Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

Химия и решения сырьевого и энергетического дефицита.

План

Использование сырья растет, запас уменьшаются.

Металлы.

Карбон.

Дела с неметаллической сырьем.

Перспективы использования вторичного сырья.

Взаимосвязь связь химии и энергетики.

События видов энергии.

Использование сырья растет, запас уменьшаются.

Важнейшей характеристикой каждого химического производства является превращение сырья в ценные химические сырья. Исходным пунктом для каждого такого преобразования являются природные ресурсы. Сырьем может быть все, что окружает нас в природе. Начиная с 1960 года производство продуктов на душу населения, так же как и население Земли растет ежегодно примерно на 6%. Каждые 11 лет необходимость в материалах на нашей планете удваивается. Но при росте населения и прогрессирующей индустриализации спрос на материалы будет расти и расти.

До сих пор человечество очень мало использовало потенциально-пригодные к разработкам области Земли атмосферу, верхние слои земной коры, гидросферу и биосферу. Доступен современным средствам разработки верхний слой коры достиг 1 км и только редко 2км. Тем не менее этот «тонкий» слой содержит не менее 20 000 блн.т железа, 40 блн.т меди, 40 блн.т цинка, 7,2 блн.т свинца это лишь некоторые примеры. А земная кора имеет толщину 16км, хотя и составляет 1/418 часть общего об объема земного шара. Почти 98,6% этого слоя составляют 8 элементов: Оксисен, кремний, Алюминий, железо, кальций, натрий и магний, а на долю всех остальных 1,4% массы. Несмотря на это, запасы всех важных элементов в земной коре настолько велики, что для них нет наглядного масштаба сравнения.

Хотя содержание химических элементов в земной коре абсолютно большой, но очень мало для рентабельного извлечения благодаря их рассеянности. Поэтому, как и раньше, используются места, в которых сосредоточены большие запасы того или иного элемента. К сожалению таких родовищ мало и к тому же они неравномерно разделены на земном шаре, а потому быстро исчерпываются.

Почти ни одна страна мира нет всех необходимых видов сырья и не может обойтись без ее импорта. Особое место занимает Россия. Так, по запасам свинца, железа, марганца, хрома и платины она занимает первое место, а по запасам золота, меди, цинка, никеля, титана, вольфрама и кадмия второе.

Следует констатировать, что сырье, добываемое современными техническими средствами, во всех частях мира, исчерпывается. Действительно, ресурсы матери Земли хоть и очень большие, но не неисчерпаемы, поэтому человеческое общество на планете не сможет долго развиваться на основе дедовских методов добычи сырья. Но с другой стороны, элементы, которые есть в природе, как интенсивно они не эксплуатировались, не уничтожаются, а лишь переходят в другие соединения. Таким образом, резервы элементов на Земле остаются постоянными и уменьшаются быстрыми темпами не естественные ресурсы вообще, а лишь та их часть, которая вводится в экономический оборот на современном уровне развития.

Когда в XVII и XVIII в. французские леса, служившие в то время калийной сырьем для производства стекла, были опустошены, говорили о кризисе промышленности стекла и его гибель во Франции. Ничего подобного не произошло, дефицит был своевременно ликвидирован ЛеБланк (садовый прогресс 1789г.). Если какой-то прогресс в будущем в подобной ситуации, то кризис ему не грозит, может только возрастет цена развязку Обязательства проблемы, поскольку «валютой», которой платят за подобные дефициты, становится энергия.

Что касается стоимости сырья, то в течение ХХ в. чувствовались две противоположные тенденции. К 1971-1972рокив наблюдался международное движение цен на пользу готовых товаров. Тогда развивающие страны были вынуждены под давлением империалистических государств продавать свое сырье, особенно нефть и газ за низкие цены. Колоссальные сверхприбыли и быстрый рост экономики промышленно развитых стран был обусловлен ножницами цен.

В 1972-1973 годах произошел сдвиг в этом нитрат вследствие окисления и трения. Запасы некоторых металлов, например свинца, мидий и цинка, по их мнению, гораздо меньше, чем надо для хозяйственных нужд.

