Матеріали основ резисторів
Загальні відомості про старіння
Старіння - це незворотне зміна властивостей матеріалів під впливом зовнішніх та внутрішніх факторів. За статистикою в середньому для резисторів зміна контактного опору відбувається на рік на 1%.
Причини старіння процеси, що відбуваються в реальних умовах експлуатації ЕА, такі як: кристалізація, електрохімічне окислення, електроміграція, обрив зв'язків у молекулах, сорбційні процеси та ін.
Сорбція- Поглинання матеріалом різних речовин ззовні.
Абсорбція- Поглинання обсягом різних речовин.
Адсорбція- Поглинання поверхнею різних речовин.
Найбільш стійкі до старіння резистори, що містять неорганічні матеріали та РЕ із дроту. Серед недротяних резисторів старіють тонкоплівкові, що не містять, як правило, органічних добавок. А менш стійкі це композиційні з органічним діелектриком – лакосажові.
Зміна опору наступного резистора залежить від співвідношення між різними компонентами за швидкістю старіння. Для тонкоплівкових резисторів зазвичай опір при старінні збільшується, у товстоплівкових старіння визначається стабільністю сполучних діелектричних матеріалів, що входять до складу резистивної пасти (композиції). Старіння дротяних резисторів визначається стійкістю резистивних сплавів до окислювальних процесів, крім температури, вологи та випромінювання. На старіння впливає атмосферний тиск понад 3 атмосфери. При зниженому тиску через зниження електричної міцності повітря потрібно зменшувати робочу напругу на резисторах, щоб уникнути їх перегріву (за рахунок погіршення тепловідведення).
Як діелектричні основи резистора використовується органічні та неорганічні матеріали.
Переваги органічного матеріалу:
Органічний матеріал має найвищу технологічність. Технологічність - сукупність властивостей, які забезпечують мінімальну вартість об'єкта (простий і дешевий синтез при температурі< 1000 0 С). Органический материал является дешевым сырьем, возможность варьировать свойства, путем введения в массу добавок, как органических, так и неорганических.
Недоліки органічного матеріалу:
Невисока нагрівальна стійкість, у полііміду та фторопласту нагрівостійкість становить +250 0 С. Також недоліком органічних матеріалів є невисока теплопровідність.
З органічних матеріалів як основа резисторів використовують склотекстоліт (склотканина, просочена епоксидною смолою з модифікаторами). Модифікатори надають органічній суміші пластичності, віброміцності та інших властивостей за призначенням, нагрівостійкість становить +150 0 С.
Також використовуються текстоліти (тканина бавовняна, просочена феноло-формальдегідною смолою з необхідними добавками) нагрівостійкість становить +105 0 С.
Як органічні матеріали використовують і гетинакс – папір, просочений фенольною смолою, нагрівальна стійкість становить +100 0 С. Останні два матеріали, використовуються для резисторів у мікропотужних ланцюгах.
3.1. Органічний синтез та виробництво полімерів
1) органічний синтез (отримання органічних продуктів на основі окису вуглецю, метанових, етиленових, ацетиленових та ароматичних вуглеводнів);
2) виробництво полімерів та матеріалів на їх основі (целюлоза, волокна, каучуки, лаки, фарби, клеї, пластмаси, гумотехнічні вироби);
Відходи органічного синтезу немає такого значення, як відходи інших органічних виробництв. Причина проста: незважаючи на те, що в окремих випадках вони досягають значних обсягів, викид їх за межі підприємства залишається мінімальним, оскільки вони піддаються практично 100% рекуперації та утилізації. Але це стосується лише «штатних» підприємств. Ті ж заводи та цехи, які не виробляють, а лише використовують органічні речовини, мають набагато менший рівень використання органічних відходів. На жаль, досі їх знешкодження зводиться до спалювання в непристосованих печах, тобто. у печах, не забезпечених системами гарантованого допалювання будь-якої органіки до CO 2 і H 2 O (зауважимо, що навіть і в таких приладах не виключено утворення виключно стійких діоксинів).
Відходи виробництваполімерних матеріалів - це найчастіше мономери, які намагаються максимально рекуперувати. Щодо переробкизазначених матеріалів, вона пов'язана з утворенням як хімічних, так і механічних відходів, які необхідно утилізувати.
3.1.1. Відходи виробництва хлорованих вуглеводнів
Переважну частину виробленого Cl 2 (близько 80%) споживає промисловість хлорорганічного синтезу, причому через специфіку реакцій хлорування органічних сполук (RH + Cl 2 = RCl + HCl), коефіцієнт використання хлору на хлорування органіки не перевищує 50% , решта надходить в у вигляді абгазної соляної кислоти. Остання виходить у таких кількостях, що її уловлювання становить не менше 10% загального виробництва.
3.1.1.1. Утилізація абгазної соляної кислоти
Абгазна соляна кислота - це газоподібний відхід, що містить, крім HCl, також Cl 2 , CO, CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 і пари летких органічних сполук.
Найбільш поширеними способами утилізації абгазної HCl є:
1) абсорбція HCl водою чи концентрованою кислотою;
2) абсорбція органіки відповідними розчинниками
p align="justify"> Особливе місце в технології утилізації абгазної HCl займають методи її окислення з метою рекуперації Cl 2 . Це найбільш грамотний та економічний підхід, особливо у разі окислення у газовій фазі киснем у присутності каталізатора (суміш FeCl 3 і KCl):
4HCl + O 2 ® 2H 2 O + 2Cl 2
Можна використовувати і піролюзит щодо реакції
4HCl + MnO 2 = MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2
за умови регенерації марганцю та соляної кислоти:
2MnCl 2 + 0,5 O 2 + 2H 2 O = Mn 2 O 3 + 4HCl.
Регенерована абгазна кислота повністю відповідає вимогам ГОСТу на технічну HCl, але для цілей електролізу вона не підходить через підвищений вміст органіки і застосовується тільки для отримання хлорорганічних сполук, в основному, хлоралканів, для розкладання фосфоритів і для обробки бідних руд та шламів.
3.1.1.2. Знешкодження стічних вод виробництва полівінілацетату
Вихідною сировиною служить вінілацетат СН 3 СООСНСН 2 , полімеризацію якого ведуть у розчинах метанолу, етанолу та ацетону
у присутності ініціатора (перекису бензоїлу). При цьому розвивається висока температура і для охолодження отриманого полімеру та його промивання використовується вода. В результаті промивна вода акумулює вихідний мономер, розчинники та деяку кількість продукту (полівінілацетату). Це так зване. технологічна вода. Частково її можна використовувати для отримання водних дисперсій ПВА, що використовуються для отримання речовин, що клеять, -у виробництві барвників.
Але більшу частину СВ необхідно рекуперувати та повернути проміжні продукти у виробництво. І тут виникає проблема уловлювання цінних продуктів, пов'язана з необхідністю поділу полімеру та води. Останнє представляє дуже складне завдання, пов'язане з необхідністю подолання протиріччя між прагненням технологів отримати максимально стійкі дисперсії та прагненням екологів їх поділити. Це завдання вирішують шляхом нагрівання СВ та додавання електролітів. Після відокремлення полімеру у воді залишаються спирти, розчинники, мономери, оцтова кислота. Всі ці сполуки знешкоджуються у проточних аеротенках, комбінованих із вторинними відстійниками. В результаті аеробного окиснення утворюються численні органічні кислоти – кінцеві продукти рідкофазного окиснення органічних домішок. Їх нейтралізують вапном при рН=11, отримані солі коагулюють і відокремлюють від розчину. Іноді СВ піддають прямої дистиляції або ректифікації, але кубові залишки при цьому доводиться розчиняти, розбавляти і очищати потім біохімічно.
При отриманні полівінілацетатних дисперсій (ПВАД) часто використовують полівініловий спирт (ПВС, СН 2 СНОН n). Він робить дисперсії настільки стійкими, що вони не поділяються навіть при багаторазовому розведенні. У цьому випадку СВ додають коагулянти (FeCl 2 , Al 2 (SO 4) 3) у кількості 100 – 200 мг/л, доводять рН до 7, відокремлюють коагулят, визначають величину хімічного поглинання кисню (ХПК), яка не повинна бути вищою 500 мг/л, і направляють воду на біологічні очисні споруди. В даний час випускаються суперстійкі ПВАД, отримані за допомогою стабілізаторів типу С-10. У цьому випадку схема утилізації полімерів та рекуперації води виявляється складнішою:
Вих.СВ ® усереднення ® нейтралізація ®(СВ)*® нагрівання ® додавання коагулянтів ® корекція рН ® додавання поліакриламіду (ПАА) ® флокуляція ® відстоювання ® верхній слив ® активоване вугілля ® регенерація вугілля ® виділення органічної фази. Нижній продукт відстійників направляють на шламове поле, а очищену воду - БОС.
