Лкция №12

ОТХОДЫ КАЛИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА, ИХ УТИЛИЗАЦИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В производстве различных калийсодержащих удобрений образуется значительное количество отходов. Так, при получении хлористого калия из сильвинита флотационным и галургическим методами отходами производства являются галитовые отвалы, глинисто-солевые шламы и пылегазовые выбросы. Кроме того, при галургическом способе переработки сильвинитовых и карналлитовых руд к отходам производства относится также концентрированный щелок, содержащий MgCl₂ и СаСl₂. Указанные отходы являются источником загрязнения окружающей природной среды и наносят существенный ущерб народному хозяйству.

При получении сульфата и фосфатов калия из хлористого калия в качестве отхода производства образуется хлористый водород. В некоторых схемах производства нитрата калия побочным продуктом является хлор. По экономическим и санитарным соображениям эти газы необходимо утилизировать или обезвреживать.

ГАЛИТОВЫЕ ОТХОДЫ

При переработке сильвинитовых руд на каждую, тонну хлористого калия получают 3 − 4 т галитовых отходов (отвалов). Основным компонентом галитового отвала является хлористый натрий. Кроме того, галитовые отходы содержат небольшое количество хлористого калия, хлористого магния, сульфата кальция, брома, нерастворимого остатка и некоторые другие компоненты. В галитовых отвалах, получаемых при переработке сильвинитов флотационным методом, содержится незначительное количество адсорбированных фло-тореагентов. Средний состав галитовых отвалов ПО «Белорускалий» при переработке сильвинитовых руд флотационным методом: 89 − 90% NaCl; 4,4 − 5,0% КСl; 0,1% MgCl₂; 1,1% CaSO₄; 4,4 − 4,8% н. о.

Содержание хлористого натрия в отвалах при галургической переработке сильвинитовых руд составляет 85 − 90%, хлористого калия − до 2,5%.

В настоящее время основное количество галитовых отходов складируется на поверхности земли в солеотвалы, которые занимают большие площади ценных пахотных земель.

Галитовые отвалы являются постоянным источником засоления почв и подземных вод в районах их расположения. Рассолы с содержанием солей до 300 г/л образуются за счет растворения солеотвалов атмосферными осадками, конденсационной влаги, отжатия свежих галитовых отходов, имеющих начальную влажность 10 − 12%, которая при складировании понижается до 5 − 8%.

Образующиеся рассолы проникают в подземные воды и, достигнув водоупора, распространяются в горизонтальном направлении до выхода подземных вод на поверхность.

В решениях партии и правительства, принятых в последние годы по вопросам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, остро поставлена проблема сокращения количества отходов калийных предприятий, их утилизация и снижение вредного влияния на растительный и животный мир. Комплексное решение поставленных задач проводится следующим образом.

Селективная разработка месторождений. Как видно из рисунке, верхний и нижний сильвинитовые слои состоят из чередующихся прослоев сильвинита и глины. Содержание КС1 в этих слоях достигает 40%. Верхний и нижний сильвинитовые слои разделены между собой слоем каменной соли с вкрапленностью сильвинита и прослоев глины. Мощность этого слоя значительная, а содержание хлористого калия в нем составляет всего около 4,5%..

Рисунок − Геологический разрез второго калийного горизонта Старобинского месторождения калийных солей.

Добыча калийных руд ведется в основном путем сплошной выемки продуктивных пластов камерным методом. При этом в горную массу, помимо сильвинита верхнего и нижнего, слоев, попадают промежуточные прослои каменной соли и глины, что приводит к разубоживанию товарной руды и снижению в ней содержания хлористого калия до 25%, а иногда и. ниже. Большая часть руды (75%), добываемой таким методом, состоит из пустой породы, и, являясь отходом производства, идет в отвал.

В настоящее время при эксплуатации некоторых калийных месторождений СССР разработана система раздельной (селективной) выемки сильвинитовых прослоев. Применение гидромеханизированных комплексов позволяет производить выемку сильвинитовых прослоев, а промежуточный прослой галита при этом остается в выработанном пространстве.

