Витяг кремнефтористоводородной кислоти при процесі виробництва фосфорної кислоти

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

ВСТУП

У процесі виробництва концентрованих фосфатних добрив фосфоровмісних руда піддається екстракції розчином сірчаної кислоти. Отримана розбавлена ​​фосфорна кислота концентрується упариванием і потім використовується для отримання концентрованих рідких і гранульованих фосфоровмісних добрив. У процесі екстракції фосфорної кислоти з руди сірчаної кислотою утворюється фтористий водень. При наявності діоксиду кремнію утворюється кремнефто-рістоводородная кислота. Ця курсова робота присвячена вивченню способів переробки та вилучення з відходів цінних елементів.

Глава 1. ВИРОБНИЦТВО екстракційної фосфорної кислоти

Виробництво екстракційної фосфорної кислоти (ЕФК) є одним з найбільш великотоннажних серед виробництв основної хімічної промисловості. Основна частка виробленої фосфорної кислоти припадає на дігідратний метод, що дозволяє отримувати в залежності від якості перероблюваної сировини кислоту з вмістом 22-32% Р 2 О 5. Діготратний спосіб відрізняється порівняно м'яким температурно-концентраційних технологічним режимом, простий і дає вихід Р 2 О 5 в продукционную кислоту. У той же час відносно низька концентрація одержуваної кислоти вимагає подальшої її упарки до 40-50% Р 2 О 5.

Дігідратний метод належить до найбільш розробленим в промисловій практиці. Його вдосконалення йде в основному по шляху прийняття нових апаратурних рішень, спрямованих на інтенсифікацію процесу, оптимізацію і стабілізацію температурного режиму. Прагнення отримувати більш концентровану ЕФК вже в технологічному циклі її виробництва, тобто без спеціального упарювання, виразилося в розробці та промислової реалізації полугідратного процесу [1]. Прямий полугідратний процес у традиційному варіанті характеризується технічних складнощів, пов'язаних з підвищеною температурою, виділенням фтористих газів, а також більш низьким виходом Р 2 О 5 в кислоту, ніж у дігідратном методі. Ця обставина, що впливає на високу інтенсивність процесу і порівняно низькі капітальні вкладення, дещо загальмувало поширення полугідратного методу. На практиці полугідратним методом отримують кислоту з вмістом Р 2 О 5 від 36 до 45%.

Полугідратний процес більш чутливий до відхилень технологічного режиму, тому що здійснюється в більш вузьких, ніж полугідратний процес, інтервалах температури і концентрацій Р 2 О 5, СаО, S О 3 в рідкій фазі. Тому дуже ванним умовою стабільної та ефективної роботи полугідратних систем є оснащення їх надійною системою контролю і автоматичного регулювання, застосування АСУТП.

Відходами у виробництві ЕФК є газоподібні сполуки фтору, а також сульфат кальцію у вигляді дигідрату (фосфогіпс) або напівгідрату (фосфополугідрати). Фтор у дігідратном процесі виділяється в газову фазу переважно у вигляді SiF 4, в полугідратном процесі крім SiF 4 газова фаза містить Н F.

Питання уловлювання та утилізації фтору у виробництві ЕФК знайшли своє раціональне рішення шляхом водної абсорбції фтористих газів і використовуваної одержуваної таким чином фторкремніевой кислоти для виробництва фторовмісних солей.

Більш складною залишається проблема утилізації фосфогіпсу. Його вихід на 1 т Р 2 О 5 в фосфорної кислоти в дігідратном процесі коливається від 2 до 6% в залежності від вмісту кальцію у фосфатному сировину, у разі полугідратного процесу ця величина для апатитового концентрату дорівнює 3,7%.

До основних напрямів використання фосфогіпсу відносяться.

- Хімічна меліорація солонцюватих грунтів;

- Виробництво в'яжучих для будівництва;

- Термічна регенерація сірчаної кислоти та виробництво цементу;

- Конверсійне отримання сульфату амонію.

Із зазначених напрямків найбільш доцільними є друге і особливо третє, пов'язане з отриманням сірчаної кислоти, яка використовується знову для розкладання фосфатної сировини. Впровадження в промислову практику комбінованих методів показало цілком очевидну тенденцію у виробництві ЕФК на досягнення максимального Р 2 О 5 виходу в кислоту з одночасним отриманням по можливості більш чистого фосфату кальцію, маючи на увазі його подальшу утилізацію.

Однак комбінована технологія часто відрізняється значним збільшенням тривалості процесу або суттєвим ускладненням технологічної схеми (процеси з подвійною фільтрацією) [1].

В даний час накопичилися численні і всебічні дані про властивості модифікованих фосфорнокислих розчинів і поведінці в них кристалогідратів сульфату кальцію, а також відомості про селективному розчиненні складових частин фосфатної сировини. Вони послужили підставою різних запропонованих способів екстракції фосфорної кислоти з апатитового концентрату і фосфоритів Каратау в поєднанні з подальшим її використанням, або з попереднім обезмагніваніем бідних доломітізірованний фосфоритів для кислотної переробки.