3.1.1.3. Відходи виробництва полівінілового спирту
Полівініловий спирт – продукт омилення ПВА у спиртових розчинах у присутності лужних чи кислотних каталізаторів. Отримувані у своїй СВ містять від 500 до 3000 мг ПВС /л, тоді як на БОС можна направляти розчини з концентрацією трохи більше 50 – 70 мг/л, а ГДК пвс для відкритих водойм становить 0,5 мг/л.
Найкращий спосіб знешкодження подібних СВ - висолювання будь-якої неорганічної, наприклад, глауберової сіллю Na 2 SO 4. 10H 2 O або бішофітом MgCl 2 ..6H 2 O і подальша коагуляція боратами лужних та лужноземельних металів. При цьому досягається практично 100%-на очищення, і воду можна використовувати повторно. Однак виникає проблема суттєвих втрат ПВС, витягти який із шламу дуже складно. Тому іноді вигідно обмежитися висолення, зібрати органічну фазу і направити її на отримання ПВАД.
Пінний спосіб вилучення ПВС із СВ.Технологія зводиться до продування СВ відповідним газом та видалення піни, в яку переходить до 90% всього ПВС. Піна, що утворюється в результаті такої «самофлотації», досить стійка, і для її руйнування необхідно додавати невелику кількість вихідної води і коагулянт. Очищена за цим способом СВ навіть у одноступеневому варіанті містить не більше 50 - 70 мг/л ПВС і може направлятися безпосередньо на БОС або в заводську систему локальних очисних споруд, що включає аеротенки, що працюють на базі відповідних бактеріальних штамів при температурі 20 - 37 0 . 6 – 8 та очищаючі одиничний обсяг СВ за 3 – 7 діб.
3.1.1.4. Відходи виробництва полістиролу
Процес полімеризації стиролу протікає у водному середовищі, і готовий полімер піддається водному промиванню, тому основними відходами забруднювачами є маткові розчини і промивні води. Сумарні СВ є молочно-білі колоїдні розчини, що містять, крім частинок полімеру, також змішаний реагент 3Ca 3 (PO 4) 3 .2Ca(OH) 2 - стабілізатор суспензії ПС. Технологія очищення та знешкодження подібних СВ порівняно проста:
Вих.СВ ® усереднення ® нейтралізація до рН 10 - 11® додавання 0,1% ПАА ® відстоювання (осад нейтралізують до рН 7 і направляють у відвал)® верхній злив ® нейтралізація® флокуляція ® фільтрація (осад у відвал)® фільтр .
Час аерації СВ для аеротенків-змішувачів до 50, для витіснювачів – до 5 годин.
Більш складні технології передбачають використання методів флотації, електрофлотації та електрокоагуляції, що дозволяє організувати водообіг до кратності, що дорівнює 10. Остання обмежена накопиченням у СВ неорганічних іонів, головним чином, натрію та хлору. При цьому зазначено, що Ca 2+ і SO 4 2, що накопичуються, не тільки не шкодять, але і корисні для протікання основного технологічного процесу. До речі, видалити їх набагато простіше, ніж Na + і Cl - . Останні можна ефективно видалити лише з допомогою мембранних технологій.
3.1.1.5. Знешкодження атмосферних викидів виробництва пластмас
Найбільш уразливою перед запаленням атмосферних забруднювачів є тропосфера, яка простягається на 20 км над поверхнею Землі та становить 85% усієї маси атмосфери. Лише небагато, переважно, найлегші елементи і сполуки потрапляють у вищі шари, піддаючись у яких різним перетворенням, що з впливом космічного випромінювання. У табл. 4 наводяться дані про макросклад тропосфери, який змінюється повільно та незначно.
Таблиця 4
Макросостав тропосфери, про.
Компоненти N 2 O 2 Ar CO 2 Ne He Kr Xe
На відміну від макроскладу тропосфери, її мікросклад, по-перше, відрізняється величезною різноманітністю, по-друге, змінюється з помітною швидкістю і, по-третє, не настільки стабільний і залежить від регіональних техногенних умов (табл. 5).
Таблиця 5
Компоненти CH 4 H 2 N 2 O CO O 3 NO + NO 2 NH 3 Др. вуглеводні
Причинами забруднення атмосфери викидами газовиділяючих про-
виробництв є:
Неповний вихід основного продукту;
утворення побічних газоподібних речовин;
Викид частини сировини, що містить газоподібні компоненти;
Втрати допоміжних газоподібних та легколетких речовин (найчастіше розчинників);
Виділення продуктів горіння, окиснення, гниття, розкладання;
Мале та велике дихання неповногерметичної апаратути (мале – втрати за рахунок різниці тисків усередині та зовні реактора, велике – викиди під час спорожнення та заповнення реактора рідкими летючими компонентами);
втрати при перебігу періодичних процесів або окремих стадій;
Втрати за рахунок переналагодження, переоснащення, профілактики та ремонту апаратури;
За ступенем токсичності, що виражається рівнем ГДК у робочій зоні (ГДК р.з.), газові викиди діляться на 4 категорії:
· Надзвичайно токсичні - ГДК р.з< 1 мг/м 3 ;
· Високо токсичні - 1< ПДК р.з. < 10;
· Помірно токсичні - 10< ПДК р.з. < 100;
· Малотоксичні - ГДК р.з. > 100;
У промисловості пластмас найбільш токсичними є викиди фтористих сполук, стиролу, нітрилу акрилової кислоти, бензолу, етилбензолу, вінілхлориду, фенолу, формальдегіду, метанолу, вінілацетату та ін.
3.1.1.5.1. Методи утилізації газових викидів
Вихідним набором даних, що визначає застосовність того чи іншого методу уловлювання, є фізичні та хімічні властивості газу, його токсичність, роль у даному технологічному процесі, а також дефіцитність, вартість та деякі інші показники.
1. Розсіювання.Це метод пасивного знешкодження, що має на меті зниження середньої концентрації газу до безпечного рівня, що визначається величиною його ГДК. Основний прилад, що забезпечує розсіювання – труба з природним чи примусовим газопотоком. Висота труби, що дозволяє здійснити розсіювання, визначається розрахунком на основі відповідних вихідних даних та умов (постійність агрегатного стану, хімічна інертність, постійна вхідна концентрація, постійна фонова концентрація, двовимірність зони розсіювання та ін.). На жаль, розсіювання часто застосовують, не зважаючи на необхідність виконання всіхцих умов, і це дискредитує простий, надійний і дешевий метод.
2. Знепилювання. Сухе виробляється в пилових камерах, акустичних пиловловлювачах (частота 3 - 5 кГц), мокре - в порожнистих і насадочних скруберах і циклонах з пристінною водяною плівкою. Застосовність цього визначається в основному тими самими умовами, як у разі використання методу рассеяния. Олнако, оскільки метод передбачає наявність досить складної і дорогої апаратури, знепилювання прагнуть поєднати з операціями очищення та знешкодження газу.
3. Абсорбція. Її застосовують на заключних стадіях очищення, використовуючи абсорбенти, заряджені відповідними активними угрупованнями.
4. Адсорбція. Застосовується для фінішного очищення знепилених та очищених від найактивніших компонентів газових викидів. Йдеться про видалення таких відносно менш реакційних молекул, як нижчі оксиди азоту, СО, метанові вуглеводні і т.п. Для цього застосовують великий набір адсорбентів, що регенеруються і нерегенеруються, таких, як вугілля, силікагелі, алюмогелі, цеоліти, кокс, глини, торф, боксити, піноскло, піношлакосітали, смоли, а також синтетичні неорганічні сорбенти на основі оксидів кремнію, алюмінію і.
У найбільш розвиненому варіанті технологічна схема процесу адсорбційної очистки газу включає вузол адсорції та десорбції (можуть здійснюватися як в одному і тому ж, так і в різних апаратах) і вузол переробки десорбату, що включає апаратуру для відстоювання, вакуумної відгону, дистиляції, ректифікації та екстракції.
Якщо адсорбент і адсорбат недефіцитні, їх піддають вогневому рафінуванню, яке, однак, має відомі обмеження. Якщо ж вони є цінними компонентами, десорбцію поєднують з регенерацією адсорбенту і ведуть або за допомогою водяної пари, пароподібного або рідкого органічного розчинника, або навіть в струмі інертного газу.
3.1.1.6. Деякі особливості абсорбційного очищення газів
Уловлювання розчинних газів і парів рідинами підпорядковується відомому закону Генрі:
з г = к. Р г,
де з г - концентрація газу в суміші, кг/м 3; до - постійна, яка залежить від температури, а також від властивостей газу та рідини; Р г – парціальний тиск газу, МПа.
Від розчинності даного газу залежить витрата поглинальної рідини.
