Состав и значение комплексов, производящих конструкционные материалы и химические вещества. Комплекс конструкционных материалов

Комплекс производящий конструкционные материалы и химические вещества. Химико-лесной комплекс.

1.Химико-лесной комплекс 2.Потребление конструкционных материалов. 3.Сырьевая база. 4.Разнообразие химических технологий. План урока.

В результате кризиса и низкой конкурентоспособности продукции. В отрасли почти 40% предприятий убыточны. Другая серьезная проблема- сильный износ оборудования. Он составляет 57%,а 65%техники устарела морально и физически. Более 2/3 производства эксплуатируется свыше 25 лет. Проблема урока;

Расскажите о значение химической промышленности для развития хозяйства? Расскажите об особенностях химической промышленности, влияющих на размещение химических предприятий? Задания на урок:

Термины: Химико-лесной комплекс слагается двумя отраслями- химической и лесной промышленностью. Химизация- широкое применение химических технологий и материалов во всех хозяйственных отраслях.

Она создает новые материалы, которых нет в природе. По своим качествам они часто превосходят натуральные продукты. Их применение экономит труд людей и сырье. Поэтому ПРЕДПРИЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ЧАСТО СОЗДАЮТ В УЖЕ СЛОЖИВШИХ РАЙОНАХ,ЦЕНТРАХ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ(МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЦЕНТРАХ,МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ БАЗ). Во-первых:

У химической промышленности почти неограниченная сырьевая база:нефть,газ, древесина,вода ,воздух и т.д.При этом очень часто один и тот же продукт можно получить из разных видов сырья.Например:Азотные удобрения можно производить на основе коксования угля,электролиза воды,переработки нефти и природного газа. Поэтому теоретически предприятия химической промышленности можно создавать повсеместно. Во-вторых:

Но на сегодняшний день в основном используют продукты нефти и газопереработки,т.е. специально подготовленное сырье.В результате современная химия в значительной мере тяготеет к районам добычи и переработки этих видов сырья(Поволжье, Европейский центр).

Химические технологии очень разнообразны. Это открывает огромные возможности для комплексной переработки сырья. Так, например, из нефти получают сотни видов продукции. Поэтому и в самой химической промышленности, и при ее взаимодействии с другими отраслями широко развито комбинирование. Оно способствует формированию разнообразных комбинатов: химических, коксохимических, нефтехимических,лесохимических и др.

Некоторые особенности химической промышленности, напротив, ограничивают потенциальную повсеместность ее размещения. К ним относятся: высоко энерго-водоёмкость многих отраслей, особенно современных. В последние годы нарастает влияние экологического фактора, поскольку большая часть химических производств является сильным загрязнителем окружающей среды.

Конструкционные материалы – это материалы, на основе которых изготавливают детали для машин, инженерных сооружений и конструкций. Они в ходе работы неоднократно будут подвергаться механическим нагрузкам. Такие детали характеризуются большим разнообразием не только форменным, но и эксплуатационным. Их применяют в разных отраслях промышленности, с их помощью делают промышленные печи, детали для автомобилей, их используют в авиационной сфере. Задача производителя выполнить конструкционную деталь, готовую работать при разных температурах, в разных средах и с достаточно интенсивными нагрузками. Главным отличием продукции от остальных дополнений конструкций является их готовность долговременно принимать на себя максимальные нагрузки.

Виды, типы, классификации

Ввиду того что металлы являются практически самыми надежными и долговечными составляющими, конструкционные материалы изготавливаются в большей степени из них. Поэтому КМ классифицируются и распознаются по материалу, из которого были изготовлены. Зачастую из металлов предпочитают сталь из-за ее прочности, надежности и легкости в обработке.

За основу материалов берут сплавы, выполненные из стали, чугуна и железа. Данный вид имеет хорошую прочность, детали и элементы используются чаще других. Также используют сплавы с магнитными и немагнитными формами. Применяются цветные и не цветные сочетания металлов. Зачастую это алюминий, но в некоторых деталях возможно использование сплавов на его основе. Сплавы используют в том случае, когда деталь нужно деформировать и преобразовывать неоднократно. Из цветных также используют медь (бронзу), титан.

