13. Принципы составления материальных балансов необратимых химико-технологических процессов

Основой технологических расчетов являются материальные расчеты.  К ним следует отнести определение выхода основного и побочных продуктов, расходных коэффициентов по сырью, производственных потерь. Только определив материальные потоки, можно произвести конструктивные расчеты производственного оборудования и коммуникаций, оценить экономическую эффективность и целесообразность процесса. Составление материального баланса необходимо как при проектировании нового, так и при анализе работы действующего производства.

Материальный баланс может быть представлен уравнением, левую часть которого составляет масса всех видов сырья и материалов, поступающих на переработку, а правую -- масса получаемых продуктов плюс производственные потери

Материальный баланс составляют по уравнению основной суммарной реакции с учетом побочных реакций согласно закону сохранения массы вещества. Общая масса всех поступающих в аппарат (или в цех) материалов, т. е. приход, равен общей массе выходящих материалов, т. е. расходу. Материальный баланс составляют на единицу массы основного продукта (кг, т) или на единицу времени (ч, сутки). Определение массы вводимых компонентов и полученных продуктов производят отдельно для твердой, жидкой и газообразной фаз

Расчеты обычно выполняют в единицах массы (кг, т)

14. Взаимосвязанные принципы системности, комплексности использования ресурсов и другие при создании безотходных производств

Безотходное производство производство, в котором полностью используются не только основные сырьевыересурсы, но и попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход сырья исводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное производство может использовать отходысобственного производственного процесса, и отходы других производств.

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-, материале- 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.