В даний час існує два способи отримання фосфорної кислоти: полугідратний і дігідратний способи.

Полугідратним методом отримують кислоту, яка містить 35-48% Р 2 О 5. Це дозволяє збільшити потужність діючих цехів в 1,3-1,5 рази і дещо зменшити кількість відходу - сульфатного залишку.

Значною мірою успіхи, досягнуті в галузі вивчення і освоєння полугідратного методу, засновані на технічних удосконалень і досягнення виробництва екстракційної фосфорної кислоти дігідратним методом.

Обидва процеси протікають з виділенням твердих фаз - дигідрату і напівгідрату сульфату кальцію в метастабільних станів, але різко відрізняються за своєю розчинності, стійкості, розмірами і формою кристалів.

Успішне здійснення процесу полугідратним методом можливо при виділенні достатньо стабільних кристалів напівгідрату, забезпечують максимально повне відділення фосфорної кислоти від осаду і не гідратуючий в процесі промивки водою на фільтрі і при подальшому транспортуванні і зберіганні.

Температурні умови процесу залежать від концентрації одержуваної кислоти і в області метастабільното існування напівгідрату в системі CaSO 4 × Н 3 РО 4 × Н 2 О укладені у відносно невеликих межах. При концентрації кислоти від 35 до 50% Р 2 О 5 верхній діапазон температур змінюється від 10 до 90 ° С. Нижній діапазон, починаючи з 70 ° С, не представляє практичного інтересу, особливо при утриманні в кислоті більше 37-40% Р 2 О 5 внаслідок малої швидкості реакції і труднощів, пов'язаних з відділенням осаду від киць лоти великої в'язкості.

При малій розчинності і повільному розчиненні напівгідрату останній довго дегидратируется і при 115-125 ° С в концентрованої фосфорної кислоти.

Присутність у розчині 0,5-0,6% фтористих і кремнефторістий сполук призводить до різкого зменшення розмірів кристалів і уповільнення фільтрування в 2 рази. Збільшення вмісту фтористих сполук до 1% уповільнює фільтрування в 5 разів. Поява кристалів напівгідрату голчастою форми викликано гальмуванням росту граней призми при швидкому зростанні вершинних граней внаслідок вибіркової адсорбції домішки на гранях зростаючого кристала. Але спільна присутність в розчині домішок сполук алюмінію та іонів фтору викликає (при вмісті до 2% А1 2 О 3 і 0,4-0,5% F) освіту, більш ізометричних кристалів з ​​кращими фільтрівними властивостями, ніж у відсутність домішок. Повне перетворення напівгідрату в гіпс в розчинах, що містять 10-18% Р 2 О 5, завершується протягом 1 ч. При вмісті в кислоті 25% P 2 O 5 фазовий перехід закінчується протягом 1,5-2 год [3].

Швидкість гідратації напівгідрату в значній мірі залежить і від умов його отримання. Чим вище концентрація фосфорної кислоти, в якій відбувалося виділення напівгідрату, тим повільніше відбувається його оводнення у розведених розчинах.

У Росії освоєно і налагоджено в промислових масштабах виробництво полугідратним методом фосфорної кислоти концентрації 45-48 і 35-38% Р 2 О 5. Кислоту концентрації 45-48% Р 2 О 5 в невеликих масштабах виробляють за способом, розробленим в НТІ ім. Ленсовета спільно з Вінницьким хімічним комбінатом і ЛенНІІГіпрохімом. В основі способу отримання 35-38%-ної кислоти на типових промислових установках лежать розробки, проведені в НІУІФе, ЛенНІІГіпрохіме, Воскресенському ВО «Міндобрива», на Красноуральское мідеплавильному комбінаті та ін

За способом, запропонованому в ВІУІФе, апатитовий концентрат розкладають сумішшю 92-93%-ної H 2 SO 4 і зворотному концентрованої фосфорної кислоти при 94-95 ° С з отриманням кислоти, що містить 43-48% Р 2 О 5 і 0,7 - 1,3% SO 3. Процес протікає при інтенсивному виділенні фторовмісних газоподібних сполук (більше 50% від загального вмісту в сировині) і ступеня розкладання апатиту, що дорівнює 97,5%).

В даний час фосфорну кислоту концентрації 35-37% Р 2 О 5 з апатитового концентрату полугідратним методом за способом НІУІФа і Воскресенського ВО «Міндобрива» отримують на ряді підприємств. Для попереднього змішування сірчаної та фосфорної кислот застосовують високошвидкісний змішувач конструкції Воскресенського ВО «Міндобрива» і НІІХіммаша. Він являє собою апарат типу «труба в трубі», виконаний з нержавіючої сталі. У внутрішню трубу зверху подають розбавлену охолоджену сірчану кислоту з температурою не більше 60 ° С, яка розподіляється форсункою, вміщеній на кінці труби. У зовнішню трубу тангенціально підводять оборотну фосфорну кислоту. Кислоти змішуються на виході з труби над поверхнею пульпи; в екстракторі.

