умк_кириенко_1

Развитие рассматриваемой системы технологических процессов идет как по рационалистическому, так и эвристическому пути.

На участке В0В1 осуществлялось только рационалистическое развитие системы с уровнем технологии У1.

На участке В1В2 осуществлялось рационалистическое развитие системы с одновременной оптимизацией распределения вооруженности составляющих (квазиэвристическое развитие).

Этот участок характеризуется как ростом технологической вооруженности, так и ростом уровня технологии до максимально возможного (потенциального) Уп11 на данном этапе.

Отрезок В2В3 соответствует приросту производительности труда также за счет рационалистического развития.

Но при достигнутом максимальном для данного вида системы значении уровня технологии изменяется только технологическая вооруженность.

В точке В3 осуществлен эвристический переход на другую технологию, которая характеризуется спектром значения уровня технологии от У2 до Уп11 и имеет начальную производительность L4.

Дальнейшее развитие системы происходит по квазиэвристическому пути до достижения в точке В4 значения производительности L5 при ypoвне технологии Уп11.

Последующее развитие системы технологических процессов до технологической вооруженности В5 чисто рационалистическое.

Модель развития систем технологических процессов может быть выражена следующей зависимостью:

где Ус – уровень технологии системы; Вс – технологическая вооруженность системы; Lс – производительность труда в системе.

где Bi – технологическая вооруженность i-го элемента системы; Xi – удельный вес работающих, занятых в i-ом элементе системы (относительная численность работающих).

где ni – количество работающих в i-ом элементе технологической системы;

∑n ni – общее количество работающих в системе технологических процессов.

i =1

Учитывая вышеизложенное, модель рационалистического развития систем технологических процессов принимает вид:

i=1

Вслучае квазиэвристического развития уровень технологии может увеличиваться не более чем до средневзвешенного уровня технологии элементов технологической системы:

Данное соотношение показывает, что уровень технологии технологической системы зависит от взаимных пропорций ее составляющих. Таким образом, уровень технологии системы зависит от того, насколько существенно использованы резервы развития составляющих ее технологий.

Максимальный рост уровня технологии системы, а, следовательно, и производительности труда будет достигаться при равенстве технологической отдачи элементов системы:

где В1, В2,…, Вn – технологические вооруженности составляющих системы; У1,У2,…,Уn – уровни технологии составляющих системы.

Это соотношение показывает, что для достижения максимального роста производительности труда необходимо распределить имеющиеся средства таким образом, чтобы технологические вооруженности составляющих системы пришли в соответствие с уровнем их технологической отдачи. Это является условием максимизации уровня технологии производства в целом. Другими словами, приведенное соотношение определяет качественную сбалансированность системы и, следовательно, потенциальные возможности развития каждой из технологий – эволюционным или революционным путем. Как и в случае развития технологических процессов, увеличение технологической вооруженности системы (рационалистическое развитие) связано с повышением технической оснащенности производства без существенного изменения его технологических принципов.

Повышение уровня технологической системы (эвристическое развитие производства) свидетельствует о качественных изменениях технологического способа производства в системе.

72

РАЗДЕЛ 2. ВАЖНЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

ЛЕКЦИЯ 6. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ

ИМИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВАЯ БАЗА СТРАНЫ

6.1.Минерально-сырьевые ресурсы и их характеристика

6.1.1. Классификация сырья

Природные и искусственные материалы, используемые в промышленности для производства продукции, называют сырьем.

Сырье – один из важнейших элементов производства, влияющих на технологию и качество продукции. От обеспечения сырьем и его качества зависит эффективность работы промышленности. Сырье – это предмет труда, претерпевший известное изменение в процессе его добычи или производства. Например, вискозное волокно, полученное из древесины, является сырьем в текстильной промышленности; добытая железная руда – сырьем в металлургической промышленности и т.д.

Природное сырье характеризуется тем, что его получают в готовом виде из недр Земли, из различных горных пород, растений. Оно может быть и результатом жизнедеятельности разных животных. К природному сырью относятся: железная руда, известняк, доломит, глина, мел, асбест, нефть, хлопок, лен, шерсть, древесина и др.

