Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.

Предыдущая

Глава 5. Экологическая характеристика производств

5.12. Переработка отходов производства фосфорных удобрений

Основное количество добываемых фосфатных руд служит сырьём для производства фосфорсодержащих минеральных удобрений. Наиболее важны апатитовые и фосфоритные руды, содержащие минералы апатитовой группы с общей формулой 3М3(РО4)∙СаХ2 (где М - ионы кальция, натрия, стронция и других элементов, а Х - ионы фтора, хлора и группа ОН-).

В зависимости от состава руд и ряда других факторов применяют различные методы химической переработки природных фосфатов. В большинстве случаев руду предварительно размалывают и подвергают обогащению различными способами. Процессы обогащения руд сопровождаются образованием больших количеств твердых отходов в виде хвостов и пыли, уносимой с воздухом аспирационных систем и с газами сушильных установок.

Концентраты фосфатного сырья перерабатывают химическим путем двумя группами методов. К первой группе относится прямая кислотная или термическая переработка сырья с непосредственным получением готовых продуктов: суперфосфатов, обесфторенных фосфатов и др. Вторая группа - это разложение фосфатов с получением термической и экстракционной фосфорных кислот, которые служат для производства различных продуктов, в том числе и минеральных удобрений.

Экстракционную фосфорную кислоту (ЭФК) получают вытеснением её из природных фосфатов более сильными кислотами. Термическую фосфорную кислоту получают восстановлением природных фосфатов до элементарного фосфора с последующим его сжиганием и гидратацией образующегося оксида фосфора (V).

Основные отходы, образующиеся при изготовлении удобрений из фосфатного сырья – это соединения фтора и аммиака. Они выделяются из сушильных, выпарных аппаратов и реакторов, со стоками от промывки газов и оборудования, с твёрдыми отходами (фосфогипсом) и удобрениями. Наиболее токсичными являются фтороводород и фторид кремния. Используемая газоочистная аппаратура позволяет улавливать большую часть фтористых соединений. Они потом перерабатываются во фториды и кремне-фториды различных металлов и аммония для последующего применения в ядерной энергетике, цветной металлургии, стекольной промышленности, органическом синтезе.

Остаточные количества фтора улавливаются с помощью щелочной абсорбции, сорбции на ионообменных фильтрах, конденсации парогазовой смеси в сочетании с другими способами. Для ряда производств фосфорной кислоты и комплексных удобрений разработаны технологические схемы с циркуляцией газов в замкнутом контуре с попутным извлечением и использованием ценных компонентов и теплоты.

Сточные воды производства ЭФК кислые, их количество в зависимости от типа технологии колеблется от 2,9 до 28,4 м3 на тонну P2O5. Они содержат соединения фтора и фосфора в значительных концентрациях. При нейтрализации сточных вод образуется фторфосфатный шлам, содержащий в пересчёте на сухое вещество 25 % P2O5 и 5-10 % фтора.

С целью ликвидации возможных загрязнений окружающей среды на современном этапе ведутся работы по утилизации фтора уже во время подготовки сырья, по созданию процессов обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты с очисткой её от примесей перед переработкой на удобрение и кормовые фосфаты.

В производстве ЭФК одним из крупнотоннажных отходов является фосфогипс (сульфат кальция с примесями фосфатов). На 1т кислоты образуется до 5,8 т фосфогипса. Транспортировка фосфогипса в отвалы, устройство экранов, нейтрализация сточных вод, образующихся при его хранении, и предотвращение поступления фтора и фосфора в почву и подземные водные горизонты связаны со значительными капитальными затратами. Так, удаление и хранение фосфогипса в отвалах оценивается в 20 долларов США на 1 т производимого P2O5 с учётом эксплуатационных затрат.

Наличие в фосфогипсе таких элементов, как сера и кальций, присутствие в нём фосфора, фтора, редкоземельных элементов и других примесей позволяет вовлекать его в хозяйственный оборот с целью устранения загрязнения окружающей среды.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, фосфогипс может использоваться в сельском хозяйстве для гипсования солонцовых почв, промышленности строительных материалов и изделий (производство цемента, строительного гипса и других вяжущих материалов), в автодорожном строительстве, в качестве сырья для получения серной кислоты. После предварительной обработки фосфогипс может найти применение в качестве наполнителя вместо каолина и других материалов, используемых в производстве бумаги, пластмасс, резинотехнических изделий, лакокрасочной и другой продукции. В настоящее время на различные цели используется ежегодно около 4 % образующегося фосфогипса.

На основе ЭФК производится значительное количество минеральных удобрений, среди которых ведущее место занимают суперфосфаты, аммонийные фосфаты, сложносмешанные и комплексные удобрения. При их производстве в атмосферный воздух и сточные воды поступают фтор, сера, кремний, кальций, железо, оксиды азота, селена, мышьяка и т. д. При производстве 1 т удобрений в окружающую среду поступает 3-5 т твердых отходов, 20-25 кг вредных веществ с отходящими газами, 25-60 м3 сточных вод различной степени загрязненности. Так, например, основными источниками вредных выбросов в производстве двойного суперфосфата являются реакторы разложения, барабаны грануляторы-сушилки (БГС), сушильные барабаны, холодильники готового продукта (аппараты КС). Концентрация пыли в пылегазовых потоках этих аппаратов составляет 0,12-12,0 г/м3, а фтористых соединений 0,08-3,4 г/м3. При сушке суперфосфата в отходящих газах наряду с фтористыми соединениями содержатся оксиды фосфора.

В процессе производства аммофоса в окружающую среду выделяются газообразный аммиак, фтористые соединения, пыль. Основными источниками выбросов являются сатураторы-аммонизаторы-испарители (САИ), БГС, аппараты КС и распылительные сушилки.

При производстве нитрофоски источниками выбросов являются реакторы разложения фосфатов, сушилки барабаны для охлаждения нитрофоски, а также сепарационные выбросы (от киповального пресса, выгрузочных воронок, барабанных грохотов, конвейеров, силосов и т. д.). Основное количество токсичных соединений, таких как аммиак, оксиды азота, фтористые соли, выделяется на стадии разложения апатита и аммонизации. Так, газы реакторов разложения содержат (г/м3): оксидов азота 10-12, аммиака 0,3-6,5, фтористых соединений 0,45-4,1. Пыль основного продукта выделяется на стадии сушки и охлаждения в количестве 2,5-27 г/м3, из аспирационных систем — 6-80 г/м3 воздуха.

Все газовоздушные выбросы производства минеральных удобрений подвергаются очистке. Например, при производстве аммофоса отходящие газы проходят двухступенчатую очистку. На первой ступени используются кислые растворы фосфатов аммония при рН≤ 5 и в отношении аммиак / ортофосфорная кислота < 1,2. Для улавливания фтора на второй ступени рекомендуется известковое молоко с замкнутым циклом орошения через станцию нейтрализации.

Предыдущая