Контрольні питання

1. Назвіть існуючі системи фізичних величин, їх основні одиниці.

2. Що таке сертифікація, яка її мета?

3. Що називають сертифікатом відповідності?

4. Поняття: "стандарт", "кодекс усталеної практики", "технічні умови".

5. Що таке метрологія, як наука? Дайте визначення: еталон, повірочна схема.

6. В чому полягає забезпечення єдиної державної технічної політики у сфері підтвердження відповідності продукції?

7. Які існують форми сертифікації, порядок їх проведення?

8. Що передбачає система розроблення та поставлення продукції на виробництво?

9. Охарактеризуйте загальний стан ресурсної бази України?

10. Які роль відіграють вода і повітря у промислових технологіях?

11. Охарактеризуйте основні положення оподаткування природних ресурсів в Україні.

12. Охарактеризуйте основні способи водопідготовки.

13. Класифікація сировини.

Література: основна [1-5];

додаткова [2, 5, 6,10, 12-16].

Методичні вказівки до проведення змістовного модуля 3

Метою змістовного модуля є загальна характеристика видобувної галузі, паливно-енергетичного комплексу, металургійної промисловості України.

Студент повинен знати: основні визначення та поняття, що характеризують технології видобування сировини, енерготехнології, принципи енергозбереження та використання альтернативних джерел енергії, основи технології одержання чавуну, сталі, алюмінію, металообробки, стан та перспективи розвитку відповідних галузей.

Студент повинен вміти: оцінювати перспективність напрямів інноваційного розвитку галузей; характеризувати основні сировинні компоненти, готову продукцію, відходи, способи комплексної переробки відходів та вплив технологій на НПС.

Тема 2.1. Добувна промисловість та виробництво коксопродуктів

Семінарське заняття

План

1. Основи технологій видобування та збагачення вугілля.

2. Основи технологій видобування нафти, газу.

3. Основи технології виробництва коксопродуктів.

4. Попередження можливого навмисного відхилення від вимог технологічних регламентів та НТД, технологічних параметрів, процесів з метою зниження прибутковості та податку з прибутку підприємств добувної промисловості.

Перелік питань до самостійної роботи:

1. Технологія виробництва коксу та коксопродуктів.

2. Технологія видобування торфу.

3. Технологія видобування сланцевого газу.

Перелік питань до індивідуальної роботи:

1. Вплив технологічних процесів на прибутковість в добувній промисловості.

2. Альтернативні способи добування та переробки вугілля.

3. Перспективи видобування сланцевого газу в Україні.

4. Характеристика газових родовищ України.

5. Характеристика нафтових родовищ України.

Світові запаси мінерально-сировинних ресурсів. Запаси мінерально-сировинних ресурсів, є не відновлювальними. Запасів вугілля, залізної, марганцевої та хромової руд, фосфатної сировини та калійних солей при використанні на рівні того ж періоду повинно вистачити ще на 100—300 років. Але запасів поліметалевих руд, які містять Ni, Co, W, Mo, Cu, Pb, Zn, Sn, а також азбесту та особливо самородної S залишається на 30—60 років і менше.

Проблеми мінерально-сировинного комплексу України: зниження загального видобутку корисних копалин; зменшення фінансування геологорозвідувальних робіт та обсягів пошукового і розвідувального буріння; зниження нижче рівня видобутку щорічного приросту розвідуваних запасів деяких найважливіших корисних копалин; штучно низька якість майже всіх видів сировини; глибоке залягання.

Характер та ступінь використання мінерально-сировинних ресурсів обумовлені рівнем розвитку гірничодобувної промисловості. В гірничодобувній промисловості України сконцентровано біля 40 % капіталовкладень, близько 30 % – виробничих фондів. Підприємства видобувної промисловості України добувають близько 40 видів основних корисних копалин і за своєю потужністю здатні щорічно видобувати їх близько 1 млрд. т . Корисні копалини займають майже 40 % річного вантажообігу на залізничному транспорті, а на річковому та морському — до 50 %. Загальні витрати на транспортування мінеральної сировини з урахуванням палива оцінюються в 30...35 % їх собівартості на місцях добування. До складу видобувної промисловості України входять такі галузі:

• паливнодобувна, (камяне, буре вугілля,нафта, газ, торф)

• гірничорудна (залізні, кольорові – марганцеві, тітан, кобальт, нікель),

• гірничохімічна (апатити, фосфорити, калійні солі, камяна сіль)

• нерудна ( мармур, граніт, глини, графіт, азбест)

Паливо – це органічні сполуки, які здатні при високій температурі вступати в хімічну реакцію з киснем повітря і виділити певну кількість тепла. Паливо буває природне і штучне. Технологія видобування корисних копалин складається з ряду етапів:

1. Розвідка для пошуку родовищ, визначення кількості та якості корисної копалини, встановлення основних елементів її залягання у надрах і характеру та властивостей навколишніх порід.