Природное сырье в свою очередь делится на два подкласса: органические и минеральные материалы. К первым относят шерсть, лен, хлопок, древесину и другие материалы; ко вторым – железную руду, гипс, мел, асбест и др.

Искусственное сырье характеризуется тем, что его получают из разных природных материалов. К этому классу можно отнести химические волокна, синтетические каучуки и др.

Искусственное сырье также подразделяется на два подкласса: органические материалы (вискозные, ацетатные волокна и др.) и минеральные (силикатные, металлические волокна и др.).

Сырье и материалы делят на основные и вспомогательные. Основ-

ные материалы составляют материальную основу выпускаемой продукции: железная руда – чугуна; текстильные волокна – тканей; металл – машин, станков; древесина – мебели и т. д.

К классу вспомогательных относят такие материалы, которые не составляют материальную основу производимой продукции, а придают ей

73

определенные свойства и качества, обеспечивают работу оборудования и нормальный ход технологического процесса. Например, красители придают тканям определенный цвет; топливо, смазочные масла обеспечивают работу оборудования; катализаторы – нормальное протекание либо ускорение технологического процесса.

Есть предметы труда, используемые в производстве в качестве полуфабрикатов. Полуфабрикат – это продукт, изготавливаемый на одном участке производства и используемый для выработки продукции на другом участке. Полуфабрикат нередко выступает в качестве готовой продукции. Так, пряжа является готовой продукцией прядильного производства, а на комбинате, где она перерабатывается в ткань, – полуфабрикатом.

6.1.2. Качество сырья и современные технологические процессы

Качество сырья – это совокупность его технологических, физических и химических свойств, обеспечивающих высокий уровень технологического процесса и качества выпускаемой продукции.

Вид и качество сырья предопределяют режим работы и производительность оборудования, характер технологии, влияют на качество и себестоимость выпускаемой продукции. Так, в металлургической промышленности для получения чугуна используют руды с разным содержанием железа. При высоком содержании железа в рудах снижаются затраты на подготовку руды к плавке и уменьшается расход кокса. Повышенное содержание пустой породы и вредных примесей в рудах обусловливает уменьшение производительности плавильных установок, увеличение расхода топлива, флюсов и снижение качества чугуна.

Встроительстве используют обычные и быстротвердеющие цементы. Применение быстротвердеющих цементов способствует ускорению технологического процесса изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Втекстильной промышленности для производства пряжи, тканей и трикотажа используют разнообразные химические волокна. Так, использование высокоусадочных и малоусадочных штапельных волокон связано с совершенствованием технологии получения высокообъемной пряжи и трикотажных изделий, капроновое моноволокно большой толщины применяют вместо натуральной щетины для изготовления щеточных изделий, тонкое капроновое волокно – вместо хлопчатобумажных нитей в производстве чулочных изделий. Выпуск химического жгутового волокна малого развеса позволил в текстильной промышленности создать однопроцессный способ получения пряжи непосредственно из жгута. Таким образом, вид и качество сырья определяют технологию, вид оборудования и качество выпускаемой продукции.

74

6.1.3. Рациональное и комплексное использование сырья

Опыт работы промышленных предприятий и объединений показывает, что экономика производства зависит от характера использования сырья. В отраслях промышленности имеются разнообразные методы рационального использования сырья. Наиболее важными из них являются рацио-

нальный выбор и комплексная переработка, повторное использование,

высококачественная первичная обработка и обогащение, максимальное использование отходов производства.

Выбор сырья определяет тип применяемого технологического оборудования, характер технологии, длительность производственной работы предприятий. Современный уровень техники позволяет выпускать одну и ту же продукцию из сырья различных видов; так, например, в машиностроении отдельные детали машин изготовляют из металла, пластмасс, древесного пластика. Правильный выбор сырья характеризуется снижением себестоимости продукции и повышением ее качества. Не менее важным является рациональное использование сырья.

Комплексная переработка сырья возможна лишь при высокой ор-

ганизации производства. Она предполагает применение разнообразных технологических процессов, расширение номенклатуры продукции на одном предприятии. При этом снижаются транспортные расходы, себестоимость продукции, растет прибыль промышленных предприятий. Поэтому комплексное использование сырья является важной народнохозяйственной задачей.