Процес ведуть переважно із застосуванням циліндричних, реакторів. Прямокутні залізобетонні екстрактори з робочим об'ємом 740 м 3 з річною продуктивністю 140 тис.т Р 2 О 5 становлять великі труднощі в експлуатації. Екстрактор розділений всередині перегородками на вісім робочих секцій і дві додаткові, зсередини покритий антикорозійним захистом. Кришка екстрактора захищена листом з нержавіючої сталі.

Технологічна схема: 1 - стрічковий конвеєр; 2 - бункер; 3 - елеватор, 4 - ваговий дозатор; 5 - екстрактори з мішалками; 6,7 - напірні баки; 8 - щілинний витратомір; 9 - карусельний вакуум-фільтр

У полугідратном процесі фосфатне сировина, фосфорна кислота і ретурная пульпа потрапляють у перший з двох каскадно розташованих реакторів 5 перших монокальційфосфатной стадії процесу. У двох реакторах цій стадії при температурі 90-95 ° С протягом 1,2-1,7 год фосфат розкладається 3,5-4,0 кратним (в розрахунку на освіту Са (Н 3 РО 4) 2) надлишком фосфорної кислоти. Після закінчення зазначеного часу на виході з другого реактора коефіцієнт розкладання фосфату досягає 98-99%.

У наступних трьох реакторах 5 відбувається екстракція фосфорної кислоти при взаємодії вводиться в третій реактор сірчаної кислоти і що знаходиться в пульпі монокальційфосфат в присутності другого фільтрату, що надходить з фільтра. Процес іде дуже швидко при температурі 95-100 ° С і при відсутності в рідкій фазі вільної сірчаної кислоти. Застосування певних способів подачі реагентів, що сприяють мінімізації виникають в обсязі реакційної пульпи градієнтів температури і концентрацій, забезпечує також мінімальні значення величин пересичення рідкої фази по сульфату кальцію. Такі заходи дозволяють виділяти полугидрат у вигляді ізометричних, близьких до сферичної формі кристалів, зрощених в агрегату діаметром до 100 мкм.

Пульпа, що містить в рідкій фазі 45-50% Р 2 О 5, ділиться на два потоки: один (2 / 3 пульпи) повертають в екстрактор, а другий (1 / 3 пульпи) направляють на поділ на карусельних вакуум-фільтрі 9. Продукционную кислоту частково повертають у процес, осад фосфополугідрати промивають водою протитечією.

Глава 2. ПЕРЕРОБКА ВІДХОДІВ, що утворюються в процесі ОТРИМАННЯ Фосфорна кислота

Переробка фосфогіпсу. Фосфогіпс утворюється як відхід у виробництві фосфорної кислоти з природних фосфатів. При розкладанні фосфатів сірчаної кислотою в розчин переходить фосфорна кислота і утворюється важкорозчинний сульфат кальцію (фосфогіпс):

Ca 5 F (PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 = 5CaSO 4 + 3H 3 PO 4 + HF

У залежності від температури і концентрації одержуваної кислоти сульфат кальцію виділяється у формі дигідрату CaSO 4 • 2H 2 O (гіпс), напівгідрату CaSO 4 • 1/2Н 2 О або безводної солі CaSO 4 (ангідрит). При отриманні екстракційної фосфорної кислоти дігідратним способом утворюється 7,5-8,4 т вологого фосфогіпсу в перерахунку на дигідрат. Фосфогіпс (у перерахунку на суху речовину) містить до 94% CaSO 4, а також у вигляді домішок неразложившиеся фосфат, неотмитую фосфорну кислоту, полуторні оксиди, сполуки стронцію, різні микропримеси (рідкоземельні елементи, Mo, ​​Co, Mn, Zn), сполуки фтору .

Основними домішками, що перешкоджають прямому використанню фосфогіпсу замість природного гіпсу в будівництві, є сполуки фтору і Р2Од. У Росії і країнах СНД в даний час у відвалах знаходиться більше 40 млн. т фосфогіпсу і щорічно утворюється близько 10 млн. т цього відходу. Фосфогіпс крім забруднення навколишнього середовища завдає великої економічної шкоди, оскільки до 10% собівартості фосфорної кислоти припадає на витрати з його транспортування та зберігання. Шламосховища займають величезні площі земель, необхідні сільському господарству.