В основі розрахунку технологічного процесу абсорбції лежить рівняння матеріального балансу газу:
Q (Y * н - Y * в) = L (X * н - X в *),
де Q - витрата газу, що поглинається, кг/с;
Y* н і Y* - концентрації поглинається газу в газовому потоці в нижній і верхній точках апарату, кг/м 3 ;
Х* н і Х* в - концентрації газу, що поглинається в поглинаючої рідини в нижній і верхній точках апарату, кг/м 3 .
Як абсорбент може бути використана будь-яка рідина, в якій даний газ досить добре розчинний. Але для ефективного використання в конкретному технологічному процесі поглинач повинен мати наступний набір якостей:
· Висока поглинальна здатність;
· Селективність дії по відношенню до даного газу (абсорбтиву);
· Стійкість до термічного розкладання;
· Хімічна стійкість;
· Низька леткість за даних технологічних умов;
· Низька в'язкість;
· Низька корозійна активність;
· Хороша здатність до регенерації;
· Низька вартість порівняно з видобутим компонентом;
· Низька токсичність, а по можливості - нешкідливість.
Цим умовам оптимальною мірою відповідають вода і водні розчини кислот, солей, лугів, окислювачів, відновників, комплексоутворювачів, а також деяких органічних водорозчинних рідин, таких як спирти, ацетон, диметилсульфоксид та ін.
Основний недолік абсобційних методів - утворення шламів, що забивають апаратуру та обв'язування. Щоб цього уникнути, абсорбції повинні передувати дешевші методи очищення газу.
3.1.1.7. Тверді відходи виробництва пластмас
Виробництво пластиків у світі подвоюється кожні 5 років, тоді як період подвоєння виробництва інших матеріалів становить 10, 15 і навіть 20 років. Звідси катастрофічне зростання обсягу твердих відходів у розвинених країнах, яке, незважаючи на всі зусилля, не знижується за межі 1% від обсягу виробництва і становить у США – 6, у Японії – 4, у Німеччині – 1,5, в Англії – 1 та за іншими країнах 0,5 млн. тн.
Загалом відходи пластмас чітко поділяються на 4 види:
1) відходи виробництва;
2) відходи переробки;
3) відходи промислового споживання;
4) відходи побутового споживання.
Частка кожного виду загальному обсязі зростає від 1 до 4, наприклад, у Японії перша позиція становить 5, друга - 10, третя - 20, четверта - 65%. Парадоксально, але обсяги утилізації у більшості країн-виробників пластиків зростають, навпаки, від 4 до 1, що ще більше посилює крутість кривої зростання прямому напрямку. Основна проблема тут полягає в тому, що чим глибший ступінь переробки, тим складніші процеси утилізації. Тут правомірно говорити про як відходи з точки зору їх здатності до утилізаціїі визнати, що відходи пластмас з цього погляду найскладніші. Тому в даний час розвиваються два технологічні напрями, покликані вирішити проблему відходів пластмас:
Удосконалення технології виробництва та переробки пластмас, що забезпечує мінімізацію відходів;
Вдосконалення технології переробки відходів полімерних матеріалів.
Ці напрями розвиваються переважно у застосуванні пластмас виробничого призначення, які у меншою мірою піддаються розсіянню. Ступінь розсіювання відходів пластмас побутового споживання обернено пропорційно числу людей у цій місцевості, сконцентрувати їх набагато важче. До того ж і якісні показники їх сильно відрізняються через прагнення фірм підвищити їхню декоративність, привабливість, що пов'язано з введенням добавок, що утруднюють утилізацію.
Тому щодо пластмас побутового призначення розвиваються методи виробництва фото-, хемо-, біо- та радіоруйнівних пластмас, термін служби яких обмежується терміном їх використання.
3.1.1.7.1. Подрібнення відходів пластмас
У технології утилізації відходів пластмас є один складний аспект, пов'язаний з операцією, яка передує будь-якому подальшому процесу їх переробки. Йдеться про їх подрібнення, і складність тут у тому, пластмаси здебільшого – в'язкі, в'язко-пружні, пластичні, м'які, часто піноподібні, волокнисті або плівкові матеріали.
Для їх подрібнення найчастіше використовують ножові дробарки, забезпечені пристроями для охолодження матеріалу та деталей апарату та дозволяють отримати мінімальний розмір до 2 мм.
По подрібнюваності полімери розташовуються в наступний ряд:
Полістирол(ПС)>Поліетилен низького тиску(ПЕН.д.)>Поліетилентерефталат (ПЕТФ)>Поліпропілен (ПП)>Поліамід (ПА)>Поліетилен високого тиску (ПЕв.д.)>Поліуретан(ПУ)>Політетрафторетилен (ПТФ)
p align="justify"> Особливе місце серед способів подрібнення пластмас займають кріогенні технології, що застосовуються для дроблення та подрібнення важкоподрібнюваних пластиків - ПУ і ПТФЕ в середовищі рідкого азоту (Т кип = 77 К).
В окремих випадках подрібнення вдається виключити. Наприклад, індивідуальні (однорідні) відходи термопластичних полімерів переробляють на типовому обладнанні вироби менш відповідального призначення. Колективні відходи піддають гідроекструзії (видавлюванню через вузькі отвори), коли він спостерігається саморегулювання в'язкісних характеристик окремих типів полімерів. Використовується також двоканальна гідроекструзія, при якій внутрішні шари полімеру являють собою відходи, а зовнішній тонкий шар формується з первинного високоякісного пластику.
Значну частину відходів пластмас переробляють на піновироби, використовуючи для спінювання суміші карбонатів з лимонною кислотою. Часто поєднують лиття та спінювання розплавів з діамідом азодикарбонової кислоти, який отримують за наступною схемою:
С - С = С - С = C - N = N - C = N 2
¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯
АЛЕ ВІН Н 2 N NН 2 H 2 N NH 2
Дікарбо- Діамід ді- Діамід азодикарбоновий
нова до-та карбонової до-ти до-ти
В цілому необхідно враховувати, що механічні характеристики вторинних виробів, як правило, гірші, ніж первинних, але все ж таки економічність вторинної переробки залишається досить високою через поліпшення екологічних показників середовища, дешевизни сировини, простоти технології та економії енергії. Крім того, завдяки дешевизні вторинних матеріалів з них можна виготовляти малі архітектурні та будівельні форми, герметичні ємності та контейнери для поховання отруйних речовин.
Найменш кваліфіковане застосування тверді відходи пластмас знаходять у будівництві як замінники бітумів, але їх можна також використовувати для виробництва плит, погонажу та інших полімерних виробів.
Зовсім інший напрямок утилізації твердих відходів пластмас складається на основі процесів термодеструкції полімерів, що дозволяють отримати низькомолекулярні полімери, а також газоподібні та рідкі продукти глибокого піролізу.
3.2. Відходи гумотехнічних виробів
Залежно від кількості введеної при вулканізації сірки гуми можна поділити на м'які(2 - 8% S), напівм'які (8 – 12%), напівтверді(12 – 20%) та тверді(25 – 30%).
Відходи гумотехнічних виробів (РТІ), як і пластмас, утворюються у 4 основних сферах: первинне виробництво полімерів; виробництво РТІ; промислове споживання; побутове використання.
Переважна більшість РТИ споживається у сфері промислового виробництва. Найважливіші види РТІ – це автомобільні покришки та інші формові вироби, конвеєрні стрічки, приводні ремені, шестерні, різні деталі тертя, статеві та покрівельні покриття, сира гума, прогумовані тканини, технічна пластина, футерувальні та гідроізоляційні матеріали.
Відходи РТІ діляться на невулканізовані та вулканізовані. Перші можуть бути повернуті до первинного виробництва, другі піддають механічній або хімічній переробці. Вторинна механічна переробка дозволяє отримати ряд цінних виробів та матеріалів: плити, шифер, антивібраційні, гідро- та електроізоляційні прокладки, блоки для окантування дамб, причалів, хвилерізів, протизсувних огорож. Крім того, у всіх випадках з відходів вулканізованих гум можуть бути отримані наповнювачі виготовлення багатьох видів первинних виробів.
3.2.1. Відходи шинної промисловості
Шини – один із найрізноманітніших і найчисленніших видів РТІ. Маса 1 покришки коливається від 1 до 1000 кг. Ефективна переробка покришок – справа майбутнього. А поки що це один із найбільш великомасштабних видів твердих відходів світового виробництва штучних матеріалів.
Механічна переробка шин мало чим відрізняється від переробки інших вулканізованих матеріалів і пов'язана з вирішенням низки проблем збору, сортування, подрібнення, зберігання, транспортування – проблем, які в ряді випадків роблять механічну переробку нерентабельною. Деякі країни в цьому питанні пішли шляхом так званого відкладеного попиту, надавши нащадкам вирішувати це складне технологічне завдання. В результаті виникли сховища та склади, в яких зібралися мільйони покришок.