До сравнительно недавнего времени использовался лишь один из ценных компонентов, содержащихся в сырье, а остальные шли в отходы производства. Примером комплексного использования сырья может служить схема переработки апатитонефелиновой породы. Эту породу измельчают и разделяют методом флотации на апатит и нефелин. Из апатита химическим путем получают гипс, цемент, соли фосфорной кислоты и другие ценные продукты, из нефелина – поташ, соду, ванадий, титан и др. Нефелин перерабатывают на алюминиевых заводах.

В текстильной промышленности в процессе механической переработки шерсти накапливаются отходы в виде коротких волокон (гребенного очеса). Очес и другие обраты камвольного производства долгое время перевозили на суконные предприятия, где их перерабатывали. В настоящее время комплексная переработка длинных и коротких волокон шерсти, очеса, сдира крутых концов и других образцов производится на камвольносуконных комбинатах. Организация таких комбинатов позволила сократить транспортные расходы, рационально использовать складские и вспо-

75

могательные помещения, внедрять более прогрессивную технику и передовую (малоотходную) технологию.

Таким образом, комбинирование предприятий, комплексное использование сырья дают возможность получать большой экономический эффект.

6.1.4. Влияние качества сырья и материалов на качество продукции

Под качеством продукции понимается совокупность ее свойств, обусловливающих способность удовлетворять определенные потребности потребителя или общества.

Качество продукции на стадии изготовления определяется тремя слагаемыми, тесно взаимодействующими между собой в процессе труда: качеством труда изготовителей этой продукции; качеством исходного материала (сырья, полуфабрикатов, комплектующих изделий); качеством средств труда (машин, установок, станков и другого оборудования). Таким образом, сырье и материалы являются одними из важнейших факторов, формирующих качество продукции. Так, анализ влияния различных факторов на качество шерстяных, хлопчатобумажных и льняных тканей показал, что сортность этих тканей существенно зависит от качества исходного сырья – шерсти, хлопка и льна. В данном случае степень этой зависимости больше, чем зависимость от всех других факторов, влияющих на качество ткани: совершенства машин и механизмов, ритмичности производства, трудовой и технологической дисциплины. Следует отметить, что все факторы, определяющие качество продукции, – технологические, экономические, социальные, технические – действуют в неразрывной связи друг с другом в процессе производства.

Роль сырья и материалов в формировании качества продукции зависит от вида изделия. Чем проще изделие, тем очевиднее связь между качеством сырья, основных и вспомогательных материалов и качеством выпускаемой продукции. Качество материалов, являясь материальной основой свойств конечного изделия, влияет на эти свойства по-разному в зависимости от технологического процесса изготовления данного изделия. Например, при выпуске такого сложного изделия, как электронные часы, качество комплектующих изделий – корпуса, жидкокристаллического индикатора, конденсаторов, интегральных схем, платы, элементов питания, кварцевого резонатора – зависит непосредственно от материалов. В свою очередь характеристики электронных часов (технические, экономические, эргономические, эстетические, информативные и др.) зависят от материалов, из которых изготовлены эти часы, опосредованно, но свойства этих материалов здесь имеют решающее значение.

76

Основные материалы, из которых непосредственно изготовлены конструкции прибора, и вспомогательные материалы, необходимые для осуществления той или иной технологической операции, оказывают наиболее значительное влияние на качество продукции в электронной, электротехнической, радиотехнической промышленности. Особенно это проявляется в полупроводниковых приборах и интегральных схемах (приборах на одном кристалле, где технологическими операциями на основе достижений многих отраслей науки и техники сформированы десятки и даже сотни транзисторных структур). Выход годных изделий на каждой технологической операции зависит здесь не только от соблюдения технологических режимов, но в решающей степени – от свойств применяемых материалов, их чистоты. Причем так называемые вспомогательные материалы (химикаты – кислоты, щелочи и их смеси; особо чистая вода; газы; абразивные материалы для шлифовки и полировки полупроводниковых пластин) имеют не меньшее значение, чем основные материалы (полупроводники, германий, кремний, селей; материалы для изготовления внутренних и внешних выводов – золото, алюминий, молибден, никель; изоляционные материалы – стекло, керамика, органические лаки; материалы защитных корпусов – медь, сталь и др.).

