книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980). Т. 2 Развитие отдельных отраслей химической промышленности

по 60 кВт. Полученный на заводах элементный (желтый) фосфор пере­ рабатывался в красный фосфор и в другие его производные.

Работники Чериоречеиского химического завода усовершенствовали конструкцию электропечи с одновременным увеличением ее мощности до 250—300 кВт. Кардинальное изменение в технологию красного фосфора было внесено М. Д. Сениловым с сотрудниками, разработавшими способ «передела» желтого фосфора в красный в шаровых мельницах, в кото­ рых операции полимеризации и измельчения объединены. Первая совет­ ская книга по технологии желтого и красного фосфора написана сотруд­ никами Чериоречеиского химического завода Н. И. Знаменским и

А.П. Шубниковым [2].

Открытие месторождения апатитонефелиновых руд в Хибинской тунд­

ре н наличие в Мурманском крае больших гидроэнергетических ресурсов послужили предпосылкой для совершенствования высокоэффективного способа электротермического получения фосфора как базы для производ­ ства концентрированных удобрений (двойного суперфосфата, аммофо­ са н др.). Исследования процесса электровозгопки фосфора из апатито-

заводе НИУ в 1928—1932 гг. были освоены следующие полузаводскпе установки: а) первая в СССР трехфазная фосфорная электропечь мощ­ ностью 400 кВт с треугольным расположением электродов; б) установка для получения термической 75—95%-ной фосфорной кислоты по одно­ ступенчатому и двухступенчатому методам.

Проблема электровозгопки фосфора решалась в НИУ комплексно. Разрабатывались способы использования шлаков для приготовления це­ ментов, каменного литья и стекла; газов после конденсации фосфора — для органического сиптеза. Феррофосфор предназначался для примене­ ния в металлургии.

Результаты исследований на опытных установках НИУ были исполь­ зованы Леыгипрохимом для проектирования опытного фосфорного завода в Кпровске (пущен в 1934 г.). Большой вклад в проектирование круп­ ных трехфазных фосфорных электропечей внесли проектировщики Ленгипрохима, а также сотрудники кафедры электротермии ЛТИ им. Лен­ совета.

Освоение опытного завода проводилось в 1934—1936 гг. при активном участии сотрудников НИУИФа, ГИПХа, работников Кировского опытного завода и Ленгипрохима.

В состав Кировского опытного завода входили: а) печное отделение, оборудованное опытной электропечью с линейным расположением элект­ родов мощностью 1,5—2,0 тыс. кВт в комплекте с конденсаторами для улавливания фосфора; б) отделение производства термической фосфор­ ной кислоты крепостью 73—75% НзР04; в) отделение двойного супер­ фосфата с ленточной камерой, обеспечивающей непрерывность техноло­ гического процесса.

Качество производившихся на опытных установках желтого фосфора и термической фосфорной кислоты соответствовало стандартам; двойной суперфосфат, выпускавшийся в СССР впервые, имел следующий состав

Данные, полученные иа опытных установках в НИУ и Кировске, были

товои мелочи размалывалась и гранулировалась. Ассортимент продукции включал термическую фосфорную кислоту и триполифосфат натрия.

В 1969 г. была пущена первая очередь Джамбулского завода двойно­ го суперфосфата па базе термической фосфорной кислоты, а в 1978 г.— Новоджамбулскпй завод, рассчитанный на переработку фосфоритовой мелочи (фосфориты Каратау), которая образуется на рудниках и на заводах.

Во избежание излишней загрузки транспорта при перевозке фосфатов или кислоты, а также встречных перевозок было признано целесообраз­ ным рассредоточить заводы по переработке элементного фосфора, при­ близить их к районам потребления фосфорсодержащей продукции.

Переработка фосфора в кислоту и соли была организована на ряде заводов, где в 1975—1977 гг. были сооружены кислотные и солевые установки (производства диаммонийфосфата, триполифосфата натрия, дипатрийфосфата, моноцпнкфосфата и других фосфорсодержащих солей,

атакже реактивов).

В1958 г. в СССР освоено производство обесфторенных фосфатов, при­ меняемых в качестве подкормки сельскохозяйственных животных. Так называется продукт гидротермической переработки, т. е. обработки при­

родных фосфатов водяным паром при высокой (1450—1550° С) темпера­ туре. В этих условиях фторапатит взаимодействует с водяным паром с выделением в газовую фазу фтористого водорода и с образованием трикальцийфосфата, причем процесс ведется с таким расчетом, чтобы полу­ чить усвояемый трикальцийфосфат [12]. Обесфтореииые фосфаты могут успешно применяться и в качестве фосфорного удобрения.

