Классификация сырья

Все материальные ресурсы, используемые в народнохозяйственном комплексе в качестве предметов  труда, условно подразделяются на сырьевые и топливно-энергетические. 

Сырьевые ресурсы  представляют собой совокупность имеющихся  в стране предметов труда, которые  используются непосредственно для производства различной, к примеру промышленной, продукции.

Под сырьем (сырым  материалом) понимают всякий предмет  труда, на добычу и производство которого затрачен труд и который в процессе переработки изменяет свою натуральную форму, приобретая все новые качественные свойства.

Существуют различные  группировки сырьевых ресурсов.

• По характеру  участия в изготовлении продукции, то есть в зависимости от той функции, которую выполняет в создании

продукции, сырье  делится на основное и вспомогательное. К основным видам сырья относятся те, которые составляют основу производимой продукции; вспомогательное сырье участвует в изготовлении продукции, не являясь ее материальной основой, а лишь придает ей определенные свойства, качества, например улучшает потребительские свойства, товарный вид и т.д.

• По характеру  и размерам затрат труда сырье  делится на первичное и вторичное. К последнему относят отходы производства и потребления, которые могут  быть повторно вовлечены в производство в качестве исходного сырья.

• По критерию происхождения  сырье может быть промышленным и  сельскохозяйственным. Промышленное, в свою очередь, делится на сырье, получаемое в добывающей и обрабатывающей промышленности. Сельскохозяйственное сырье — это продукция отраслей сельского хозяйства и продукция отраслей обрабатывающей промышленности, полученная в результате переработки сельскохозяйственного сырья.

• По характеру  образования сырье делится на минеральное, органическое и химическое.

• По степени  воспроизводимости сырьевые ресурсы могут быть невоспроизводимыми и воспроизводимыми (это в большей мере касается природных ресурсов). 

Все сырьевые ресурсы  классифицируются по следующим качественным признакам:

♦ содержанию основных полезных компонентов;

* глубине залегания;

♦ сортам;

♦ длине и  прочности волокон;

♦ породе и т. д.

Качественные  характеристики сырья определяют применяемую  технику, оборудование, технологию, объемы производства, конкурентоспособность  продукции, предопределяют все технико-экономические  показатели производства, а следовательно, влияют на уровень эффективности производства. Под материалами понимаются продукты труда, прошедшие одну или несколько стадий предварительной обработки и предназначенные для дальнейшей переработки в процессе изготовления готовой продукции. К материалам как составному элементу материальных ресурсов относятся предметы труда, на получение и производство которых затрачен труд в добывающих и обрабатывающих отраслях.

Классификация материалов аналогична классификации  сырьевых ресурсов.

К сырью обычно относят продукцию добывающей промышленности (руда, нефть, уголь, песок, щебень) и  сельскохозяйственную продукцию (зерно, картофель, свекла), а к материалам - продукцию обрабатывающей промышленности (черные и цветные металлы, цемент, мука, пряжа).

Различают основные и вспомогательные материалы.

Основными называются материалы, которые в натуральной  форме входят в состав готового продукта, составляя его материальную основу.

Вспомогательные материалы в состав готовой продукции  не входят, а только способствуют ее формированию.

Топливо и электроэнергия являются материальными ресурсами  особого рода.

По характеру  участия в производственном процессе топливо относится к вспомогательному сырью, но в силу существенной значимости в экономике оно выделяется в самостоятельную группу. Топливо содействует процессу производства готовой продукции в форме тепловой энергии, используется в качестве технологического сырья.

Выделению электроэнергии в самостоятельный элемент способствовали случаи технологического использования и непосредственного воздействия его на предметы труда в качестве орудий труда (электросварка, электроискровая обработка, лучи лазера).

Различают потенциальные  и реальные топливно-энергетические ресурсы (ТЭР). Потенциальные ТЭР - это  объем запасов всех видов топлива и энергии, которыми располагает тот или иной экономический район, страна в целом.

