WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Класифікація, техніко-економічні та екологічні характеристики сировини - Реферат

Класифікація, техніко-економічні та екологічні характеристики сировини - Реферат

Звичайно, у довідниках завжди можна знайти детальні їхні характеристики, але для розуміння загальних зв'язків між ними корисно хоч побіжно розглянути залежність між властивостями елементів та їхніми фундаментальними характеристиками.

Фундаментальною і точною характеристикою будь-якого матеріалу є його атомний склад і будова міжатомного зв'язку, що зумовлюються місцем елемента в Періодичній системі. На рис. 44 наведено фрагмент таблиці Періодичної системи хімічних елементів у її так званому "довгому" варіанті (періоди розміщені 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 і 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).

Зовнішня (валентна) електронна конфігурація в металах представлена d і s-електронами. Як і в групі s-металів (ліворуч), так і в дев'ятці d-металів можна легко виявити закономірність підвищення температури плавлення і густини зі збільшенням кількості електронів у зовнішній (валентній) конфігурації від Ті (3d 24s2) до Cr (3d 54s1), від Zr (4d 25s2) до Мо (4d 55s1) і від Нf (5d 26s2) до W (5d 46s2). Така сама закономірність спостерігається в групах згори донизу від елементів 4-го до 6-го періодів.

Отже, знаючи цю закономірність, достатньо запам'ятати, в якого металу найбільші числові значення характеристик (температура плавлення і 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 в такий спосіб, матимуть достатню точність, але послідовність у ряду збільшення (чи зменшення) таких характеристик є цілком вірогідною.

Вода й повітря у промисловості

Особливу роль у природних і технологічних процесах відіграють вода й повітря. Понад 85 % води, яка застосовується в промисловості, витрачається в процесах охолодження і нагрівання матеріальних потоків. Це пояснюється унікальними властивостями води: високою теплоємністю і ентальпією випаровування. Так, нагадаємо (табл. 16), 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 чи 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 і магнію (карбонати, сульфати, хлориди), називається твердою водою (табл. 23), а вода, де таких солей немає або їх дуже мало — м'якою.

Таблиця 23

Хімічний склад природних вод

Джерело

Склад, mg/l

Ca2+

Mg2+

Na+ + K+

Cl–

Океан

418

1329

11428

146

2768

19833

Ріки

Амур (м. Хабаровськ)

9,4

2,1

2,4

17,3

3,6

3,2

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

Моря

Каспійське

360

730

3270

200

3010

5710

Чорне

250

650

5510

80

1310

9630

Найбільш небажаними солями у воді, яка застосовується в енергетиці та різних мийних системах, є карбонатні солі кальцію і магнію. Нормальні карбонатні солі CaCO3, MgCO3, які досить поширені в земній корі, у воді майже нерозчинні, але якщо вода містить діоксид вуглецю (СО2), то карбонати кальцію і магнію можуть переходити в розчин у вигляді кислих солей — гідрокарбонатів Сa(HCO3)2 і Mg(HCO3)2. Природна вода завжди розчиняє з повітря певну кількість діоксиду вуглецю, невелику, але достатню, щоб утворилися гідрокарбонатні розчинні солі кальцію і магнію. Відомо, що за нагрівання води, а тим більше за її кип'ятіння, розчинені в ній гази випаровуються, а солі випадають в осад, утворюючи "накип", що знижує ефективність роботи технологічного устаткування. Тверда вода потребує обов'язкової спеціальної обробки, щоб звільнити її від карбонатів кальцію і магнію. Характеристику питної води подано в табл. 24.

Loading...

 
 

Цікаве