Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физико-химические основы технологических процессов..pdf
Скачиваний:
69
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
15.56 Mб
Скачать

Отходы потребления пластмассовых изделий могут быть перера­ ботаны следующими методами: измельчением с последующей депо­ лимеризацией или растворением, химическим модифицированием, термообработкой.

Например, отходы капроновых изделий подвергают деполимери­ зации в присутствии фосфорной кислоты, образующийся капролак­ там очищают и вторично используют в производстве.

Для утилизации полимерных отходов, так же как и отходов эла­ стомеров, могут быть использованы методы прямого сжигания или пиролиза с получением в зависимости от условий его проведения жидкого топлива или твердых углеродсодержащих материалов.

В связи с недостаточной организацией централизованного сбора полимерных отходов их вторичное использование и переработка за­ труднены.

2. Технологические процессы переработки отходов основного неорганического синтеза

К многотоннажным отходам основного неорганического синтеза можно отнести:

отходы сернокислотного производства (огарки, образующиеся при сжигании пирита);

отходы при получении фосфорных минеральных удобрений, об­ разующиеся при обогащении апатитовых руд, и при получении фос­ форной кислоты экстракционным методом - фосфогипс;

отходы производства калийных удобрений - галит.

Рассмотрим кратко основные технологические процессы перера­ ботки и утилизации огходов сернокислотного производства и произ­ водства фосфорных удобрений.

2.1. Технологические процессы переработки отходов сернокислотного производства

Как уже отмечалось, основными твердыми отходами сернокис­ лотного производства являются огарок, образующийся при сжигании пирита, и шлам, образующийся в циклонах, электрофильтрах и баш­ нях промывки.

При обжиге серного колчедана отходы пиритных огарков состав­ ляют 70 % от массы колчедана. На 1 т производимой кислоты выход огарка составляет 0,55 т.

В качестве сырья для производства серной кислоты наряду с сер­ ным колчеданом используют отходы, образующиеся при обогащении сульфидных руд и каменных углей, поэтохму можно выделить три вида пиритных огарков (из колчеданов, из флотационных хвостов обогаще­ ния сульфидных руд, углистые огарки), значительно отличающихся по химическому составу и физическим характеристикам. Огарки первых двух видов характеризуются высоким содержанием меди, цинка, се­ ребра, золота и других металлов.

Основные пути переработки и утилизации огарков:

извлечение цветных металлов;

использование огарков в производстве чугуна и стали;

использование в цементной и стекольной промышленности;

использование в сельском хозяйстве и др.

Для извлечения ценных компонентов из пиритных огарков ис­ пользуют различные методы обжига (хлорирующий, сульфатизирующий и др.).

Для извлечения меди и благородных металлов наиболее широко используют метод хлорирующего обжига огарка, что обеспечивает не только извлечение металлов, но и обессеривание отхода.

Перед хлорирующим обжигом к огарку добавляется хлорид натрия NaCl (до 20 %). При обжиге в присутствии NaCl медь и другие металлы переходят в хлориды, сера образует сульфат натрия. Оптимальная темпе­ ратура обжига составляет 550-600 °С. Смесь подогревают до 200-300 °С , а затем процесс протекает в автотермическом режиме за счет теплоты ре­ акций. Обжиг сопровождается выделением газов S02, S03, НС1, которые поглощают водой с получением смеси кислот (НС1, H2S03 и H2S04), ко­ торую используют для выщелачивания меди.

Рассмотрим химизм процесса. Вначале происходит окисление сульфидов и образование хлорида железа по следующим реакциям:

2MeS + 302 -> 2МеО+ 2S02;

( 6. 1)

МеО + S02 + 0,5О2 MeS04;

(6.2)

S02 + 0,5O2 -> S03;

(6.3)

Fe2(S04)3 + 6NaCl -> 3Na2S04 + 2FeCl3.

(6.4)

Затем происходит взаимодействие газовой фазы (02, S02, S03) Н20) с шихтой, которое сопровождается образованием следующих веществ:

2NaCl + S02+02-> Na2S04 + Cl2;

(6.5)

4NaCl + 2S03+02 -> 2Na2S04+2Cl2;

(6.6)

2NaCl + SOz + H20 -► Na2S03+ 2HC1;

(6.7)

4FeCl3 +302—»-Fe20 3 + 6C12.

