CC BY
35
ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ФОСФОРА
B.Е. Сочеева, магистрант
Самарский национальный исследовательский университет им. академика
C.П. Королёва (Россия, г. Самара)
DOI: 10.24411/2500-1000-2018-10320
Аннотация. В данной статье рассматриваются жизненные циклы первичных и вторичных источников фосфора. Анализируются способы переработки фосфорного шлама, делается вывод, что существующих технологий переработки недостаточно.
Ключевые слова: фосфор, фосфорные отходы, оценка жизненного цикла, утилизация, переработка.
Фосфор - химический элемент с атомным номером 15. Располагается в V группе периодической системы Д.И. Менделеева. Своё название фосфор получил от греческого phosphoros, что означает "светоносный". Фосфор имеет высокую химическую активность, поэтому в свободном состоянии не встречается. Но зато он образует почти 190 минералов. Фосфор называют элементом жизни.
Фосфор широко применяется в различных областях: медицина, производственная и пищевая промышленность, бытовая химия, сельское хозяйство, военная промышленность, строительство.
Современные ученые владеют многими методами, посредством которых можно синтезировать фосфор.
Наиболее популярным считается его восстановление из минералов, в составе которых он содержится. Как правило, таковыми являются апатиты или фосфориты, взаимодействующие с коксом и кремнеземом в достаточно высоких температурных условиях (порядка 1600 0 С). Производство фосфора, в данном случае, осуществляется в специальных печах.
Практика работы электротермических печей показала, что переработка фосфоритового сырья на элементарный фосфор характеризуется значительным количеством побочных продуктов и отходов: фосфатного шлака, фосфорного шлама, и др. Это объясняется не только неоднородностью исходного сырья со сложным веществен-
ным составом, но и отсутствием совершенных способов предварительной подготовки сырья для электротермической возгонки фосфора.
Переработка фосфоритового сырья на желтый фосфор сопровождается образованием на 1 тонну фосфора: 25-27 кг его соединений, 10-12 тонн шлака, до 170 кг фосфорного шлама [1].
Работа предприятий фосфорной промышленности на неподготовленном сырье при малоэффективной работе электрофильтров приводит к высокому выходу шламов.
Отходы фосфорной промышленности оказывают следующие негативные влияния на окружающую среду:
- загрязнение подземных и поверхностных вод. Большую опасность для водных объектов представляют фтористые и фосфорные соединения, сульфаты;
- отрицательное влияние на состояние земельных ресурсов. В настоящее время отходы фосфорной промышленности занимают площадь около 200 га;
- загрязнение атмосферного воздуха. Источником загрязнения являются фтористые и фосфорные соединения, которые распространяются в виде пыли и газов.
Эффективное решение экологических проблем фосфорного производства заключается в выявлении причин загрязнения среды, их анализе, создании новых безотходных технологий и аппаратов, отвечающих требованиям экологии.
Для обеспечения приемлемой эффективности переработки фосфоритов внедряются новые технологии.
Существует несколько проектов использования шлама:
1) в качестве активатора твердения и наполнителя цементных композиций;
2) при получении алюмосиликатного носителя для серебряного катализатора окисления метанола в формальдегид;
3) для очистки поверхности меди в технологии печатных плат;
4) для получения дорожно-строительных материалов, в том числе асфальтобетона [2].
Газообразные выбросы фосфорного производства содержат такие вредные компоненты, как фосфин, фосфор, пента-оксид фосфора, фтор и его соединения, мышьяк, серу и ее соединения. Известно, что существующие способы газоочистки на фосфорных предприятиях не обеспечивают снижение вредных выбросов ниже предельно допустимой концентрации. Улавливание и утилизация газообразных
Далее хотелось бы рассмотреть жизненный цикл вторичных источников производства фосфора. В этом случае добыча может осуществляться вышеописанным способом, либо путем переработки шлама, образующегося в результате производства. Схема жизненного цикла вторичных ис-
отходов - важнейшая проблема в производстве фосфора.
Одним из побочных продуктов фосфорного производства является некондиционный феррофосфор, который содержит значительное количество фосфора и может служить ценным сырьем для получения фосфорных солей [3].
Рассмотрим жизненный цикл первичных источников производства фосфора. Добыча фосфора осуществляется из апатитов и фосфитов при взаимодействии с коксом и песком при нагревании. В результате чего происходит выброс углекислого газа и затрачиваются ресурсы воды, земли и энергии. При производстве фосфора образуется шлам. Схема жизненного цикла первичных источников фосфора представлена на рисунке 1.
В данном жизненном цикле существует необходимость снижения выброса углекислого газа и разработка таких технологий производства, при которых затраты ресурсов будут минимальными.
точников фосфора представлена на рисунке 2.
Тем самым будет решаться вопрос утилизации и переработки отходов фосфорного производства и проблема истощения природных ресурсов.
Рис. 1. Жизненный цикл первичных источников фосфора
Рис. 2. Жизненный цикл вторичных источников фосфора
Таким образом, дефицит природных ресурсов - проблема, которая волновала людей ещё в античные времена, резко обострилась в XX веке, в связи с мощным ростом потребления практически всех природных богатств - полезных ископаемых, земли для сельского хозяйства, леса, воды, воздуха.
Прежде всего, именно эта проблема заставила поднять вопрос устойчивого раз-
основы жизнеобеспечения для следующих поколений.
На данный момент человечеству не удаётся это сделать, хотя бы потому, что мировая экономика выстроена, главным образом, на использовании не возобновляемых ресурсов - минерального сырья.
Следовательно, необходимо разработать и внедрять технологии переработки отходов фосфорного производства.
вития - ведения хозяйства без разрушения
Библиографический список
1. URL: https://studwood.ru/1176499/ekologiya/tehnologiiJispdlzaemye_pereraootke_pdluch enii_fosfora (дата обращения 06.12.2018)
2. URL.v//Vaste.ua/cooperation/2010/theses/Ryschenko1.html (дата обращения 06.12.2018)
3. URL: https://studopedya.ru/1-20814.html (дата обращения 06.12.2018)
LIFE CYCLES OF PRIMARY AND SECONDARY SOURCES OF PHOSPHORUS
V.E. Socheeva, graduate student Samara university (Russia, Samara)
Abstract. This article discusses the life cycles of primary and secondary sources of phosphorus. Analyzed methods for the processing of phosphorus sludge, it is concluded that the existing processing technologies are not enough.
Keywords: phosphorus, phosphorus wastes, life cycle assessment, utilization, processing.
