ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство минеральных удобрений и фосфорсодержащих продуктов из "Технический прогресс - химия - окружающая среда" Современные технологические схемы получения удобрений из фосфатного сырья базируются в основном на разложении обогащенной руды кислотой или смесью кислот. Технология получения обесфторенных фосфатов, используемых в качестве кормовых добавок для скота, основана на высокотемпературной обработке, а технология получения желтого фосфора — на восстановлении фосфатного сырья углеродом при высоких температурах. [c.179] Все существуюшие технологические схемы, как правило, предусматривают извлечение фосфора, другие компоненты сырья (соединения кальция, магния, фтора, кремния, железа, редких металлов и др.) либо вообще не используются, либо используются в незначительной степени. [c.179] Основные отходы рассматриваемых производств, загрязняющие атмосферу и водоемы, — соединения фтора и аммиака, которые попадают в окружающую среду с газами, выделяемыми из сушильных и выпарных аппаратов и реакторов, со стоками, образующимися при промывке газов и оборудования, с твердыми отходами, в первую очередь с фосфогипсом, и с самими удобрениями. [c.179] Наиболее токсичными компонентами отходящих газов являются соединения фтора — фтористый водород и четырехфтористый кремний. Их улавливание из газов необходимо не только для защиты воздушного бассейна от загрязнения, но и для последующей утилизации, поскольку фтор и его соединения широко применяются в ряде отраслей народного хозяйства — ядерной энергетике, цветной металлургии, стекольной промышленности, промышленности органического синтеза. [c.179] Предприятия, выпускающие простой и двойной суперфосфат и фосфорную кислоту, оснащены газоочистной аппаратурой, которая позволяет улавливать большую часть фтористых соединений, перерабатываемых затем в различные продукты — фториды и кремнефто-риды калия, натрия, аммония, алюминия, магния, кальция и др. Для улавливания остаточных количеств фтора разработаны и внедрены в промышленность щелочная абсорбция, сорбция с применением ионообменных фильтров, активированного угля и силикагеля, конденсация парогазовой смеси в сочетании с другими методами и др. При дополнительной или санитарной очистке остаточное содержание фтора в отходящих газах снижается до нескольких миллиграмм на кубометр. Для ряда производств комплексных удобрений и фосфорной кислоты разработаны технологические схемы с циркуляцией газов в замкнутом контуре и попутным извлечением и использованием ценных компонентов и тепла. [c.180] С целью увеличения степени утилизации фтористых соединений применяют различные приемы, позволяющие повысить выход фтора с газообразными соединениями, например использование добавки двуокиси кремния, создание более глубокого вакуума и повышение температуры процесса, выделение из растворов осаждением, экстракцией, сорбцией. [c.180] В реализованных в настоящее время технологических схемах удается извлекать от 20 до 50% фтора, содержащегося в исходном фосфатном сырье. Остальное его количество безвозвратно теряется с отходами, главным образом с фосфогипсом, и готовой продукцией. Причем если в минеральном сырье фтор находится в трудно растворимой форме и его отрицательное воздействие на окружающую среду незначительно, то в результате химических реакций он переходит в соединения, имеющие достаточно высокую растворимость и летучесть, а это ведет к загрязнению атмосферы, водоемов и почвы. [c.180] Одной из основных стадий производства сложных удобрений является получение экстракционной фосфорной кислоты. В нашей стране ее получают главным образом переработкой дигидратным методом апатитового концентрата и флотоконцентратов фосфоритов месторождений Каратау и Кингисепп. На ряде предприятий фосфорную кислоту производят полугидратным или ди-гидратно-полугидратным методом. [c.181] Фосфорная кислота, получаемая в дигидратном режиме, содержит 22—29% Р2О5, 1,5—2% фтора, небольшие количества соединений серы, кальция, алюминия и кремния, 0,3—0,4% редкоземельных элементов (около 40% от их количества в исходном сырье) и некоторые другие соединения. В кислоте, получаемой из фосфоритов Каратау, помимо указанных примесей присутствуют в значительных количествах (до 4%) соли магния. [c.181] По принятой в настоящее время технологии фтор извлекают из кислоты на стадии упаривания, при этом в концентрированной 50—52%-ной фосфорной кислоте остается 0,3—0,6% фтора. Для более глубокого обес-фторивания (до содержания фтора 0,1—0,2%) процесс можно проводить в присутствии кремнийсодержащих добавок, например кизельгура, образующего с фтором летучее соединение — четырехфтористый кремний. Дальнейшее снижение содержания фтора затруднено из-за образования устойчивых комплексных соединений, в частности с алюминием. При последующей переработке обесфторенной фосфорной кислоты на удобрения выделения фтора в газовую фазу практически не происходит. [c.181] Обесфторивание кислоты, получаемой из фосфоритов Каратау, описанным методом затруднено. Степень ее обесфториваиия не превышает 30%, упаренная кислота из-за наличия большого количества примесей превращается в густую пульпу. [c.181] Осадительный метод основан на образовании в растворе экстракционной фосфорной кислоты в присутствии солей щелочных металлов, образующих труднорастворимые кремнефториды. В зависимости от вида осадите-ля и его расхода содержание