CC BY
8
УДК 661:69
Костанов И.М., Сибирякова И.Б. Почиталкина И.А.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ЗАЩИТУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ОБЪЕМОВ ВЫБРОСОВ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРОИЗВОДСТВА ЭФК И ИХ ПОСЛЕДУЩЕЙ ПЕРЕРАБОТКИ
Костанов Илья Максимович, студент 4 курса кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Сибирякова Ирина Борисовна, студентка 4 курса кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Почиталкина Ирина Александровна, к.т.н., доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: pochitalkina@list.ru: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Рассмотрены различные способы переработки шлама из накопителя, а также варианты улучшения технологического процесса производства ЭФК.
Ключевые слова: фосфатное сырье, шламонакопитель, вяжущие материалы.
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL SOLUTIONS AIMED AT PROTECTING THE ENVIRONMENT BY REDUCING THE VOLUMES OF EMISSIONS OF BY-PRODUCTS OF PRODUCTION OF EPA AND THEIR AFTER PROCESSING
Kostanov I.M, Sibiryakova I.B, Pochitalkina I.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Various ways of processing the sludge tank were consid process for the production of EPA. Key words: phosphate raw material, sludge tank, binders.
Существуют два основных способа производства фосфорной кислоты: экстракционный и термический. Последний заключается в получении газообразного фосфора путем его восстановления из фосфатов углеродом в присутствии SiO2. Экстракция фосфорной кислоты из фосфатов серной кислотой является наиболее экономичным способом ее получения.
Преимуществом электротермической
переработки является возможность из низкокачественных фосфатов получить
концентрированную фосфорную кислоту с высокой степенью чистоты.
Реактивы проще производить из термической фосфорной кислоты. Но такой способ получения концентрированной кислоты более энергоемкий.
Помимо примесей, содержание которых в ЭФК оговаривается техническими условиями, в ней также присутствуют и другие соединения. Их концентрация зависит от применяемого в производстве фосфатного сырья. Эти примеси оказывают существенное влияние на процессы упаривания, экстракции и фильтрации при получении ЭФК и её аммонизации при получении NP, NPS и NPK удобрений.
Основными видами сырья при производстве экстракционной фосфорной кислоты являются: фосфориты Каратау, ковдорский апатитовый концентрат, серная кислота.
Moscow, Russia ed, as well as options for improving the technological
В промышленных схемах используется концентрированная серная кислота, так как в этом случае с ней в технологический процесс поступает меньше воды, и водный баланс установки становится менее напряжённым. Снижается также коррозия подводящих коммуникаций серной кислоты.
В связи с переходом цеха ЭФК компании Еврохим на переработку смеси Ковдорского апатитового концентрата и фосфорита Каратау в соотношении 65-35 % и планируемым дальнейшим увеличением доли фосфоритов Каратау до 70 % увеличивается количество образующегося фосфогипса. С момента пуска цеха в 1982 году на шламонакопителе скопилось примерно 40 000 000 -50 000 000 т фосфогипса. На 1 т произведённого Р2О5 образуется примерно 5 т фосфогипса. При годовой производительности 300 000 т Р2О5 количество фосфогипса составит 1 500 000 т. Образующийся фосфогипс с карусельных вакуум-фильтров (рис. 5.4) поступает в репульпаторы, а оттуда самотёком в центральный репульпатор, куда подаётся известковое молоко (рис. 5.2, 5.3). Фосфогипс нейтрализуется известковым молоком и насосами отправляется на шламонакопитель, расположенный в 4 км от предприятия и имеющий площадь 200 га. Там он оседает, а осветлённая вода направляется обратно в цех ЭФК для разбавления новых партий гипса. Также в репульпатор подаётся кремнефтористоводородная кислота, образующаяся при производстве фосфорной кислоты (рис. 5.2, 5.3).
