лучшие книги по экономике
Главная страница

Главная

Замовити роботу

Последние поступления

Форум

Создай свою тему

Карта сайта

Обратная связь

Статьи партнёров


Замовити роботу
загрузка...
Книги по
алфавиту

Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
К
Л
М
Н
О

ЕКОЛОГІЯ І ЕКОНОМІКА

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

3.1.3. Класифікація, техніко-економічні та екологічні характеристики сировини


Сировина є первинним предметом праці, а її видобуток — початком будь-якої системи технологій. Для раціональнішого планування й аналізу витрат суспільної праці у виробництві економіст (насамперед менеджер виробництва) має бути добре обізна­ним з техніко-економічними характеристиками сировини та процесами її перетворення на споживні вартості.
Термін «сировина» не є однозначним поняттям. Найбільш узагальнено його слід розуміти як первинний предмет праці, взятий безпосередньо з природи, матеріальний субстрат, який містить у собі основу цільового продукту.
З погляду економіки, сировина — це видобутий природний ресурс, на який витрачено певну працю (отже, має ціну) і який потребує подальшого перероблення в цільові продукти.
Існують різні схеми класифікації промислової сировини: за походженням (мінеральна, рослинна, тваринна), за агрегатним станом (тверда, газоподібна, рідинна), за галузево-технологічним принципом використання (рудна, нерудна, паливна).
Рудна сировина — це гірські породи або мінеральні агрегати, які містять метали в такій кількості й у такій формі хімічного зв’язку з іншими елементами, що дає змогу видобувати їх за сучасною промисловою технологією та економічно виправдовувати зроблені витрати.
Нерудна сировина — це вся інша неорганічна сировина, яка не використовується для видобування металів.
Паливна сировина (вугілля, нафта, газ, торф, сланець) становить окрему групу й використовується в паливно-енергетичній та хімічній промисловості.
Що слід розуміти під техніко-економічними характеристиками сировини?
По-перше, хімічний склад сировини й наявність її в земній корі; по-друге, доступність її видобування й технологічного перероблення; по-третє, значення для економіки.
Розглянемо ці характеристики.
У природі стабільно існує 92 хімічні елементи (від водню до урану), які в різноманітних поєднаннях утворюють мільйони хімічних сполук навколишнього середовища. Джерело хімічних елементів — це земна кора разом зі Світовим океаном та атмо-
сферою. Земна кора (літосфера) — це тверда оболонка Землі глибиною від кількох десятків кілометрів під гірськими масивами до кількох кілометрів під океаном. Основу земної кори становлять осадкові породи, граніти й базальти із середньою густиною 2800 kg ? m–3. Нижня її межа — мантія (ультраосновний субстрат більшої густини — 5300 kg ? m–3).
Схему профілю земної кори було наведено на рис. 24. Маса земної кори визначається у 2,2 ? 1019 (22 трильйони)t.*
Про масштаби видобування корисних копалин свідчать такі дані: у ХХ ст. із надр Землі вилучено близько 300 млрд т рудної сировини, що дорівнює масі цілих гірських масивів. Звичайно, для промислового розроблення використовують тільки верхні шари земної кори з відносно високою концентрацією корисного елемента. Кількість тих чи тих хімічних елементів у земній корі є різною. Вміст елементів уперше підрахував американський геохімік Ф. Кларк іще наприкінці минулого сторіччя. Відтоді середній вміст елемента в земній корі, виражений у процентах, називають кларком елемента. Тільки три елементи — кисень, кремній і алюміній — становлять 82,5 % маси земної кори, а разом із залізом, кальцієм, натрієм, калієм, магнієм і титаном — понад 98 %. Отже, на інших 83 елементи припадає всього 2 % маси кори.
Розподіл хімічних елементів у земній корі за декадами, запропонований В. І. Вернадським, наведено в табл. 28.

Таблиця 28

Вміст елементів у земній корі та масштаби
їх використання в економіці


Декада

Маса в земній корі, %

Елементи (видобуток, t/рік)

«Мільйонери» — 1 Мt

«Стотисячники» — 100 kt

«Тисячники» — 1 kt

Маловикористовувані
та рідкісні << 1 kt

I

50…10

O (20 Gt), Si

 

 

 

II

10…1

Ca, Fe, Al, Na, K

Mg

 

 

III

1…10–1

H, C, Ti, Mn

 

 

 

IV

10–1…10–2

P, S, Ba, Cl, F, Cr, N, Cu

Zr

Sr

Rb

V

10–2…10–3

Zn, Pb

Ni, Sn, Li

V, Sb, Co, Nb

 