Неметаллические материалы стали использоваться гораздо позднее предыдущей группы. Развитие технологий помогло создать более дешевую альтернативу. При этом неметаллы также прочны и надежны. Неметаллические конструкционные материалы изготавливают из древесины, керамики, стекла и разных видов резины.

• Композиционные материалы

Композиционные материалы состоят из элементов, сильно отличающихся друг от друга по свойствам. Они позволяют создавать конструкции с заранее определенными характеристиками. Материалы применяют для повышения эффективности. Название состава задается материалом матрицы. Такие материалы все имеют основу. Композиты, имеющие металлическую матрицу – металлические, керамическую – керамические и так далее. Они созданы искусственным путем, материал, который получают на выходе, имеет новый комплекс свойств. Композиционные материалы могут включать в себя как металлические, так и с неметаллические составляющие.

Существует еще одна классификация, позволяющая распознать какой именно необходим материал для выполнения выбранной задачи – это разбор на виды по техническим критериям.

• Материалы с повышенной прочностью;
• Материалы, имеющие отличительные технологические возможности;
• Долговечные материалы (элементы, на эксплуатацию которых не влияют механические раздражители);
• Упругие конструкционные материалы;
• Неплотные материалы;
• Материалы устойчивые к природным воздействиям;
• Материалы, имеющие высокую прочность.

Сферы применения

Использование конструкционных материалов приходится на любую сферу, связанную со строением и производством. Наиболее широкий спектр в использовании получили электроэнергетическая, строительная и машиностроительная отрасли. Именно здесь собрание конструкций является первой частью для созидания большого проекта.

Группы	Материалы	Сфера применения	Мех. свойства
Металлические конструкционные материалы	Бронза	Для получения фасонных отливок, втулок, подшипников, зубчатых колес и шестерен.	Высокая прочность на сжатие и фрикционные нагрузки, не окисляется.
	Инструментальная сталь	Для изготовления мерительных инструментов, режущих частей и мерных шаблонов.	Прочная, тяжелая, не окисляется, водостойкая.
	Титан	Ответственные детали в сфере авиации, ракетостроения и медицине.	Легкий, водостойкий, токопроводящий.
Неметаллические конструкционные материалы	Резина	Уплотняющие элементы любых конструкций, изоляторы от напряжения, герметизация, гибкие детали в сфере автомобилестроения, медицины, ракетостроения.	Низкая плотность при высокой упругости. Устойчивость к химическим и термическим воздействиям.
	Пластмассы	Широкое применение для изготовления изделий народного хозяйства, автомобилестроения, пищевой, авиационной, строительной промышленностей.	Низкая плотность и хорошая прочность. Низкая температура плавления. Устойчивость к химическим воздействиям.
	Азбест	Производство труб, покрытия домов, огнеупорных тканей и уплотнителей.	Низкая прочность при ударе. Устойчивость к природным воздействиям и химическим.
	Керамика	Изготовление посуды, изделий для туалета и ванной. Изготовление моделей и сувениров. Отдельные виды используются для изготовления ножей и режущего инструмента.	Высокая плотность, хрупкость, устойчивость к коррозии. Низкая упругость. Устойчивость к стиранию.
		Производство бронежилетов, армирующего слоя автомобильных шин, защитного слоя кабелей, экипировка для космонавтов, мотоциклистов, пожарников.	Высокая прочность, гибкость и низкая плотность. Устойчивость к химическому и механическому воздействию.
Композиционные материалы	Фанера	Мебельное производство, отделка помещений, сборно-щитовые конструкции в строительстве	Низкая плотность при высокой прочности. Простота обработки
	Бетон	Строительство самых разнообразных домов и конструкций.	Высокая прочность на сжатие. Большая плотность.
	Стеклопластик	Изготовление корпусов лодок и катеров. Обвеска автомобиля и диэлектрические детали. Корпуса бассейнов и декоративных изделий.	Высокая прочность и низкая плотность. Низкая пластичность.