У нашій країні і за кордоном розроблено декілька напрямів використання фосфогіпсу, нижче наводиться їх економічна ефективність в розрахунку на 1 т відходу:

Область використання

Економічний ефект, руб / т

Виробництво гіпсових в'яжучих

+3,5

Виробництво портланд цементу (в якості добавок)

+2,5

Виробництво сірчаної кислоти та цементу

-8,6

Виробництво сірчаної кислоти та вапна

-6,6

Виробництво сульфату амонію

-22,2

Сільське господарство

+6,4

Процес отримання гіпсових в'яжучих із фосфогіпсу зазвичай складається з двох стадій: очищення фосфогіпсу від сполук фтору та фосфору і подальша дегідратація CaSO4 • 2Н2О до CaSO4 • 1/2H2О. Дегідратацію здійснюють шляхом випалювання в печах при температурі 150-170 ° С або в автоклавах при 120-170 ° С. Технологія одержання в'яжучих освоєна у промисловому масштабі, в даний час за цим методом переробляється в світі 3 млн. т фосфогіпсу і виробляється 1,9 млн. т в'яжучих матеріалів.

У виробництві цементу фосфогіпс гранулюють і підсушують в барабанних сушарках до вмісту гігроскопічної вологи близько 5%. Використання фосфогіпсу зменшує витрату палива у виробництві цементу, підвищує продуктивність печей і якість цементного клінкеру.

У виробництві сірчаної кислоти і цементу висушений фосфогіпс змішують з глиною, піском і коксом і обпалюють при 1200-1400 ° С. При випалюванні протікають такі реакції:

CaSO4 + 2 С = CaS + 2 СО 2; CaS + 3CaSO4 = 4 СаО + 4SO2

Процес може бути описаний сумарною реакцією:

2CaSO4 + С = 2СаО + 2SO2 + СО2

У процесі застосовують невеликий надлишок вуглецю (20-30% від стехіометричного) для компенсації його витрат на побічні реакції.

Діоксид сірки спрямовується на окислення до SO3, який далі абсорбується водою з отриманням сірчаної кислоти.

У виробництві сірчаної кислоти та вапна фосфогіпс відновлюють коксом або продуктами конверсії природного газу:

CaSO4 + 2С = CaS + 2СО2; CaSO4 + 4СО = CaS + 4СО2; CaSO4 + 4Н2 = CaS + 4Н2О

Сульфід кальцію обробляють водою, а отриману суспензію - діоксидом вуглецю:

CaS + Н2О + СО = H2S + CaCO3

Отриманий сірководень окислюється до діоксиду сірки:

H2S + 3/2О2 = SO2 + Н2О

Розроблено способи, засновані на взаємодії попередньо приготованого (NH4) 2CO3 із фосфогіпсу або на безпосередньому контактуванні газоподібних NНз і СО2.

Розроблено схему комплексної переробки фосфогіпсу в сульфат амонію, оксид кальцію і концентрат рідкоземельних елементів. Метод заснований на тому, що СаО, отриманий з осаду СаСО3, розчиняється в амонієвих солях, а рідкоземельні елементи залишаються в осаді. Прожарювання СаСО3 проводять при 1000 ° С, отриманий оксид кальцію обробляють розчином NH4Cl з отриманням розчину СаСl2 і осаду рідкоземельних елементів. Амонізованого розчин СаСl2 насичується CO2 для виділення СаСО3 і регенерації NH4Cl.

У сільському господарстві фосфогіпс використовується для гіпсування солонцевих грунтів. При внесенні в такі грунти фосфогіпсу (6-7 т на 1 га) відбувається утворення сульфату натрію, який легко вимивається. Фосфогіпс рекомендується застосовувати в якості місцевих добрив. Використання такого добрива економічно виправдано за відсутності далеких перевезень (до 500 км). Використання фосфогіпсу не потребує очищення від Р2O5 оскільки ця домішка відіграє позитивну роль при внесенні в грунт.

Потреба в нашій країні в сірковмісних добривах становить понад 2 млн т / рік.

Серед інших методів переробки фосфогіпсу перспективним є витяг з нього елементної сірки шляхом відновлення при температурі 1100-1200 ° С.

Фосфорні шлаки - побічний продукт виробництва фосфору термічним способом в електропечах. При температурі 1300-1500 ° С фосфат кальцію взаємодіє з вуглецем коксу і кремнеземом, в результаті чого утворюються фосфор і шлаковий розплав. Шлаки зливається з печей у вогненно-рідкому стані і гранулюється мокрим способом. На 1 т фосфору припадає 10-12 т шлаку. На великих хімічних підприємствах отримують до 2 млн т шлаку в рік.

Хімічний склад фосфорних шлаків близький до складу доменних. Сумарний вміст у них оксиду кальцію та кремнезему досягає 95% при їх співвідношенні 0,9-1,1.

Особливостями фосфорних шлаків є вміст у них Р205 і CaF2 (до 3% кожного) і понижений кількість А1203 (зазвичай не більше 4%). Відмінності в змісті Р205 і CaF2 та коефіцієнти основності, що визначають фізико-хімічні властивості шлакових розплавів і особливості грануляції, істотно впливають на фазовий склад, структуру і властивості шлаків. Гранульований шлак електрофосфорного виробництва світло-сірого кольору з синюватим відтінком, має скловату структуру; щільність приблизно 2,8 г/см3, насипну щільність у сухому стані близько 1220 кг/м3. Петрографічних досліджень встановлено, що 90-95% шлаку складає скло з включеннями кристалів псевдоволластоніта та інших мінералів. Гранулометричний склад гранульованих фосфорних шлаків відповідає зерновим складом звичайних дрібно-або середньо-зернистих будівельних пісків.

