Пути решений экологических проблем фосфорного производства

5. Одним из побочных  продуктов фосфорного производства  является некондиционный феррофосфор, который содержит значительное количество фосфора и может служить ценным сырьем для получения фосфорных солей.

6. В фосфорном производстве  образуется значительное количество  сточных вод. Компоненты, входящие в их состав (фосфорная кислота, мышьяк, фтор, тяжелые металлы), очень токсичны, обладают высокой реакционной способностью, отрицательно воздействую на биосферу, почву, гидросферу и др., поэтому проблемы обезвреживания, утилизации и нейтрализации сточных вод актуальны.

7. Особенностью предложенного  способа утилизации техногенных отходов производства фосфора является разработка и внедрение комплексной технологии с использованием комбинированных процессов, включающих  извлечение фосфора из «бедных» шламов, совместное использование очищенного или полимеризованного шлама и «коттрельного» молока для получения минеральных удобрений, а в качестве топлива при сушке готового продукта, используются очищенные технологические газы. 

8.При использовании каскадного  способа извлечения фосфора из  фосфорсодержащего шлама и применении  различных температурных режимов  обработки шламов, достигается высокая  степень извлечения фосфора из  шлама. Установлено, что при  использовании пара и горячей  воды, времени обработки шлама  180 минут и проведении непрерывной  промывки, степень извлечения фосфора  из шлама достигается 99,9%. 

Для  извлечения фосфора  с минимальным содержанием фосфора 0,02-2,0% используется способ возгонки фосфора (рисунок 1). Возгонка фосфора при температуре 150-180⁰С. Дополнительно в слой шлама подавался острый пар, который интенсифицировал процесс разделения фосфора от минеральной части шлама. Пар с температурой 100-120⁰С, подаваемый в слой шлама, захватывал частицы фосфора и выносил их из печи, который поступал в систему охлаждения. Использование данного технологического приема позволило достигнуть степени извлечения фосфора из шламов на 99,9%. Отработанная масса после отгонки фосфора из шламов, использовалась для получения минеральных удобрений.  
 
С целью оптимизации процесса извлечения фосфора из шламов предложена технология разделения фосфора от минеральной части шлама с 
 
применением водоохлаждаемого желоба. Для интенсификации процесса 
 
 
 
 
1- емкость V-10 м³, 2-реактор, 3- печь, 4- мешалка с редуктором, 5- печь №2, 6- погружной насос, 7- конденсатор, 8- кран, 9,10- приемные контейнеры, 11-гидрозатвор, 12,14-электронагреватели 
Рисунок 1- Схема извлечения фосфора из бедных фосфорсодержащих шламов 
разделения фосфорсодержащий шлам подавался струёй в специальный аппарат, предварительно разогретый до 80⁰С. В аппарате в струю шлама подавался острый пар с температурой 100-120⁰С и давлением 3,5-4,0 атм. После обработки паром шлам сразу поступает в желоб, в который подается вода с температурой 10-15⁰С в соотношении шлам : вода = 1 : 10. Шлам за счет обработки паром высокого давления разрушается на фосфор и минеральную часть, а при последующем резком охлаждении фосфор переходит в твердое состояние и выпадает в осадок в чистом виде. Предложенная технология позволила извлечь фосфор из шлама на 99,7-99,9%. 

9. Процесс извлечения  фосфора из шламов посредством дистилляции - емкость, в которую загружался фосфорсодержащий шлам, ректификационной колонны, теплообменника для осаждения паров фосфора и приемника для готового продукта. Максимальная степень извлечения фосфора из шламов протекает при температуре процесса в реакторе 170⁰С. Процесс дистилляции шлама в реакторе происходит с подачей пара в реактор давлением от 1 до 2,5 атм. Такой режим подачи пара в реактор позволяет извлечь фосфор из шлама на 99,99%. На основании исследований предположительный механизм извлечения фосфора из шлама представляется следующим образом. В слой шлама подавался пар, а фосфор, переходя в жидкое состояние за счет своей текучести, налипал на пузырьки поступающего пара и выносился совместно с паром в колонну. В колонне происходило разделения флегмы, минеральной части шлама от фосфора. Затем пары фосфора поступали в теплообменник, где происходила его конденсация. В процессе дистилляции происходит не только извлечение фосфора, но и осуществляется дополнительная очистка фосфора от примесей мышьяка. На действующих предприятиях по производству фосфора при конденсации фосфора из технологических газов, содержание мышьяка в фосфоре достигает 220-240 ррm. Установлено, что в предлагаемом способе содержание мышьяка в готовом фосфоре составляет 40-70 ррm, что отвечает качеству фосфора особой чистоты. 
 
10. Возможности использования фосфорных шлаков в производстве строительных материалов не менее широкие, чем металлургических и топливных. Гранулированные фосфорные шлаки используются в цементной промышленности как добавки к сырью до 8—10% взамен глинистого компонента. Это обеспечивает экономию топлива. Фосфорные шлаки применяются как добавки при измельчении цементного клинкера в производстве портландцемента и шлакопортландцемента. Схватывается фосфорно-шлаковый цемент медленнее и прочность его в ранние сроки ниже, однако в возрасте 3—5 месяцев она становится выше, чем цемента на основе доменных шлаков. Фосфорные шлаки используют также в производстве шлакощелочных цементов. Характерной особенностью фосфорно-шлаковых цементов всех типов является повышенная сульфатостойкость.