VI

10–3…10–4

B

Br

Mo, W, U, Ta, Th, As

Be, Ge, Cs, Ta

VII

10–4…10–5

 

 

Bi, Se, I

Ir, In

VIII

10–5…10–6

 

 

Hg

Tl, Os

IX

10–6…10–7

 

 

Au

Pt, Ro

X

До 10–9

 

 

 

Pa, Ra, At (~ 4 kg)

Економічне значення елементів неоднакове. Загальною характеристикою елементів, яка відображає їхнє значення для економіки, є обсяг їх видобування. Виходячи з цього показника, всі елементи умовно поділяють на чотири групи за видобуванням (t/рік).
І група — елементи великотоннажного виробництва — (понад 1 Mt)*. Близько двох десятків таких хімічних елементів щорічно видобувається й реалізується у світовій економіці.
ІІ група — елементи середньотоннажного виробництва, «стотисячники» (від 1 ktдо 1 Mt).
ІІІ група — елементи «тисячники» (до 1 kt).
IV група — елементи, які видобувають у відносно невеликій кількості (kg…t), але особливо цінні для галузей нових технологій, медицини й наукових дослідів.
Узагальнені (орієнтовні) дані щодо економічних характеристик деяких металів наведено на рис. 57.


Рис. 57. Узагальнені дані економічних характеристик
найважливіших металів сучасної промисловості

Конструкційні матеріали.

Конструкційні матеріали — це матеріали з точно визначеними фізико-хімічними й механічними властивостями. Конструктори й технологи враховують значення цих властивостей на всіх стадіях процесу виготовлення виробу з наперед заданими характеристиками, а економісти прогнозують ефективність їх використання в народному господарстві. Порівняння окремих основних фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів (табл. 29) показує, що між ними не спостерігається очевидно закономірної залежності.

Таблиця 29

ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Матеріал

Густина, kg/m3

Модуль пружності Е, ГРа

Межа міцності, МРа

Коефіцієнт лінійного розширення,
a ? 106 1/°С

Сталь 20

7800

200…210

400…600

12…15

Чавун С4 21

6800…7400

80…160

210

10…12

Латунь ЛКС 80 3 3

8600

90…140

350…400

20

Алюмінієвий сплав

2700

72

130…255

24

Полімер-органічне скло (поліметилакрилат)

1200

3,0

17,5…71,0

71

Полімер-фторо-
пласт 4

2150…2350

0,47…0,85

21…25

Ситал магнезіальний

2700

140…180
(за згинання)

3…5

Вуглецеве волокно («Вуса»)

950

350

2300

0,1

Звичайно, у довідниках завжди можна знайти детальні їхні характеристики, але для розуміння загальних зв’язків між ними корисно хоча побіжно розглянути залежність між властивостями елементів та їхніми фундаментальними характеристиками.
Фундаментальною та точною характеристикою будь-якого матеріалу є його атомний склад і будова міжатомного зв’язку, що зумовлюються місцем елемента в Періодичній системі. На рис. 58 наведено фрагмент таблиці Періодичної системи хімічних елементів у її так званому «довгому» варіанті (періоди розміщено в одну лінію від елементів першої групи до інертних газів) з елементами, які є компонентами сплавів конструкційних металів. Неважко помітити, що метали з лівої частини таблиці є переважно представниками s-елементів (Li—2s1, Be—2s2, Mg3—s2), і лише алюміній має триелектронну конфігурацію (3s2p1) зовнішнього (валентного) електронного шару.

Уся ця група металів — це легкі, низькоплавкі (виняток — Ве), корозійно нестійкі метали. Температура їх плавлення, стійкість проти корозії та щільність збільшуються зліва направо, що зумовлено збільшенням кількості валентних електронів від одного s1 (Li) до трьох s2p1 (Al), отже, міцністю міжатомного зв’язку. У центрі таблиці — дев’ять металів IV, V і VI груп 4, 5, 6 періодів, які є представниками так званих перехідних d-елементів
(d-металів).
Зовнішню (валентну) електронну конфігурацію в металах представлено d і s-електронами. Як у групі s-металів (ліворуч), так і в дев’ятці d-металів можна легко виявити закономірність підвищення температури плавлення й густини зі збільшенням кількості електронів у зовнішній (валентній) конфігурації від Ті (324s2) до Cr (354s1), від Zr (425s2) до Мо (455s1) і від Нf (526s2) до W (546s2). Така сама закономірність спостерігається в групах згори донизу від елементів 4-го до 6-го періодів.
Отже, знаючи цю закономірність, досить запам’ятати, в якого металу найбільші числові значення характеристик (температура плавлення та щільність) і в якого найменші, щоб орієнтовно оцінити ці характеристики в інших металів дев’ятки. Такими металами відповідно будуть титан і вольфрам. Наприклад, температура плавлення титану tпл = 1670°С, а вольфраму tпл = 3380°С. Для ніобію, який розміщено між ними в V групі 5-го періоду, температуру визначимо (приблизно) як середню арифметичну