Гіпсовмісткі, вапняні і залізисті продукти - це відходи ряду хімічних і суміжних з ними виробництв.

Гіпсовмісткі продукти утворюються при виробництві ряду хімічних продуктів: мінеральних кислот (фосфогіпс і фосфопо-лугідрат, борогіпсу, фторангідріт, фторогіпсу), органічних кислот (цітрогіпс) та ін, хімічній обробці деревини (гідролізний гіпс), обробці водних розчинів деяких солей і кислот ( крем-негіпс, тітаногіпс та ін), очищення промислових газів, що містять S02 (сульфогіпс); виробництві солей з озерної ропи (рапноє гіпс).

З гіпсовмісткою продуктів у найбільшій кількості утворюється фосфогіпс. На 1 т екстракційної фосфорної кислоти (у перерахунку на 100% Н3Р04) утворюється 3,6-6,2 т фосфогіпсу в перерахунку на суху речовину.

На деяких підприємствах річний вихід фосфогіпсу сягає 2,5 млн т. Вартість транспортування і зберігання його у відвалах становить до 30% загальної вартості споруд та експлуатації основного виробництва.

Фосфогіпс являє собою відходи сернокислотной переробки апатитів або фосфоритів у фосфорну кислоту або концентровані фосфорні добрива.

При розкладанні природних фосфатів сірчаної кислотою в розчин переходить фосфорна кислота і утворюється важкорозчинний сульфат кальцію. У загальному випадку реакція розчинення апатитів у суміші сірчаної та фосфорної кислот має вигляд:

Ca3 (P04) 3F + 5H2S04 + nH3P04 + mH20 -> -> (п + 3) Н 3 Р 04 + 5CaS04mH20 + HE

Кристалічний осад сульфату кальцію відокремлюють від фосфорної кислоти фільтруванням.

Хімічний склад фосфогіпсу в основному визначається якістю використовуваного фосфатної сировини, а також способом виробництва екстракційної фосфорної кислоти. Нижче наведено хімічний склад фосфогіпсу на основі Кольський апатитових концентратів (у%): СаО - 39-40; S03 - 56-57; Р205 (заг.) - 1,0-1,2; Р205 (во-дораствор.) - 0 ,5-0, 6; F - 0,3-0,4. Присутність домішок ускладнює використання фосфогіпсу, а в деяких випадках, наприклад, при високій радіоактивності воно стає неможливим. Радіоактивність фосфогіпсу на основі широко застосовується в країнах СНД Кольського апатиту порівняно невисока. У залежності від температури і концентрації одержуваної кислоти сульфат кальцію може бути виділений у формі дигідрату CaS04-2H26 (гіпс), напівгідрату CaSO40, 5H2O або безводної солі CaS04 (ангідрит).

Екстракційній фосфорну кислоту отримують дігідратним і полугідратним способами. При дігідратном способі утворений фосфодігідрат містить 93-95% двуводного гіпсу з механічною домішкою 1-1,5% пятиокиси фосфору і деякої кількості кремнезему та інших оксидів. Фосфогіпс має вигляд шламу вологістю до 40%. Тверда фаза шламу тонкодисперсна і більш ніж на 50% складається з частинок розміром менше 10 мкм. Двоводний гіпс у фосфогіпсі має вигляд правильних голчастих кристалів і пучкообразних зростків.

При виробництві фосфорної кислоти способом екстракції по полугідратной схемою побічним продуктом є фосфополугідрати сульфату кальцію, що містить 92-95% cc-CaS04-0,5 H2O, тобто основного компонента високоміцного гіпсу. Проте наявність на поверхні кристалів напівгідрату пасивуючих плівок без спеціальної технологічної обробки перешкоджає прояву в'язких властивостей у цього продукту. Вологість фосфополугідрати становить до 25%.

Підприємства хімічної промисловості мають побічними продуктами, що задовольняють технічним вимогам на вапно або дозволяють отримати її випалюванням карбонату кальцію.

До перших відносяться карбідна вапно, відходи електровозгонкі і збагачення фосфоритів, до других - вапняні відходи содового виробництва, карбонатні шлами азотно-тукових заводів і підприємств целюлозно-паперової промисловості та ін

Карбідна вапно - побічний продукт отримання ацетилену при дії води на карбід кальцію. Вапняне тісто на основі так званого «карбідного мулу» містить домішки неразложившиеся-ся карбіду кальцію і розчиненого ацетилену. Застосовувати його можна після витримування протягом 1-2 місяців до зникнення запаху ацетилену, що визначається нагріванням проби у фарфоровій чашці до 70 ° С з помішуванням протягом 20 хв.