2. Будівництво гірничого підприємства та розробка родовища.

Існують два головні способи розробки родовищ твердих корисних копалин: підземний та відкритий.

Підземне господарство шахти складається з наступних виробничих ділянок: забезпечення виробництва електроенергією, забезпечення вентиляцією, відкачування води; системи вентиляційних та вантажних штреків, ходок, транспорта система (кілометри конвеєрів, залізниця, спеціальні електровози з вагонетками).

Якщо корисні копалини виходять на поверхню або залягають під невеликим (до 80—120 м) шаром порожніх порід, то вони розробляються відкритим способом. Відкритий спосіб розробки використовують при добуванні вугілля, руд чорних та кольорових металів, гірничотехнічної сировини та будівельних матеріалів.

Основними етапами відкритої розробки родовищ є підготовка поверхні, осушення, розтин та експлуатація родовища, відновлення порушених гірничими роботами земель (рекультивація).

Кінцевим процесом гірничого виробництва є збагачення корисних копалин, яке складається:

1. з первинної обробки сировини шляхом механічного розділення на компоненти з виділенням концентратів. Цим досягається приведення добутої сировини у стан, який забезпечує можливість безпосереднього використання (будівельні матеріали, коштовне каміння, вугілля) або подальшої технологічної переробки (різні руди).

2. за рахунок сортування копалин та вилучення з них порожніх включень і порід.

3. Збагачення корисних копалин на спеціальних збагачувальних фабриках.

Вугілля в енергоресурсах України становить близько 35 %. Вугільна промисловість за обсягом видобутку палива в натуральному вираженні посідає перше місце серед інших галузей. Тут зосереджена більшість працівників і основних фондів паливної промисловості. Основним районом видобутку кам’яного вугілля є Донецький басейн. Україна має 295 кам’яновугільних шахт, з них 131 шахта з коксівним вугіллям. Кам’яне вугілля видобувають також у Львівсько-Волинському кам’яновугільному басейні. Запаси вугілля тут невеликі. Викопне вугілля буває: буре, кам’яне і антрацит.

Продуктивність шахти визначають кількістю вугілля, видобутого за одиницю часу (добу, рік) – 1000 – 4000 т за добу і більше.

У сучасних шахтах роботи в підземних виробках в основному механізовані. Головне робоче місце в шахті – очисний вибій або лава.

Лава— це підземний коридор, який розрізає по горизонталі вугільний пласт. Довжина коридору – 200 м, а ширина - близько 3 м, висота менше 1 м (висота лави дорівнює товщі вугільного пласта).

Товщина пласта залягання вугілля називається потужністю пласта і визначається в метрах. Оскільки вугільний пласт залягає під кутом у кілька градусів, розрізняють верх лави і низ. Перпендикулярно до кінців лави проведені два ходки— верхній штрек та нижній штрек. Вздовж усього двохсотметрового коридору, біля самого вугільного пласта змонтований струговий прилад. За його допомогою вугілля руйнується та потрапляє на скребковий конвеєр, який виносить паливо у нижній штрек, звідти по стрічковому конвеєру вугілля рухається далі — до вагонеток.

Для виконання гірничих робіт— зарубування, відбивання, навалювання і вантаження видобутого вугілля та пустої породи застосовують технічні засоби та машини – відбійні молотки, врубові машини, комбіновані машини, навантажувачі, рейковий і безрейковий транспорт та ін.

Безпека та охорона праці.

1. Для запобігання обвалам та обрушенням покрівлі застосовують спеціальний кріпильний матеріал. Його виготовляють з дерев’яних і металевих стояків.

2. Система водовідводу забезпечує відгородження гірничих виробок від проникнення в них поверхневих або підземних вод; відкачування води на поверхню землі за допомогою насосів та ін.

3. Вентиляція шахти може бути природною і штучною. Найширше застосовують штучну вентиляцію за допомогою вентиляторів, які встановлюють біля одного із стовбурів шахти.

4. Для освітлення підземних виробок застосовують переносні акумуляторні лампи. Для електричного освітлення під землею допускається напруга струму не вище 127 в.