(6.8)

Образовавшиеся Cl2 и HC1 взаимодействуют с оксидными и суль­ фидными соединениями находящихся в огарке металлов:

MeS + С12+1,502 -» МеС12 + S03;

(6.9)

MeS + Cl2 + 0 2 -»■ МеС12 + S02;

(6.10)

MeS + 2НС1 + 1,502 МеС12 + S02 + Н20;

(6.11)

МеО + 2НС1 —>МеС12 + Н20;

(6.12)

2Ме + ЗС12 —►2МеС13.

(6.13)

Суммарно процесс хлорирующего обжига, например, для меди, содержащейся в огарке, можно выразить следующей реакцией:

Си + 2S + 4NaCl + 3,502 + Н20 -> СиС12 + 2Na2S04 + 2НС1. (6.14)

В результате обжига 85-90 % меди превращается в водораство­ римую соль СиС12, которую выщелачивают из обожженного огарка теплой водой, а затем разбавленной кислотой. Выщелачивание уско­ ряется при повышении температуры. Полученный экстракт обраба­ тывают железным скрапом для выделения меди. Образующаяся медь может содержать до 30 % примесей и может быть использована для

получения медного купороса или отправлена на доочистку или пере­ плавку. Отработанный раствор содержит до 100 г/л Na2S04. Его вы­ паривают для получения кристаллогидрата Na2S04*10Н2О.

Степень извлечения меди из огарка составляет 95-96 %. Обрабо­ танный огарок может быть использован в доменном производстве в качестве агломерата после сушки и брикетирования. При перера­ ботке 1 г огарка, содержащего 0,5 % Си можно получить до 4,5 кг ме­ ди и 900 кг агломерата.

Разработан и ряд более прогрессивных процессов обработки пиритных огарков хлористым водородом в аппаратах кипящего слоя. При этом в паровую фазу в свободном состоянии выделяются хлори­ ды тяжелых металлов, и может быть получен оксид железа, пригод­ ный для использования в сталеплавильном производстве.

Хлориды металлов, находящиеся в газовой фазе, поглощают во­ дой в абсорбере. Выделение цветных металлов из полученного рас­ твора может быть проведено рядом способов в зависимости от того, в каком виде они должны поступать потребителям. Используемый в процессе НС1 практически полностью регенерируется.

Разработаны технологии переработки огарков с получением неор­ ганических пигментов - железного сурика, охры. Мелкая фракция огарка измельчается, промывается горячей водой, затем подсушива­ ется и обжигается при 800-900 °С во вращающейся печи. Получен­ ный полуфабрикат содержит до 90 % Fe20 3, его размалывают и сме­ шивают с наполнителем для получения необходимых оттенков.

2.2. Технологические процессы переработки отходов производства фосфорной кислоты

Основными многотоннажными твердыми отходами при произ­ водстве фосфорной кислоты и фосфорных минеральных удобрений являются нефелиновый концентрат и фосфогипс.

Основным источником сырья для получения фосфорных удобре­ ний и фосфорной кислоты являются апатиты, которые, например, на Кольском полуострове представлены в виде апатитонефелиновой горной породы. При флотационном обогащения сырья в качестве от­

хода накапливается нефелин и нефелиновый концентрат. В процессе обогащения до 58-60 % добытой и измельченной руды накапливается в хвостохранилищах обогатительных фабрик и фактически не ис­ пользуется.

При производстве фосфорной кислоты экстракционным методом накапливается фосфогипс (см. модуль 5).

На 1 т Р2О5 в фосфорной кислоте в зависимости от используемого сырья получают от 3,6 до 6,2 т фосфогииса в пересчете на сухое ве­ щество (7,5-8,4 т в пересчете на дигидрат).

В зависимости от условий получения фосфорной кислоты при обра­ ботке апатитового концентрата серной кислотой может образовываться дигидрат CaS04*2H20, полугидрат CaSO40,5H2O или безводный сульфат кальция (ангидрит). Эти отходы представляют собой мелкокристалличе­ ский комкующийся порошок влажностью до 25-40-%. В пересчете на сухое вещество они содержат до 94 % CaS04. Основными примесями в них являются непрореагировавшие фосфаты, соединения фтора и стронция, фосфорная кислота, органические вещества. В них присут­ ствуют соединения марганца, молибдена, кобальта, цинка, меди, редко­ земельных и некоторых других элементов.

