Глава 3. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии

Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции. В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения. Рост добычи угля осуществляется более эффективным открытым способом, который в 2-3 раза дешевле подземного, с использованием мощных экскаваторов и автомобилей - самосвалов большой грузоподъемности. В промышленно развитый странах в подземно-шахтной добыче угля ручной труд уже не применяется и при проходке, и при добыче. Появились мощные механизмы, с помощью которых осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а затем и погрузка. Применение на горных работах экскаваторах-драглайнах с вместимостью ковша 80 куб.м и длиной стрелы 100м, автосамосвалов грузоподъемностью 240т, буровых станков для бурения скважин до 320-450мм коренным образом изменило технологию открытой добычи угля и руд цветных и черных металлов. Рост добычи нефти также связан с ускорением научно-технического прогресса. Современная техника допускает бурение скважин глубиной до 5 тыс.м и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование буровых стационарных платформ типа "шельф" позволило обеспечить добычу нефти в открытом море на глубине до 300м. Большое значение имеют совершенствование способов извлечения нефти на поверхность и повышение степени ее извлечения с 30-35% по отношению к ее содержанию в недрах до 50-60% с закачкой в нефтяные пласты пара при температуре до 100-110С° и теплой воде. Механизируется и автоматизируется добыча природного газа. Применение современных методов разведки дает возможность ускорить открытие и изучение его новых месторождений. Ускоряется и удешевляется проходка скважин. Возрастают объемы добычи, повышается извлечение газа и конденсата из недр, повышается выход полезных компонентов, шире используется попутный нефтяной газ (его сжигание в факелах составляет около 11 млрд.куб.м, т.е. столько, сколько потребляется для нужд всего населения России). Увеличение диаметра газопроводов и более высокое рабочее давление в них позволяют ускорить и удешевить передачу газа в районы потребления от Уренгоя до Парижа, Праги, Берлина. Рационализируются и интенсифицируются производственные процессы добычи и обработки железной рудыи сопутствующих железу компонентов, полиметаллических руд и др. Применяются геофизические методы разведки залежей различных металлических руд и разведка из космоса. Широкое развитие получают методы обогащения, повышения извлечения металла до 80-85% даже из относительно бедных руд (до 0.2-0.5% с содержанием извлекаемых металлов), но залегающих большими массивами. Широкое применение механизации, мелиорации земель и химизации в сельском хозяйстве позволило более чем удвоить получение зернобобовых на единицу площади, удвоить численность рогатого скота и утроить количество свиней в 1990г. по сравнению с дореволюционным уровнем, увеличить сборы технических культур, фруктов и ягод. Общая площадь сельскохозяйственных угодий при этом долгие годы оставалась без изменения. Использование мощных землеройных и других механизмов, а также взрывных работ способствовало осуществлению крупнейших изменений в водном хозяйстве страны: были построены каналы и плотины, созданы обширные водохранилища, изменены условия водоснабжения. Научно-технический прогресс сыграл важную роль в изменении энергетической базы общества в течение XIX и XX вв., что отразилось в использовании природных ресурсов и характере загрязнения окружающей среды. XIX век был веком угля и паровой машины. Углю принадлежала подавляющая доля в топливном балансе наиболее развитых стран. Сжигание угля росло по мере развития промышленности. Растущие выбросы дыма, сажи, копоти и золы стали обычным явлением для основных индустриальных районов промышленно развитых стран. Отсюда и характерное название "черная страна" для промышленного района центральной Англии. Не менее "черными" из-за сжигания угля были Рурская область в Германии, северо-восток Франции в районе Лилля, район Шарлеруа в Бельгии, районы черной металлургии США - Питсбург в Пенсильвании, Бирмингем в Алабаме и др. Закопченными были и другие крупные города с их промышленными предприятиями, железными дорогами, многочисленными котельными, каминами и печами для отопления домов. За последние 30-40 лет энергетическая база промышленности и городов значительно изменилась: доля угля и паровой энергетики сократилась. Главным видом топлива стали нефть и газ. Доля угля в добыче топлива во всем мире снизилась. Одновременно существенно возросла добыча нефти. Увеличилась доля природного газа. Однако к концу текущего столетия, по-видимому, следует ожидать снижения доли нефти в добыче и потреблении топлива, учитывая постепенное истощение ее залежей. В перспективе доля газа будет возрастать. В частности, увеличится применение газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, например установленных в автобусах. Одним из больших преимуществ работы двигателей на газе является снижение загрязнения атмосферы. Вместе с тем из-за нестабильной в последнее время работы АЭС возможно увеличение доли угля в потреблении. Чтобы не ухудшать состояние окружающей среды из-за сжигания его, потребуются проведение более радикального улавливания отходящих газов, отказ от сернистых углей и их обессеривание и другие мероприятия, которые повысят затраты на производство электроэнергии. Одновременно с этим необходимо ускоритьосвоение новых видов энергии. Это, прежде всего атомная энергетика и "мягкие" источники энергии, не приводящие к загрязнению окружающей среды, геотермальной и гелиотермальный виды энергии, использование энергии приливов ветра, которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники. Атомная энергетика - открытие века, за ней в перспективе большое будущее как экологически чистого производства электроэнергии. Чернобыльская катастрофа не должна стать причиной свертывания атомной энергетики. Вопрос заключается в совершенствовании технического прогресса управлением АЭС и обеспечении безопасности населения. Атомная энергетика имеет долговременные ресурсы. На VII мировой энергетической конференции, проходившей в Москве в 1968г., была дана оценка содержания урана в морях и океанах на уровне 4 х 10⁹ 0т. Это значит, что данный вид топливно-энергетического ресурса практически неисчерпаем. Однако до недавнего времени мировые запасы определялись всего лишь 1.5 млн.т (металлический уран). В 1977г. в Японии предложены методы получения урана из морской воды. И вопрос, в конечном счете, сводится к удешевлению подобных процессов до уровня, приемлемого для широкого промышленного использования с учетом стоимости альтернативных источников энергии. Учитывая недостаточную надежность работы АЭС и большую загрязненность окружающей среды от применения угля, в современных условиях общество обязано изыскать возможность применения в перспективе вышеназванных "мягких" источников энергии, не приводящих к загрязнению окружающей среды: геотермальной и гелиотермальный энергии, использования энергии приливов и ветра, которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники. Источникам геотермальной энергии служат радиоактивные процессы, химические реакции и другие явления в земной коре.