В год образуется примерно 14 000 т 100 % H2SiF6. В связи с невозможностью её реализации в настоящее время из-за отсутствия спроса она также утилизируется на шламонакопителе, что приводит к ухудшению качества фосфогипса. По мере накопления фосфогипса и его обезвоживания сооружаются дамбы высотой 25-30 м. Это серьёзное гидротехническое сооружение, требующее постоянного контроля. Задача усложняется тем, что территория вокруг шламонакопителя представляет собой заказник Белореченского района, и дополнительная аренда земли под размещение растущего количества фосфогипса исключается. Завод частично реализует фосфогипс (5-6 % от годового объёма) в качестве мелиоранта, но это не решает проблему. Профицит фосфогипса намного превышает его реализацию и переработку.
Одним из наиболее перспективных вариантов переработки фосфогипса является производство вяжущих материалов, среди которых выделены два самых эффективных метода:
1) Производство высокообжиговых вяжущих материалов:
а) Смеси для заливки наливных полов;
б) Ангидритовый цемент. Для производства
кладочных и отделочных растворов,
бетонов, теплоизоляционных материалов и
других декоративных изделий;
в) Эстрих-гипс. Изделия из гипса плохо тепло- и звукопроводны, обладают высокой морозостойкостью и повышенной водостойкостью.
2)Получение строительной продукции низкотемпературным обжигом фосфогипса во взвешенном состоянии:
а) Сухие шпатлёвочные смеси;
б) Гипсовые вяжущие;
в) Плиты гипсовые сборочные декоративные.
Технологическая линия по производству низкообжиговых материалов практически идентична линии производства ангидритовых вяжущих, за исключением основных аппаратов. Вместо сушильного барабана используется труба сушилка, где происходит обжиг во взвешенном состоянии. Обжиг сырья протекает в условиях интенсивного теплообмена. Температура обжига 400°С. Для обжига сырья применяется газовый котел. Порошок подается по трубе, расположенной в боковом отверстии газового котла. Пары разогревают порошок до температуры кипения и выводятся к мельнице для первичного обогрева гипсовой крошки. После обжига порошка получается густая
смесь гипса с водой, которая поступает для дальнейшей обработки по специальному каналу.
Основным оборудованием для получения высокотемпературных паров является газовая горелка. Горелка устанавливается на газовый котел для обжига гипсового сырья. Сжигание газа проводится до температуры пламени более 800°С.
Данное решение проблемы полностью соответствует критериям отбора лучшего результата:
1) Объёмы перерабатываемого фосфогипса -помимо образующихся в производстве 1,5 млн. тонн ежегодно также необходимо каждый год дополнительно перерабатывать по 1,5 млн. тонн фосфогипса из шламонакопителя;
2) Экологичность - в процессе переработки фосфогипса не должны образовываться вредные вещества, примеси, наносящие вред окружающей среде;
3) Экономическая эффективность (рентабельность) - данный проект должен не только окупить себя, но и после начать приносить прибыль.
Список литературы:
1. Кононов, А.В. Основы технологии фосфорных и комплексных удобрений / А.В. Кононов, В.Н. Стерлин, Л.И. Евдокимова. - М.: Химия, 1988. - 320 с. - ISBN 5-7245-0066-3. \
2. Позин, М.Е. Технология минеральных удобрений: Учебник для вузов / М.Е. Позин. - Л. : Химия, 1989. - 352 с. - ISBN 5-72450241-0.
3. Эвенчик, С.Д. Технология фосфорных и комплексных удобрений / С.Д. Эвенчик [и др.] ; под общ. ред. С.Д. Эвенчика, А.А. Бордского. - М. : Химия, 1987. - 464 с.
4. Классен, П.В. Основные процессы технологии минеральных удобрений / П.В. Классен, И.Г. Гришаев. - М.: Химия, 1990. - 304 с. - ISBN 5-72450535-5.
5. Мельников, Е.Я. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникумов / Е.Я. Мельников [и др.] - М.: Химия, 1983. - 432 с.
6. Дохолова, А.Н. Производство и применение фосфатов аммония / А.Н. Дохолова, В.Ф. Кармышов, Л.В. Сидорина. - М.: Химия, 1986. - 256 с.
7. Яхонтова, Е.Л. Кислотные методы переработки фосфатного сырья / Е.Л. Яхонтова [и др.] - М.: Химия, 1988.- 288 с. - ISBN 5-7245-02894.