Насправді температура плавлення ніобію 2400°С (розбіжність лише 5 %). Хоча не в кожному випадку числові значення, отримані таким способом, будуть точними, але послідовність у ряду збільшення (чи зменшення) таких характеристик цілком вірогідна.



Рис. 58. Залежність фізичних і механічних властивостей конструкційних
металів від їхнього місця в періодичній системі елементів*
________

  * Ідею побудови таблиці автор запозичає з книги M. Beckert «Welt der Metall» [181].


Вода й повітря у промисловості та побуті

Особливу роль у природних і технологічних процесах відіграють вода й повітря. Понад 85 % води, яка застосовується в промисловості, витрачається в процесах охолодження й нагрівання матеріальних потоків. Це пояснюється унікальними властивостями води: високою теплоємністю та ентальпією випаровування. Так, нагадаємо, що для підігрівання 1 kg води на один градус потрібно витратити 4,2 kJ(1 kkal), а для її випаровування — 2,26 MJ (539 kkal). За зворотних процесів — конденсації пари й охолодження води — буде виділятися така сама кількість теплоти. Під час випаровування кожна тонна води поглинає 2,26 GJ, що еквівалентно енергії, яка виділяється під час згоряння понад 100 kgвугілля.
У сучасних теплових і атомних електростанціях теплоносієм від джерела виділення теплоти (парового котла чи ядерного реактора) до турбоелектрогенератора є вода. Вода й водяна пара за допомогою теплообмінників нагрівають чи охолоджують технологічні середовища в багатьох промислових процесах. Близько 25 % води в промисловості застосовується для очищення технологічних газів, гідротранспортування подрібненої сировини, вугілля, а також як розчинник і мийний засіб. У низці хімічних, електрохімічних, біохімічних процесів вода застосовується як основний реагент або сировина.
Важливе значення для ефективного використання води у промисловості має її якість. Оскільки вода — добрий розчинник, вона рідко трапляється в природі в чистому (як речовина) стані. Для промисловості важливою характеристикою якості води є кількість і хімічний склад розчинених у ній солей. Природна вода, що містить солі кальцію та магнію (карбонати, сульфати, хлориди), називається твердою водою (табл. 30), а вода, де таких солей немає або дуже мало, — м’якою.

 

Таблиця 30

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ПРИРОДНИХ ВОД

Джерело

Склад, mg/l

Ca2+

Mg2+

Na+ + K+

Cl–

Океан

418

1329

11 428

146

2768

19 833

Ріки

 

 

 

 

 

 

Амур (м. Хабаровськ)

9,4

2,1

2,4

17,3

3,6

3,2

Закінчення табл. 30


Джерело

Склад, mg/l

Ca2+

Mg2+

Na+ + K+

Cl–

Дніпро (м. Київ)

36,4

5,8

5,0

75,2

8,6

3,1

Кура (м. Сарирабад)

45,9

14,7

37,9

93,9

61,4

23,8

Нева (колгосп
Ново-Саратовський)

7,8

2,5

2,8

13,9

5,0

4,6

Об (м. Новосибірськ)

24,7

7,8

8,1

69,4

9,5

5,3

Колорадо (м. Остин)

105,8

9,5

102,7

108,4

199,0

159,5

Рейн (м. Кельн)

50,3

11,7

5,2

181,4

24,6

8,0

Ніл (м. Каїр)

15,8

8,8

11,8

84,6

46,7

3,4

Озера

 

 

 

 

 

 

Байкал

15,2

4,2

61

59,2

4,9

1,8

Женевське

42,3

3,39

4,22

51,4

40,5

0,79

Мічіган

26,2

8,26

4,74

58,3

7,1

2,72

Мертве море

17127

45 345

39 158+ +7956

240

разом мінерали

343 202

Моря

 

 

 

 

 

 

Каспійське

360

730

3270

200

3010

5710

Чорне

250

650

5510

80

1310

9630


* За правилом «N».

* 1 млн т.

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]


ВНИМАНИЕ! Содержимое сайта предназначено исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права принадлежат их законным правообладателям. Любое использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием содержимого сайта.
© 2007-2017 BPK Group.