Разработаны и опробованы технологии получения гипсовых вяжущих из фосфогипса. Для снижения содержания примесей и нейтрализации его промывают, затем сушат, обжигают и измельчают. По такой технологии получают высокопрочный гипс, отвечающий требованиям стандарта. Фосфогипсо- вые вяжущие могут быть использованы как добавки к цементам для регулирования сроков схватывания. Из фосфогипсовых вяжущих можно получать перегородочные плиты, блоки, гипсопесчаный кирпич, декоративные акустические плиты. На основе фосфогипсовых вяжущих возможно получение декоративного материала — искусственного мрамора. Вяжущие для таких материалов получают путем обжига сырьевой смеси, состоящей из фосфогипса, кремнефтористых солей, оксида кальция. Фосфогипс может служить сырьем для производства цемента с одновременным получением серной кислоты. Сущность этого метода заключается в разложении сульфата кальция в восстановительной среде.

11. Перспективным направлением является извлечение серы и оксида кальция путем высокотемпературного восстановления:

2CaSO4 + C = 2CaO + SO2 + CO2,

но при этом мешают Р и F, которые необходимо предварительно удалять. К тому же сернокислотного сырья ( пиритов и колчеданов ) у нас в избытке, Поэтому экономичность этого метода может быть обеспечена только в случае извлечения других ценных ( например, редких ) элементов. Учитывая огромные запасы фосфогипса, можно создать на его базе производство цементного клинкера. Для этого в соответствующих условиях и аппаратах ( 16000, вращающиеся печи ) обжигают смесь фосфогипса с оксидами кремния, магния, железа и алюминия. В результате

получают клинкер и сернистый  газ. Из предварительно очищенного фосфогипса можно также получать дефицитный сульфат аммония ( ценное удобрение ):

CaSO4 + CO2 + 2 NH3 + H2O = CaCO3 + (NH4)2SO4

и смесь карбоната и сульфата использовать как удобрение и  раскислитель почв, задавая ее в количестве 3 ц/га.ьИз гидратированного SiO2 можно получать силикагель и другие формы активного кремнезема, а из осветленных СВ извлекать на анионитах ионы SiF6.

12. Большие количества твердых  отходов образуются при обогащении  фосфатных руд с целью удаления  глинистых фракций. Отходы направляют  в шламовые бассейны, которые  являются потенциальным источником  загрязнения воды и могут занимать  большие площади. Кроме того, обогащение  фосфатных руд требует больших  затрат воды; часть фосфата переходит  в отходы. Из фосфатной материнской  породы образуется значительно  меньше твердых отходов, чем  из концентрата. Использование  необогащенной фосфатной руды  увеличивает количество шлака  и феррофосфора, но эти материалы могут использоваться как побочные продукты или размещаться как отходы без каких-либо существенных трудностей.

Заключение

Традиционно решение экологической  проблемы в промышленности находилось вне производственного процесса и заключалась в реализации  технологий  по улавливанию загрязнителей окружающей среды, а также в складировании  отходов или  их  обработки  различными  методами.   Сейчас   необходима   интеграция технологий хвостовых природоохранных  и  ресурсосберегающих  (основанных  на использовании отходов) в производственном процессе.

 

Приоритетность внедрения  интегрированных  природоохранных  технологий определяется тоннажностью и токсичностью  образующих  загрязнений с учетом эффективности действия существующих сегодня очистных сооружений.  Построение таких   технологий   должно   осуществляться   одновременно   по   следующим направлениям:

     1. Создание  эффективных   методов  и  установок   очистки  промышленных

        выбросов;

     2.  Совершенствование   существующих  и  разработка  новых  технологий,

        позволяющих сократить или исключить технологические стадии,  на

        которых образуется  основное количество отходов;

     3. Разработка рациональных  методов утилизации отходов.

В настоящее время задача управления отходами должна решаться на основе иерархии. В этом  случае  главный  приоритет  отдается  стремлению  избежать образование отходов, далее; если они образуются, то необходимо стремиться  к их  минимизации;  затем  рассматриваем  возможность  вторичного   рециклинга отходов;  следующий  уровень  обработка  первичных  отходов;   и,   наконец, захоронение отходов. Рециклинг отходов подразумевает не только их возврат в производство  основной  продукции,  но   и   их   продажу   заинтересованным потребителям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. № 6, Москва  1998

      2 Очистка газов в химической промышленности. Процессы и аппараты\ Балабеков О.С.1991 г-      256 с

3. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
4. Копылев В.Н. Технология экстракционной фосфорной кислоты / В.Н. Копылев. – М.: Химия, 1981. – 224 с.
5. Бесков В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии.- М.Химия 1999 г. 472 с.
6. Жаксыбаева Г.С.Отходы добычи и переработки фосфорной промышленности
7. Процесс Ромелт / Под ред. В.А. Роменца. – М.: МИСиС, Издательский дом «Руда и Металлы», 2005, 400 

 

             http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4869.html

http://vestnik.kazntu.kz/?q=kk/node/154

http://portaleco.ru/

http://clean-future.ru/useful/401-tverdye-othody-soderzhawie-fosfor

http://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00119852_0.html