Влияние материалов на качество конечного изделия зависит от степени соответствия свойств материала требованиям, которые к ним предъявляются, совершенства технологического процесса изготовления данного изделия, качества конструкции изделия и других факторов.

При разработке новой техники и технологии следует полнее использовать возможности материалов с заранее заданными свойствами, прогрессивных конструкционных материалов, в том числе синтетических, композиционных, сверхчистых и других в целях достижения высокого качества продукции.

6.2.Топливно-энергетический комплекс и его характеристика

6.2.1.Виды и основные характеристики топлива

Топливо – вещество, при сжигании которого выделяется значительное количество теплоты, используемое как источник получения тепловой энергии и как сырье в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Топливо, содержащее органические вещества, называют углеводородным. Путем химической переработки из него получают разно-

образные продукты. Различают естественные и искусственные топлива.

К естественным относятся ископаемые и растительные топливные вещества, а к искусственным – продукты переработки естественных топливных веществ. Все топлива по агрегатному состоянию подразделяются на

77

твердые (ископаемые угли, торф, древесина, сланцы), жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный и попутный газы и др.).

Основной характеристикой топлива является его теплота сгорания, т.е. количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топли-

ва. Различают теплоту сгорания удельную (МДж/кг) и объемную

(МДж/м3).

Всостав всех видов топлив входит горючая масса (органическая и неорганическая) и негорючая масса (зола, влага). Чем больше в органической массе содержание углерода и водорода и чем ниже содержание кислорода и азота, тем больше теплота сгорания топлива.

Одним из важнейших видов жидких топлив является нефть, которая представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Органическая часть нефти состоит на 83 – 87 % из углерода и на 12 – 14 % из водорода. Удельная теплота сгорания нефти колеблется от 39,8 до 44 МДж/кг.

Природный газ содержит до 98 % метана. Его объемная теплота сгорания составляет в среднем 30 – 35 МДж/м3. В нефти, находящейся в недрах Земли, всегда присутствуют растворенные газы, которые при добыче выделяются из нее (попутные газы). Объемная теплота сгорания попутных

газов примерно в 1,5 раза выше, чем природного газа, и составляет 50000 – 55000 кДж/м3.

Содержание углерода в твердых топливах (буром и каменном угле, антраците) – 70 – 95 %, их удельная теплота сгорания – 25,5 – 33,5 МДж/кг.

Внашей стране создана мощная топливно-энергетическая база. Однако быстрый рост различных отраслей народного хозяйства предъявляет все более высокие требования к развитию топливно-энергетической базы страны и предполагает экономное и рациональное использование всех видов топлива при одновременном снижении затрат на их добычу.

6.2.2. Основные виды и источники энергии

Энергетический потенциал нашей планеты включает практически неистощимые в обозримом будущем источники энергии – Солнце, ветер, воды рек и морей – и невосполнимые, связанные с использованием полезных ископаемых – нефти, угля, природного газа, торфа и горючих сланцев.

Источники энергии первой группы, за исключением гидроэнергии рек, до настоящего времени играют ничтожную роль в мировом энергетическом балансе, а основное количество энергии человечество получает, реализуя химическую энергию и частично ядерную энергию различных топлив.

Все технологические процессы в промышленности связаны с энергетическими затратами или выделением энергии. Энергия необходима как

78

для проведения самого технологического процесса, так и для транспортировки сырья и готовой продукции, вспомогательных операций (сушка, дробление, фильтрование и т.д.). Промышленные предприятия потребляют значительное количество энергии различных видов. В структуре себестоимости, например, химической продукции затраты на получение энергии составляют около 10 %, что свидетельствует о высокой энергоемкости химических производств. Энергоемкость различных производств, т.е. расход энергии на изготовление единицы продукции, различается весьма значительно. Наша страна располагает небольшими энергетическими ресурсами, которые не позволяют полностью удовлетворить потребности в них всех отраслей народного хозяйства. Поэтому мы вынуждены использовать ресурсы, закупаемые в соседних с нами странах, что приводит к увеличению себестоимости производимой отечественными предприятиями продукции.