Реальные ТЭР  в широком смысле — это совокупность всех видов энергии, используемых в  экономике страны. 

Сырьевые материалы, используемые в производстве стекла, подразделяются на основные и вспомогательные.

К основным относятся  те материалы, посредством которых  в стекломассу вводятся кислотные, щелочные и щелочноземельные стеклообразующие окислы. Это песок, сода, мел, доломит, известняк. Именно они придают стеклу основные физико-химические свойства.

Вспомогательные сырьевые материалы способствуют ускорению  варки стекла, улучшению качества стекломассы, ее окрашиванию или  обесцвечиванию. К вспомогательным  материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители и восстановители. 

Сырье для ввода в  стекломассу двуокиси кремния 

Двуокись кремния (кремнезем) SiO2 — важнейшая составная  часть промышленных стекол; большинство  из них содержит SiO2 от 60 до 75%.     

Сырьем для  ввода SiO2 в стекло служит Плавным образом кварцевый песок. В производстве оптического и кварцевого стекла используют также кварциты и горный хрусталь. Пригодность песка для стекловарения определяется химическим составом. Для изготовления стекла применяют песок с высоким содержанием SiO2 и минимальным содержанием окрашивающих окислов (соединений железа). Окислы железа FeO u Fe2O3 окрашивают стекло и понижают его общую светопрозрачность. От Fe2O3 стекло приобретает желтую окраску, от FeO — голубую. Стекло, сваренное из песков, содержащих одновременно FeO и Fe2O3, имеет зеленоватый оттенок.

Допустимое содержание окислов железа в стекле, %, не более:

Оптическое................ 0,01

Хрустальное................. 0,012

Техническое................ 0,03

Сортовое................. 0,02

Строительное................ 0,05

Бутылочное полубелое.......... 0,3

Бутылочное темно-зеленое........ не нормируется

К вредным примесям песка, которые придают стеклам  нежелательный оттенок, относятся  также двуокись титана, окислы хрома  и ванадия. 
 

Сырье для ввода в  стекломассу щелочных окислов

  
 

Окись натрия  Na2O. Окись натрия — одна из основных составных частей стекла. Окись натрия, как и окислы других щелочных металлов, выполняет роль плавней. Она ускоряет стеклообразование и понижает температуру .варки стекла. Вместе с тем  Na2O повышает коэффициент термического расширения, снижает термическую и химическую стойкость стекла.

Na2O вводят в  стекломассу в виде кальцинированной  соды и сульфата натрия.

Кальцинированная  сода — это углекислый натрий Na2CO3. Различают безводную, или кальцинированную, соду и кристаллическую Na2CO3- 10H2O. В стеклоделии используют безводную соду; кристаллическую соду не применяют, так как она содержит много воды, на испарение которой требуется значительное количество тепла!

Кальцинированная  безводная сода представляет собой  белый порошок, который при нагревании разлагается на  Na2O и CO2, причем  Na2O (примерно 58,5%) переходит в стекломассу, а CO2 (оставшиеся 41,5%) улетучивается  в атмосферу печи.

Химический состав кальцинированной соды, %:

Na2CO3...................... не менее 95

NaCl........................ не более 1

Соединения железа................. не более 0,02

Потери при  прокаливании (ППП)......... не более 3,5

Природная сода, добываем«я из соленых озер, обычно бывает загрязнена поваренной солью, сульфатом и нерастворимыми соединениями.

Сульфат натрия — это натриевая соль серной кислоты Na2SO4. Различают два вида сульфата: природный и искусственный.

Искусственный сульфат — побочный продукт производства соляной кислоты на заводах химической промышленности.

Природный сульфат  добывают из водных бассейнов кристаллизацией  насыщенного раствора сернокислого натрия. В стеклоделии используют и природный, и искусственный  сульфаты.