В настоящее время эффективно используется менее 20 % обра­ зующегося фосфогипса, основная масса вывозится на полигоны захо­ ронения твердых промышленных отходов.

Способы утилизации и переработки фосфогипса. Рассмотрим существующие технологии и перспективные способы переработки и утилизации фосфогипса.

Основные методы переработки фосфогипса:

использование в производстве строительных материалов: гипсо­ вых вяжущих, в цементной промышленности в качестве добавки;

получение серной кислоты и цемента;

получение серной кислоты и извести;

получение серы;

производство сульфата аммония и использование его в качестве удобрения;

в сельском хозяйстве.

Высокое содержание в фосфогипсе соединений фтора и Р20 5 пре­ пятствует прямому использованию отхода в строительстве. Для сни­ жения их содержания отход предварительно обрабатывают водой, кислотами или щелочами.

Для использования в цементном производстве фосфогипс грану­ лируют и подсушивают в барабанных сушилках до содержания влаги около 5 %. Применение фосфогипса позволяет сократить расход топ­ лива, повышает производительность печей и качество цементного клинкера.

Получение серной кислоты и цемента. Для получения цементного клинкера и диоксида серы приготовляют шихту, содержащую фосфоангидрит, кокс, песок и глину. Технологический процесс включает в себя стадии сушки гипса, размола добавок и подготовки сырья для обжига. В процессе обжига шихты при температуре до 1400-1450 °С идет вос­ становление сульфата кальция коксом и образование клинкера. Присут­ ствующие в шихте песок и глина способствуют интенсификации проте­ кающей при обжиге конверсии сульфата кальция.

Рассмотрим химизм процесса:

CaS04 + 2С CaS + 2С02;

(6.15)

CaS + 3 CaS04 —►4СаО + 4S02.

(6.16)

Образующийся диоксид серы может взаимодействовать с суль­ фидом кальция:

CaS + 4S02 —►CaS04 + S^,.

(6.17)

При 900 °С скорости процессов (6.16) и (6.17) близки, при более высокой температуре преобладает первый из них. Процесс сопровож­ дается побочными реакциями:

С02 + С —►2СО; 3CaS + CaS04 —+4СаО + 2S2; S2 + С —►CS2.

При температурах обжига 1100 °С протекает также частичное термическое разложение фосфоангидрита: CaS04 —>СаО + S03. Так как на побочные реакции расходуется углерод, в процессе обжига используется избыток кокса по сравнению со стехиометрическим его количеством на 20-30 % согласно суммарной реакции:

2CaS04+C —»2CaO + 2S02 + C02.

(6.18)

В качестве топлива для обжиговой печи используют мазут, газ или распыленный уголь. Получающийся клинкер размалывают. В процессе обжига регулируют подачу кислорода. Высокое его содержание в обжи­ говом газе приводит к выгоранию серы и образованию сульфата кальция (CaS + 202 —►CaS04), который способен откладываться на стенках печи в виде наростов. Поэтому обжиг ведут при содержании в газовой фазе 0,5-0,6 % кислорода. При 1200 °С в присутствии 20-30%-го избытка восстановителя получают газ концентрацией 10-13 % S02. Остаточное содержание серы в твердой фазе составляет 0,2- 0,5 % .

Горячий газ, содержащий диоксид серы, очищают в циклонах и электрофильтрах и подают на сернокислотную установку. На полу­ чение 1 т 98%-й серной кислоты расходуется 1,6 т фосфоангидрита, 0,14 т глины, 0,08 т песка, 0,11 т кокса, 85 м3 воды, 160 кВт ч электро­ энергии и 6,3 ГДж.

На рис. 6.5, а представлена принципиальная схема переработки фософгипса с получением серной кислоты.

