Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 48
Текст из файла (страница 48)
В результате электролиза раствора ХаС1 получают три товарных продукта: каустическую соду, хлор и водород. Основные стадии получения каустической соды, хлора и водорода из раствора ХаС1 ртутным способом представлены на рис. 3.22.' Процесс включает: очистку рассола, электролиз, очистку анолита от хлора, его донасыщение и возвращение в процесс, охлаждение и очистку водорода, охлаждение и сушку хлора, очистку и складирование каустической соды. К технологическим отходам производства ИаОН с ртутным катодом относятся: ртутьсодержащие шламы, образующиеся при очистке анолита и окончательной очистки каустической соды; сточные воды, образующиеся в результате очистки и промывки обо- Часть ПП. Технологические реи~ения но утилизации твердых отходов Н~ лолтребателю Рис.
3.22. Принципиальная схема получения 1ЧаОН, С1, и Н, в ваннах с ртутным катодом и образующиеся при этом отходы Мембранный способ получения гидроксида натрия позволяет получать концентрированные растворы ХаОН, по чистоте (близкие к растворам после электролиза с ртутным катодом, Мембранный способ осно- ван на свойстве мембран пропускать одни соединения и задерживать другие. Процесс отличается простотой аппаратурного оформления, легко поддается автоматизации, практически не имеет сточных вод и газооб- 211 рудования и территории цехов, охлаждения водорода; выхлопные (вентиляционные) газы, получаемые при вентиляции помещений электролизеров и цеховых помещений; шламы СаСО, и Мд(ОН)„образующиеся в результате очистки исходного рассола от ионов Са" и Мд2+.
Особую опасность для людей и окружающей среды представляют ртутьсодержащис отходы. Количество отходов колеблется в очень широких пределах и зависит от технического уровня производства, его культуры и тщательного соблюдения мер по технике безопасности. Ниже приведены данные, полученные в результате обследования 21 завода по производству ХаОН в США: Вещества Потери, кг/т (средние) СаСО, + Мя(ОН),— шлам ....,......... 16,50 1'чаОН .. 13,50 ИаС! ...............,.........,...........
211,00 Н,БО, .....................,.......................... 16,00 Хлорироаанные углеводороды .......... 0,70 1ч'а,БО,....................,...,..... 15,50 С1, в виде СаОС1, ........................... 11,00 Фильтрующие добавки .................„... 0„85 Ртуть . . 0„15 Углерод, графит ............................... 20,30 Из приведенных данных следует, что потери ртути с отходами составляют 150 г/т хлора. Таким образом, можно рассчитать количество ртути, выбрасываемой предприятиями по производству каустической соды.
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической лромышленности разных выбросов. Принципиальная схема процесса фирмы АяаЫ (Япония) представлена на рис. 3.23. Раствор каустической соды, получаемый непосредственно в электролизере, содержит 12 — 15 масс. % ХаОН, а после упарки — 48%. Степень использования хлорида натрия в процессе выше, чем в диафрагменном и ртутном. Качество продукта аналогично получаемому в ртутном процессе (содержание ИаС1 — 0,05— 0,03 % в пересчете на 100 % ХаОН).
Используются мембраны на основе перфторированных полимеров. Таким образом, среди известных и широко используемых в промышленном масштабе методов получения каустической соды наиболее опасным с точки зрения загрязнения окружающей среды и образования отходов является способ с ртутным катодом. В настоящее время по этому методу получают концентрированные и чистые растворы ХаОН, а потери ртути снижены до 3 — 5 г/т ХаОН за счет утилизации и рециркуляции технологических потоков.
Однако в будущем доля ртутного способа получения 1ЧаОН будет снижаться в общем производстве каустической соды и хлора, что вызвано ужесточением ПДК по ртути, а в некоторых случаях — требованиями ее нулевого сброса. Новый метод получения ИаОН с использованием ионообменных мембран, прошедший полупромышленные и промышленные испытания, займет основное место в производстве каустической соды и хлора, так как является практически безотходным и позволяет получать концентрированные растворы ИаОН, по ка- 212 честву не уступающие тем, которые производят по ртутному способу, При производстве кальцинированной соды аммиачным методом на 1 т продукции в качестве основного отхода образуется 8 — 12 м'дистиллерной жидкости, содержащей 200 — 250 кг/м' сухого остатка. Складирование этих отходов организуют в специальных шламонакопителях (белых морях), занимающих 300 — 350 и более гектаров земельных участков в районе расположения содовых заводов.
При хранении отходов в шламонакопителях с течением времени происходит их по- степенное обезвоживание. Твердый остаток дистиллерной жидкости (дистиллерный шлам) в сухом виде представляет собой светло-серую массу плотностью около 970 кг/м', на 70 — 80% состоящую из частиц размером 0,1 — 0,2 мм. Его состав зависит от качества используе- мых в содовом производстве сырьевых материалов, некоторых техноло- гических и других факторов.