Обычно природный  сульфат содержит воду, поэтому его обезвоживают. Безводный природный сульфат представляет собой белый порошок. При нагревании он разлагается, причем  Na2O (примерно 43,9%) переходит в стекломассу, а SO3(56,l%) улетучивается в атмосферу печи. В соответствии с техническими условиями природный сульфат натрия должен иметь следующий состав:

Химический состав природного сульфата натрия, %:

Na2SO4....................... не менее 96,5

Примеси железа.................. не более 0,01

NaCl........................ не более 1

Влага................ не более 3 

Окись калия K2O. Окись калия играет в основном ту же роль, что и  Na2O. K2O больше, чем  Na2O, повышает вязкость стекла и коэффициент  термического расширения, способствует улучшению колера стекла, придает  изделию лучший товарный вид. Поэтому  его используют вместо  Na2O при производстве сортовых, в особенности хрустальных стекол. В небольших количествах K2O - применяют и в производстве листового стекла.

В качестве сырьевых материалов для ввода K2O в стекло используют в основном поташ и  содово-поташную смесь (в тех случаях, когда возможно совместное введение  Na2O и K2O).

Поташ бывает кристаллический K2СO3·2H2O и кальцинированный K2СO3. В  производстве стекла используют главным  образом кальцинированный поташ.

Кальцинированный  поташ — порошок желтого цвета. Он гигроскопичен, быстро набирает влагу, поэтому его рекомендуется хранить в шкафах.

При нагревании поташ разлагается, причем K2O (68,2%) переходит  в стекломассу, а CO2 (31,8%) улетучивается  в атмосферу печи.

Поташ получают путем химической переработки главным образом из минералов, содержащих хлористый калий и двойную углекислую соль калия и магния K2CO3·MgCO3.

Химический состав чистого поташа, %:

K2CO3..................... 99,4

Na2CO3...................     0,05

KCl......................     0,06

K2SO4............ ..........     0,02

Поташ — дефицитный материал, поэтому, его применяют  в стекольном производстве в ограниченных количествах.

Содово-поташная смесь содержит K2O и  Na2O. Это побочный продукт при производстве глинозема.

Преимущество  использования содово-поташной смеси состоит в том, что одним сырьевым компонентом в стекломассу вводятся два  окисла — K2O  и   Na2O;  кроме того,  это  дешевое  сырье.

Химический состав содово-поташной смеси, %:

Na2CO3 и K2CO3.............. 92

K2SO4...................    не более 3

Примеси .................    не более 5

Окислы натрия, калия, кальция и магния, содержащиеся в кварцевых песках, входят в состав почти всех промышленных стекол. Содержание этих окислов в отдельных партиях  песка должно быть постоянным.

На качество стекла влияют форма зерен кварцевого песка и его зерновой состав.

Зерна песка  бывают угловатыми и окатанными. Быстрее  провариваются угловатые зерна, так как они имеют большую  активную поверхность и в меньшей  степени, чем окатанные, расслаиваются и выпадают из шихты.

Размер зерен (диаметр) большинства песков колеблется от 0,1 до 2 мм. Наиболее пригодны для  стекловарения пески с зернами  размером 0,15—0,4 мм. Зерновой состав песка  подбирают, пропуская песок через  сита с отверстиями определенных размеров. 
 

Сырье для ввода в  стекломассу щелочноземельных окислов

  
 

Щелочноземельные  окислы СаО и MgO входят в состав большинства  промышленных стекол. Они повышают термическую и химическую стойкость, увеличивают механическую прочность.

Окись кальция  СаО. Для введения СаО в стекло чаще всего используют известняк и мел.

Известняк СаCO3 представляет собой осадочную породу, окрашенную в зависимости от содержания в ней окислов железа в различные  цвета. В применяемых для производства стекла известняках содержание СаО должно быть не менее 53%, количество окислов железа в случае его использования для варки сортового стекла не должно быть более 0,03%, для полированного стекла — не более 0, г %, для оконного стекла — не более 0,2.%.