Некоторые межотраслевые комплексы настолько взаимодействуют и взаимно дополняют друг друга, что их можно объединять в еще более крупные системы. Подобную систему образуют комплексы, производящие конструкционные материалы и химические вещества. Их совместное рассмотрение необходимо по ряду причин. Во-первых, все они участвуют в производстве материалов, именуемых конструкционными. Конструкционными называются материалы, предназначенные для изготовления готовых изделий или сооружений. В табл. 11.2 приводится классификация конструкционных материалов в зависимости от их происхождения.

Кроме того, многие виды их продукции взаимно заменяемы, например, металл и строительные материалы все активнее заменяются пластмассами и полимерами. В основании всех рассматриваемых комплексов лежат добывающие производства, с развитием которых тесно связаны проблемы рационального использования природных ресурсов и формирования экологической политики.

Таблица 11.2 Классификация конструкционных материалов

	Происхождение материалов
	Металлические	Неметаллические	Композиционные
Традиционные	Чугун, сталь, медь, сплавы на основе меди и железа Специальные сплавы с использованием редких металлов	Стекло, кирпич, древесина, цемент Пластмассы, полимеры, древесные пластики	Металлокерамика, стеклопластики

Металлургический комплекс . Почти 90 % всех металлов, применяемых в современном производстве, — черные металлы, то есть железо и сплавы. Однако цветных металлов гораздо больше (более 70 видов) и они обладают очень ценными свойствами. Металлургия охватывает весь процесс производства металлов: добычу и подготовку руд, топлива, выпуск металла, производство вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода и др.). Поэтому в металлургии широко развито объединение на одном предприятии нескольких производств различных отраслей. В черной металлургии преобладает комбинирование на основе последовательности руда – чугун – сталь — прокат, а в

цветной производится комплексное использование, когда из полиметаллических руд получают несколько металлов. Для металлургии характерна большая материалоемкость: на 1 т стали расходуется до 7 т сырья и топлива. На размещение металлургических комбинатов большое влияние оказывают:

1) особенность используемого сырья (руды);

2) применяемый для металла вид энергии;

3) география сырьевых и энергетических источников. Предприятия, связанные с заключительной стадией металлургии — обработкой металлов, чаще всего размещаются в районах готовой продукции.

Российские металлургические базы сосредоточены в 3-х районах: Уральская металлургическая база (более старая и поэтому в настоящее время испытывает нехватку собственных железных руд, центральное звено — Магнитогорск) использует руду Казахстана, Кольского полуострова и Курской магнитной аномалии (КМА), коксующийся уголь Кузбасса и Караганды; Центральная металлургическая база (Центральный и Северо-Западный район, центральное звено – Череповец, Липецк, Оскол) использует руды КМА и Кольско-Карельского района, коксующийся уголь Печорского бассейна, Кузбасса и Донецкого бассейна; Южно-Сибирская (Новокузнецк), основанная на месторождениях Приангарья и Горной Шории, уголь Кузнецкого бассейна.

Динамика производства основных видов продукции черной металлургии в РФ представлена на рисунке 12.2

Рис.12.2 Динамика производства основных видов продукции черной металлургии в РФ

Одним из наиболее важных для экономики России отраслевых комплексов является цветная металлургия (20 % мирового производства алюминия, 40 % никеля, большая часть платиноидов и меди), которая является экспортно-ориентированной отраслью – 70 % произведенных в стране цветных металлов идет на экспорт. Особенностью цветной металлургии является большая рассредоточенность источников сырья, небольшим содержанием полезных компонентов, необходимость обогащения и уникальных технологий переработки. Поэтому предприятия цветной металлургии размещаются в районах месторождений, за исключением предприятий алюминиевой промышленности, которые тяготеют к источникам дешевой электроэнергии. Размещение сырьевых баз следующие: алюминиевые руды : Северный и Южный Урал, Ленинградская область, Кольский полуостров, юг Западной Сибири, Красноярский край; медь : Урал, Краснояр

ский край, Забайкальское, Северный Кавказ; олово : Восточная Сибирь и Дальний Восток; никель : Норильск, Кольский полуостров; цинк и свинец : юг Западной Сибири, Дальний Восток, Забайкалье.