Технология обесфторенных фосфатов разрабатывалась в НИУИФе и на его опытном заводе с 1952 г. большим коллективом иаучпых работ­

бавкой раствора фосфорной кислоты. Полученный продукт содержал 41—42% Р2О5, растворимого в 0,4% соляной кислоты. Эта технология была применена на Сумском суперфосфатном (1958 г.) и Уваровском химическом (1975 г.) заводах. На Подмосковном горно-химическом заво­ де (1975 г.) по этой же схеме перерабатывался егорьевский фосфорит. С 1976 г. эти заводы были переведены на переработку нового вида фос­ фатного сырья — ковдорского апатитового концентрата.

Производство плавленых обесфторенных фосфатов из фосфоритов Каратау с применением плавильной циклонной печи было начато на Джамбулском суперфосфатном заводе в 1967 г. Получаемый продукт со­ держит 30—32% Р2О5. В 70-х годах были проведены поисковые опыты по производству обесфторенных фосфатов в конверторе. Таллинским по­ литехническим институтом при участии НИУИФа разработан метод получения обесфторенных фосфатов в печах с кипящим слоем.

В НИУИФе разработана технология магниевых плавленых фосфатов. Этот вид удобрений содержит два питательных элемента — фосфор и магний. Магниевые удобрения получаются плавлением смеси природных фосфатов с магниевыми силикатами (оливинит, дунит, серпентин и др.) или карбонатами. В качестве плавильных аппаратов применяют электри­ ческие или топливные печи (циклонные, ванные, шахтные). Электриче-

В обоих случаях полученный фосфатно-магниевый расплав подвергал­ ся быстрому охлаждению в воде (грануляция), сушился и размалывался. Магниевые плавленые фосфаты испытывались в сельском хозяйстве на разных почвах и под разные культуры. Результаты испытаний показали, что эффективность магниевых удобрений в ряде случаев значительно выше стандартных удобрений. Эти удобрения содержали 15—30% Р20 5 (уев.) и 8 - 1 2 % М^О.

Издавна исследователи уделяли внимание термической переработке природного фосфатного сырья с получением термофосфатов —продуктов

в термофосфатах фосфорной кислоты растворимо в цитрате аммония и до 90—95% — в 2%-ном растворе лимонной кислоты.

В30-х годах обширные исследования термофосфатного процесса были выполнены в НИУИФе С. И. Вольфковичем, а также А. И. Шерешевским

иавтором настоящей главы. Особое внимание было уделено переработке па термофосфат апатитовой руды, концентрата вятского и других фос­ форитов. Исследования проводились как в лабораторном, так и в полузаводском масштабе. Были отработаны технологические процессы произ­ водства термофосфата различными методами. Широкие исследования по химии и технологии термофосфатов, полученных из фосфоритов место­ рождения Каратау, были проведены в Академии наук КазССР А. Б. Бектуровым.

ВСЕете решений XXVI съезда КПСС о развитии агропромышленного комплекса и повышении роли химизации сельского хозяйства важное значение приобретает электротермический способ производства элемент­ ного фосфора на основе использования бедных по содержанию Р20 5 фос­

фатных руд.

Перед работниками фосфорной промышленности стоит задача совершенствования технологических процессов, повышения уровня ис­ пользования мощностей электротермических печей при значительном сни­ жении удельного расхода электроэнергии, более полного использования отходов производства (окиси углерода, шлака и др.).

Одна из важнейших задач работников фосфорной промышленности — реализация решений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС по Продо­ вольственной программе в области расширения фосфорсодержащей сырье­ вой базы для обеспечения возросших потребностей промышленности фос­ форных удобрений.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

Развитие современной химической промышленности невозможно без ши­ рокого использования передовых высокопроизводительных электрохимиче­ ских методов производства многих химических продуктов. Электрохими­ ческие методы позволяют в ряде случае осуществлять производство та­ ких продуктов, которые другими способами получить очень трудно. Часто применение электрохимических методов дает возможность организовать производство более экономно, с лучшим использованием сырья, меньшими выбросами в окружающую среду, с получением продуктов более высокой чистоты по сравнению с химическими или металлургическими способами.

Процессы электролиза широко используются в химической промышлен­ ности: для получения большого ассортимента неорганических продуктов. Электрохимические методы применяются также при проведении синтеза некоторых органических продуктов.

Бдореволюционной России использование электрохимических методов

впромышленности находилось на очень низком уровне. Электрохимиче­ ские способы использовались в ограниченном масштабе для производст­ ва хлора и каустической соды.

В 4913 г. при текстильных фабриках в Москве и Иваново-Вознесенске работало несколько небольших установок по получению растворов гипо­ хлорита натрия с электролизерами фирмы «Сименс и Гальске» с плати­ новыми анодами на нагрузку от 90 до 350 А; кроме того, работали две электролитические установки по рафинированию золота и серебра и не­ сколько гальванотехнических установок [1—3].

Электрохимическая промышленность в СССР была создана в основ­ ном в годы реализации Ленинского плана ГОЭЛРО и интенсивно раз­ вивалась в последующий период.

За годы, прошедшие с момента создания плана ГОЭЛРО, в нашей стране проведены широкие научные исследования и созданы десятки

электрохимических процессов, использующихся в народном хозяйстве. В крупном промышленном масштабе применяются электрохимические методы получения хлора, каустической соды, едкого кали, водорода и кислорода, хлората натрия, хлорной кислоты и перхлората натрия, пере­ киси водорода, пербората натрия, щелочных металлов, перманганата ка­ лия, двуокиси марганца и многих других химических продуктов, произ­ водимых для нужд народного хозяйства в меньших количествах [4, 5]. Потребление электроэнергии на электрохимические производства в СССР

выросло более чем в 250 раз по сравнению с 1913 г.

ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРА И КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

Средп электрохимических производств особое место в химической про­ мышленности занимает производство хлора и каустической соды. Это объясняется крупными масштабами получения хлора и тесной связью хлорной промышленности с производством полимеров и ряда других продуктов, определяющих основные направления развития новой техни­ ки. Во всех индустриальных странах хлорная промышленность развива-

ется более быстрыми темпами по сравнению с промышленным производ­

химических продуктов электрохимическими способами.

Хлорная промышленность относится к старейшим отраслям основной химической промышленности. На первых стадиях своего развития она была тесно связана с производством соды по сульфатному методу Леб* лана (переработкой побочного продукта этого процесса — хлористого водорода — на хлор и далее на хлорную известь).

В конце XIX в. были разработаны методы получения хлора и каусти­ ческой соды электролизом водных растворов поваренной солн или хлори­ стого калия. В промышленности стали почти одновременно применять методы электролиза с диафрагмой и с ртутным катодом. Последним ме­ тодом каустическая сода получалась высокой концентрации (до 50% ) и очень чистой.

С 30-х годов текущего столетия до последнего времени в мировой хлорной промышленности преимущественное развитие получил метод электролиза с ртутным катодом. В 1971 г. доля этого метода в мировом производстве хлора составила 58,2%, однако в связи с загрязнением ок­ ружающей природной среды выбросами ртути в последние годы этот метод во многих странах стали усиленно заменять диафрагменным спо­ собом или новым способом получения чистой каустической соды —элект­ ролизом с ионообменной мембраной [7].

Электрохимические методы вследствие своих технических и экономи­ ческих преимуществ, простоты процесса, одновременного получения хлора, каустической соды и водорода получили широкое применение в промыш­ ленности и вскоре полностью вытеснили химические способы производст­ ва хлора.

С развитием производства металлических магния, кальция и натрия электролизом расплавленных хлоридов значительные количества хлора стали получать в качестве побочного продукта при производстве этих металлов.

В дореволюционной России промышленное производство хлора впер­ вые было организовано в 1888 г. на Бондюжском химическом заводе по химическому способу на базе производства соды сульфатным методом [8 ]. Хлор получали из отходящей соляной кислоты окислением ее пиро­ люзитом по методу Вельдона [9]. Весь получаемый хлор перерабатывался в сложенных из камня камерах в хлорную известь, производство которой достигало 6500 т/год.

Позднее такое же производство хлора и хлорной извести было орга­ низовано на Константиновском химическом заводе в Донбассе. Наиболь­ шего масштаба химическое производство хлора достигло в 1914 г.— 8280 т в виде хлорной извести, что в пересчете на хлор соответствовало 24002500 т. Однако установка в Константииовке уже с 1915 г. бездей­ ствовала. Во время первой мировой войны были сделаны попытки орга­ низовать производство хлора химическим путем на нескольких неболь­ ших установках, однако это не дало значительных результатов.

Электролитическое получение хлора и каустической соды в России впервые было организовано в 1900 г. на Донецком содовом заводе. Про­ изводство было оборудовано двумя сериями электролизеров с ртутным катодом системы Сольвэ (всего 60 электролизеров) на нагрузку 6,5—