7.2. Жидкие отходы производства минеральных удобрений и методы их очистки

В производстве минеральных удобрений имеется значительное число технологических операций с использованием воды и водных растворов. Вовлеченная в процесс природная вода контактирует с сырьем, полупродуктами, целевыми и побочными продуктами и отходами и меняет при этом свои основные свойства: температуру и состав. Химически активные и токсические компоненты переходят из твердой и газообразной фаз в жидкую (минеральные кислоты, аммиак, соединения фтора и т. д.). Удаление таких растворов из сферы производства недопустимо вследствие опасности загрязнения природных вод. Для сокращения потребления воды из природных источников и защиты окружающей среды от вредного воздействия промышленных вод на предприятиях созданы оборотные системы водоснабжения. Так в производстве аммиачной селитры предусмотрены сборники избыточных и некондиционных водных растворов. Впоследствии эти растворы упариваются во вспомогательном выпарном аппарате или перерабатываются путем постепенной добавки в аппарат ИТН.

Как в галургическом, так и во флотационном способах реакционная среда представляет собой суспензию, в которой жидкой фазой является насыщенный по KCl и NaCl раствор. Неконтролируемая утечка таких сред за пределы производства недопустима. Кроме того, отделяемые в отстойниках сильно оводненные глинистые шламы обязательно обезвоживаются перед удалением их в отвал путем фильтрации.

В производстве фосфорных минеральных удобрений существует проблема переработки или обезвреживания растворов из абсорбционной аппаратуры для поглощения фтористых газов. До настоящего времени не работают надежные, эффективные установки по переработке этих растворов на весьма нужные народному хозяйству фтористые соли. Поэтому на большинстве предприятий осаждают водорастворимые формы фтора (F^- и SiF₆^2-) в виде малорастворимых соединений, например CaF₂ и CaSiF ₆, для чего к отработанным поглотительным растворам добавляют известь, осадок отделяют отстаиванием, а осветленную жидкую фазу возвращают в технологический процесс.

7.3. Твердые отходы производства минеральных удобрений

В отличие от газообразных и жидких отходов, твердые отходы, как правило, не рассеиваются в окружающей среде, а складируются на специально выделенных и подготовленных земельных площадях, именуемых отвалами, или шламохранилищами. Промышленное предприятие несет постоянные расходы на содержание отвала. Поэтому сокращение или ликвидация шламохранилищ и отвалов помимо природоохранной значимости дает предприятию непосредственный экономический эффект. В производстве минеральных удобрений твердые отходы наиболее характерны для предприятий, вырабатывающих калийные и фосфорные удобрения.

Так при переработке сырья в калийной промышленности ежегодно образуется более 50 млн. тонн твердых галитовых отходов (смесь NaCl с нерастворимым остатком) и сотни тысяч тонн глинисто-солевых шламов. Солеотвалы и шламохранилища калийных предприятий занимают большие земельные площади, вызывают засоление грунтовых и поверхностных вод и почвы.

На 1 тонну производимого KCl из сильвинитовой руды образуется 3-4 тонны галитового отвала, содержащего 89 – 90 % NaCl; 4,4 -5,0 % KCl и другие соли, а также нерастворимый остаток. Переработка такой загрязненной соли на пищевой или технический хлорид натрия экономически не оправдана. Целесообразно использовать этот солевой отвал для получения кальцинированной соды, если такое производство расположено вблизи калийного предприятия. Так ПО “Уралкалий” (г. Березники) снабжает хлористым натрием в твердом виде и в растворе находящиеся рядом производственные объединения “Сода” и “Азот”, где тот используется как основное сырье и вспомогательный материал.

Другим направлением ликвидации наземных солеотвалов является закладка подземных выработок при шахтной добыче калийных солей – испытываются методы закачки солевых рассолов в подземные пустоты и нефтяные пласты для повышения их нефтеотдачи. Разрабатываются методики комплексной переработки солевого отвала на кормовую и техническую соль, выделения сопутствующих солей, в том числе и солей редких металлов. Такая переработка может быть экономически оправдана. Ещё одним крупным производителем твердых отходов является производство экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Из 1 тонны P₂O₅ образуется 7,5 – 8,5 т фосфогипса, представляющего собой сульфат кальция в форме гипса CaSO₄∙2H₂O, или полугидрата CaSO₄∙0,5H₂O с примесями фосфорной и серной кислоты, нерастворимых фосфатов и оксидов, соединений фтора. Основную массу образующегося фосфогипса в сбрасывают в отвалы. В отвалах предприятий России и стран СНГ находится более 150 млн. т фосфогипса. Поэтому разработка методов утилизации фосфогипса является важной народно-хозяйственной задачей. В небольших количествах фосфогипс уже находит некоторое применение. Он используется как низкоконцентрированное удобрение и как добавка, улучшающая структуру почвы. Однако такое применение оправдано, если нет необходимости в дальних перевозках.

Используется фосфогипс как добавка в шихту для производства цемента. Ведутся работы по замене природного гипсового камня на фосфогипс в производстве строительного гипса. Принципиально возможна переработка фосфогипса на серную кислоту и известь, на сульфат аммония.

Утилизацию фосфогипса существенно осложняют примеси (P₂O₅ и F^-), удаление которых дополнительной промывкой и сушкой осадка существенно снижает экономические показатели любой технологии переработки. Тем не менее, разработаны технологические схемы использования полугидрата сульфата кальция как на основе собственных вяжущих свойств строительного материала, выполнены проектные работы и на Красноуральском медеплавильном комбинате ведется сооружение опытного цеха строительных изделий для нужд индивидуальных владельцев зданий и хозяйственных построек.