фтора в кислоте удается снизить до 0,02—0,4%, степень обесфториваиия определяют в основном расходом осадителя. Процесс осаждения значительно ускоряется при добавлении к кислоте небольших количеств химически активного кремнезема, например баллакса, кизельгура или белой сажи, что, возможно, связано с недостатком в фосфорной кислоте соединений кремния, необходимого для образования кремнефторидов натрия или калия. [c.182] В качестве сорбентов для очистки экстракционной фосфорной кислоты от фтора и других компонентов испытаны ионообменные смолы АВ-17-10П, АВ-18-6, АВ-3-8П, АВ-17-18, АН-22, КУ-1, СГ-1, ПН-22, КФ и др. Наиболее пригодными оказались аниониты АВ-17-18, АВ-17-10-П, АН-22 и катиониты КУ-1 и СГ-1. Для повышения избирательности сорбента целесообразно в ряде случаев обрабатывать кислоту различными реагентами для удаления примесей, отрицательно влияющих на процесс сорбции. В частности, для удаления сульфат-ионов рекомендуется обрабатывать раствор солями кальция (фосфоритом, мелом). Для десорбции могут быть использованы растворы аммиака и солей аммония. Целесообразно сочетать сорбционный метод с другими способами обесфториваиия на второй стадии для глубокой очистки после предварительного отделения основной массы фтора и примесей, например осаждением. Получаемую чистую фосфорную кислоту можно применять для получения не только удобрений, но и кормовых добавок для скота. [c.182] Имеются две разновидности экстракционного метода извлечение примесей из смеси или выделение основного компонента — фосфорной кислоты. Для извлечения примесей, таких, как фтор и сульфат-ион, из экстракционной фосфорной кислоты наиболее подходящими оказались триалкиламин (ТАА) и фосфиноксид разнорадикальный (ФОР). Применяя ТАА и ФОР для очистки ЭФК, получают очищенную фосфорную кислоту, пригодную для производства кормовых фосфатов. Для получения фосфорной кислоты пищевого качества они непригодны. В этом случае наиболее подходящими являются алифатические спирты, экстрагирующие фосфорную кислоту. Их экстракционная способность увеличивается с повышением диэлектрической постоянной, т. е. от высших спиртов к низшим. Однако в силу ряда причин наиболее эффективным экстрагентом является изопропиловый спирт. При обработке ЭФК изопропиловым спиртом примеси выпадают в виде осадка, для улучшения отделения которого к фосфорной кислоте добавляют щелочные соединения, играющие роль коагулянтов. [c.183] Извлечение из фосфорной кислоты только кремнефторидов не решает полностью задачу утилизации фтора. Как правило, выделенные кремнефториды загрязнены и находят ограниченное применение. Значительно большим спросом пользуются другие фтористые продукты — фтористый водород, фтористый алюминий, криолит, бифторид аммония и др. [c.183] Поэтому разработка методов получения указанных соединений из выделенных полупродуктов — кремнефторидов натрия, калия и аммония представляет большой практический интерес. [c.183] В производстве экстракционной фосфорной кислоты (в дигидратном и полугидратном режимах) образуется один из самых крупнотоннажных отходов химической промышленности — фосфогипс. Как уже отмечалось, на 1 т кислоты в зависимости от используемого сырья и принятой технологии образуется от 4,3 до 5,8 т фосфогипса. Наличие в нем таких элементов, как сера и кальций, делает его потенциальным сырьем для получения серной кислоты и вяжуших продуктов на основе окиси кальция. Проблема использования фосфогипса тем более актуальна, что в настоящее время тратятся значительные средства на его транспортирование и складирование в отвалы, занимающие большие площади, в том числе и пахотные земли. [c.185] Существует несколько направлений использования фосфогипса. Выбор одного из них в каждом конкретном случае диктуется потребностью в тех или иных продуктах, возможностью транспортирования и переработки и некоторыми другими факторами. [c.185] В Советском Союзе имеются значительные площади солонцовых почв, использование которых для выращивания зерна, кормов и других сельскохозяйственных культур возможно только после мелиорации. Экономические расчеты показывают, что каждый рубль, затраченный на мелиорацию солонцовых почв, окупается двумя-тремя рублями в зависимости от зоны, свойств солонцов и приемов мелиорации, причем применение подсушенного фосфогипса экономически более предпочтительно, чем использование природного сыромолотого гипса. [c.185] Фосфогипс пригоден и для производства вяжущих веществ и изделий из них вместо природного гипса. В Англии и Японии фосфогипс используют для получения строительного гипса и высокопрочного гипсового вяжущего. В ФРГ эксплуатируется установка для гидротермической переработки фосфогипса в жидкой среде в присутствии поверхностно-активных веществ. В результате обработки в автоклаве получают полугидрат фосфогипса в виде влажной массы, содержащей 6—15% воды, который без предварительной сушки используют для изготовления перегородочных плит, не уступающих по качеству изделиям из природного гипса. В текущей пятилетке на предприятиях Министерства химической промышленности будут введены в эксплуатацию два цеха по производству из фосфогипса высокопрочного гипсового вяжущего и строительных изделий из него, четыре цеха гранулирования фосфогипса для цементной промышленности суммарной мощностью 1,8 млн. т/год и установка для сушки фосфогипса для нужд сельского хозяйства мощностью 650 тыс. т/год. [c.186] Вернуться к основной статье