Технологія виробництва коксопродуктів

Кокс (нім. koks)— твердий залишок, що отримується при коксуванні природного палива. Має в своєму складі 90—98 % вуглецю. Кам’яновугільний кокс є паливом та відновником заліза із залізної руди при виробництві чавуну.

При коксуванні кам’яного вугілля одержують кокс, горючий газ з високою теплотвірною здатністю і різні цінні хімічні продукти (аміак, бензол, толуол, нафталін та ін.). Коксують до 20 % усього видобутого вугілля.

Коксується вугілля в коксохімічних печах, які опалюються газом або нагріваються електричним струмом. Вихід коксу становить 17-80% від маси шихти, а продуктивність однієї коксової батареї – близько 1500 т коксу за добу. Описаний технологічний процес одержання коксу є періодичним, з чим пов’язана недостатня продуктивність, крім того, ще один недолік такого процесу – суворі вимоги до складу шихти по вмісту коксівного вугілля.

Нові технології. Синтетичні палива з вугілля можуть замінити паливо з природної нафти і газу у двигунах.

Торф’яна промисловість України є однією з найдавніших галузей паливної промисловості. Основні родовища торфу зосереджені в Сумській, Чернігівській, Житомирській, Рівненській та Львівській областях. Видобуток його невеликий. У вигляді брикетів і шматків торф використовується як паливо. У сільському господарстві його застосовують для виготовлення органічних добрив, торфоізоляційних плит. Торф може бути сировиною для виробництва парафіну, масел, фенолів, креоліну та ін. Торф належить до викопного палива і є продуктом неповного розкладу відмерлих рештків болотяних рослин в умовах підвищеної вологості. Торф добувають механізовано, фрезерним або гідравлічним способом. Фрезерний найпростіший і найдешевший спосіб видобування торфу у вигляді дріб’язку.

Нафта – це рідина, що має колір від світло-жовтого з зеленуватим відтінком до червоно-коричневого і навіть чорний. Вона складається з суміші вуглеводнів з різними домішками органічних сполук, які містять у собі кисень, сірку, азот і велику кількість мінеральних речовин.

Нафта і газ утворюються в материнських породах (вапняки та темнозабарвлені глини), а потім перетікають та накопичуються в промислових кількостях у так званих колекторах (пористих та проникних породах). Тут ці копалини переміщуються в горизонтальному та вертикальному напрямках, поки не потрапляють у так звані структурні пастки. В цих пастках, коли колектор знизу і зверху обмежений водотривкими шарами (найчастіше глиняними), відбувається накопичення нафти і газу, витиснених знизу підземними водами. У пастках газ, нафта та вода залягають окремими шарами, оскільки нафта не розчиняється у воді і легша за воду, а газ розміщується над нафтою. В 1 м³ піщанику міститься до 130—250 кг нафти.

Україна має відносно невеликі запаси нафти і газу, які не можуть задовольнити її потреб. Відомі три нафтогазові райони : Дніпропетровсько-Донецька западина, Карпатська і Кримсько-Причорноморська. Перший, відкритий ще у 1937 році (Ромни), включає близько 50 нафтогазових родовищ, які забезпечують близько 80 % видобутку нафти і газу. Карпатський район охоплює Закарпаття, Українські Карпати, Прикарпаття з частиною Волині. Останнім був відкритий Кримсько-Причорноморський район з шельфом Чорного та Азовського морів. Сьогодні це найбільш перспективна територія.

Для добування нафти, що залягає в земній корі на великих глибинах, бурять нафтові свердловини, укріпленні сталевими трубами. Процес буріння свердловини складається з операцій: руйнування гірських порід у свердловині і видалення продуктів руйнування на поверхню. Для буріння свердловин застосовують ударний і обертальний способи.

Видобувають нафту з надр землі фонтанним способом або за допомогою механізмів (насосів та компресорів).

Фонтанна експлуатація свердловини – це видобування нафти з нафтового пласта за допомогою тиску розчинених у нафті газів (від кількох десятків до кількох сотень атмосфер), які здатні виштовхувати нафту по свердловині на поверхню землі.

При компресорному або газліфтному методі у свердловину компресором закачують газ, який змішується з нафтою. Щільність нафти знижується, забійний тиск стає нижчим за пластовий, що викликає рух рідини до поверхні землі. Іноді у свердловину подають газ під тиском з розташованих поблизу газових пластів (метод безкомпресорного газліфта). На деяких старих родовищах існують системи ерліфта, в котрих як робочий агент використовують повітря.