Преимущества такой технологии добычи сильвинитовой руды состоят в следующем:

1) резко повышается качество добываемой руды (до 35 − 37% КС1);

2) значительно снижаются потери полезного ископаемого (извлечение руды из недр достигает 80 − 90%);

3) уменьшается количество галитовых отходов (около 30% твердых отходов остается в подземных выработках).

Захоронение галитовых отходов. При современных масштабах производства хлористого калия из сильвинита количество получаемых ежегодно галитовых отходов составляет десятки миллионов тонн. Эти отходы лишь частично могут быть переработаны на содопродукты и поваренную техническую соль. Значительная часть их не находит сбыта и подлежит захоронению. Одним из способов захоронения галитовых отходов является закладка их в выработанное шахтное пространство. На ведущих калийных предприятиях нашей страны в начале 11-й пятилетки намечается ввод в эксплуатацию гидрозакладочных комплексов.

Метод гидрозакладки заключается в следующем. В баках диаметром 8 м и высотой 12 м приготовляют закладочную пульпу. По периметру баков расположены дюзы, через которые в баки подается рассол. В нижней части днищ баков установлены сливные воронки с задвижками, соединенные с пульпопроводом. От баков пульпопровод проложен вертикально по стволу и далее горизонтально по выработке до закладочного блока. Подачу галитовых отходов в бак осуществляют конвейером (производительность − 600 т/ч, скорость движения ленты − 1,97 м/с). Галитовые отходы в баке попадают в бурлящий поток рассола, подаваемого через дюзы под давлением 20 ат. При этом образуется пульпа с отношением Ж:Т=.1:1. Такая пульпа из баков через сливные воронки поступает в пульпопровод диаметром 200 мм. Движение пульпы в пульпопроводе происходит под действием естественного напора столба пульпы, находящейся в вертикальной части пульпопровода.

Рассол, скапливающийся в отстойнике, перекачивается на поверхность в баки.

Внедрение гидравлической закладки выработанного пространства в шахтах отходами обогатительных фабрик существенно снизит количество твердых отходов, складируемых ныне на поверхности. К 1980 г. на предприятиях ПО «Белорускалий» намечено заложить в выработанное пространство до 4 млн. т галитовых отходов в год. В дальнейшем удельный вес закладки как на действующих, так и на вновь сооружаемых предприятиях будет расти и к 2000 г. составит в среднем по Белорусскому калийному бассейну 50 − 52%, а на Нежинском месторождении − около 70%.

Такие меры ликвидации отходов калийной промышленности удовлетворяют современным требованиям по охране природы.

Рациональное складирование солеотвалов. В настоящее время твердые галитовые отходы складируют на поверхности земли в виде солеотвалов высотою 25 − 30 м. Общее количество отходов на калийных предприятиях нашей страны, полученных в 1975 г., составило около 45 млн. т. Только калийными предприятиями ПО «Белорускалий» в 1975 г. складировалось 18 млн. т галитовых отходов, под которые при обычном способе складирования (в один ярус высотой 30 м) необходимо было занять 40 − 45 га плодородных сельскохозяйственных угодий. Подготовка площадей под солеотвалы также связана со значительными затратами.

В целях охраны окружающей среды и сохранения земельных угодий разработан способ высотного складирования галитовых отходов. При трехъярусном складировании отходов в солеотвалы высотой 100 м отчуждаемые площади земель сокращаются в 3 − 3,5 раза, в такой же мере снижается образование рассолов от выпадения атмосферных осадков.

Высотное складирование солеотвалов заключается в следующем. На подготовленную площадку солеотвала, которую обязательно покрывают рассолонепроницаемым экраном из полиэтиленовой пленки, производят отсыпку первого яруса галита высотой не более 30 м. В свеженасыпном состоянии солеотходы имеют влажность 10 − 12% и объемный вес 1,35 − 1,40 т/м³. Со временем высота солеотвала уменьшается за счет уплотнения соли, объемный вес галитовых отходов увеличивается до 1,7 − 1,9 т/м³, а влажность падает до 5 − 8%. В результате уплотнения в нижней части отвала формируется слой монолитной каменной соли, играющей роль жесткой плиты, которая практически рассолонепроницаема. Отсыпка последующих ярусов на уже сформировавшуюся поверхность первого яруса солеотвала может осуществляться на технически возможную высоту.