Химико-лесной комплекс слагается двумя крупными и сложными по составу отраслями химической и лесной промышленности. Ведущей среди них, несомненно, является химическая промышленность. Поэтому связи между этими отраслями практически односторонние. Отрасли, входящие в химическую промышленность – это: горнохимическая, основная химия, химия органического синтеза, химия полимеров, переработка полимерных материалов.

Особенности химической промышленности:

1) создание новых материалов, которые превосходят по многим качествам натуральные продукты. Применение таких материалов экономит труд людей и сырье: на производство капрона, например, затраты труда в 20 раз ниже, чем на производство натурального шелка;

2) большие возможности комбинирования. Химическая технология позволяет комплексно использовать сырье и из одних и тех же видов получать различные продукты. Комбинирование ведет к созданию химических комбинатов. При комбинировании химической промышленности с другими отраслями возникают особые производства — коксохимия, нефтехимия, лесохимия, сланцехимия;

3) обширная сырьевая база: полезные ископаемые, вода, воздух, производственные отходы, но основным сырьем становятся продукты нефтепереработки, коксования и т.д. Все это позволяет строить предприятия химической промышленности повсеместно, но с учетом высокой водо- и энергоемкости ее производств.

В России ведущей отраслью химического комплекса является производство синтетических смол и пластических масс, химических волокон, синтетического каучука.

Производство синтетических смол, пластических масс и синтетического каучука располагается основным образом в районах богатых нефтью и газом, — Поволжском, Уральском, Западно-Сибирском, Северо-Кавказском.

Производство химических волокон сосредоточено в районах развитой текстильной промышленности – Центральном, Северо-Западном и Поволжском.

Лесная промышленность – является традиционной отраслью хозяйства России. Лесозаготовки в основном ведутся в многолесных районах – Северный район, Урал, Сибирь и Дальний Восток.

По производству пиломатериалов ведущее место занимают Восточно-Сибирский, Северный, Уральский, Западно-Сибирский, Волго-Вятский и Дальневосточный районы страны. Мебельная промышленность в России развита практически повсеместно. Целлюлозно-бумажная промышленность наиболее развита в районах лесозаготовок.

В химико-лесном комплексе накопилось много проблем: замена оборудования, дальнейшее развитие наиболее современных отраслей, например, химия органического синтеза и полимеров; более рациональное использование лесных ресурсов; улучшение качества продукции.

В условиях НТП межотраслевые комплексы взаимодействуют и взаимодополняют друг друга, образуя крупные системы, примером которых является комплекс, перерабатывающий природные ресурсы в конструкционные материалы и химические вещества.

Основная часть из 70 видов добываемого в России минерального сырья (не считая топливных ресурсов), а также древесина используются в производстве конструкционных материалов

Конструкционные материалы - природные и искусственные материалы, предназначенные для изготовления готовых изделий или сооружений

Конструкционные материалы подразделяются на:

Традиционные (чугун, сталь, глина, песок, древесина, натуральный каучук, натуральные волокна и др.);

Новые (пластмассы, полимеры, металлокерамика, стеклопластик, металлопластик, стеклобетон и др.).

Состав комплекса конструкционных материалов:

Комплекс конструкционных материалов

Металлургический комплекс

Производство строительных материалов

Химико-лесной комплекс

черная

цветная

Химия

Лесная

отходы

Производство проката

Бытовая и парфюмерия

Переработка полимеров

лесохимия

Целлюлозно-бумажн.

Сталь

Чистый металл

гидролиз

Плавильное производство

Производство удобрений

Производство полимеров

Производство мебели

рафинирование

Внедоменное производство

Черновой металл

Пр-во др. продуктов основной химии

Органический синтез

Лесопиление и деревообработка

окатыши

Доменное производство

­

­

ГОРНОДОБЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

В этом комплексе объединяются отрасли, производящие конструкционные материалы, т.е. материалы, предназначенные для изготовления готовых изделий или сооружений: черная и цветная металлургия, химическая и лесная промышленность, производство строительных материалов. Такое объединение обусловлено, во-первых, участием этих отраслей в производстве конструкций, предназначенных для изготовления готовых изделий или сооружений, а во-вторых, многие виды продукции комплекса взаимозаменяемы (например, металл и стройматериалы в настоящее время активно заменяются пластмассами и полимерами).

