Прикладное и теоретическое материаловедение (стр. 3 из 4)

По оценке, вольфрамодобывающие рудники обеспечены запасами в среднем на 34 года, но по отдельным рудникам продолжительность добычи колеблется от 8 до 40 лет. При этом крупные запасы бедных руд Тырныаузского и Инкурского месторождений составляют 76% от всех запасов разрабатываемых месторождений. Обеспеченность запасами пяти рудников с богатыми месторождениями и одного со средним качеством руд составляет 8-14 лет. Это означает, что через 10-15 лет на половине вольфрамодобывающих предприятий запасы будут исчерпаны, а оставшиеся рудники будут разрабатывать в основном бедные руды.

Как показывает зарубежный опыт, применение высококачественных низколегированных ниобиевых и редкоземельных сталей дает наибольший эффект в транспортном машиностроении, газо-нефтедобывающих отраслях и связанных с ними трубопроводных системах, при строительстве крупных инженерных сооружений, объектов ядерной энергетики и в других важнейших отраслях промышленности. Каждая тонна ниобия, введенного в малоуглеродистые стали для изделий транспортного машиностроения и строительства, позволяет экономить 200-300 тонн металла и снижать вес конструкции на 30-40%, а срок службы соответствующей продукции увеличивается в 1,5-2 раза.

Россия, к сожалению, значительно отстает от передовых промышленно развитых стран по уровню потребления тантала, ниобия, стронция и других редких, а также редкоземельных металлов. В частности, по потреблению ниобия и редких земель наша страна отстает от США соответственно в 4 и 6 раз. Между тем в России имеется достаточно крупная сырьевая база редких и редкоземельных металлов, но она слабо освоена. В последние годы редкоземельное и танталовое производство практически прекращено, а ниобиевое снижено на 70% по сравнению с 1990 г. При этом из производимых Ловозерским комбинатом (Мурманская область) концентратов тантала и ниобия более половины металлического ниобия и весь тантал выпускались на заводах Эстонии и Казахстана.

Располагая хорошей сырьевой базой и современной технологией, страна почти полностью удовлетворяла свои потребности в индии и его соединениях. Сегодня запасы индия по-прежнему достаточно велики, но проблемы его извлечения из руд и полуфабрикатов, а также получения и использования индиевой продукции требуют новых решений.

В России со всей остротой встала проблема воссоздания стратегических запасов. Как известно, перечень видов стратегически значимого минерального сырья может меняться в зависимости от военно-политических и экономических приоритетов государств, структуры материального производства и прогнозируемой обстановки, конъюнктуры мирового рынка, состояния внешнеэкономических связей и других обстоятельств. Отнесение определенной части разведанных (А+В+С1) сырьевых запасов к стратегическим – это вопрос специальных исследований. Следует отметить, что доля так называемых активных запасов от количества разведанных на 01.01.1997 г. составляла по железным рудам, меди, свинцу, цинку – 69-78%, никелю, бокситам, титану, апатитам – 60-68%, урану, олову, вольфраму, молибдену – 29-50%, фосфоритам – 25%, калийным солям – 90%. Вместе с тем, как показывает анализ, на преобладающем большинстве горнодобывающих предприятий обеспеченность разведанными запасами достигла критически низкого уровня: стратегический резерв многих видов сырья на действующих месторождениях является недостаточным.

2. Химические свойства материалов. Каковы методы определения устойчивости материалов к воздействию внешних факторов: влаги, кислот, окислителей, щелочей, излучений?

Важнейшим условием использования материалов в любой конструкции является их совместимость с рабочей средой.

Технологические процессы пищевых производств протекают при высоких и низких температурах, высоком давлении и вакууме, больших скоростях потоков и длительной выдержке пищевых сред в состоянии покоя, с изменениями рН сред в широком диапазоне и сопровождаются другими факторами, обусловливающими агрессивность пищевых сред.

Многие пищевые среды представляют собой электролиты, поэтому коррозия в них носит электрохимический характер. Химическая природа электролита обусловлена наличием в составе сред кислот и минеральных веществ. Количество и степень диссоциации кислот и минеральных веществ, в основном, и определяют агрессивность среды.

На различных этапах технологического процесса химические свойства сред изменяются, в связи с чем снижается или повышается их коррозионное воздействие на поверхность аппаратов.

Непосредственный контакт с технологическими и пищевыми средами, длительная непрерывная работа, абразивное воздействие некоторых пищевых продуктов, агрессивное влияние окружающей среды, моющих и дезинфицирующих растворов, а также другие специфические условия определяют особые требования к выбору и назначению конструкционных материалов.

