34. Безотходные малоотходные технологии.

«Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы производство потребление вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

Принципы безотходных технологий.

При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.

Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.

Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.

К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использованием железа.

Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных производств. К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.

Отходы производства это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Отходы потребления изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.

Отходы производства и потребления являются вторичными материальными ресурсами (ВМР), которые в настоящее время могут вторично использоваться в народном хозяйстве. Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для здоровья человека или окружающей среды.

51. Основы технологии производства композиционных материалов. Композиты, армированные волокнами. Технико-экономическая оценка. Композиционные материалы(КМ) – искусственно созданные материалы, состоящие из двух или более разнородных и нерастворимых друг в друге компонентов(фаз), соединяемых между собой физико-химическими связями. КМ зависят от свойств их компонентов: арматура(наполнитель) и матрица. Различают волокнистые (армированные волокнами или нитевидными кристаллами), дисперсноупрочненные (упрочнитель в виде дисперсных частиц) и слоистые (полученные прокаткой или прессованием разнородных материалов). Классификация по материалам матрицы: углеродные, металлические, керамические и полимерные. Формирование изделий из ПКМ осуществляется литьём под давлением, экструзией, прессованием, намоткой(только для ПКМ!)и др. ПКМ – стеклопластики,органопластики, углепластики. В МКМ матрица-металлы и их сплавы, наполнитель-метал. и неметал. волокна. МКМполучают след.методами: метод прокатки, жидкофазный метод, метод осаждения-нанесения. В ККМ матрица-керамика, арматура-метал. и неметал. наполнитель. Для получения ККМ используются методы порошковой металлургии, гидростатическое и горячее прессование, шликерное и вакуумное литьё. Для получения ККМ с метал. напол-ми применяются волокна вольфрама, молибдена, стали, ниобия, а для ККМ с неметал.-углеродные волокна.В УКМ матрица и наполнитель представлены углеродом или графитом. Отличительная особенностьКМ: малая пл-ть, высокая прочность и жесткость, хор. техн. св-ва.. По прочности, жесткости и др. сво-ам превосходят обычные конструкционные материалы. Применяются в оборудовании , кот-е работает в экстремальных условиях. В свизи с тем, что области использования КМ практически неограниченны, следует ожидать значительное расширение их использования.

52. Основы технологии порошковой металлургии и её технико-экономическая оценка. Порошковая металлургия включает производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей и ком-позиций с неметаллами. Технологический процесс порошковой металлургии состоит

из трех стадий:

• производство металлических порошков; Для производства металлических порошков используют две группы методов: физико-химические (восстановление металла из его соединений, электролиз, термическая диссоциация и др.) и механические (измельчение твердого или распыление жидкого металла).

• придание порошкообразному материалу требуемой формы

(формование); Формование чаще всего осуществляется прессованием порошков в пресс-форме. Простейшая из них состоит из матрицы и двух пуансонов, к одному из которых или к обоим сразу прикладывают усилие, обеспечивающее уплотнение порошка в заготовку. Применяют и другие методы формования: гидростатический, шликерный и импульсный.

• спекание заготовки при повышенных температурах.Спекание заготовок обычно осуществляется при температуре, составляющей 70—90 % температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента, входящего в состав материала, при выдержке от нескольких минут до нескольких часов. Наиболее полно и быстро спекание происходит в вакууме. Хорошие результаты м.б. достигнуты при совмещении операции прессования и спекания(горячее прессование). Порошковая металлургия обеспечивает экономический эффект за счёт снижения расхода материалов, уменьшения трудоёмкости и себестоимости изготовления, отходы металлов составляют всего 2-5%.

53. Основы лазерной технологии. Методы лазерной обработки металлов и их сравнительна оценка. Лазер(оптический квантовый генератор) – источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Лазерные технологии можно разделить на 2 вида: с использование маломощных лазеров и использование лазеров большой мощности. Лазеры имеют большие геометрические размеры, отличаются высокой энергоёмкостью, сложны в изготовлении и эксплуатации. Методы лазерной обработки:

1)Термообработка(закалка, отжиг, отпуск).

2)Поверхностная обработка(легирование, аморфизация, наплавка)

3)размерная обработка(резка, сверление, фрезерование)

4)интенсификация химических процессов

5)Сварка

6)Измерительная технология

54. Ультразвуковая технология, сущность и области её применения.Ультразвуковой метод обработки относится к электрофизическому воздействию на материал, и назван так потому, что частота воздействий соответствует диапазону неслышимых человеческим ухом звуков. При распространении в материальной среде ультразвуковая волна переносит определенную энергию, которая может непосредственно использоваться в технологических процессах либо преобразовываться в тепловую, химическую, механическую. Энергия ультразвуковых волн во много раз больше переносимой слышимыми звуками. При этом ультразвуковые колебания сопровождаются рядом эффектов, которые могут быть использованы в качестве базовых для разработки различных процессов. Энергия ультразвуковых волн применяется для механической обработки твердых и сверхтвердых материалов, удаления поверхностных пленок и т.д. Ультразвук используется при получении однородных горючих смесей, сушке различных материалов. Очистке воздушных потоков и сточных вод от загрязняющих примесей., очистке металлических изделий от накипи и загрязнений, дегазация жидкостей. Известен метод холодной ультразвуковой сварки, который позволяет соединять детали при температурах ниже, чем температура плавления. Также ультразвук используется при работе контрольных и измерительных приборов. Последние годы ультразвук используется в медицине(для диагностики и лечения).

55. Основы мембранной технологии. Области применения. Основные разновидности мембранных процессов.Мембранная технология — новый принцип организации и осуществления процесса разделения веществ через полупрони-цаемую перегородку, отличающийся отсутствием поглощения разделяемых компонентов и низкими энергетическими затратами на процесс разделения.Между фильтрованием и мембранным разделением есть принципиальное отличие. В ходе фильтрования хотя бы один из компонентов газовой или жидкой смеси задерживается и фиксируется внутри фильтрующей перегородки.. В отличие от фильтра мембрана не фиксирует в себе ни один из компонентов разделяемой жидкой или газовой смеси, а только делит первоначальный поток на два, один из которых обогащен по сравнению с исходным каким-либо компонентом. Такой принцип действия мембраны делает ее срок службы практически неограниченным, без заметного изменения в эффективности разделения смесей. Разновидности мембранных процессов: 1) диффузионное разделение газов;

2)разделение жидкостей методом испарения через мембрану; 3) баромембранные процессы разделения жидких смесей; 4)электродиализ.