Впромышленности применяются разнообразные виды энергии:

электрическая, тепловая, ядерная, химическая и энергия света. Элек-

трическая энергия в промышленности используется для преобразования в механическую энергию, для осуществления процессов обработки материалов, дробления, измельчения, перемешивания, центрифугирования, для нагревания, электрохимических реакций и электромагнитных процессов.

Электрическую энергию производят гидроэлектростанции, тепловые

иатомные электростанции. В последние годы успешно ведутся работы по непосредственному преобразованию тепловой энергии в электрическую. Всестороннее развитие технической базы всех отраслей народного хозяйства требует дальнейшего развития электроэнергетики.

Тепловые электростанции играют доминирующую роль в электроэнергетическом балансе СНГ, на их долю приходится около 80 % всей производимой электроэнергии. Проблема совершенствования тепловых электростанций, повышение коэффициента их полезного действия имеет большое народнохозяйственное значение.

ВБелоруссии сосредоточено значительное количество гидроэнергетических ресурсов. Современный период развития гидроэнергетики характеризуется дальнейшим увеличением мощности строящихся ГЭС.

Потенциальная энергия мировых запасов ядерного горючего превосходит в десятки раз потенциальную энергию разведанных запасов угля, нефти и природного газа вместе взятых. В целях экономии и правильного использования природного невозобновляемого энергетического сырья необходимо интенсивно развивать атомные электростанции (АЭС), обладающие высоким коэффициентом полезного действия.

Тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива, широко применяется для проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, выпарки, сушки, перегонки и т.д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций. В качестве

79

теплоносителей могут быть использованы топочные газы, водяной пар, перегретая вода, используемые при проведении эндотермических химических процессов. Например, в производстве водорода из азотно-водородной смеси теплота, выделяющаяся при конверсии метана, используется для проведения реакции конверсии оксида углерода. В производстве аммиачной селитры выделяющаяся в результате экзотермической реакции теплота используется для выпаривания реакционной массы и ее кристаллизации.

Химическая энергия используется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую. Эти источники энергии характеризуются высоким коэффициентом полезного действия.

Световая энергия используется в промышленности при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов, а также для реализации большого числа фотохимических процессов в технологии синтеза хлористого водорода, и т.д.

Эти процессы реализуются в системах управления и контроля технологических процессов. Источником световой энергии является Солнце, где происходят атомные реакции синтеза ядер водорода и углерода. Сначала использовалась лишь тепловая энергия солнечных лучей. В настоящее время широко известно применение солнечных батарей на космических кораблях, а, используя световую энергию в южных районах страны, можно добиться кипячения воды, нагревания жидкостей и даже плавки металлов.

Энергия рек занимает значительное место в производстве электроэнергии, особенно в странах, богатых гидроресурсами. Электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, составляет 99,7 % в электроэнергетическом балансе Норвегии, во Франции и Италии – соответственно 50 и 58 %.

Энергия морских приливов – разновидность энергии водного потока. Приливы – периодические колебания уровня моря, обусловленные силами притяжения Луны и Солнца в соединении с центробежными силами, развивающимися при вращении систем Земля – Луна и Земля – Солнце. Приливы обладают огромной энергией. Высота приливной волны достигает 10 – 20 м. Мировой технический потенциал морских приливов составляет около 500 млн. т. условного топлива в год. Для СНГ и в частности России представляет интерес использование этого источника энергии в районах побережья Баренцева, Белого и Охотского морей. Уже сделаны первые исследования на пути к практическому использованию этого источника энергии.

6.2.3. Электроэнергетика и охрана окружающей среды

Основными направлениями экономического и социального развития Республики Беларусь определены важнейшие пути и средства решения проблемы охраны окружающей среды. Поставлена задача совершенствования технологических процессов с целью сокращения выбросов вредных

80