Техническая характеристика высотного солеотвала

Высота складирования, м 100

Размеры ярусов, м (30+30+40)

Радиус зоны отсыпки отвала, м 100

Угол откоса, град. 35—45

Средний часовой объем складируемых отходов, т 835

Годовой объем складирования, тыс. т 6800

Полный объем солеотвала, млн. т 250

Занимаемая площадь, га 218

На поверхность уже сформированных отвалов наносятся различные гидрофобные покрытия (цементная смесь с добавками, полимерные составы и др.).

Все эти мероприятия снижают количество образующихся рассолов, а также устраняют процессы диффузии и фильтрации солевых растворов в почву.

Производство поваренной соли из галитовых отходов. Наиболее перспективным и экономически целесообразным направлением использования галитовых отходов является производство поваренной соли.

Хлористый натрий, или поваренная соль, − важнейшее химическое сырье, применяется также в качестве приправы к пище, как консервирующее средство, для кормления скота. Так, средняя годовая норма потребления соли в пищу на одного человека составляет 8 − 8,5 кг, а общее потребление, включая промышленное, достигает в некоторых странах 75 кг/год.

Добыча хлористого натрия во всем мире непрерывно растет. Основное его количество перерабатывает химическая промышленность; 6 − 7% расходует пищевая промышленность и примерно 5% используется для подкормки скота и других сельскохозяйственных нужд. В соответствии с этим выпускают различные сорта технической, кормовой и пищевой поваренной соли.

Техническая соль должна содержать не менее 93% NaCl (в пересчете на сухое вещество). Содержание примесей устанавливается в зависимости от назначения соли.

Состав пищевой соли, выпускаемой в Советском Союзе, регламентирует ГОСТ 13830-68. Для пищевой соли нормируются также такие показатели, как цвет, запах, гранулометрический состав, наличие токсических и механических примесей.

Переработка галитовых отвалов в различные сорта поваренной соли должна заключаться в удалении из них примесей, в том числе хлористого калия, нерастворимого остатка и токсически действующих веществ.

Хорошим сырьем для получения поваренной соли могут служить галитовые отвалы, полученные при переработке сильвинитов Верхнекамского месторождения по галургиче-ской схеме. В этих отвалах содержится не более 2,5% КС1 и не более 1,0 −1,5% н.о. В отвалах, полученных переработкой сильвинитов Старобинского месторождения, может быть более 10% н. о. В отвалах флотационного обогащения сильвинитов обычно содержится до 3,5% КС1 и некоторое количество адсорбированных флотореагентов, в том числе жирных аминов. Следует отметить, что все отходы калийного производства (галитовый отвал, глинистые шламы, рассолы), получаемые при флотационном обогащении сильвинитовых руд, содержат остатки флотореагентов, которые являются токсичными веществами. Низкомолекулярные алифатические амины обладают слабой токсичностью. С увеличением молекулярного веса токсичное действие аминов возрастает. По этой причине отходы флотационного метода переработки сильвинита труднее перерабатывать, захоронять и утилизировать, чем отходы, полученные в галургических технологических схемах.

Примером утилизации отходов калийной промышленности может служить производство технического NaCl из галитового отвала, организованное на I СКРУ. Из данных таблицы видно, что содержание NaCl максимально, а примесей КСl, CaSO₄ и н. о. минимально в зернах величиной от −3 до +0,315 мм. Идея метода заключается в удалении крупных (+3 мм) и мелких (−0,315 мм) частиц с высоким содержанием примесей.

Таблица − Гранулометрический и химический состав галитового отвала

Принципиальная технологическая схема получения NaCl представлена на рисунке Конвейером 3 галит из отвала подают в загрузочную воронку 2, сюда же поступает осветленный раствор из бака 5 и пульпа с отношением Ж:Т = =0,8−1,0 стекает на дуговые сита 1, где классифицируется по классу +3 мм. Надрешетный продукт дополнительно классифицируют на грохоте 4. Частицы крупнее 3 мм конвейером 21 транспортируются на площадку складирования. Подрешетный продукт дуговых сит и грохота с величиной частиц −3 мм самотеком сливается в мешалку 20 и насосом 19 подается на гидросепаратор 6. Сгущенный солевой шлам проходит, дополнительную классификацию в гидросепараторе 7 и с отношением Ж:Т=1,5 через мешалку 8 поступает в центрифугу 15, где его отделяют от раствора и промывают водой. Отжатая соль с влажностью 5−7% конвейером 16 транспортируется на сушку. Слив гидросепараторов 6, 7, содержащий до 10 кг/м³ солей и фильтрат, получаемый на центрифуге 15, поступают в промежуточный бак 9, в который добавляют раствор ПАА, после чего суспензия стекает в отстойник 10. Осветленный раствор с содержанием н.о. до 0,1 кг/м³ сливается в промежуточный бак 12 и насосом 19 его подают в напорный бак 5. Сгущенный шлам с высоким содержанием глинистых частиц стекает в мешалку 13, насосом 14 его перекачивают в шламохранилище.

Получаемая по указанной технологической схеме соль соответствует техническим условиям ТУ 6-12-33-71:

Для получения пищевой и кормовой поваренной соли галитовые отвалы флотационного обогащения сильвинитовых руд, кроме отмывки от КС1, необходимо подвергнуть дополнительной очистке от примесей жирных аминов. Очистка может быть осуществлена несколькими методами, в том числе:

1) противоточной промывкой обесшламленного отвала насыщенным раствором хлористого натрия в турбулентном потоке;

2) прогревом технической соли до 450°С;

3) плавлением отвала при 900°С с выделением средней осветленной зоны расплава, свободной от нерастворимого остатка и жирных аминов.

Рисунок − Технологическая схема производства технической соли из галитового отвала:

1 − дуговые сита; 2 − загрузочная воронка; 3, 16, 21 − конвейеры; 4 − грохот; 5, 9, 12 − баки; 6, 7 − гидросепараторы; 8, 13, 17, 20 − мешалки; 10 − отстойник; 11, 14, 18, 19 − насосы; 15 − центрифуга.

Наиболее простой и экономически доступный метод получения кормовой соли − противоточная промывка отвалов в сочетании с последующим их прогревом. В процессе промывки из отвала удаляется преобладающее количество адсорбированных аминов. Для окончательного удаления аминов промытую соль нагревают до 450°С. При такой температуре разлагаются амины, адсорбированные не только на хлористом натрии, но и на хлористом калии и глинистом шламе. Полученная из галитовых отвалов поваренная соль используется для технических целей и в качестве кормовой.

Из галитовых отвалов, образующихся при галургическом методе переработки сильвинитов, получают пищевую поваренную соль марки «Экстра».

В перспективе выпуск технической соли из галитовых отходов в нашей стране составит 1320 тыс. т, а пищевой соли «Экстра» − 1200 тыс. т.

Использование галитовых отвалов для получения кальцинированной соды. Второй крупный потребитель галитовых отвалов − производство кальцинированной соды. Известно, что для ее получения используют взаимодействие

NaCl+NH₃+H₂O+CO₂ = NaHCO₃+NH₄Cl.

Аммонизированный раствор хлористого натрия подвергают карбонизации, а выпавший при этом осадок бикарбоната натрия отделяют от маточного раствора и превращают в Na₂CO₃ путем кальцинации. Для получения 1 т кальцинированной соды расходуется до 1,7 т NaCl. К рассолам, применяемым в производстве кальцинированной соды, предъявляется ряд требований. Они должны быть достаточно концентрированными по NaCl, не должны содержать больших количеств солей кальция и магния, а также нерастворимого остатка. По техническим условиям рассол поваренной соли должен содержать (г/л): не менее 305 NaCl, не более 5 КСl не более 2 Са²⁺, Mg²⁺ и н.о.

Практика показала, что из галитовых отвалов может быть получен рассол, отвечающий этим требованиям.

Состав рассола, полученного при растворении галитовых отвалов I БКРУ:

Компоненты NaCl К⁺ Са²⁺ Mg²⁺ SО₄^2- н. о.

Содержание, г/л 307 3,5 1,2 0,1 2,4 0,9

Рассол обычно приготовляют на калийных предприятиях, и по трубопроводу солевую пульпу перекачивают на содовые заводы. Растворение галита осуществляют в различных аппаратах периодического или непрерывного действия. Рассмотренный метод использования галитовых отвалов применен в Советском Союзе на Березниковском содовом заводе.

ЗАХОРОНЕНИЕ ИЗБЫТОЧНЫХ РАССОЛОВ

Промышленные стоки калийных предприятий состоят из высокоминерализованных рассолов, образующихся при отжиме свежескладированных галитовых отходов, растворения солеотвалов атмосферными осадками и конденсационной влагой. Для предотвращения растекания образующихся насыщенных рассолов (минерализация − 300−350 г/л) вокруг солеотвалов сооружают ограждающую дамбу, а рассолы собирают в специальные рассолосборные канавы. Высота дамбы от 1,5 до 4,0 м.

Кроме того, к промышленным стокам относятся хлормагниевые рассолы, образующиеся при переработке полиминеральных руд Предкарпатья, галургическом методе получения КСl из сильвинитов и др.

Объем промышленных стоков калийных предприятий, не имеющих современных экономически оправданных методов очистки, ежегодно составляет несколько миллионов кубических метров. В настоящее время наиболее экономичным способом ликвидации промышленных стоков калийных предприятий является метод подземного сброса, который решает проблему охраны природы. Сброс стоков калийной промышленности подземным способом ведется в ГДР, ФРГ. Осуществляют сброс минерализованных сточных вод через скважины глубиной до 2000 м в поглощающие горизонты.

Технологическая схема подземного сброса сточных рассолов включает в себя нагнетательные скважины, подготовку поглощающего горизонта к закачке стоков, подготовку стоков к транспортировке и закачке и нагнетание стоков в оптимальном режиме (со скоростью, соответствующей поглощающей способности горизонта).

Для подземного сброса избыточных рассолов, получаемых на калийных предприятиях ПО «Белорускалий», наиболее перспективен верхнепротерозойский поглощающий горизонт, залегающий на глубине 1600−2000 м, сложенный преимущественно песчаниками и алевролитами.

Для подземного сброса промышленных стоков ПО «Уралкалий» в пределах Соликамской впадины перспективны три подсолевых водоносных комплекса: 1) каширо-ассельский; 2) окско-башкирский и 3) франко-турнейский. Глубина залегания первого комплекса 700−900 м, второго − 1300−2000 м, третьего − 1800−2600 м. Сульфатно-галогенные породы кунгурского яруса мощностью 400−800 м надежно предохраняют пресные воды надсолевого комплекса от поступления высокоминерализованных вод из подсолевого комплекса.

В пределах Предкарпатского прогиба также имеется несколько поглощающих горизонтов: верхнеюрский на глубине 1270−2000 м, верхнемеловой − 800−1300 м и локальные газоносные неогеновые поглощающие горизонты на глубине от 400 до 2000 м.

Таким образом, во всех основных районах развития калийной промышленности имеются геолого-гидрологические предпосылки для подземного захоронения избыточных рассолов.

ГЛИНИСТЫЕ ШЛАМЫ

Многотоннажными отходами калийного производства являются глинисто-солевые шламы, которые образуются при обогащении сильвинитовых руд. Удельный выход глинисто-солевых шламов на 1 т готовой продукции составляет 0,6 м³, в том числе твердой − 0,32 т. Шламы, получаемые при флотационном методе переработки сильвинитовых руд, представляют собой 69−82%-ную суспензию н.о. в рассолах, имеющих минерализацию 200 г/л. Отношение Ж: Т в шламовой пульпе составляет 1,7−2,5. Нерастворимая часть шлама представлена алюмосиликатами, карбонатами и сульфатами. Кроме того, в состав шламов могут входить компоненты солевого шлама − тонкодисперсные кристаллические КС1 и NaCl. Жидкая фаза шлама представляет собой маточный рассол, содержащий 10−11% КС1 и 20−22% NaCl, остальное − вода и некоторые примеси. Жидкая фаза трудно отделяется от твердой, так как глинистые шламы тонкодисперсны (класс −20 мкм составляет 70%, удельная поверхность − более 15 м²/г) и удерживают влагу капиллярными силами.

Из сгустителя шламовую пульпу подают гидротранспортом для складирования в шламохранилища, под которые отведены специальные площади, обнесенные дамбами. Шламохранилища состоят из рабочих карт и пруда-отстойника. Осветленный рассол через перепускные колодцы самотеком поступает с рабочих карт шламохранилища в пруд-отстойник для дополнительного осветления. Из пруда-отстойника осветленный рассол возвращается в производственный процесс.

Шламохранилища − дорогостоящие сооружения, строительство и эксплуатация которых связаны с большими капитальными затратами. Они занимают значительные площади пахотных земель, требуют создания солезащитных экранов для предотвращения засоления почв и проникновения рассолов в подземные воды. В целях экономии площади они должны быть вырыты на большую глубину (20−40 м) и окружены насыпью (дамбой). Шламохранилища требуют постоянного наблюдения.

В местах, где находятся шламохранилища, происходит заболачивание и засоление почв. Таким образом, наряду с галитовыми солеотвалами калийных производств шламохранилища следует рассматривать как крупный источник загрязнения окружающей среды.

Для предотвращения фильтрации рассолов из шламохранилищ в почву по всему их ложу и откосам ограждающих дамб укладывают полиэтиленовые экраны.

Наиболее радикальным решением проблемы защиты окружающей среды от шламовых отходов была бы ликвидация шламохранилищ. Однако эта задача трудноразрешима. Закладка глинистого шлама в выработанные пространства шахты невозможна из-за наличия в шламах трудноотделяемой жидкой фазы. В настоящее время для решения проблемы утилизации шламовых отходов рассматривают три главных направления:

1) использование шламовых отходов в производстве смешанной калийной соли: вместо сырой необогащенной калийсодержащей руды к товарному хлористому калию предлагают добавлять шламовые отходы. Кроме того, установлено, что глинистые шламы могут быть использованы как удобряющие и структурообразующие добавки к торфяной и песчаной почвам;

2) применение шламовых отходов в промышленности строительных материалов. К сожалению, сложный химический состав шламов и наличие в большом количестве хлоридов не позволяют непосредственно использовать шлам в производстве стройматериалов. Однако при термической обработке глинистых шламов можно получать строительные материалы, в частности аглопорит и керамику, в том числе кирпич;

3) применение глинистых шламов для приготовления буровых растворов.

Ликвидировать шламохранилища можно также, если направлять в солеотвал совместно глинистые и солевые отходы. Необходимым условием для совместного складирования отходов является обезвоживание глинисто-солевых шламов (получение транспортабельных осадков). Перспективными для этих целей показали себя шнековые осадительные центрифуги «Шарплз Р5400» производительностью 12−13 т/ч при влажности осадка 10−12% и центрифуги с прецессионной выгрузкой осадка. Глинисто-солевой шлам с указанной влажностью можно складировать совместно с галитовым отходом в солеотвал или подавать вместе с галитом в шахту на закладку отработанных камер.

Для повышения эффективности обезвоживания глинисто-солевых шламов к ним добавляют флокулирующие реагенты (ПАА, магиофлок-351).

ПЫЛЕГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Пылегазовые отходы калийного производства состоят из выбросов дымовых газов сушильных отделений, вредными компонентами которых является пыль концентратов (КС1), хлористый водород, пары флотореагентов и антислеживателей (главным образом аминов). Вынос из сушильных агрегатов концентрата хлористого калия приводит к потере ценного продукта и засолению окружающей местности. Для улавливания КС1 и НС1- на стадии мокрой очистки дымовых газов применяют высокоэффективные аппараты − скрубберы Вентури низкого давления. Для их орошения используют производственные рассолы с высокой степенью минерализации. Коэффициент полезного действия скрубберов по пылеулавливанию около 97−98%, а по хлористому водороду − 97%. Остаточное содержание пыли и НС1 в поступающих в атмосферу очищенных выбросах при высоте дымовых труб 100 м обеспечивает надежное соблюдение предельно допустимых концентраций по указанным ингредиентам в приземном слое атмосферы и предотвращение засоления почв района пылевыми выбросами сушильных агрегатов.

При кислотных методах переработки хлористого калия на бесхлорные калийные удобрения, гидротермической переработке сульфатно-хлоридных калийных руд в качестве побочных продуктов образуются газы, содержащие НС1, а при получении нитрата калия − Сl₂. Создание рациональных технологических схем утилизации НС1 из отходящих газов имеет важное значение для калийной промышленности. Хлористый водород из таких газов поглощается водой для получения соляной кислоты. Из отбросных газов калийной промышленности обычно производят техническую соляную кислоту, со­держащую до 27,5% НО.

Абсорбцию хлористого водорода осуществляют двумя способами: 1) с отводом тепла; 2) без отвода тепла, выделившегося при гидратации НCl. Из отбросных газов, содержащих НCl, соляную кислоту в настоящее время производят абсорбцией хлористого водорода с отводом тепла растворения.

Хлористоводородный газ, содержащий различные примеси, вначале поступает на очистку в башню 1. Здесь конденсируется часть влаги, улавливается пыль, в результате чего получается загрязненная соляная кислота, содержащая 8−10% НCl. Эта кислота является отходом производства. Очищенный газ охлаждают до 35−40°С и направляют на абсорбцию. Абсорбцию НCl можно осуществлять в керамических башнях с насадкой или в кварцевых абсорберах − интегралах. В последнем случае охлаждение газа также проводят в кварцевых интегралах.

Кварцевые холодильники (и абсорберы) представляют собой S-образные трубки длиной 2 м и внутренним диаметром 200 мм, изготовляются из непрозрачного кварца. Благодаря высокой термостойкости кварца охлаждение газа перед абсорбцией и отвод тепла от кислоты осуществляют орошением холо-

Рисунок − Схема установки для получения соляной кислоты с отводом тепла растворения

1 − башня для очистки газа; 2 − холодильник; 3 − абсорберы; 4 − хвостовая башня; 5 − керамический вентилятор

дильников и абсорберов снаружи водой. С этой целью кварцевые интегралы компонуются в секции подобно оросительным холодильникам. Охлажденный газ поступает в абсорбер 3, который орошается поступающей сверху кислотой. Окончательное улавливание хлористого водорода проводят в керамической башне 4 с насадкой, после чего выхлопные газы выбрасывают в атмосферу керамическим вентилятором. Полученную в абсорберах кислоту смешивают с конденсатом из холодильников и в виде готовой продукции с содержанием 27,5% НС1 отправляют потребителю.

При переработке калийных солей часто получаются значительные количества отбросного НС1. Так, при производстве сульфата калия гидротермическим методом на 1 т К₂О попутно образуется 6,8 т соляной кислоты (в пересчете на 27% НС1). В настоящее время остро стоит вопрос о возможности сбыта отбросной соляной кислоты.

Одним из методов использования такой кислоты может быть переработка ее на хлор, который находит применение в хлорной металлургии, органическом синтезе и т. д. Но для этого необходимо создание рациональных методов переработки НС1 в хлор. Однако пока еще не разработаны способы получения хлора из НС1, которые были бы экономичнее существующего способа получения хлора электролизом поваренной соли.

Дата добавления: 2014-01-11