Хімічна переробка шин включає такі методи:
1) водна термохімічна автоклавна девулканізація, яка включає подрібнення, обробку водою при температурі 180 0 і тиску 0,5 Мпа протягом 6 - 8 годин і подальше використання девулканізату, що утворився для отримання вторинних РТІ;
2) лужна емульгаційна девулканізація з отриманням водних дисперсій, придатних для виготовлення плівок, просочень, покриттів, покрівельних та футерувальних матеріалів та ін.
3) високо-і низькотемпературний піроліз.
Способи 1 і 2 – це скоріше рекуперація, ніж утилізація, оскільки вони передбачають отримання девулканізатів – латексів та сирих гум, які повертаються до первинного виробництва. Третій спосіб представляє класичний приклад утилізації, тобто. сукупності технологій, дозволяють одержати з урахуванням відходів нові продукти, у разі цілу гаму нових цінних речовин.
3.2.1.1.Технологія високотемпературного піролізу покришок
Піроліз, або суха перегонка органічних речовин, виник як один із методів переробки природних рідких та твердих палив. . Він здійснюється шляхом нагрівання продуктів у закритих апаратах без доступу або з обмеженим надходженням повітря. При цьому можуть протікати: а) фізичні та б) фізико-хімічні процеси поділу компонентів за температурами плавлення та кипіння та в) хімічні процеси деструкції складних речовин з утворенням більш простих, низькомолекулярних рідких та газоподібних продуктів.
Реакційний апарат представляє вертикальну піч з верхнім завантаженням, що опалюється горючими газами самого процесу піролізу і продувається гарячим повітрям. Покришки через шлюзовий затвор завантажуються у верхню частину апарату, піддаються початковому нагріванню, підсушуються газами, що відходять, і просуваються в зону нагріву і далі в реакційну зону, в якій і відбувається основний процес піролізу. Летучі продукти піролізу і піролізні гази, що містять 50% H 2 , 25% СН 4 і 25% висококиплячих речовин, надходять в апарат для відділення сажі і далі в колону ректифікації, в якій відбувається остаточне поділ продуктів на горючі гази, а також на легку середню і важку фракції, що є суміші рідких і твердих при звичайній температурі продуктів. При цьому на 100 тонн покришок одержують 40 тонн дефіцитної зажі, що повертається на шинні заводи та виробництво пластмас, 25 тонн масел високої якості, 25 тонн горючих газів і 10 тонн сталі. Продуктивність апарату може сягати 10 тис. тонн покришок на рік.
Для піролізу сумішей дрібніших фракцій РТІ, а також органічних складових сміття застосовують барабанні печі, що обертаються типу цементних, недоліком яких є значні викиди газоподібних речовин в атмосферу через неможливість надійної герметизації завантажувальних і розвантажувальних вузлів.
3.3. Утилізація нафтовідходів
У 2000 році видобуток нафти склав близько 5 млрд. тонн. Її рівень визначається не технічними можливостями, а економічними інтересами основних країн-виробників. Дорогою до місць переробки частина її неминуче губиться, потрапляючи в розряд транспортнихвтрат (випаровування, витікання, протоки, неповносливі, обводнення, аварійні скидання тощо). Ці відходи важко навіть врахувати, не кажучи про утилізацію.
Інші нафтовідходи (АЛЕ) поділяються на 2 групи - відходи переробки та відходи споживання. Перші – палива, олії, мастила, розчинники – зазвичай відносять до механічнимвідходів, піддають механічної рекуперації та приєднують до відповідних видів продукції безпосередньо в ході технологічних процесів. Другі – відходи та викиди відповідних відпрацьованих нафтопродуктів – губляться чи утилізуються під час експлуатації відповідних машин та агрегатів. Їх можна назвати експлуатаційнимивідходами. Відношення мас транспортних, механічних та експлуатаційних відходів у США дорівнює 1: 1: 15. Можна вважати, що і середньосвітовий баланс нафтовідходів мало відрізняється від цього співвідношення.
Відповідно розподіляються та резерви підвищення коефіцієнта використання ПЗ: він визначається, в основному. рівнем утилізації експлуатаційних відходів. При цьому необхідно розділити всі види експлуатаційних втрат на неминучіпри цьому рівні розвитку технології і ті, яких можна уникнути з допомогою її удосконалення. Наприклад, чад палива та масел у двигунах внутрішнього згоряння неминучі, хоча й можуть бути мінімізовані, але миття та знежирення замаслених деталей розчинниками повинні бути категорично заборонені. Тільки за рахунок заміни цих рідин ефективними та пожежобезпечними миючими засобами можна зберегти для більш кваліфікованого використання близько 1 млн тн. нафтопродуктів, що становить, проте, трохи більше 10% від можливої економії цих матеріалів лише з Росії.
Нафтовідходи забруднюють всі три агрегатних складових біосфери, але все ж таки більшість їх потрапляє у водне середовище, рівень забруднення якого безперервно зростає і для індустріальних зон може коливатися від 0,1 до 100 мг/л. Це не дивно, якщо врахувати, що до 25% чистої водопровідної води в Росії піратськи використовується на технічні потреби, а на більшості підприємств мережі технічного водопроводу взагалі немає.
Розрахункові вихідні норми забруднення нафтовідходами води, що надходить на очисні споруди, становить виробничих СВ 800, а зливових – 200 мг/л (СНиП - II – 93 – 74).
Слід, однак, відзначити, що невеликі кількості АЛЕ досить легко поглинаються природним гідробіологічним середовищем(ЄГБС), що не забруднена іншими відходами, що пригнічують розвиток бактерій.
ЄДБС дуже своєрідно засвоює нафтовідходи:
® Г ® ® Ж - верхні шари водоймища
АЛЕ ЄДБС
® Ж ® ® Т - донні відкладення
На схемі показано, що всі види газоподібних та рідких АЛЕ в кінцевому підсумку утворюють донні відкладенняводойм, біоперетворення яких протікають набагато повільніше через зменшення концентрації кисню. Внаслідок накопичення донних відкладень фон забруднення води може досягати 2 мг/л. Особливо страждають північні водоймища, в яких додатковими акумуляторами нафтозабруднень є сніг і лід (зміст ПЗ у них становить 0,3 – 0,6 кг/м 3 ), при таненні яких спостерігаються піки вмісту ПЗ у воді.
3.3.1. Класифікація відходів нафтопереробки
Основну частину ПЗ складають токсичні промислові відходи органічного типу з мінеральними та дисперсними металевими домішками. Номенклатура АЛЕ включає 5 типів:
· Автомобільні та енергетичні палива;
· Мастильні та охолоджуючі олії;
· Паливні та мастильні присадки;
· Розчинники та розріджувачі;
· Мастило-охолоджувальні рідини.
У середньому відходи всіх цих п'яти типів ПЗ становлять близько 10% обсягу продукції нафтопереробки. Утилізація їх, як правило, не викликає труднощів, Деякі види ПЗ приймаються на переробку заводами-виробниками. Проте, існує проблема, що обмежує масштаби розвитку кваліфікованих технологій утилізації, – змішування різних видів ПЗ. Тому необхідно розрізняти види та групи АЛЕ, їх фазові стани та способи переробки (табл. 5, прийняті скорочення: НССВ – нафтовмісні стічні води; Т – тверде; Ж – рідке, ПЗ – напіврідке, П – пастоподібне, ПЛ – вологість, М – маслоподібне, С – суспензія, Е – емульсія, ОС – опади, ШЛ – шлами, СЛ – сливи, ЛОС – локальні очисні споруди, КОС – кущові очисні споруди, КЗК – великі очисні комплекси, НПЗ – нафтопереробні заводи, СОЖ – мастило-охлажд. рідини, Р – розчинники, ПРЖ – промивні рідини, ФК – флотоконцентрати, КГ – кислі гудрони, ПАР – поверхнево-активні речовини).
3.3.2.1. Пасивне та активне зневоднення нафтовідходів
Пасивне зневоднення здійснюють у ставках-випарниках, в полях-шламонакопичувачах та в резервуарах-ущільнювачах, активне – у згущувачах, фільтрах, циклонах та центрифугах. Пасивні, без механічного впливу, методи зневоднення вимагають для своєї реалізації значні площі та витрати на підтримку режиму подачі матеріалів, що розділяються. Зневоднені цими методами шлами направляють на остаточну обробку з метою виділення та очищення нафтових фракцій.
Найбільш ефективними роздільниками фаз є відстійники. Але швидкості відстоювання окремих категорій НССВ різко різняться, і загалом залишаються дуже невисокими. При цьому кінцеві продукти відстоювання (ШЛ) містять значну кількість води. Залишкова волога становить, 60 - 80% (позначається негативний вплив нафтоглинистих фракцій). Тому для їхнього поділу необхідно застосовувати інтенсивні методи зневоднення, насамперед фільтрацію з попередньою коагуляцією. Нафтовискові суміші відстоюються добре, і опади містять не більше 30% залишкової вологи.