Пусть более необходимы и важнейшим из всех металлов является железо. Это четвертый по распространению в земной коре элемент. Его есть в общей сумме 12блн.т. Надежно разведаны и используются мировые запасы железных руд только 100млрд.т.

Среди стран с большими железорудными запасами следует отметить Россию, Украину, Австралию, Канаду, США, Бразилию. В районе Курской магнитной аномалии сосредоточено 30млрд.т. железных руд, то есть 1/3 мировых запасов.

37% месторождений меди находится в Чили эксплуатируя их американские медные концессии получили прибыль за прошедшие 60 лет на сумму 11млрд.доларив, равное общему национальному доходу Чили за 400 лет. Медь как электропроводниковые в этой своей важнейшей области применения, НА СЧАСТЬЕ, может быть заменена алюминием основным среди не железный металлов. Содержание алюминия в доступных для разработки в долях земной коры достигает такого значения, добытым из них металлам можно покрыть земной шар слоем 80м. Но только 0,008% этой массы алюминия существует в форме ценного сырья бокситов, мировой запас которых сегодня оценивается в 6млрд.тонн (из них более 1/3 запасов сосредоточено в Австралии). Ежегодный прирост производства алюминия в мире составляет около 9%. К концу тысячелетия с увеличением населения ежегодно необходимость алюминия составила 30млн.т. А если учитывать что в дальнейшем железо будет заменяться алюминием, то его ежегодная необходимость возрастет до 100млн.т.Бокситив на это на долго не хватит, на что указывает группа экспертов ООН. Поэтому рано или поздно придется вернуться к использованию глины и даже к алюмосиликатов вулканических пород, которые содержат до 10% алюминия. Они распространены повсюду в неисчерпаемых количествах, поэтому обеспечат любую необходимость в металле. Но для этого должны быть разработаны методы получения алюминия из этого сырья. Разработки ведутся полным ходом. так, В США разработан энерго экономичный способ: сырье обрабатывают хлором, полученный хлорид алюминия электролитическим способом раскладывают на алюминий и хлор.

А в остальном легкого металла магния, то запасы его колоссальные и еще очень долго не будет никаких проблем с его сырьем.

Титан коррозионно стойкий соперник алюминия и стали. Применение его в химической промышленности резко возросло за последние годы.

Уран и торий материалы энергетики будущего. Тантал родоначальник, особенно крепких кислотно и жаростойких сплавов. Без Платини, иридия и Родия была бы невозможной химия катализаторов. Наибольшее количество платиновых металлов, т.е. более 98%, находится в Южной Африке, Канаде и России. Мировое производство их составляет 119 т., Причем 60% этого количества производит Россия.

В морских водах нашей планеты растворено 4,5 млрд.т. урана, примерно 3 млрд.т. марганца, ванадия и никеля, в млрд.т. золота (по 1,5 т. на каждого жителя нашей планеты).

А как обстоят дела с неметаллической сырьем?

Если металлы интересовали нас в элементарном состоянии, то значение неметаллов заключается в образованных ими соединениях.

Химикам еще долгое время можно не беспокоиться за запасы таких элементов как сера, фосфор, азон; кислород и хлор. Кроме пирита FeS2 есть целый ряд минералов, содержащих серу. Это рентабельные месторождения гипса CaSO4 x 2H2O, ангидрида (CaSO4), кизерита (MgSo4 x H2O).

Известны огромные запасы минералов, содержащих фосфор. Мировое производство фосфора достигло в 1974г. 25млн.т. Его хватит и на XXI век.

Значение азота составной части белка ключевого элемента производства удобрений и других важных промышленных продуктов трудно переоценить. Проблема недостатка азота на Земле никогда не возникнет хотя его судьба 0,03% земной массы и он относится к элементам ризноземельних. На каждый м2 поверхности планеты приходится более 7,5т. азота. Воздух это оксан азота!

Одним из важнейших видов химической сиРовинь является кислород. Важнейшие химические реакции процессы окисления протекающих при прямом участии этого элемента. Оксисен распространенный элемент. Нехватка кислорода, даже учитывая загрязнения окружающей среды, нам не грозит. Причем, запасы кислорода постоянно обновляются благодаря процессам жизнедеятельности растений (1га леса поставляет 60тюкисню в год), а также расщеплению ультрафиолетовых излучением водяного парил атмосферу.