Ответ 48

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

 

 

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически

обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология

селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут

постоянно уменьшаться.

Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых

потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока

мала. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. —

начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при

переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных

фондов все больше увеличивается, в отдельных производствах составляет

80—85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.

Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и

малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов

население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов

и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных

земель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Североникеля, Нижнего

Тагила и многих других городов могут расшириться дальше и превратить Россию

в малоприспособленную к жизни территорию.

Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом

ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в

этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в

плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную

программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в

Российской Федерации отходов.

Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и

малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.

 

 

1 Энергетика.

 

В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания

топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует

снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение

разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться

эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при

этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при

производстве строительных материалов и в других производствах.

 

2 Горная промышленность.

 

В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии

по полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе

добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы

разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к

извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать

безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его

добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

 

3 Металлургия.

 

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и

реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и

малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное,

рациональное использование рудного сырья:

. вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов

производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими

газами и сточными водами;

. при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое

внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов

горного и обогатительного производства в качестве строительных

материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных

покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых

минеральных ресурсов;

. переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а

также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных

шлаков и шлаков цветной металлургии;

. резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем

дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и

бессточных систем водоснабжения;

. повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов

улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;

. широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов

металлургических производств и изыскание более совершенных способов

очистки отходящих газов;

. утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного

состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии

эффективного способа — окисления сернистого ангидрида в нестационарном

режиме двойного контактирования;

. на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения

ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой

ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки

сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить

воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого

сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные

серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и

элементарной серы;

. разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях

высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля

разных параметров загрязненности окружающей среды;

. быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и

безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы

получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной

металлургии и другие перспективные технологические процессы,

направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

. расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в

целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования

отходов и их сокращения.

 

4 Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

 

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных

масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и

восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические

методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей;

биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических

продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной

и плазменной интенсификации химических реакций.

 

5 Машиностроение.

 

В машиностроении в области гальванического производства следует

направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на

водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и

извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире

внедрять получение деталей из пресс-порошков.

 

6 Бумажная промышленность.

 

В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять

разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая

предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного

водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения:

содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов;

совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и

озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими

методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке

бумажных отходов, в том числе макулатуры.