Например, в сухом дистиллерном шламе Стерлитамакского ПО «Сода», образование которого оценивается величиной, превышающей 500 тыс. т/год, содержится 56,7 — 75,5% СаСО„ 5,2 — 15,7% Са(ОН)„0,7 — 6,8% СаБО„О,ОЗ вЂ” 10,4 % СаС1„4,75— 15,0% ЯО„3,21 — 7,61% К,О, идругие компоненты. Принципиальная схема производства кальцинированной соды аммиачным методом приведена на рис. 3.24. Кроме дистиллерной жидкости отходами производства кальцинированной соды являются шламы очистки-рассола, состоящие из СаСО, и М8(ОН)„отходящие газы карбонизационных колонн и промывателей газа колонн, воздух фильтров, содер- Часть ОШ. Технологические реиаения но упшлизаяии твердых отходов 4ВЯ~-ный растВор 1чаОН Рис. 3.23. Схема получения каустической соды мембранным методом: 1 — растворитель соли; 2 — установка очистки рассола; 3 — сборник анолита; 4 — электролизер; 5 — сборник католита; 6 — выпарная установка; 1 — конденсатор Са(ОП ) ЛааСО СаСО, (лрирой~ыа1 Рис.
3.24. Принципиальная схема получения кальцинированной соды аммиачным методом 213 жащий ИН„и отходящие газы обжигово-известковых печей, содержащие оксид углерода, В процессе подготовки СаСО, для обжига в каче- Уменьшение количества образующихся отходов в существующем соцовом производстве возможно за счет внедрения следующих мероприятий: — внедрения систем оборотного воаоснабжения (использование очищенных стоков для выщелачивания ХаС1) „ стве побочного продукта образуется известковая мелочь (с 40 мм), не- пригодная для использования в об- жиговых печах. — замены суспензии известкового молока, используемого для разложения хлорида аммония, на сухую известь или известь-пушонку, приготавливаемую путем гашения оксида кальция дистиллсрной жидкостью (приводит к уменьшению Глава 3.
Утилиэаиия твердых отходов химической нромышленности объема дистиллерной жидкости на 16 — 18 %); — применения воздушного охлаждения вместо водяного; — увеличения степени использования ХаС1; — замены пара, используемого для дистилляции, паром, получаемым при упарке дистиллерной жидкости; — пульсирующей подачи воздуха в радиальном направлении в зону обжига; при этом достигается хорошее распределение воздуха и степень дожигания СО увеличивается, что приводит к снижению его концентрации в отходящем газе на 40 — 60 %.
Твердый остаток дистиллерной жидкости включает ряд оксидов, представляющих собой части соединений силикатных систем, обладающих вяжущими свойствами, что указывает на принципиальную возможность получения вяжущих материалов на основе этих отходов содового производства. При этом недостаток в дистиллерном шламе кремнеземистого компонента требует его компенсации, например, кварцевым песком. В нашей стране были разработаны различные варианты технологии вяжущих материалов на основе дисгиллерных шламов содовых производств.
В соответствии с наиболее простым из них дистиллерный шлам, влажность которого составляет 25— 30 %, экскаватором отбирают из шламонакопителя, подсушивают и затем измельчают с кварцевым песком (82,2 — 86,3% ЯО,) в шаровой мельнице. Получаемый при этом продукт представляет собой бесклинкерный вяжущий материал автоклавного гвердения с достаточно сложным химическим составом. Однако из-за низ- 214 кой активности исходного дистиллерного шлама, содержание активных СаО и МяО в котором составляет 12— 14%, получаемые на основе такого вяжущего изделия обладают невысокой прочностью, примерно соответствующей маркам 200 — 230.
Обеспечение стабильных прочностных характеристик, кроме того, осложнено непостоянством состава дистиллерного шлама, затрудняющим оптимизацию состава получаемого няжущего материала. Включение в технологию стадии обжига сырьевых материалов при 800 — 1050 С позволяет устранить перечисленные недостатки: при оптимальном режиме обжига получаемый продукт характеризуется содержанием активных СаО и МИО > 40%, что обеспечивает возможность достижения прочности затвердевшего камня на его основе, соответствующей марке вяжущего 500. Принципиальная технологическая схема производства вяжущего на основе обожженного дистиллерного шлама представлена на рис.
3.25. При подготовке дистиллерного шлама к обжигу его с целью снижения влажности смешивают с высушенным шламом, полученную массу гранулируют, гранулы опудривают пылью из электрофильтров системы пылеочистки и сушат при 200— 300 'С теплом отходящих газон обжиговой печи. Высушенные гранулы обжигают в течение = 20 мин про 800— 900 С, охлаждают, и, смешивая с песком и гипсом, измельчают, получая готовый продукт, содержание в котором активных СаО и МяО составляет 58 %.
Предел прочности при сжатии изделий, получаемых при использовании такого вяжущего в песчаном растворе при отношении вяжущее Часть ИИ. Технологические решения по утилизации твердых отходов Песок Дистиллерный шламФ ГипсоВый камень ° 'ь о К Помол (шородая мельница) недмотранспортироВани В расходныи бункер неВмотранспортироВание ДозироВание гдесодой дозатор) Складиродание /силосы) Рис. 3.25 Схема получения вяжущего на основе обожженного дистиллсриого шлама 215 песок = 1: 3, составляет 34,1— 68,6 МПа.
Вместе с тем, сроки схватывания получаемого вяжущего весьма коротки: начало схватывания— через 1Π— 12 мин, конец — через 16— 25 мин, что влечет трудности при Формовке изделий в производстве. Поэтому с целью удлинения сроков схватывания при помоле в смесь вводят 2 — 3% гипса, На основе получаемого согласно описанной технологии вяжущего в нашей стране в промышленных масштабах было организовано производство блоков ячеистого бетона по литьевой технологии.
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности В опытно-промышленных масштабах на основе дистиллерного шлама содового производства на Стерлитамакском ПО «Сода» реализована технология автоклавного вяжущего известково-белитового типа, характеризующегося высокими физико-механическими свойствами, относительной простотой производства и высокой эффективностью применения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