Таблиця 5
Походження та способи переробки нафтовідходів
Кожна наука насичена поняттями, при не засвоєнні яких засновані цих поняттях чи непрямі теми можуть даватися дуже важко. Одними з понять, які мають бути добре засвоєні кожною людиною, яка вважає себе більш-менш освіченою, є поділ матеріалів на органічні та неорганічні. Не важливо, скільки людині років, ці поняття у списку тих, за допомогою яких визначають загальний рівень розвитку на будь-якому етапі людського життя. Для того щоб зрозуміти, у чому відмінності цих двох термінів, спочатку потрібно з'ясувати, що являє собою кожен з них.
Органічні сполуки – що це
Органічні речовини – група хімічних сполук із неоднорідною структурою, до складу яких входять елементи вуглецюковалентно пов'язаних між собою. Виняток становлять карбіди, вугільні, карбонові кислоти. Також одними із складових речовин, крім вуглецю, є елементи водню, кисню, азоту, сірки, фосфору, галогену.
Такі сполуки формуються завдяки здатності атомів вуглецю перебувати в одинарних, подвійних та потрійних зв'язках.
Сферою існування органічних сполук є живі істоти. Вони можуть бути як у складі живих істот, так і з'явиться в результаті їхньої життєвої діяльності (молоко, цукор).
p align="justify"> Продуктами синтезу органічних речовин є продукти харчування, ліки, елементи одягу, матеріали для будови, різне обладнання, вибухівки, різні види мінеральних добрив, полімери, добавки для їжі, косметика та інше. 
Неорганічні речовини – що це
Неорганічні речовини – група хімічних сполук, які у своєму складі не мають елементів вуглецю, водню або хімічних сполук, що є елементом яких є вуглець. Як органічні, і неорганічні є складовими клітин. Перші у вигляді елементів, що дають життя, інші у складі води, мінеральних речовин і кислот, а також газів.
Що спільного між органічними та неорганічними речовинами
Що може бути спільного між двома, начебто, такими поняттями-антонімами? Виявляється, загальне і в них є, а саме:
- Речовини як органічного, так і неорганічного походження складаються з молекул.
- Органічні та неорганічні речовини можна отримати внаслідок проведення певної хімічної реакції.
Органічні та неорганічні речовини – у чому різниця
- Органічні найбільш відомі та досліджені в науці.
- Органічних речовин у світі є набагато більше. Кількість відомих науці органічних – близько мільйона, неорганічних – сотні тисяч.
- Більшість органічних сполук пов'язані між собою за допомогою ковалентного характеру сполуки, зв'язок неорганічних між собою можливий за допомогою іонної сполуки.
- Є відмінність і за складом вхідних елементів. Органічні речовини складають вуглецеві, водневі, кисневі, рідше азотні, фосфорні, сірчані та галогенні елементи. Неорганічні – складаються з усіх елементів таблиці Менделєєва, крім вуглецю та водню.
- Органічні речовини набагато значніше піддаються впливу гарячих температур, можуть руйнуватися навіть за незначних температур. Більшість неорганічних менш схильні до впливу сильного нагрівання через особливості типу молекулярної сполуки.
- Органічні речовини є складовими елементами живої частини світу (біосфери), неорганічні – неживої (гідросфери, літосфери та атмосфери).
- Склад органічних речовин є за своєю будовою складнішим, ніж склад неорганічних.
- Органічні речовини відрізняються великою різноманітністю можливостей хімічних перетворень та реакцій.
- Через ковалентний тип зв'язку між органічними сполуками хімічні реакції за часом продовжуються дещо довше, ніж хімічні реакції в неорганічних сполуках.
- Неорганічні речовини не можуть бути продуктом харчування живих істот, навіть більше того, деякі з цього типу поєднань можуть бути смертельно небезпечні для живого організму. Органічні речовини є продуктом, виробленим живою природою, і навіть елементом будови живих організмів.
Тепер розглянемо умови збереження. За деяких обставин археологічний матеріал доходить до нас у винятковому стані. За дуже сприятливих умов зберігається дуже багато артефактів, включаючи неміцні, такі як шкіряні коробочки, кошики, дерев'яні наконечники стріл і меблі. Але за звичайних умов зберігаються найміцніші предмети. Зазвичай об'єкти, знайдені на пам'ятниках, можна розділити на великі категорії: неорганічні і органічні матеріали.
До неорганічних матеріалів відносяться камінь, метали та глина. Доісторичні кам'яні інструменти, такі як ножі, виготовлені людиною 2,5 мільйона років тому, збереглися у чудовому стані. Ріжучі кромки такі ж гострі, як і тоді, коли їх втратили виробники. Глиняні горщики відносяться до найміцніших артефактів, особливо якщо вони були правильно обпалені. Це не просто збіг, що більшість доісторичних епох реконструюється за хронологічними послідовностями гончарних стилів. Фрагменти (уламки) добре обпалених глиняних судин практично неруйнівні, у деяких японських пам'ятниках вони пролежали приблизно 10 000 років.
ПРАКТИКА АРХЕОЛОГІЇ
АРФА З УРИ, ІРАКРозкопки царського цвинтаря в Урі, на півдні Іраку, в 1931 проводив британський археолог Леонард Вуллі, за кілька років до цього він виявив у цьому царському могильнику золоті артефакти. Майже п'ять років він навмисне чекав, доки не опанує потрібних навичок і не підготує фахівців для розкриття могильника та його ритуальних артефактів. У результаті розкопок виявилися чудово повні деталі царського поховання 2900 року до зв. е., але найбільшим тріумфом Вуллі було відкриття дерев'яної арфи, незважаючи на те, що її дерев'яні частини згнили в землі.
Проводячи розкопки могили принца Пу-абі, Вуллі помітив невеликий вертикальний отвір та фрагменти мозаїки зі слонової кістки. Підозрюючи, що це цінний артефакт, він приготував суміш гіпсу та води та залив у отвір, так, щоб розчин заповнив усі отвори під землею. Після того, як розчин затвердів, він витягнув шар грунту навколо таємничого артефакту для ретельного вивчення в лабораторії. У Лондоні, в Британському музеї, Вуллі обережно зняв ґрунт зі зліпка, реєструючи становище кожного найменшого фрагмента мозаїки. Цей гіпсовий зліпок відтворив дерев'яні частини розкішної арфи з дерев'яною декою, прикрашеною слоновою кісткою та викладеною напівдорогоцінним камінням. Вона лежала на тілах трьох жінок, можливо, музикантів, покладених на них після їхньої смерті. У результаті натхненної археологічно-детективної роботи Вуллі зміг точно відновити один з найдавніших музичних інструментів у світі (рис. 4.1).
Царський могильник в Урі, як і гробниця єгипетського фараона Тутанхамона, дав рідкісну можливість вивчити ритуальні артефакти, деякі з яких, можливо, передавалися у спадок, оскільки вони лежали у первинній гробниці. У випадку з Пу-абі Вуллі відновив весь процес похорону, починаючи з викопування глибокої похоронної траншеї та вчинення там масового самогубства царського двору. На жаль, матеріали розкопок, що збереглися в Урі, не дозволяють нам перевірити точність чудової історії Вуллі про царський похорон 5000 років тому.
Органічні матеріали- це предмети, виготовлені з речовин рослинного чи тваринного походження - дерева, шкіри, кістки, бавовни. В археологічному матеріалі вони рідко зберігаються. Але якщо зберігаються, то тоді можна отримати набагато повнішу картину доісторичного життя, ніж та, що дають неорганічні знахідки.
Органічні речовини та археологічний матеріал
У більшості археологічних пам'яток у всьому світі неорганічних залишків зберігається трохи більше, ніж решта. Іноді, за особливо сприятливих умов, «виживають» надзвичайно інформативні органічні матеріали. Волога та екстремальні температури сприяли збереженню багатьох пам'яток.
Підтоплене середовище та заболочені ґрунти
Умови підтопленого середовища чи торф'яних боліт особливо хороші збереження дерева чи рослинних залишків, будь клімат субтропічний чи помірний. Тропічні зливи, такі як у басейні Амазонки чи Конго, не сприятливі для дерев'яних артефактів. На противагу цьому, значна кількість археологічних пам'яток зустрічаються біля джерел або боліт, там, де рівень підводних вод досить високий і затоплення культурного шару відбулося відразу після того, як пам'ятник був покинутий мешканцями (Коулс і Коулс - Coles and Coles, 1986, 1989; Парді - Purdy, 1988). При корабельних аваріях зберігається багато джерел інформації, оскільки під водою зберігаються навіть незначні артефакти. Корабель «Марія Роза» англійського короля Генріха VIII дав безцінну інформацію про конструкцію та озброєння кораблів часів Тюдорів, так само як і скелети стрільців, їхня зброя, різні повсякденні предмети, великі та маленькі. Корабель часів бронзового віку, що загинув у Улубуруна на півдні Туреччини, дозволив отримати унікальну картину торгівлі на сході Середземномор'я 3000 років тому, а дерев'яні деталі корабля багато скажуть про стародавнє кораблебудування (див. рис. 1.11 та розділ 16).