Горнодобывающая промышленность лежит в основе не только этого комплекса, с ней тесно связаны проблемы рационального использования природных ресурсов и формирование экологической политики государства. География развития этой отрасли зависит от природных ресурсов. Добывающая промышленность в России имеет несовершенную структуру: она крайне гипертрофирована и на ее долю приходится 22,5% производства, хотя в развитых странах - не выше 9%. Причиной этого является не только богатство и разнообразие природных ресурсов в нашей стране, но и технологическая отсталость промышленности, не дающая возможности эффективно использовать добываемые ресурсы. Добывающей промышленности России присущ ряд негативных черт:

Большие нарушения литосферы вследствие большой переработки горных пород;

Потери при добыче огромного количества сырья;

Слабо внедряются прогрессивные методы добычи, что оказывает влияние на себестоимость полученных металлов;

Слабое использование вторичных ресурсов;

Не происходит снижения темпов развития добывающей промышленности, характерное для развитых стран.

Крупные сочетания ресурсов, которые имеют общегосударственное значение и охватывают обширные территории, называются ресурсными базами страны. В России это:

Урало-Поволжская,

Центральная,

Южно-Сибирская,

Северо-Восточная,

Приморская .

Металлургический комплекс.

Значение.

Металлургический комплекс – совокупность отраслей, производящих различные металлы. Этот комплекс потребляет до 25% угля и энергии, на него приходится до 30% грузовых перевозок.

В состав комплекса входят черная и цветная металлургия.

90% всех металлов, применяемых в современном производстве, - черные металлы, т. е. железо и сплавы, получаемые на его основе. Однако число цветных металлов гораздо больше (их более 70), они обладают очень ценными свойствами. Поэтому цветная металлургия имеет огромное значение для отраслей, обеспечивающих развитие НТР в народном хозяйстве.

Особенности.

Металлургическому комплексу России присущ целый ряд особенностей, влияющих на его географию:

1. Металлургия охватывает весь процесс производства металлов: добычу и подготовку руд, топлива, выпуск металла, производство вспомогательных материалов. Поэтому в металлургическом производстве широко развито комбинирование . В черной металлургии преобладает комбинирование на основе последовательной переработки исходного сырья (руда – чугун – сталь – прокат), в цветной – на основе его комплексного использования: например, из полиметаллических руд получают несколько металлов. Комбинаты дают весь чугун, основную часть стали и цветных металлов.

2. В металлургии высокий уровень концентрации и монополизации производства . 200 крупнейших предприятий (5% от общего их числа) производят 52% продукции черной металлургии и 49% цветной.

3. Металлургия – трудоемкая отрасль (большое количество строителей, рабочих + город у комбината в 100000 человек).

4. Для металлургии характерна большая материалоемкость . Современный металлургический комбинат получает столько же грузов, сколько и Москва.

5. Высокие затраты на создание и обслуживание комбината, при его медленной окупаемости .

6. Металлургия – крупнейший загрязнитель окружающей среды. 14% промышленных выбросов в атмосферу дает черная металлургия и 21% - цветная. Кроме того, металлургический комплекс дает до 30% загрязнений сточных вод.

Факторы размещения.

1. особенности используемого сырья;

2. применяемый для получения металла вид энергии;

3. география сырьевых и энергетических источников;

4. транспортные пути;

5. необходимость охраны окружающей среды;

6. предприятия, связанные с заключительной стадией металлургии – обработкой металла, чаще всего размещаются в районах потребления готовой продукции.

Черная металлургия - одна из важнейших отраслей хозяйственного комплекса России, служит фундаментом для развития многих отраслей промышленности и в первую очередь машиностроения. По производству черных металлов Россия занимает 4-е место. Подавляющую часть чугуна, стали и проката здесь дают крупные предприятия с полным технологическим циклом - металлургические комбинаты. В составе металлургического комплекса страны есть также заводы, выпускающие только чугун и сталь или отдельно чугун, сталь и прокат. Особую группу образуют предприятия малой металлургии, производство стали и проката на машиностроительных заводах и предприятия с электрометаллургическим производством стали и ферросплавов. На размещение предприятий черной металлургии полного цикла решающую роль оказывают сырьевой и топливно-энергетический фактор. Большое значение имеет также наличие водных ресурсов.

По добыче железной руды лидирует Центрально-Черноземный район, где находится КМ А с ее месторождениями и горно-обогатительными комбинатами мирового значения. Далее следует Урал, Северный район, Восточная и Западная Сибирь.

Цветная металлургия России характеризуется сложностью структуры производства, высокой обеспеченностью собственными ресурсами. Характерна также экспортная направленность отрасли. Особенно велика доля России в мировом производства и экспорте алюминия, никеля, меди, титана, олова, золота и алмазов. Высок уровень территориальной концентрации производства - большая часть объема продукции отрасли приходится на Уральский, Восточно-Сибирский, Дальневосточный и Северный районы. В размещении цветной металлургии особая роль принадлежит сырьевому и топливно-энергетическому факторам. Медная промышленность в основном получила раз­витие в районах, располагающих крупными запасами медных руд, - Уральском, Восточно-Сибирском и Северном. В Восточной Сибири на севере Читинской области близи ст. Чара осваивается уникальное по запасам и качеству Удоканское месторождение медных руд. Норильский горно-металлургический комбинат использует медно-никелевые руды местных месторождений и производит наряду с выплавкой меди никель, кобальт, платину и др. металлы.

В Северном районе на Кольском полуострове осуществляется добыча и обогащение медно-никелевых руд. Вне районов получения черновой меди, ориентируясь на потребителя, расположились предприятия по рафинированию меди в Москве, Санкт-Петербурге, Кольчугино и других городах. Никель-кобальтовая промышленность также тесно связана с районами добычи сырья. Помимо вышеназванных мест добычи и центров переработки медно-никелевого сырья в Северном районе и в Восточной Сибири, никелевые руды добывают и перерабатывают на Урале. Свинцово-цинковая промышленность развита также в основном вблизи мест залегания и добычи сырья - в Белово, Нерчинске, Дальнегорске. Алюминиевая промышленность представлена в России всеми стадиями производства: добычей и обогащением сырья, производством глинозема, выплавкой металлического алюминия. Сырьевую базу отрасли образуют бокситы и нефелины. Производство глинозема находится на Урале, в Восточной Сибири, в Северном районе. Отечественное производство обеспечивает только около половины имеющихся потребностей в глиноземе, остальное количество глинозема экспортируется. Из общего объема производства алюминия в России почти 80% приходится на один Восточно-Сибирский район. Производство титана и магния осуществляется у источников сырья на Урале. Оловянная промышленность. Добыча и обогащение олова осуществляются в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Ведущая отрасль химического комплекса России - промышленность полимерных материалов - включает в себя производство синтетических смол и пластических масс, химических волокон, синтетического каучука. Промышленность химических волокон и нитей наиболее широко представлена в районах развитой текстильной промышленности - Северо-Западном, Центральном, Поволжском. Более 2/3 общего производства химических волокон и нитей приходится на европейскую часть. Производство синтетического каучука размещается в районах добычи природного газа и нефти, нефтепереработки. В Восточной Сибири синтетический каучук получают из синтетического спирта путем гидролиза древесины. Промышленность минеральных удобрений, серно-кислотная, содовая и другие отрасли основной химии России располагают мощной сырьевой базой: ресурсы поваренной и калийной солей, апатитов в фосфоритов, серного колчедана и самородной серы, уголь, природный газ, газы черной и цветной металлургии, коксовые газы и пр.

Лесная промышленность - традиционная для России отрасль специализации хозяйства.
Для отраслей лесной промышленности характерны высокие удельные расходы сырья и огромные отходы производства. Поэтому важнейший фактор размещения лесной промышленности - сырьевой. Крупные центры лесопиления и деревообработки расположены в низовьях и устьях сплавных рек, в местах пересечения лесосплавных рек железнодорожными магистралями. На размещение отдельных отраслей лесной промышленности помимо сырьевого фактора влияют также близость потребителя, условия водо- и электроснабжения. Мебельная промышленность развита практически повсеместно. Целлюлозно-бумажная промышленность наибольшее развитие получила в районах лесозаготовок, располагающих крупными источниками водоснабжения и электроэнергии.