При насосному способі експлуатації на визначену глибину спускають насоси, які приводяться в дію за рахунок енергії, що передається різними способами. На більшості нафтодобувних підприємств світу набули поширення штангові насоси.

Існують також способи добування нафти із застосуванням безштангових насосів. Найбільш поширені установки з відцентровими електронасосами. За їх допомогою видобувають близько 1/3 загальної кількості нафти.

На собівартість нафти впливають способи її видобутку. Видобута в Україні нафта має відносно високу собівартість, оскільки видобуток її найпрогресивнішим фонтанним способом майже припинився. Для підтримування високого пластового тиску практикують введення у законтурні горизонти нафтової свердловини гарячої води, пари, хімічних реагентів, що дає можливість збільшити видобуток нафти до 60—70 %.

Вартість нафти у районах споживання значною мірою визначається витратами на її транспортування, що залежить від діаметра трубопроводу, вмісту в сирій нафті парафіну, потужності нафтоперекачувальних станцій. Останніми роками визначилась тенденція подорожчання нафти, що пов’язано з ускладненням умов видобутку та експлуатації більшості родовищ. Поряд з цим будівництво нафтопереробних підприємств у районах споживання нафти і нафтопродуктів має ряд переваг, оскільки значно зменшується шлях транспортування сирої нафти.

Газова промисловість – наймолодша галузь паливної промисловості України, яка сформувалась у післявоєнні роки на базі розвіданих у країні родовищ природного газу. Основним напрямом ефективного використання природного газу, крім комунально-побутового сектора і широкого переведення на нього автотранспорту, є нафтохімічний, де як продукт одержують синтетичні матеріали. З однієї тонни рідких вуглеводнів можна одержати 600—700 кг нафтохімічної сировини, вартість якої в багато разів перевищує ефект використання його як палива. Супутні гази, які є на ряді невеликих нафтових родовищ,— дуже цінна сировина для промисловості органічного синтезу. З них на газобензинових заводах одержують бензин. Певну роль у паливному балансі відіграє утилізація промислових газів і виробництво штучного газу з твердого палива. В Донбасі (Лисичанськ) ведеться підземна газифікація вугілля.

Родовища горючих газів поділяють на власне газові, в яких скупчення газів не пов’язане з іншими корисними копалинами; газонафтові, де газоподібні вуглеводні розчинені в нафті або знаходяться над нафтовим покладом; газоконденсатні, в яких газ збагачений рідкими вуглеводнями. Добування горючих газів включає їх видобування з землі, збирання, облік, підготовку до транспортування споживачу.

Газ, як і нафту, видобувають із землі через мережу свердловин. Оскільки він знаходиться в земних надрах під високим тиском, для його добування застосовують, як правило, фонтанний спосіб. Щоб газ почав надходити на поверхню, достатньо відкрити свердловину, пробурену в газоносному пласті. При вільному витіканні газу нераціонально витрачається енергія пласта, можливе руйнування свердловини. Тому на головці свердловини встановлюють штуцер (місцеве звуження труби) для реглювання надходження газу. Розробка газового покладу триває 15—20 років, за цей час видобувається 80—90 % запасів.

Газ, що надійшов із свердловини, безпосередньо на промислі підготовляють до транспортування. З нього видаляють механічні домішки, водяні пари, важкі вуглеводні, в разі необхідності очищають від сірковмісних сполук.

Склад природного газу: суміш легких вуглеводнів (С₄Н₁₀, С₃Н₈, С₂Н₆, СН₄), азот, вуглекислий газ, сірководень, інертні гази. Він накопичується в пористих земних породах на глибині від 0,9 до 1,5 км і більше.

Для транспортування газу на значні відстані будують магістральні газопроводи. На газопроводі встановлюють кілька станцій для перекачування, де газ стискують у компресорах до 20—50 МПа. У центрах споживання газ надходить у газову сітку. Газова сітка складається з розподільника газопроводів, призначених для розведення газу по місцях споживання; регулювального обладнання, яке забезпечує постійний тиск газу в трубопроводі, газосховищ, або газгольдерів, що вирівнюють добові коливання споживання газу.

Газогенераторна установка— це сукупність агрегатів, за допомогою яких з твердого палива добувають горючі гази, що є сировиною для ряду хімічних виробництв або паливом для установок, в яких безпосередньо застосувати тверде паливо неможливо (мартенівські печі, двигуни внутрішнього згоряння). Газифікація твердого палива відбувається в газогенераторних установках при нагріванні до високої температури і відс утності кисню.