Заболочені ландшафти – одноманітні та вкриті водою – далекі від привабливості. У давнину такі землі часто використовувалися тільки для полювання або через них просто доводилося прокладати стежки. Рідше вони використовувалися для землеробства, як пасовища, для заготівлі соломи, ще рідше - там жили. Надмірно зволожені ґрунти відрізняються нескінченним різноманіттям, кожен тип таких земель формувався за допомогою унікального процесу відкладення опадів, і вони зберігають надзвичайно різноманітний археологічний матеріал. Такі ґрунти були добре захищені від руйнівних дій тварин і людей та від потужних природних процесів, яким піддаються більш відкриті місцевості. У деяких випадках, як, наприклад, у Сомерсетській долині на південному заході Англії, археологам вдалося реконструювати цілі ландшафти, перетнуті дерев'яними шляхами; при реконструкції використовувалися аерофотозйомка, радари та буріння (Коулс та Коулс - Coles and Coles, 1986).
Сомерсетська долина, Англія. Між 6000 і 1500 років тому Сомерсетська долина була затокою поруч із річкою Северн, заповненою товстими шарами торфу (Coles and Coles, 1986). Умови в долині постійно змінювалися, тому місцеві жителі збудували дерев'яні стежки вздовж своїх звичних маршрутів (рис. 4.2). Будівельникам епохи неоліту потрібно було з'єднати піднятою над поверхнею доріжкою два острови на болотах. Ця стежка отримала назву Світ Трек - Добра стежка. Будівельники рубали ліс на сухих місцях, готували його та перетягували до краю болота. Потім вони укладали довгі стовпи кінець до кінця вздовж гаданого шляху болотом. Зазвичай використовувалися стволи вільхи та ліщини, що кріпилися до ґрунту за допомогою кільць міцними стеблами через кожен метр. Кільця вбивали навскіс через колоди у формі літери V. Потім поверх колод укладали дошки або бруски, що утворювали доріжку довжиною 1,6 кілометра і шириною 40 сантиметрів і приблизно на такій же висоті над колодами.
Розкопки Світ Трек дали унікальну можливість створення реконструкції стародавнього довкілля та умови для дендрохронологічного аналізу. Хронологія з деревних решток показала, що всі дерева були зрубані в один час і стежка використовувалася протягом 10 років. Дослідження були такими ретельними, що було показано, що частина стежки над вологою ділянкою кілька разів ремонтувалася. Будівельники користувалися дерев'яними клинами та дерев'яними молотками, дошки вирубувалися кам'яними сокирами. У щілинах доріжки знайшли й інші артефакти - кам'яні наконечники для стріл зі слідами кріплення держака, луки з ліщини та привезені з інших місцевостей кам'яні сокири.
Толундська людина, Данія. У данських озерах було знайдено багато зброї з дерев'яними ручками, одягу, прикрас, пасток і навіть тіла людей. Наприклад, толлундська людина (Глоб – Glob, 1969). Тіло цього нещасного було знайдено у 1950 році двома видобувачами торфу. Він лежав у своєму коричневому торф'яному ложі з безтурботним виразом обличчя та міцно закритими очима (рис. 4.3). На ньому була гостра шкіряна шапочка і пояс, більше нічого. Нам відомо, що він був повішений, тому що на шиї у нього була затягнута мотузка. Тілу толлундської людини близько 2000 років, і воно відноситься до датського залізного віку. Ціла група медичних експертів вивчала це тіло. Палеоботанік, який входив до групи, встановив, що останньою їжею толлундської людини була каша з ячменю, лляного насіння, суміші кількох диких трав і насіння, яку він з'їв за 12–24 години до смерті. Причина його страти чи жертви невідома.
Озетт, Вашингтон. Річард Доерті з Державного університету штату Вашингтон працював на пам'ятнику Озетт на півострові Олімпія на північно-західному узбережжі Тихого океану понад 10 років (Кірк – Kirk, 1974). Вперше цей пам'ятник привернув його увагу 1947 року, коли він вивчав прибережні поселення. Озетт був заселений індіанцями маку ще 20 або 30 років тому, будинки, що обвалилися, можна було побачити на вершині великої сміттєвої купи. Але тільки в 1966 Доерті зміг почати розкопки пам'ятника, якому загрожувала знищення через дії хвиль і грязьових зсувів. При пробному розкопі виявилося багато китових кісток, радіовуглецевим методом датування визначили їх вік - 2500 років. І найголовніше - шари бруду зберегли сліди дерев'яних будинків та органічні залишки у них. У 1970 році дзвінок з Ради племені маку повідомив Доерті про нові відкриття. Високі хвилі сягнули сміттєвої купи і викликали обповзання грунтів, у своїй відкрилися дерев'яні будинки, поховані під стародавнім обвалом.
Доерті зі своїми колегами понад десять років працювали над розтином залишків чотирьох будинків із кедра та того, що там було (рис. 4.4). Під час розкопок було багато труднощів. Для видалення бруду із тендітних дерев'яних предметів використовувалися розпилювачі високого тиску. Потім усі знахідки оброблялися спеціальними хімікатами для безпеки і лише потім піддавалися остаточному аналізу. Вологий бруд, що накрив будинки, огорнув будинки щільним покривалом, під яким збереглося все, крім плоті, пір'я та шкіри. Будинки збереглися чудово. Один, розкритий 1972 року, був розміром 21 метр на 14 метрів. Там там було декілька вогнищ та платформ для приготування їжі, звисають циновки та низькі стінки поділяли приміщення на частини. Під час розкопок знайшли 40 000 артефактів, включаючи конічні головні убори з коренів ялинки для захисту від дощу, кошики, дерев'яні чаші з тюленячим жиром, циновки, рибальські гачки, гарпуни, гребені, стріли та цибулі, навіть фрагменти тканих виробів, листя . Серед знахідок був також плавець кита, вирізаний із червоного кедра та інкрустований сім'юстами зубами морської видри (див. рис. 11.17).
Пам'ятник Озетт є класичним прикладом того, як багато можна розкрити на затопленому пам'ятнику. Але Озетт важливий і з іншого боку. Тому що індіанці маку, які жили тут, мали матеріальну історію, яка йшла вглиб століть на принаймні 2000 років до приходу європейців. Усні традиції та письмові документи маку датуються не далі ніж 1876 н. е. Народ маку залишив Озетт тільки в сучасні часи, в 1920-х роках, щоб бути ближче до школи. Археологічні розкопки дозволили простежити безперервність цього селища мисливців на китів та рибалок протягом тривалого часу, що йде далеко в минуле, що дає сьогодні народу маку нове почуття історичної ідентичності.
Дуже сухі умови, як, наприклад, на американському південному заході або в долині Нілу, навіть сприятливіші для збереження артефактів, ніж підтоплені місцевості. У печерах американського Великого басейну при сухому кліматі збереглися такі органічні знахідки, як мокасини (рис. 4.5).
Гробниця Тутанхамона, Єгипет. Одним із найзнаменитіших археологічних відкриттів є гробниця Тутанхамона (приблизно 1323 до н. е.), розкопки якої зробили лорд Карнарвон і Говард Картер у 1922 році (Г. Картер та інші - H. Carter and others, 1923–1933; Рівз Reeves, 1990). Коли двері гробниці, що раніше не відчинялися, відчинилися, то вся обстановка в ній знаходилася точно в тому стані, в якому її залишили присутні на похороні царя. Позолочені дерев'яні скрині, одягу, скриньки зі слонової кістки, копії колісниць і кораблів, сама мумія - все чудово збереглося, як і дивовижні прикраси і картини, що сяють так само яскраво, як того дня, коли вони були написані, в них навіть відчувається деяка поспішність художника. Гробниця Тутанхамона дає нам такий живий погляд на минуле, який ми навряд чи колись зможемо отримати (див. фото на великій сторінці першого розділу і рис. 4.6).