Порошкова карбідна вапно відрізняється від вапна-пушонки розмірами і формою зерен. У ній кристали гідрату оксиду кальцію мають вигляд пластинок розміром до 0,2 мм, а в звичайному пушонки вони мають сферичну форму і розміри 0,5-1 мм. Вміст активних оксидів (СаО + MgO) в карбідної вапна залежить від тривалості її перебування на повітрі у відвалах і становить 50-70%, тобто її активність досягає активності вапна третього сорту або може бути трохи менше. Для поліпшення в'яжучих властивостей карбідної вапна при виготовленні автоклавних виробів доцільно подрібнювати її спільно з піском.

Близькими за складом і властивостями до карбідної вапна є деякі відходи суміжних галузей хімічної промисловості, такі як підзолів і окшара. Підзолів - відхід шкіряної промисловості, окшара - текстильної. Обидва відходу представляють собою вапняне тісто з домішками відповідно органічних речовин, хлору і хлориду кальцію.

Деякі вапняні відходи хімічної промисловості, наприклад, одержувані при електровозгонке та збагаченні фосфоритів, представляють собою розбавлені суспензії, які при згущенні і фільтрації близькі за якістю до вапняного молока.

Найбільша кількість карбонатних відходів, придатних для виробництва вапна та портландцементу, накопичується на содових, целюлозно-паперових та азотно-тукових підприємствах у вигляді шламів. Їх застосування неможливе без очищення від домішок і часткового зневоднення, наприклад в центрифугах безперервної дії або у вакуумних барабанних фільтрах.

Найбільш поширеними залозистими побічними продуктами хімічної промисловості є піритні огарки - відхід переробки сірчаного колчедану (піриту) в сірчану кислоту. Хімічний склад піритових недогарків (%): Fe203 - 56-77; Si02 - 9-22; А1203-1-18; СаО-0,8-5; MgO-0,1-0,2; S03-1-11; втрати після прожарювання - до 5,5%. За мінералогічним складом вони являють собою суміш оксидів заліза з непрореагіровавшіх піритом та оксидами інших металів. У незначних кількостях містяться домішки сірчанокислих солей лужноземельних металів, свинцю, цинку, міді, кобальту. Гранулометричний склад недогарків характеризується порівняно високою дисперсністю, основна маса зерен (більше 90%) має крупність не більше 0,14 мм.

До залізистих відходів ставляться також залізисті шлами анілі-нокрасочних заводів. Вміст оксидів заліза в них у розрахунку на Fe203 становить 81-93%, у тому числі закисного заліза близько 20%.

До кремнеземисті побічних продуктів хімічної промисловості належить, наприклад, сіштоф - твердий залишок після отримання хлориду або сульфату алюмінію з каоліну. Його хімічний склад, представлений в основному трьома оксидами: Si02 (до 55%), А1203 (до 20%) і S03 (до 12%). Втрати при прожарюванні складають близько 10%.

Сіштоф отримують також при виробництві сірчанокислого алюмінію з глини. При обробці дегідратованих вогнетривкої глини сірчаною кислотою глинозем переходить в розчин, а кремнезем залишається. У таких відходах міститься 80-90% активного кремнезему. Домішками при цьому є неразложившиеся глина і сульфат або хлорид алюмінію.

Лігнін - відхід гідролізного виробництва, один з компонентів деревини, що представляє собою аморфний полімер складної будови. Природний лігнін при виділенні з деревини зазнає незворотні перетворення. У відході гідролізного виробництва, крім власне лігніну, містяться залишки полісахаридів, мінеральні та органічні кислоти, смоли, віск, азотисті речовини та ін Вологість лігніну - 65-70%, середня щільність - 500 - 600 кг/м3, теплотворна здатність - 6300 - 7600 кДж / кг, зольність до 3%. Висока дисперсність і внутрішня поверхня (700-800 м2 / г), а також переважання мікропор обумовлюють хороші сорбційно-ні властивості лігніну і його пластичність.

Хімічна та суміжні з нею галузі промисловості мають у своєму розпорядженні численними побічними продуктами, які застосовуються або можуть застосовуватися в якості поверхнево-активних речовин або добавок електролітів при виробництві будівельних матеріалів.

Поверхнево-активні речовини - це органічні сполуки, в молекули яких входять одночасно полярна група (наприклад, ВІН, СООН, NH) і неполярний вуглеводнева ланцюг. Спільною особливістю ПАР є здатність до концентрування на поверхні розділу фаз, тобто до адсорбції.

У залежності від зміни ступеня змочуваності твердих тіл при утворенні адсорбційних шарів розрізняють гідрофілізующіе та гідрофобізуючі ПАР. З ПАР першої групи, що застосовуються зазвичай як добавок-пластифікаторів, найбільш поширені концентрати технічних лігносульфонатів (ЛСТ) - відходи, одержувані з сульфітних лугів, що утворюються при сульфітної варінні целюлози. При варінні сірчиста кислота зв'язується з лігніном деревини. Технічні лігносульфонати включають кальцієві, іноді магнієві або натрієво-амонійні солі лігносульфонових кислот, а також деревні цукру і невеликі домішки скипидару, фурфуролу, органічних кислот і ін Сахара і інші домішки в ЛСТ, що володіють відновлювальної здатністю, об'єднують у групу редукуючих речовин.