Постоянно растет необходимость в хлоре. В основном за счет увеличения выпуска соляной кислоты и винил хлорида.

Но даже в далеком будущем не возникнет его дефицита поскольку несмотря на его нехватку распространенность (примерно 0,2%) он находится в соляных зависит, морской воде, 1м3 которой содержит 30 кг NaCl. Это же можно говорить о бром хотя его в 300разив меньше, чем хлора.

Все большее значение приобретает производство искусственных строительных материалов гипса, строительного раствора, цемента, бетона. Можно радоваться, что необходимо для этих строительных материалов сырье песок, гравий, щебень, глина, галька, известняк, доломит есть в колоссальных количествах повсюду.

Распространенность элементов в земной коре подсказывает нам, что строительным материалом будущего должны стать силикаты.

Никакой химический продукт не может быть получен без воды. Вода это растворитель, носитель тепла, исходное вещество для получения водорода и кислорода. Промышленные предприятия используют 25% общей потребности в воде, а энергетика 41%. К концу тысячелетия потребность в воде выросла в 3 раза. Возникает вопрос: не обеднеет водные запасы на Земле? Земля водяной звезда. Океаны, моря, реки, озера, лед покрывают 75% ее поверхности. Исследователи доказали, что воды на планете 1386млн.м3. Если бы всю воду равномерно распределить на планете, то она покрыла бы планету слоем в 2713м.

Но на долю пресной воды приходится 25%. Мы используем воду, которая не испаряется, а собирается в подземные воды, или просочуеться под грунт и подпитывает грунтовые воды и источники. Потенциальный запас пресной воды составляет примерно 45000км3, или 11-12 тыс.м3 на душу населения.

В 2000р.на каждого городского жителя приходилось 6500м2кориснои воды. И казалось, что это значительно больше того, что можно потратить не экономя и никаких трудностей с обеспечением водой не может быть. Но это не так. Уже к концу тысячелетия остро стала проблема воды. Почему это так? Во-первых, вода на планете неравномерно распределена, во-вторых, часть ее непригодна для употребления, так как содержит большое количество минеральных солей, или загрязнена по вине людей. Поэтому забота об удовлетворительном состоянии водооснащення сводится к проблемам транспортировки и очистки. Но эти проблемы можно развязку связать.

Карбон.

По распространенности занимает 13 место. На его долю приходится 0,087%, что составляет 20000блн.т. Если бы человечество сохранило потребность этого элемента на уровне 1970г., То его хватило бы на 500 лет. Из запасов углерода 99,5% приходится на карбонатные породы, главным образом карбонаты кальция и магния. 0,47% составляет диоксид углерода в воздухе и в воде, 0,02% - на уголь, нефть, газ, а 0,01% остается на биосферу. Этот остаток составляет 2блн.т.

Исходя х этих данных можно сделать вывод, что для рационального использования общих запасов карбона, необходимо соблюдать следующие условия:

Химики должны получать дорогие желательны соединения с любых источников карбона.

На энергетические цели использовать только 0,03% общих запасов карбона, то есть карбон органических или добывающих соединений.

Для химической промышленности использовать колоссальные запасы карбонатов, а органические соединения оставить энергетике.

На самом деле и энергетика и химия с возрастающей интенсивностью использует именно 0,02% запасов углерода, составляющих горючие вещества, в основном уголь, нефть и газ. В качестве исходного вещества нефти и газа дает колоссальные возможности для высокоэффективного развития химического производства. Добыча необходимых для химической промышленности вуглеводнив из нефти и газа требует по сравнению с использованием угля значительно меньших капиталовложений и затрат на переработку сырья, поскольку при этом отсутствуют энерго- и материалоемки промежуточные стадии.

Производительность на единицу рабочей силы нефтехимии в 12-15 раз выше, чем в карбохимии.

Сейчас на земном шаре выпускается жидкого топлива, в том числе бензинов и дизельного топлива, больше 100млн.т. в год. Если нефтяного промышленность США производит карбюраторное топливо, то европейские страны производят мазут и бензин-сырец, жидкий бутан, а также очищенные газы для химической промышленности.