Мумії чинчорро, Чилі. Культура чинчорро процвітала у Південній Америці на південному узбережжі Перу та Чилі ще у 7000 році до н. е. Це співтовариство мисливців-збирачів існувало за рахунок прибережного риболовлі та збору диких рослин (Аріацца - Arriazza, 1995). Вони осіло жили в поселеннях і своїх покійних ховали на цвинтарях, подібних до пам'ятника Ель Моро біля Аріка. Понад 280 мумій, що дивно добре збереглися, було розкрито на прибережних цвинтарях у цьому одному з найсухіших місць на землі. Починаючи з 5000 року до зв. е. у цьому племені розчленовували померлих, знімали шкіру і витягали начинки, потім тіла набивали рослинним матеріалом і зміцнювали паличками. Потім частини тіла зшивали за допомогою людського волосся та голок кактуса. На черепи, подібно до шоломів, за допомогою червоної клейкої маси прикріплювали перуки з людського волосся, обличчя мумій часто забарвлювали в чорний колір. Іноді на тіло та ноги, як бинти, наносили шматки шкіри. Муміфіковані тіла виставляли напоказ і дбали про них, врешті-решт їх загортали в саванни, сплетені з очерету, і ховали в неглибоких могилах, іноді сім'ями по шість осіб і більше. Практика муміфікації у народі чинчорро припинилася приблизно 1500 року до зв. е., тобто за століття до того часу, коли Тутанхамон правив Єгиптом. Хімічний аналіз кісток і кишечників мумій чинчарро показав, що за життя у цих людей переважала їжа морського походження, були сліди заражень стрічковим черв'яком і що вони хворіли на екзостоз слухового каналу, викликаний пірнанням на великі глибини.
Надзвичайно холодні умови на арктичних пам'ятниках також добре зберігаються залишки минулого. Приполярні райони Сибіру та Америки є величезними холодильниками, в яких процес руйнування зупиняється на тисячі років. Поблизу Північного Льодовитого океану збереглися десятки заморожених тіл мамонтів. Найвідомішим із них є Березовський мамонт, який зав'язав у трясовині біля берегів сибірської річки 10 000 років тому. Вчені російської експедиції, які виявили мамонта, визнали його м'ясо таким, що добре збереглося, що нагодували їм своїх собак. Прекрасно збереглася шерсть мамонта, а залишки його останньої їжі були знайдені мовою і шлунку (Дігбі - Digby, 1926).
«Крижана людина», італійські Альпи. Завдяки поєднанню сухого вітру та надзвичайного холоду збереглося тіло людини епохи бронзової доби віком 5300 років, знайдене в 1991 році на льодовику Сімілаун в європейських Альпах (Барфілд - Barfield, 1994; Шпіндлер - Spindler, 1994). Тіло сорокарічного чоловіка спочатку засушило холодний вітер, а потім його засипало снігом та льодами. У наші часи в теплу погоду льодовик підтанув, і тіло було знайдено. У чоловіка при собі була мідна сокира з дерев'яною ручкою, сагайдак з 14 стрілами з дерев'яними і кістяними наконечниками, запасні наконечники та воскоподібна речовина для їх кріплення. На ньому були шкіряні черевики, обв'язані сіном для утеплення, кам'яне намисто, шкіряні та хутряні предмети одягу. На коліні та спині опинилися невеликі татуювання. Причина смерті стала предметом багатьох міркувань. Нещодавно глибоко в правому плечі виявився наконечник стріли, а ліва рука була покалічена колотою раною, отриманою, можливо, під час рукопашної сутички. Цілком ймовірно, що, важко поранений, він зміг піти від ворога чи ворогів, але втратив сили і помер у невеликому яру, де й був згодом знайдений. Міжнародна група фахівців вивчає тіло, розшифровує ДНК, аналізує стан сполучних тканин. Радіовуглецеве датування показало, що Сімілаунське тіло відноситься до 3350-3300 років до н. е.
Жертвопринесення інків у горах Перу та Аргентини. Інки приносили людські жертви високо в Андах, оскільки ці гори вважали священними. На щастя для науки, жорстокий холод гірських висот зберіг мумії хлопчиків та дівчаток у майже досконалому стані. Антрополог Йохан Райнхард (Johan Reinhard) (1996) та його колега з Перу Мігель Зарате знайшли мумію дівчинки на висоті 6210 метрів у південній частині перуанських Анд. Чотирнадцятирічної дівчинки з племені інків принесли в жертву 500 років тому і поховали на вершині священної гори Невадо Ампато (рис. 4.8). Її тіло, що добре збереглося, було загорнуте в грубу верхню тканину - поверх тканини з білої і коричневої смужок. Під ними на ній були тонко зіткана сукня і шаль, скріплена срібною брошкою. Ноги взуті у шкіряні мокасини, але голова була непокрита. Можливо, спочатку на ній був убір із пір'я, який міг упасти під час обвалу в горах, коли сама мумія скотилася з гори. Комп'ютерна томографія черепа показала переломи над правим оком. Вона померла через великий крововилив, отриманий внаслідок сильного удару по голові. Кров із рани змістила мозок до однієї із сторін черепа.
Пізніше Райнхард (1999) знайшов ще три мумії - двох дівчаток і хлопчика - в аргентинських Андах у такому хорошому стані, що їхні внутрішні органи були неушкодженими. Дослідники бачили навіть тоненьке волосся на руках жертв. Змерзла кров ще була в серці однієї з мумій. На момент смерті дітям було від 8 до 14 років, хоча причину смерті не встановлено. Жертви були в одязі, разом із ними поклали майже 40 золотих, срібних та перламутрових ритуальних фігурок, половина з них в одязі. Крім того, з дітьми були прикрашені тканини, мокасини, глиняні судини, деякі з них з їжею. Цих дітей принесли в жертву на вершині вулкана за 200 км від найближчого селища.
Трагедія в Утгіагвік, Аляска. Ще одне ефектне відкриття цього разу на березі Північного Льодовитого океану біля міста Берроу, штат Аляска. Тут також сталася трагедія, але не так давно. Дві жінки з племені Інупіат, одній - за сорок, а іншій - приблизно двадцять років, спали в маленькому будинку, зробленому зі сплавного лісу і дерну, що стояв на березі океану. Тієї ночі приблизно в 1540-х роках океан штормило (Холл та інші - Hall et al., 1990). Поруч із жінками спали хлопчик та дві дівчинки. Високі хвилі кришили кригу об берег. Несподівано величезну брилу викинуло на берег, і льодові тонни обрушилися на будинок. Дах впав, і всі мешканці будинку миттєво загинули. На світанку сусіди виявили сліди трагедії і залишили будинок спочивати під льодом. Пізніше родичі дістали звідти деякі речі, залишки їжі, колоди, що стирчать, все інше в тому ж вигляді знаходилося під льодом 400 років, таке заморожене свідчення доісторичної трагедії.
Чотири століття тому Утгіагвік був чималим поселенням, у ньому було принаймні 60 будинків-землянок (house mounds). Але зараз він лежить під Берроу, що розрісся. У 1982 році виявилися залишки будинку і тіла двох жінок народу інупіат, все ще заморожені. Як підлога, так і стіни будинку були виготовлені з обтесаного сплавного лісу, дерево кріпилося замерзлою землею, дах спорудили з дерну. Тіло жінок, що добре збереглися, зазнали аутопсії, і з'ясувалося, що в обох було порівняно хороше здоров'я, хоча в легенях були затемнення через антракоз, викликаний вдиханням диму і кіптяви масляних ламп у щільно закритому на зиму приміщенні. Вони харчувалися переважно жирною їжею - китовим і тюленьим м'ясом, що спричинило атеросклероз і сузило судини. За два місяці до трагедії старша з жінок народжувала та ще годувала грудьми свою дитину. Обидві іноді страждали від недоїдання та хвороб. Старша нещодавно хворіла на пневмонію і щойно позбулася хворобливої м'язової інфекції, яка називається трихінозом, можливо отриманої через споживання сирого м'яса білого ведмедя. На жінках нічого не було, крім нічних сорочок, можливо, щоб уникнути конденсації вологи на іншому одязі, який замерз би на відкритому повітрі.
Надворі вони носили парки з хутра північного оленя карибу, захисні окуляри, рукавиці, вологонепроникні черевики зі шкіри тюленя. Все це було знайдено у вхідному тунелі до будинку. Більшість свого часу вони займалися виготовленням та ремонтом одягу, мисливських пристосувань, які добре збереглися в руїнах будинку. Там також знайшли кістяні наконечники для гарпунів, що застосовувалися при полюванні на тюленів та інших морських ссавців, залишки болю - метального пристосування із сухожиль, обтяженого кістками для лову птахів. Поряд із будинком знайшли дерев'яне відро, частини якого кріпилися китовим вусом, і щось на кшталт кирки з кісток та дерева для розчищення снігу.