Близькими до технічних лігносульфонату за характером дії є патокова барда - відхід переробки меляси в етиловий спирт, сульфітний луг і стічні води целюлозного виробництва. Як пластифікуючих добавок застосовуються також інші ПАР, отримані з відходів хімічної, нафтохімічної та харчової промисловості - пластифікатор адипінової, лужні стоки виробництва капролактаму (ЩСПК), білковий гідролізат, молочна сироватка та ін

Гідрофобізующіх ПАР, які використовуються при виробництві будівельних матеріалів, містять нафтенові і вищі жирні кислоти та їх похідні. Поширені кубові залишки, що утворюються при виробництві синтетичних жирних кислот з числом атомів вуглецю в молекулі від С10 до С2о-Представником гідрофобізующіх ПАР на основі нафтенових кислот є милонафт - відхід очищення дистилятів нафти їдким натрієм.

Деякі хімічні відходи містять електроліти. При виробництві 1 т соди виходить близько 8 м3 дістіллерной рідини, що представляє собою суспензію нерозчинних продуктів у розчині хлоридів кальцію і натрію. Середній склад цієї рідини (г/м3): СаС12-85-95; NaCl - 45-50; СаС03 - 6-15; CaS04 - 3-5; Mg (OH) 2 -3-10; CaO - 2-4; (Fe203 + А1203) - 1-3; Si02 - 1-4. Для поховання цю рідину перекачують у шламонакопичувачі (так звані «білі моря»).

Щелочесодержащімі відходами є метасиликат натрію (побічний продукт виробництва діоксиду титану або глинозему), содощелочной плав (відхід капролактамового виробництва), лужні відходи виробництва фенолу.

При виробництві хлориду калію з сильвініту близько 80% витягується з надр руди після переробки йде у відвал у вигляді галіт-вих відходів, глинисто-сольових шламів і розсолів. На поверхні землі поблизу калійних підприємств скупчилися мільйони тонн сольових відвалів.

При коксуванні кам'яного вугілля поряд з основним продуктом - коксом - утворюються газ, бензол, сира кам'яновугільна смола і інші продукти. Вихід сирої смоли становить до 5% від маси кам'яного вугілля. При фракційній разгонке смоли отримують легкі, середні і важкі масла, що містять ряд хімічних речовин, а також антраценове масло і пек - компоненти дорожнього дьогтю. У процесі відстоювання кам'яновугільної смоли в сховищах утворюються Фуси - відходи, що містять смолисті речовини (50-80%), вугільну та коксову пил, залізисті та інші сполуки. У процесі очищення сірчаної кислотою бензольної фракції кам'яновугільної смоли утворюється так звана кисла смілка, що представляє собою чорну в'язку масу з щільністю 1,28-1,3 г/см3.

До відходів коксохімічного виробництва відносяться також кубові залишки ректифікації сирого бензолу і деякі інші продукти.

Великотоннажні відходи утворюються в процесі переробки нафти у вигляді кислих гудронів, нафтових шламів, відпрацьованих масел та ін

РОЗДІЛ 3. ВИТЯГ кремнефтористоводородной КИСЛОТИ З ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА Фосфорні КИСЛОТИ

У процесі виробництва концентрованих фосфатних добрив фосфоровмісних руда піддається екстракції розчином сірчаної кислоти. Отримана розбавлена ​​фосфорна кислота концентрується упариванием і потім використовується для отримання концентрованих рідких і гранульованих фосфоровмісних добрив. У процесі екстракції фосфорної кислоти з руди сірчаної кислотою утворюється фтористий водень. При наявності діоксиду кремнію утворюється кремнефто-рістоводородная кислота. Велика кількість фтористих сполук залишається в розведеною фосфорної кислоти у вигляді фтористого водню і кремнефтористоводородной кислоти. У процесі концентрування упариванием більшість фтору виділяється разом з парою у вигляді HF і четирехфторістого кремнію в різних кількостях, визначених складом вихідних руд. Токсичність цих сполук вимагає очищення відхідних газів. У той же час гази містять цінний хімічний матеріал для отримання фторовмісних неорганічних солей. На окремих заводах від 10 до 30 тис. т / рік фторовмісних сполук може бути отримано в результаті очищення відхідних газів.

Використовує прямоточний абсорбер для виділення фтору у вигляді крем-нефторістоводородной кислоти з невисоким вмістом фосфору з відходів виробництва фосфатів. Апарат являє собою вдосконалений прямоточний абсорбер, що використовує багаторазове циклонні поділ, прямоток і багаторазове крапельне розсічення потоку. Абсорбер і його місце в загальному процесі показані на рис. 1.