На ряде зарубежных предприятий налажено производство суль­ фата аммония из фосфогипса. Процесс основан на взаимодействии фосфогипса и карбоната аммония (или NH3 и С02) при атмосферном или повышенном давлении. Существуют два способа:

жидкостной

CaS04+ (NH4)2C03 -> (NH4)2S04 + CaC03

(6.19)

и газовый

2NH3 + С02 + Н20 + CaS04 -+ СаС03 + (NH^SC^.

(6.20)

Жидкостной способ имеет ряд преимуществ, так как при его реа­ лизации легче обеспечить отвод тепла экзотермических реакций пу­ тем циркуляции свежего раствора (NH4)2C03. Кроме того, образую­ щиеся при газовом способе мелкие кристаллы СаС03 плохо отфильт­ ровываются и отмываются. Принципиальная технологическая схема переработки фосфогипса в сульфат аммония представлена на рис. 6.5, б. Раствор (NH4)2C03 проходит серию реакторов, где взаи­ модействует с размолотым фосфогипсом. Менее растворимый карбо­ нат кальция, образующийся в результате реакции, выпадает в оса-

док. Его отделяют фильтрованием 35-40%-го раствора (NH4)2S04, который нейтрализуют серной кислотой (для удаления избытка NH3) и концентрируют в многокорпусной выпарной установке. Получен­ ные кристаллы (NH4)2S0 4 после центрифугирования высушивают. Для получения 1 т сульфата аммония расходуется 1340 кг гипса, 340 кг С02, 60 кг H2S0 4 и 260 кг NH3.

Рис. 6.5. Схемы утилизации отходов производства экстракционной фосфорной кислоты:

а - при переработке фосфоангидрита в серную кислоту и цемент: 1 - сушилка; 2 -силосы; 3 - мельница; 4 - электрофильтры; 5 - циклон;6 - вращающаяся печь; 7 -смеситель; в - холодильник; 9 - су­

шильная башня; 1 0 - конвертер; 11 - абсорбер; б - при переработке фосфогипса в сульфат аммония: 1 - реактор для приготовления (N144) 2 0 0 3 ; 2 - мельница; 3 - реакторы двойного замещения; 4 - ба­

рабанный фильтр; 5 -реактор-нейтрализатор; 6 - многокорпусный выпарной аппарат; в - при переработке фосфогипса в сульфид

кальция: 1 - реактор I; 2 - циклон; 3 - реактор II

Наиболее экономически целесообразно для получения сульфата аммония использовать аммиак, образующийся в качестве побочного продукта в коксохимическом производстве.

При получении из фосфогипса 1 т сульфата аммония выделяется 760 кг высококачественного осажденного мела, который может быть использован в производстве строительных материалов, для известко­ вания почв и других целей.

Производство серной кислоты и извести. Фосфогипс восстанавли­ вают коксом или продуктами конверсии природного газа (рис. 6.5, в):

CaS04 + 2С —>CaS + 2С02;

(6.21)

CaS04 + 4СО -> CaS + 4С02.

(6.22)

Образующийся сульфид кальция обрабатывают водой в присутст­

вии диоксида углерода:

 

 

CaS + Н20 + С02

СаСОз + H2S.

(6.23)

Полученный сероводород окисляют до S02 в печах:

 

H2S + 1,5 0 2

S02 + Н20.

(6.24)

Далее газ, содержащий диоксид серы, подают на сернокислотную установку получения серной кислоты контактным способом.

В сельском хозяйстве фосфогипс используют для гипсования со­ лонцовых кислых почв. При внесении фосфогипса в почве происхо­ дит постепенное образование хорошо растворимого в воде сульфата натрия. Присутствие в фосфогипсе соединений фосфора повышает положительный эффект от его внесения в почву.

Способы утилизации и переработки нефелинового концен­ трата и хвостов обогащения апатитовых руд. В настоящее время образуется более 10 млн т/год нефелиновых концентратов и хвостов обогащения апатитовых руд только на Кольском полуострове. Хими­ ческий состав нефелинового концентрата представлен в табл. 6.2. Наряду с перечисленными компонентами нефелиновый концентрат содержит редкоземельные элементы, извлечение которых способно обеспечить экономический эффект и создать рентабельное произ­ водство.

Таблица 6.2

Химический состав нефелинового концентрата

Компонент

Содержание, %

Компонент

Содержание, %

Si02

44-46

FeO

0,5-0,7

А12Оз

28,5-29,0

Р20 5

0,20-0,25

Fe20 3

2,1-2,5

МпО

0,3-0,7

СаО

1.4-1,7

MgO

0,1-0,5

Na20

11,5- 12,0

Н20

0,3-0,4

К20

7,0-7,5

F 2

0,1-0,5

ТЮ2

0,4-0,6

Прочие

1,7-2,4

В настоящее время разработаны технологии комплексной перера­ ботки нефелинового концентрата с получением целого спектра то­ варных продуктов: глинозема, минеральных азотных удобрений, ка­ лиевой и натриевой селитры, минеральных фосфорных удобрений, соды, поташа, концентрата редкоземельных элементов. Одна из схем переработки нефелинового концентрата при его разложении азотной кислотой представлена на рис. 6.6.

Нефелиновые концентраты используют в стекольных производст­ вах как щелочные и алюминатные компоненты шихты, более эконо­ мичные по сравнению с традиционными (кварцевым песком, содой и др.). В керамических производствах нефелиновое сырье заменяет полевой шпат при получении ряда материалов и изделий, включая санфаянс, глазури и эмали, а также при получении облицовочной плитки для стен и полов. Более низкая температура плавления нефе­ лина по сравнению с полевым шпатом обеспечивает возможность обжига керамических масс и изделий, полученных на его основе, при пониженных температурах, что приводит к значительному снижению энергетических затрат.

Измельчение и магнитная сепарация позволяют получить молотый маложелезистый продукт, используемый преимущественно в производ­ стве сантехнических материалов и изделий.

Рис. 6.6. Схема переработки нефелинового концентрата

Одним из перспективных направлений является переработка нефе­ линовых концентратов и хвостов обогащения апатитовых руд с получе­ нием флококоагулянтов - препаратов, обладающих одновременно свой­ ствами коагулянта и флокулянта, которые могут быть использованы для очистки питьевых и сточных вод промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных предприятий от мелковзвешенных веществ, по­ верхностно-активных веществ (ПАВ), нефтепродуктов, окрашенных примесей, а также для сгущения различных типов минеральных и орга­ нических суспензий.

При кислотной обработке нефелиновых концентратов или нефе­ линовых хвостов (НХ) обогащения образуются растворы, содержа­ щие сульфаты или хлориды алюминия и поликремниевую кислоту, которые проявляют свойства коагулянтов (сульфаты или хлориды алюминия) и флокулянтов (поликремниевая кислота).

В настоящее время разработаны несколько вариантов кислотной технологии переработки нефелинового концентрата. Технологии ори­ ентированы на использование стандартного оборудования и могут быть реализованы в модульном исполнении.

По одному из вариантов получают раствор очищенного нефели­ нового коагулянта, а также алюминиевые квасцы и аморфный крем­ незем. По другому варианту в качестве основного продукта произво­ дят раствор алюмокремниевого коагулянта-флокулянта - РНК.

Кислотная обработка нефелиновых отходов может быть осущест­ влена как серной, так и соляной кислотами. При этом будут полу­ чаться флококоагулянты на основе сульфатов или хлоридов алюми­ ния. При определенном соотношении кислота: нефелин могут быть получены гидроксохлориды или гидроксосульфаты алюминия.

При получении гидроксохлорида алюминия нефелиновый кон­ центрат подвергается двухстадийной обработке соляной кислотой. На первой стадии кислотной обработке подвергают половину нефелино­ вого концентрата, в результате чего образуются хлориды щелочных металлов и низкоосновные гидроксохлориды алюминия типа А1(ОН)С12. На второй стадии к суспензии добавляют вторую полови­ ну нефелинового концентрата, при этом протекает следующая реак­ ция:

Al(OH)Cl2+(Na,K)[AlSi04] = (Na,K)Cl+Si02+Al2(0H)5Cl. (6.25)

Разложение нефелинового концентрата концентрированной соля­ ной кислотой (27,7 % НС1) проводят в реакторах с механическим пе­ ремешиванием при температуре 90-100 °С в течение 15-20 мин на первой и второй стадиях разложения. Для поддержания массы

вжидкоподвижном состоянии в реактор подают острый пар. Выхо­ дящая из реакторов смесь, выдерживается в камере дозревания в те­ чение 1 ч при 90 °С, из которой выгружается сыпучий продукт - смесь гидроксохлорида алюминия с нерастворимым остатком, содер­ жащим не менее 15 % А120 3.

Для получения очищенного гидроксохлорида алюминия продукт из камеры дозревания сушат при 160-170 °С в сушилке барабанного типа. Высушенную массу выщелачивают горячей водой в противоточном ба­ рабанном аппарате в течение 1 ч при 90 °С и отношении Ж/Т = 2. Крем­ неземистый шлам - сиштоф - репульпируют и выводят из процесса. Раствор, содержащий 6 % твердой фазы, поступает в отстойник. Жид­ кую фазу из отстойника подвергают вторичному контрольному фильт­ рованию, а сгущенную часть с Ж/Т = 2 направляют для повторного вы­ щелачивания. Фильтрат гидроксохлорида алюминия с содержанием не менее 10 % А12Оэ подается в сборник готового продукта.

На основе нефелина могут быть получены растворы алюмината натрия, которые также можно использовать в качестве коагулянтов. Алюминат натрия получают способом высокотемпературного спека­ ния нефелина с известняком и содой. Поскольку в нефелине (Na,K)2OAl20 3*2Si02 молярное отношение Ме20/А120 3 = 1, т.е. такое же, как и в алюминате, а содержание железа в руде незначительно, то можно осуществить спекание двухкомпонентной шихты, состоящей из нефелинового концентрата и известняка. Последний дозируется

вмолярном соотношении CaO/Si02 = 2 из расчета получения двух­ кальциевого силиката. Образование этого соединения позволяет се­ лективно отделить кремнезем от алюмината в процессе выщелачива­ ния спеков.

Шихту, состоящую из нефелинового концентрата и известняка,

вкоторой молярное отношение (Na20+K20)/Al20 3 составляет 1±0,05 и

Ca0/Si02 - 2±0,05, спекают в интервале температур 1250-1300 °С во вращающейся барабанной печи. В результате спекания образуется спек, состоящий из алюминатов калия и натрия, а также двухкаль­ циевый силикат:

(Na,K)20 AI20 3*2Si0 2+4CaC03 =

= (Na, K)20 A I20 3+2Ca2Si04+4C02.

(6.26)

Спек охлаждают во вращающихся барабанных или колосниковых хо­ лодильниках до. 100 °С и после дробления направляют на выщелачивание водой, образующейся после промывки шлама. В качестве оптимальных рекомендуют следующие условия выщелачивания: температура раствора 70-80 °С; в пульпе должно быть молярное отношение R2C(VA120 3 >1. При этих условиях в раствор извлекается до 90 % оксидов алюминия, ка­ лия и натрия, содержащихся в исходном нефелине. Алюминатный рас­ твор, содержащий 100 г/л А120 3 и 120-125 г/л (Na,K)20, отделяют фильтрованием на карусельных или ленточных фильтрах. Подвергнув его грануляционной сушке в аппаратах кипящего слоя, можно полу­ чить гранулированный коагулянт, представляющий смесь алюмина­ тов натрия и калия. Шлам отмывают горячей водой и используют для производства портландцемента.

В РХТУ им. Менделеева на факультете инженерной экологии разработана технология получения алюминиево-кременевого коагу- лянта-флокулянта (АКФК) из хвостов обогащения руды (НХ). В ос­ нове получения также лежит кислотная обработка отходов 10%-м раствором серной кислоты при температуре 50-60 °С. Необходимая температура поддерживается за счет тепла экзотермической реакции растворения концентрированной серной кислоты в воде при приго­ товлении раствора.

На рис. 6.7 представлена функциональная модель переработки. Сернокислотное разложение 1 т НХ обеспечивает получение бо­

лее 10 м3 продукционного раствора АКФК и сопровождается образо­ ванием 200 кг нерастворимого в кислоте сиштофа, содержащего, %: 5-17 А120 3, 18-45 Si02, 7-10 Fe2Q3, 1,2 - 1,8 ТЮ2, 14-17 СаО.

Полученный раствор, содержащий (г/л): А120 3 - 29-31, Si02 - 3436, Na20 - 14-16, К20 —4—6, Fe20 3 —1,5—2,0, непосредственно или после разбавления может направляться потребителям.

Кислотостойкий сиштоф потребителю

Рис. 6.7. Функциональная схема получения АКФК

При проведении исследовательских работ доказана возможность использования сиштофа в качестве добавки (5-40 %) к цементу наря­ ду с инертным наполнителем (песок). Установлены возможность ис­ пользования сиштофа для получения композиций, используемых в качестве герметизирующей гидроизоляции и для получения строи­ тельных изделий способом литья. При этом снижается стоимость строительных материалов за счет замены карбидной извести деше­ вым компонентом - сиштофом, а также повышаются их гидроизоли­ рующие свойства.

Таким образом, разработанная схема переработки НХ позволяет практически полностью использовать отходы производств с получе­ нием продуктов, имеющих народно-хозяйственное значение. Досто­ инством технологии получения флококоагулянта является простота аппаратурного оформления: реактор кислотного разложения, отстой­ ник и баки - накопители готового продукта. Это может быть реализо­ вано в модульном исполнении.

Получение коагулянтов на основе НК и НХ позволит в 2-3 раза снизить расходы на реагенты для очистки воды по сравнению с ис­ пользованием сульфата алюминия и других реагентов.

Флококоагулянты РНК и АКФК целесообразно производить в месте его потребления, при условии достаточно большого количества очи­ щаемых сточных вод, либо создавать централизованное производство и поставку готового продукта малыми партиями на небольшие расстоя­ ния в места реализации. При этом стоимость флококоагулянта будет оп­ ределяться, главным образом, стоимостью перевозки сырья.

Вопросы для самоконтроля

1.Перечислите основные многотоннажные отходы нефтепере­ работки и нефтехимии.

2.Каковы основные путиутилизации отходов нефтепереработки?

3.В чем заключается процесс биоремедиации нефтешламов?

4.Предложите возможные пути утилизации тяжелых фракций нефтепродуктов.

5.Предложите методы и технологические схемы утилизации автомобильных покрышек.

6.Предложите методы переработки отходов потребления рези­

новых изделий с получением жидкого топлива.

7.Предложите методы утилизации отработанных изделий из капрона.

8.Предложите способы утилизации огарков, содержащих цвет­ ные металлы.

9.Что представляет собой фосфогипс?

10.Предложите химическую модель процесса переработки фосфогипса с получением сульфата аммония.

11.Предложите несколько направлений утилизации нефелинсо­ держащих отходов, образующихся при обогащении апатитовых руд.

12.Предложите химическую модель получения глинозема из нефе­ линового концентрата при обработке его азотной кислотой.

13.Рассмотрите способы получения коагулянтов и флококоагулянтов из нефелинсодержащих отходов.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бесков В. С. Общая химическая технология и основы про­ мышленной экологии: учеб, для вузов / В. С. Бесков. - М.: Химия, 1999.-469 с.

2.Общая химическая технология и основы промышленной эколо­ гии: учеб, для вузов / под ред. В. И. Ксензенко. - М., 2003. - 435 с.

3.Игнатенков В. И. Примеры и задачи по общей химической технологии / В. И. Игнатенков, В. С. Бесков. - М.: Академкнига, 2005.- 198 с.

4.Химическая технология неорганических веществ: в 2 кн. / под ред. Т. Г. Ахметова. - М.: Высшая школа, 2002. - 1231 с.

5.Мухленов И. П. Общая химическая технология / И. П. Мухленов. - М.: Высшая школа, 1994. - Ч. 1. - 255 с.

6.Мухленов И. П. Общая химическая технология / И. П. Мухле­ нов. - М.: Высшая школа, 1994. - Ч. 2. - 263 с.

7.Жуховицкий А. А. Физическая химия / А. П. Жуховицкий,

Л.А. Шварцман. - М.: Металлургия, 2002. - 460 с.

8.Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Н. Н. Лебедев. - М.: Химия, 1981. - 605 с.

9. Расчеты химико-технологических процессов / под ред.

И.И. Мухленова. - Л.: Химия, 1982.-247 с.

10.Дыбина П. В. Расчеты по технологии неорганических веществ / П. В. Дыбина. - М.: Высшая школа, 1967. - 521 с.

11. Лоташ А. С. Переработка отходов природопользования / А. С. Лоташ. - М., 2001. - 523 с.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................

3

МОДУЛЬ 1. Технологический процесс. Химико-технологический

 

процесс и химическое производство...................................................

5

1. Основные понятия........................................................................

5

2. Показатели химико-технологического процесса

 

и химического производства...........................................................

11

МОДУЛЬ 2. Химико-технологические процессы. Основные

 

закономерности......................................................................................

15

1. Использование стехиометрии химических реакций в ХТП....

15

 

Примеры расчетов с использованием стехиометрии

 

 

химических процессов.................................................................

19

2.

Термодинамика химических процессов. Основные

 

закономерности протекания химических реакций........................

26

 

Примеры термодинамических расчетов ХТП...........................

32

3.

Кинетика гомогенных процессов................................................

44

 

3.1. Скорость простых и сложных реакций...............................

45

 

3.2. Влияние температуры на скорость протекания простых

 

 

и сложных реакций......................................................................

52

4.

Закономерности протекания гетерогенных

 

технологических процессов............................................................

57

 

4.1. Основные понятия. Стадии гетерогенного процесса........

57

 

4.2. Кинетические модели гетерогенных процессов................

58

 

4.3. Каталитические гетерогенные процессы............................

65

МОДУЛЬ 3. Процессы в химическом агрегате и реакторе..............

70

1. Общие представления о химическом агрегате и реакторе.

 

Модели реакторов.............................................................................

70

2.

Изотермические процессы в химических реакторах................

80

3.

Неизотермический процесс в химических реакторах..............

86

4.

Процессы в каталитическом реакторе........................................

88

 

Примеры технологических расчетов химических

 

 

реакторов........................................................................................

91

МОДУЛЬ 4. Химико-технологическая система. Создание

 

химического производства...................................................................

98

1. Химико-технологическая система. Основные понятия...........

98

2.

Модели химико-технологической системы................................

104

3.

Анализ химико-технологической системы.................................

108

 

4. Создание химического производства как

 

 

химико-технологической системы..............................................

ПО

4.1. Основные задачи синтеза химико-технологической

 

системы..........................................................................................

110

4.2. Принципы создания химического производства................

112

МОДУЛЬ 5. Химические производства основного

 

органического и неорганического синтеза.........................................

120

1.Применение теории химико-технологических процессов

исистем в технологии переработки нефти и производствах

основного органического синтеза...................................................

120

1.1. Нефть и основные технологические процессы

 

ее переработки...............................................................................

120

1.2. Технологические модели получения этилбензола

 

и стирола........................................................................................

127

1.3. Получение спиртов...............................................................

131

2. Применение теории химико-технологических процессов

 

и систем в основных производствах неорганических веществ....

138

2.1. Технология производства серной кислоты.........................

138

2.2. Технологические модели синтеза аммиака.........................

142

2.3. Технологические модели синтеза азотной кислоты

 

и аммиачной селитры....................................................................

146

2.4. Получение фосфорной кислоты и фосфорных

 

удобрений......................................................................................

150

МОДУЛЬ 6. Технологические процессы переработки

 

и утилизации твердых отходов химической промышленности......

156

1. Технологические процессы переработки отходов

 

нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.......

156

1.1. Основные методы и технологии утилизации

 

и переработки нефтешламов.......................................................

157

1.2.Основные методы и технологии утилизации

ипереработки отходов производства высокомолекулярных

соединений и изделий из них......................................................

159

2. Технологические процессы переработки отходов основного

 

неорганического синтеза..................................................................

176

2.1. Технологические процессы переработки отходов

 

сернокислотного производства...................................................

176

2.2. Технологические процессы переработки отходов

 

производства фосфорной кислоты.............................................

179

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................

193

Учебное издание

Глушанкова Ирина Самуиловна, Рудакова Лариса Васильевна

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Учебно-методическое пособие

Редактор и корректор Я В. Бабинова

Подписано в печать 12.11.2007. Формат 60x90/16. Уел, печ. л. 12,25. Тираж 100 экз. Заказ 216/2007.

Издательство Пермского государственного технического университета.

614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342) 219-80-33.