Аппараты пищевых производств подвергаются периодическому воздействию агрессивных моющих и дезинфицирующих растворов: 1–2%-ной соды каустической, 5–10%-ной соды кальцинированной, 2%-ной серной кислоты, 2%-ной соляной кислоты, 3%-ной азотной кислоты, 0,2–0,5%-ного перманганата калия и др. Наиболее агрессивное воздействие на технологические аппараты и сборники дезинфицирующих растворов оказывают кислотные дезинфекторы. Изготовление сборников дезинфицирующих растворов и трубопроводов из нержавеющих сталей не всегда приводит к повышению их коррозионной стойкости.

В пищевых отраслях химической коррозии подвергаются только некоторые аппараты и коммуникации вспомогательных цехов (холодильно-компрессорных, углекислотных, котельных). Оборудование технологических цехов в основном подвергается электрохимической коррозии. В зависимости от агрессивности среды и условий протекания электрохимических процессов распространены следующие ее виды:

– атмосферная (воздействие на оборудование и металлоконструкции вне зданий при наличии загрязнения воздуха промышленными газами);

– почвенная (разрушение подземных газопроводов, водопроводов, канализационных сетей, теплотрасс, мазутохранилищ, металлоконструкций, подземных сооружений);

– электрическая (влияние блуждающих токов на металлы);

– кислотная (растворы азотной, серной, соляной кислот при дезинфекции, молочной кислоты при подкислении заторов и т. д.);

– солевая (разрушение рассольных насосов, трубопроводов, батарей охлаждения, испарителей, оборудования натрий-катионных установок и т. п.);

– щелочная (щелочные моющие и дезинфицирующие растворы особенно сильно разрушают металлоконструкции моечных машин, воздуховоды систем вентиляции цехов розлива);

– контактная (при контакте двух разнородных металлов, имеющих разные потенциалы);

– биологическая (разрушение продуктопроводов, аппаратуры, металлических и железобетонных конструкций, расположенных в грунтах).

Бетонные и железобетонные конструкции, емкости, сборники, фундаменты оборудования пищевых предприятий подвергаются интенсивному коррозийному воздействию: физическому, биологическому и физико-химическому.

Химическая коррозия возникает при действии органических кислот пищевых сред на составные части цементного камня бетона и железобетона.

Биологическая коррозия является следствием жизнедеятельности микроорганизмов на поверхности строительных конструкций, смоченных пищевыми средами.

Физико-химическая коррозия вызывает разрушение строительных конструкций, например, при теплообмене с окружающей средой, при действии жидких пищевых продуктов в результате замерзания.

В зависимости от среды, материалы покрытий могут быть абсолютно или относительно неустойчивы, например полихлорвинил неустойчив в ржаной закваске.

В органических кислотах, сахарозе, моющих и других веществах, содержащихся в средах пищевых производств, стойкость полимеров достаточно велика. Универсальной стойкостью к пищевым средам обладают композиции на основе эпоксидной смолы. Стойкость защитных покрытий из различных полимеров, определяемая путем изменения внешнего вида и способности к набуханию, под действием некоторых органических сред пищевых производств меняется в широких пределах.

Материалы, применяемые в оборудовании пищевых производств, должны подвергаться санитарно-гигиеническому и токсикологическому контролю. При неблагоприятных условиях отдельные полимерные материалы или содержащиеся в них мономеры, низкомолекулярные соединения и различные составные части могут отрицательно влиять на здоровье людей и на качество пищевых продуктов. Неблагоприятное влияние на здоровье может выражаться как в виде острых отравлений, проявляющихся через несколько часов или дней, так и в виде хронических отравлений, проявляющихся в течение месяцев.

С точки зрения гигиенической и токсикологической оценки материалы можно разделить на следующие группы:

1) допущенные органами Государственного санитарного надзора для соприкосновения с пищевыми продуктами

2) допущенные для контакта с определенными пищевыми продуктами.

3) допущенные для контакта с пищевыми продуктами только при особых условиях.

4) не допущенные для применения в пищевой промышленности вследствие токсичности или изменения состава при соприкосновении с пищевыми продуктами

5) не допущенные для применения в пищевой промышленности вследствие неизученности гигиенических и токсикологических свойств или находящиеся в стадии исследований.

Испытание на устойчивость к воздействию агрессивных компонентов окружающей среды имеет большое значение, если материал потенциально может быть подвергнут воздействию определенных растворителей и других подобных сред (бензин, масла) в процессе использования. Устойчивость к воздействию растворителей определяют посредством погружения испытательной пластинки с материалом в среду растворителя, например ацетона.