При початку роботи системи нагрівач 9, випарник 13 і циркуляційний трубопровід 12 заповнюються до необхідного рівня фосфорною кислотою. Рівень кислоти в випарнику 13 підтримується постійним і регулюється зливною трубою 5 (барометрична труба). Далі в холодильник 28 подається вода і за допомогою вакуумного насоса (не показаний) в системі створюється вакуум.

Вмикається циркуляційний насос І для подачі фосфорної кислоти і починається подача пари в нагрівач 9. При цьому кислотний розчин в трубках нагрівача перегрівається і утворюється паро-кислотна суміш, яка безперервним потоком подається з 9 у випарник 13. У випарнику 13 пари виходять по лінії 14, а рідина стікає в трубу 12. Таким чином здійснюється безперервне циркулювання кислоти через лінію 12 в нагрівач 9, через насос / / і трубопровід 8, потім у випарник 13 по лінії 8 і з випарника і циркуляційну трубу 12, після цього процес повторюється.

Коли кислота в 12 досягає необхідної концентрації починається безперервна подача в систему розведеної кислоти з резервуару 2 по лiнiї 3 і 7 за допомогою насоса 4.

Концентрована кислота при перевищенні рівня зливається з випарника 13 по трубі 5 в резервуар для збору концентрованої кислоти 6. У відомому способі пари з 13 подавалися в конденсатор 28 з допомогою вакуумного насоса, при цьому виходила кремнефтористоводородной кислота, забруднена фосфорною кислотою.

Для виділення фторовмісних сполук з парів додатково використовується прямоточний абсорбер 19, який міститься між випарником 13 і конденсатором 28. Пари з випарника 13 по лінії 14 проходять у верхню частину абсорбера 19 Ще за введення 26 і контактують з реціркуліруемая розчином. Потім пари виходять з 19 по лінії 27 і конденсуються в конденсаторі 28. У ньому підтримується температура досить низька для конденсації всіх пар. Таким чином виключається можливість забруднення повітря.

При включенні системи резервуар 22 заповнюється водою і приводиться в дію насос 32. Абсорбер 19 зрошується розчином, що подається через введення 17 насосом 32 по лінії 15 з резервуара 22. При цьому відбувається промивка парів, що надходять з випарника 13 через введення 26. Водорозчинні компоненти парів поглинаються циркулюючим розчином.

У випадку переробки газів виробництва фосфорної кислоти мокрим способом відбувається реакція взаємодії тетрафториду кремнію з водою у відповідності з рівнянням

Фтористий водень взаємодіє з діоксидом кремнію з утворенням кремені-фтористоводородной кислоти

Рідина з абсорбера 19 проходить по трубі 23 в резервуар 22, звідки знову подається для зрошення абсорбера насосом 32. У міру досягнення концентрації кремнефто-рістоводородной кислоти ~ 30%, розчин з 22 по лінії 30 відводиться в резервуар для зберігання одержуваного розчину кремнефтористоводородной кислоти 31.

Температура в апараті для виділення фтористих сполук відповідає рівноважній температурі пари при даному використовуваному тиску. Абсорбер 19 працює при тиску 13,5-98,5 кПа, температура пари при цих умовах складає 20-95 ° С.

У верхній частині абсорбера знаходиться зливний отвір 18 для видалення по лінії 20 в резервуар 21 будь-яких рідин, що конденсуються перед подачею в абсорбер. У нижній частині знаходиться вихідний отвір 25 для видалення по лінії 27 парів, що залишаються після проходження через абсорбер. У нижній частині також знаходиться отвір 24 для виведення рідини по лінії 23 в резервуар для циркулюючої рідини 22.

ЛІТЕРАТУРА

1. Кислотні методи переробки фосфатної сировини / Є.Л. Яхонтова, І.А. Петропавлівський, В.Ф. Кармишов, І.А. Спірідонова. - М.: Хімія, 1988. - 288 с.

2. Шуб Б.І. Перспективи розвитку полугідратного процесу отримання екстракційної фосфорної кислоти / Б.І. Шуб, Е.В. Хлебодарова / / Хімічна промисловість. - 1999. - № 11. - С.41-43.

3. Велика радянська енциклопедія / під ред. О.М. Прохорова. - М.: Радянська енциклопедія, 1976. - Т.23.

4. Копилов В.М. Технологія екстракційної фосфорної кислоти / В.М. Копилов. - М.: Хімія, 1981. - 224 с.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
90.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Отримання екстракційної фосфорної кислоти
Застосування проблемного навчання при вивченні теми Граничні одноосновні кислоти
Застосування проблемного навчання при вивченні теми Граничні одноосновні кислоти 2
Автоматизація процесу отримання сірчистого ангідриду при виробництві сірчаної кислоти
Витяг сурми в процесі виробництва поліефірних смол
Нуклеїнові кислоти
Нуклеїнові кислоти
Білки і нуклеїнові кислоти
Виробництво глутамінової кислоти
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru