Практические аспекты обращения с твердыми отходами на предприятиях по производству фосфорсодержащих продуктов

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ

Орлова Татьяна Валерьевна

Бакалавр, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г. Москва

Тарчигина Нелли Федоровна

Научный руководитель: канд. техн. наук, доцент, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г. Москва

АННОТАЦИЯ

Организация производства экстракционной фосфорной кислоты связана с удалением в отвал значительного количества фосфогипса. Решение проблемы его использования заставляет изыскивать рациональные пути его применения. Знание состава отходов позволяет определять области его применения.

ABSTRACT

Organization of production of wet-process phosphoric acid is associated with the removal of the blade in a significant amount of phosphogypsum. The decision to use it causes problems to seek rational ways of its application. Knowledge of waste composition allows to determine its scope.

Ключевые слова: отходы, фосфогипс, экстракционная фосфорная кислота, вяжущие вещества. Keywords: waste phosphogypsum, extraction phosphoric acid, astringents.

Одним из направлений химической отрасли является производство

минеральных удобрений, которое сопровождается образованием крупнотоннажных отходов, объем которых достигает десятков миллионов тонн. Твердые промышленные отходы являются однимиз главных загрязиений почв, водоемов. В последние годы большое количество концентриро-

В атмосферу

ванных и сложных удобрений, содержащих оксид фосфора Р2О5 в сложной форме, производится на базе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), получаемой серно - кислотным разложением фосфатного сырья. На рисунке 1 приведена функциональная схема производства экстракционной фосфорной кислоты.

Н3РО, н^Р«

Рисунок 1. Функциональная схема производства экстракционной фосфорной кислоты:1 - реактор разложения апатита; 2 - вакуум-фильтр; 3 - сборник фильтратов; 4 - колонна выпарки фосфорной кислоты;5 - система очисткигазов

В зависимости от температуры процесса и концентрации Р2О5 в исходном сырье сульфат кальция может быть выделен либо в виде дигидрата CaSО4 ^2Н2О (дигидратный режим), либо как CaSO4•0,5H2O (полугидратный режим), либо в виде соли, не содержащей кристаллизационной влаги,

CaSО4 (ангидридный режим). По мере развития промышленности фосфорсодержащих удобрений вопросы использования фосфогипса, становятся все более актуальными. Таким образом, назрела необходимость создания совершенных технологий по извлечению примесей из фосфогипса с по-

следующим применением его в отраслях промышленности, и рассматривать полную переработку отходов производства экстракционной фосфорной кислоты, как завершающую стадию. Отходами в производстве ЭФК являются газообразные соединения фтора, а также сульфат кальция в виде ди-гидрата (фосфогипс) или полугидрата (фосфополугидрат). Решение проблемы вторичного использования фосфогипса заставляет изыскивать рациональные пути его применения, однако препятствием для его широкого использования в качестве сырья в других отраслях промышленности является наличие примесей. Знание состава отходов позволяет определять области его применения.

Исследования образцов взятых из разных уровней слоев отвала проводились атомно - абсорбционным методом [2, с. 14]. Анализ полученных усредненных данных показывает, что основу фосфогипса составляет соль сульфата кальция, содержание которой в отходе достигает 94%. В качестве примесей присутствуют: неразложившийся фосфат, остатки фосфорной кислоты, полуторные оксиды, соединения стронция и фтора, микропримеси редких элементов. Таким образом, результаты исследований - фосфогипса доказывают целесообразность его использования в различных отраслях промышленности в зависимости от состава. В малых количествах в фосфогипсе содержатся оксиды алюминия, железа, кальция и натрия, а также неразложившийся апатит, СаF2 и Н2SiF6. Примеси оказывают решающее влияние на свойства гипсовых вяжущих материалов. Для того чтобы повысить коэффициент эффективности его использования надо извлечь из пробы редкоземельные элементы. Для этого предлагается применить технологию выщелачивания лантаноидов из фосфополугидрата растворами серной кислоты средних концентраций, в виде сульфатного концентрата. Сульфатный концентрат позволяет легко получить концентрированный нерадиоактивный азотнокислый раствор лантаноидов, годных для использования в производстве катализаторов, а также получения групповых концентратов и индивидуальных лантаноидов. Высокая влажность и дисперсность фосфогипса явились предпосылками для его переработки автоклавным способом в высокопрочные гипсо-

вые вяжущие вещества. Процесс производства автоклавных (высокопрочных) гипсовых вяжущих включает следующие стадии: подача фосфогипса к месту переработки; промывка; приготовление рабочей пульпы и ее переработка в автоклаве; фильтрация продукта; сушка и помол. Процесс получения вяжущих состоит из двух стадий: очистки фосфогипса от соединений фтора и фосфора и последующей дегидратации CaSО4•2Н2О до CaSО4•0,5Н2О. Введение затравочного кристаллов позволяет увеличить скорость агрегаци-онного роста, что приводит к укрупнению образующихся кристаллов полугидрата сульфата кальция и сокращению количества окклюдированного маточного раствора, то есть к снижению содержания водонерастворимого Р2О5 кристаллической фазе.

Таким образом, знание состава и применение технологических подходов позволяют использовать фосфогипс в строительной индустрии как вяжущее, цементной промышленности: в качестве минерализатора - добавки к сырьевой смеси; в качестве регулятора (замедлителя) скорости схватывания цемента, Заслуживают внимание и другие пути утилизации. Для производства серной кислоты с попутным получением ряда продуктов: цемента; извести в том числе с промежуточным получением элементарной серы; силикатных материалов. В дорожном строительстве - как материал для основания дорог. Также фосфогипс предлагается использовать в сельском хозяйстве для мелиорации солонцов в смеси с известью, кислых почв и в качестве удобрений.

Список литературы:

1. Ахметов Т.Г., Ахметова Л.Т., Порфирьева Р.Т. Химическая технология неорганических веществ. В 2-х книгах. М.: Высшая школа, 2002.

2. Тарчигина Н.Ф., Котенок В.В. Экологические аспекты атомно - абсорбционной спектрометрии и основы безопасности// Материалов VIII региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, ученых и специалистов «Наука, экономика, общество». Воскресенск, ГУП МО «КТ» «Воскресенская типография», 2014. С.14-18.