Вулканічний попіл
Всі чули про римські міста Геркуланум і Помпеї, які повністю загинули під час виверження Везувію в 79 році н. е. Вулканічна лава та попіл поховали під собою обидва міста. При цьому збереглися «зліпки» тіл людей, які намагалися врятуватися (див. рис. 2.1). Такі випадки рідкісні, але коли робляться подібні відкриття, виявляються чудові знахідки. Приблизно 580 року зв. е. виверження вулкана в Сан-Сальвадорі занапастило невелике поселення народу майя в містечку Серен (Шітс - Sheets, 1992). Її мешканці вже повечеряли, але ще не лягли спати. На початку виверження вони, рятуючись втечею, кинули вдома та всі пожитки. Попіл покрив не лише селище, а й довколишні поля з урожаями кукурудзи та агави. Пейсон Шітс та його багатодисциплінарна дослідницька група розкрили житлові приміщення та надвірні споруди, безліч артефактів у них. Все залишилося в тому вигляді, в якому їх кинули, тому що шар попелу був занадто товстим і нічого з нього дістати було неможливо.
У кожному господарстві в Серені була будова для їжі, сну, склад, кухня, а також приміщення для інших видів діяльності (див. рис. 4.9). Великі солом'яні дахи, що виступають за межі стін, створювали не тільки криті переходи з однієї будівлі до іншої, але й простору для обробки зерна та його зберігання. У кожному господарстві поряд з будинком вирощувалися маїс, какао, агава та інші культури, що висівають акуратними рядами. Зернові зберігалися у глиняних судинах із щільно притертими кришками. Невелику кількість кукурудзи та перцю підвішували до дахів, інструменти тримали у кроквах. Під час розкопок розкрили три громадські будинки, одна з яких була, ймовірно, общинним центром. Також були виявлені поля маїсу, на яких рослини були зігнуті – колосся пригинали до стебла. Така техніка «зберігання» досі застосовується у деяких частинах Центральної Америки. Дозрілий маїс вказує на те, що виверження відбулося наприкінці вегетаційного періоду, тобто у серпні.
Археологічні розкопки в Серені дозволили отримати надзвичайно повну картину життя в скромному поселенні майя, розташованому далеко від великих церемоніальних центрів, де жила еліта. Це місце чудово своїм повним набором інструментів, запасів їжі. Збереглися навіть найдрібніші деталі архітектури поселення. Ми навіть знаємо, де ці люди ховали свої гострі ножі від цікавих дітей – у кроквах своїх будинків.
Висновок
Процеси формування пам'яток чи трансформаційні процеси - це чинники, створюють історичні чи археологічні матеріали, природні чи культурні складові, змінюють археологічний матеріал із моменту, як пам'ятник було покинуто.
Існує два основні типи процесу формування пам'яток. Культурні трансформації - трансформації, у яких дії людини змінили археологічний матеріал у вигляді перебудови будинків чи повторного використання артефактів. Природні процеси - це події або процеси в навколишньому середовищі, що впливають на археологічний матеріал, такі як хімічні властивості грунту і природні явища на кшталт землетрусів або вітрів.
Надалі дії людини можуть радикально вплинути на археологічну безпеку. Людина може вибірково відкинути якийсь артефакт або вибірково зберігати інші, багато змінні (складові) можуть вплинути на планування поселень і т. д. Деякі народи, такі як індіанці південного заходу, повторно використовували колоди та інші матеріали, спотворюючи археологічний матеріал. Повторно використовуються пам'ятники, часто порушуються нижні шари. Але наступні покоління можуть і зберігати важливі будівлі, наприклад храми, багато століть. Сучасні війни, промислова активність, інтенсивне землеробство та вирощування худоби можуть вплинути на збереження археологічних залишків.
Умови збереження переважно залежать від ґрунту та клімату в районі знаходження пам'ятника. Неорганічні об'єкти, такі як камінь та обпалена глина, можуть зберігатися майже нескінченно. Але органічні матеріали - кістка, дерево, шкіра - зберігаються лише у виняткових умовах, за сухого клімату, у зонах вічної мерзлоти, у затоплюваних регіонах.
Підтоплені та заболочені місця створюють умови, сприятливі для збереження дерева та рослинних решток. У цьому контексті ми розглядали Сомерсетську долину, датські болота та поселення Озетт у штаті Вашингтон.
За сухих умов можуть зберігатися майже будь-які артефакти, кращими прикладами цього є стародавня єгипетська культура, що чудово збереглася, і знахідки, виявлені в печерах пустель заходу США і Південної Америки.
При арктичному холоді органічні залишки можуть заморозитись у грунті. Ми описували «Крижану людину», знайдену в Альпах; жертви релігійних обрядів інків у горах Південної Америки; поховану під льодом сім'ю ескімосів на Алясці та сучасні знахідки, зроблені при з'ясуванні долі експедиції Франкліна. У вулканічному попелі збереглося село майя Серен у Сан-Сальвадорі. При раптовому виверженні селище покрив такий товстий шар попелу, що зовсім неушкодженими збереглися будинки з усіма начиннями, сади та городи.
Ключові терміни та поняття
Археологічні дані
Археологічний матеріал
Природні процеси
Культурні трансформації
Матриця
Неорганічні матеріали
Органічні матеріали
Процеси формування пам'яток
Трансформаційні процеси
BEATTIE, O., і J. GEIGER. 1986. Frozen in Time: The Fate of Franklin Expedition. London: Bloomsbury. fascinating story франклін буріалів для популярної аудиторії. Як загальний випадок вивчання різних аспектів працюючих в обмеженому середовищі.
COLES, BRYONY, і JOHN M. COLES. 1986. Sweet Track to Glastonbury. New York: Thames and Hudson. An exemplary account of Coles's excavations в England's Somerset Levels. Excellent illustrations.
REEVES, NICHOLAS. 1990. The Complete Tut-ankhamun. London: Thames and Hudson. Всі ви повинні знати про цей славний знаменитий археологічних discoveries, superbly illustrated.
SCHIFFER, MICHAEL B. 1987. Site Formation Processes of the Archaeological Record. Tucson: University of Arizona Press. На synthesis of site-formation processes в archaeology and some of the research problems associated with them. Доскональна бібліотека.
SHEETS, PAYSON D. 1992. The Ceren Site: A Prehistoric Village Buried by Volcanic Ash. New York: Holt, Rinehart & Winston. A короткий час вивчання цієї Maya village buried by volcanic ash. Ideal for readers unfamiliar with archaeological methods.
В останнє десятиліття ми все частіше чуємо про ці продукти та товари. Спочатку ми ставилися до них як до чогось екзотичного, але зараз вважаємо першою необхідністю. Вони змінюють наше життя та погляди. У чому філософія Organic і чому вона така популярна?
У перекладі англійське слово Organic означає нічим іншим, як “природний, екологічно чистий, здоровий”. Витоки Organic, як спосіб життя, сягають у 20-ті роки минулого століття. Спостерігаючи загальну індустріалізацію, багато вчених того часу звернули свої погляди до природи.
Так, німецький філософ Рудольф Штайнер сформулював теорію гармонійного буття, коли людина не протистоїть природі, а становить її частину. Ідеї Штайнера втілилися у життя деяких фермах Німеччини, та був стали популярні й інших країнах Європи. Щоправда, екологічно чисте господарство на той час асоціювали з ідилією, не надаючи великого практичного значення.
На час Другої Світової війни ідеї Штайнера були забуті, відродившись лише у 70-ті роки у США. У цей період неухильне зростання числа хронічних захворювань стали пов'язувати з якістю харчування, тут і з'ясувалося, що звичне таїть багато небезпек. На зміну йому стали використовувати екологічно чисте, а в магазинах вперше з'явилися товари з маркуванням "Organic"
Щоб оцінити переваги екологічно чистого господарства, спершу корисно заглянути на звичайну ферму.
Щоб рослини були більш плідними, великими, використовують генетичні модифікації, а ґрунт від душі удобрюють хімічними сполуками. Для захисту від шкідників майбутній урожай обприскують пестицидами (до цієї групи хімічних сполук входять всім відомі гербіциди – вони знищують бур'яни, інсектициди – захищають від комах, а також багато інших речовин).
Ці хімічні сполуки потрапляють у стовбури, листя та плоди рослин, а зрештою, підсолені за смаком, опиняються у тарілці з вашим улюбленим супом.
Доведено, що у людей, які працюють із хімічними добривами та пестицидами, підвищується ризик розвитку ракових захворювань. Не дивно, що менше споживачів хочуть купувати продукти звичного землеробства.
Крім того, генетики експериментують із генами людини, вживленими в рослинні організми. Такий урожай, хоч і буде більшим, навряд чи припаде до смаку багатьом покупцям. Дбайливі батьки, майбутні мами, люди похилого віку все частіше вибирають продукцію Organic.
Такі рослини вирощені без використання генетичних модифікацій, пестицидів, гормонів та хімічних добрив. Селекція екологічно чистих рослин проводиться природним шляхом, без застосування чужорідних генів. Як добрива застосовують гній та обмежений список мінеральних добрив. Для знищення шкідників використовують їх природних ворогів, а боротьби з бур'янами – лише отруйні речовини.