Все способы переработки нефти приводят к превращению ее в примерно две дюжины простых соединений, из которых важнейшие ниже олифины, диолефины (этилен, пропилен, бутадиен, изопрен), ароматические соединения (бензол, толуол, ксилол) и газовые смеси оксидов углерода с водородом. Это исходные вещества для тысяч промежуточных и конечных продуктов, которые определяют профиль всего синтеза органических соединений. Около 80% всех органических химикалий добывают из нефти и природного газа, а к началу третьего тысячелетия эта доля возрастает до 99%.

Бурное развитие нефтехимии наглядно иллюстрируют цифры, относящиеся к производству этилена, который является незаменимым сырьем для производства пластмасс, лаков и красок.

Если в 1960г. во всех странах мира его производилось только 3,4млн.т., то в 1975г. уже 30млн.т., в 1980г. больше 50млн.т.

Это же можно сказать и о пропен, которого в 1980р.одержалы больше 20млн.т.

На нефтехимические цели в 1975г. было использовано 110млн.т. нефти.

Сегодня кажется сказкой, когда говорят, что в Хихст. нефть использовали только в разных случаях, то для смазывания колес, то как лекарство. В 1860г. мировая потребность в ней составляла 70тис.т. А в конце Хихст. она выросла до 21млн., а через 75 лет к 2731млн.т., т.е. по сравнению с 1900р.зросла в 130 раз. Надежно разработаны и пригодны для добычи запасов нефти на земном шаре в 1974г.оценивались в 97млрд.т. В 1980г. мировая потребность нефти составляла 4млрд.т., в 1990г. 5млрд.т., А в 2000г. 7млрд.т. Подсчитано, если в следующие 50 лет сохранится такой уровень использования нефти, то в 2050. потребности в нефти будет полностью обеспечено.

По данным ООН оптимистичные сроки исчезновения мировых запасов угля 2500р., Нефти 2100р., Газа 2015г.

Таким образом, на смену нефти и газа, которые иссякнут придет угля.

Опять актуальность приобретает карбохимия. В последнее время на повестку дня поставлены вопросы синтеза бензина и технического газа из угля.

В США полным ходом ведутся исследования по добыче жидкого топлива из угля, например, путем коксования в присутствии водорода при умеренно высоком давлении. Созданные демонстративные учреждения, виробляють200тис.т.ридких углеводородов. Построены заводы, перерабатывающие 5млн.т.камяного угля в год. Разрабатывают методы преобразования кам углей к нефть. Кроме того, в проекте производство горючего и товарного синтетического газа из угля с использованием отходов тепла ядерных реакторов. Теологически разведанные запасы угля оцениваются в 20000-25000млрд.т. Если потребности кам углей сохранится на уровне 1974г., То его хватит на 5000рокив, а если на уровне 2000г. то кам углей хватит на 600 лет.

После нефти и угля в списке сырьевых ресурсов третье место занимает древесина. Ее запасы оцениваются в 400млрд.м3. В 2000р.витраты древесины по сравнению с 1974г. 2,5млрд.м3 выросли на 180%.

Продукция всех лесов планеты составляет почти 33млрд.т. углерода в год, что в 370 раз превышает потребность химии в углерода из нефти. Отсюда ясно, что часть углерода, необходимого для химической промышленности, может быть обеспечена путем переработки древесной биомассы.

Роль других растительных масс (сахарного тросике, бамбука, камыша, соломы) в качестве сырья пока незначительна и в мировом масштабе покрывает 1%. Но необходимо выпользовать даже то сырье, которое кажется малоценной

Перспективы использования вторичного сырья.

И так, полезные сырьевые запасы Земли при современных способах использования все более исчерпываются. Одновременно накопляются колоссальные количества отходов твердых, жидких, газообразных промышленных предприятии городских отходов. С одной стороны постоянно растет загрязнение окружающей среды, а с другой можно с большой долей уверенности предположить, что для материального производства в будущем станет совершенное и эффективное использование этих отходов.

Металлы в виде вторичного сырья используются очень широко. Почти половина производства стали базируется на скрап, который покрывает 20-60% потребности в важнейших неметаллах.

волокнистую массу, которую добывают из лесоматериалов, до сих пор использовали чуть больше половины.

Загрузка...

Страницы: 1 2