 годов раскопал курганные погребения, в которых обнаружил древние шерстяные ткани. Даже пролежав несколько тысяч лет под землей, некоторые из них превосходили по крепости нитей современные.
Основную массу шерсти получают с овец, причем лучшую шерсть дают тонкорунные мериносовые овцы. Тонкорунные овцы известны со II века до нашей эры, когда скрестив колхидских баранов с итальянскими овцами, римляне вывели тарентайнскую породу овец с коричневой или черной шерстью. В 1 веке скрещиванием тарентайнских овец с африканскими баранами в Испании получили первых мериносов. От этого первого стада в конечном итоге произошли и все другие породы мериносов: французские, саксонские и т. д.
Овец стригут один раз или в некоторых случаях дважды в год. С одной овцы получают от 2 до 10 килограммов шерсти. Из 100 килограммов сырой шерсти получают 40-60 килограммов чистой, которую и отправляют для дальнейшей переработки.
Из шерсти других животных широко используют козью мохеровую шерсть, получаемую с ангорских коз, ведущих свое происхождение из турецкого местечка Ангора.
Для изготовления верхней одежды и пледов используют верблюжью шерсть, получаемую стрижкой или вычесыванием во время линьки верблюдов.
Высокоупругие прокладочные материалы получают из лошадиного волоса.
Неопытному глазу почти вся шерсть кажется одинаковой. А вот специалист высокой квалификации способен различить свыше семи тысяч сортов!
В XIV-XV веках шерсть, предназначенную для прядения, чесали деревянным гребнем, имевшим несколько рядов стальных зубьев. В результате волокна в пучке располагались параллельно, что очень важно для их равномерного вытягивания и скручивания при прядении.
Из расчесанного волокна получали прочные, красивые нити, из которых вырабатывалась добротная ткань, долго не изнашивавшаяся.
Шерсть - это волосяной покров животных: овец, коз, верблюдов. Основную массу шерсти (95-97 %) дают овцы. Шерстяной покров снимают с овец специальными ножницами или машинками. Длина шерстяных волокон от 20 до 450 мм. Состригают почти цельной неразрывной массой, которая называется руном.
Виды шерстяных волокон - это волос и шерсть, они длинные и прямые, и пух - он более мягкий и извитый.
Перед отправлением на текстильные фабрики шерсть подвергают первичной обработке: сортируют, то есть подбирают волокна по качеству; треплют - разрыхляют и удаляют засоряющие примеси; промывают горячей водой с мылом и содой; сушат в сушильных машинах. Затем изготавливают пряжу, а из нее ткани.
В отделочном производстве ткани красят в различные цвета или наносят на ткани различные рисунки. Ткани из шерсти вырабатываются гладкокрашеными, пестроткаными и напечатанными.
Шерстяные волокна имеют следующие свойства : обладают высокой гигроскопичностью, то есть хорошо впитывают в себя влагу, упругие (изделия мало мнутся), стойкие к воздействию солнца (выше, чем у хлопка и льна).
Чтобы проверить шерстяное волокно, надо кусочек ткани поджечь. Во время горения волокно шерсти спекается, образовавшийся спекшийся шарик легко растирается пальцами. В процессе горения ощущается запах жженого пера. Таким путем можно определить ткань: чистая это шерсть или искусственная.
Из шерстяных волокон изготавливают платьевые, костюмные и пальтовые ткани. В продажу шерстяные ткани поступают под такими названиями: драп, сукно, трико, габардин, кашемир и др.
Существует несколько видов бабочек, гусеницы которых перед превращением в куколки вьют коконы, используя выделения из специальных желез. Таких бабочек называют шелкопрядами. В основном разводят тутового шелкопряда.
Шелкопряды развиваются в несколько стадий: яйцо (грена), гусеница (личинка), куколка и бабочка. Гусеница развивается 25-30 дней и проходит пять возрастов, разделяемых линьками. Ее длина к концу развития достигает 8, а толщина 1 сантиметра. 8 конце пятого возраста шелкоотделительные железы гусениц заполняются шелковой массой. Шелковина - тонкая парная нить из белкового вещества фиброина - выдавливается в жидком состоянии, а затем твердеет на воздухе.
Образование кокона длится 3 дня, после чего происходит пятая линька, и гусеница превращается в куколку, а через 2-3 недели в бабочку, которая живет 10-15 дней. Бабочка-самка откладывает грену, и начинается новый цикл развития.
Из одной коробки грены массой 29 граммов получают до 30 тысяч гусениц, съедающих около тонны листвы и дающих четыре килограмма натурального шелка.
Для получения шелка естественный ход развития шелкопряда прерывают. На заготовительных пунктах собранные коконы подсушивают, затем обрабатывают горячим воздухом или паром, чтобы предотвратить процесс превращения куколок в бабочек.
На шелковых предприятиях коконы разматывают, соединяя вместе несколько коконных нитей.
Натуральный шелк - это тонкие нити, которые получают при размотке коконов гусеницы тутового шелкопряда. Кокон - это плотная, похожая на крошечное яйцо оболочка, которую гусеница туго свивает вокруг себя перед тем, как превратиться в куколку. Четыре стадии развития шелкопряда - яичко, гусеница, куколка, бабочка.
Собирают коконы через 8-9 дней с начала завивки и отправляют на первичную обработку. Цель первичной обработки - размотать коконную нить и соединить нити нескольких коконов. Длина коконной нити от 600 до 900 м. Такую нить называют шелком-сырцом. Первичная обработка шелка включает следующие операции: обработка коконов горячим паром для размягчения шелкового клея; сматывания нитей с нескольких коконов одновременно. На текстильных фабриках из шелка-сырца получают ткань. Шелковые ткани вырабатывают гладкокрашеными, пестрокрашеными, напечатанными.
Шелковыеволокна имеют следующие свойства : они обладают хорошей гигроскопичностью и воздухопроницаемостью, менее устойчивы к солнечным лучам, чем другие натуральные волокна. Горит шелк так же, как и шерсть. Изделия из натурального шелка очень приятно носить, благодаря их хорошим гигиеническим свойствам.