Раздел 12. Производство сульфата кальция

Раздел 12. Производство сульфата кальция

По происхождению получаемый сульфат кальция можно разделить на две большие группы:

1) гипс и ангидрит природного происхождения;

2) химически осажденные гипс, полугидрат сульфата кальция и ангидрит.

Получение продуктов первой группы относится к горнодобывающей промышленности (производство нерудных строительных материалов) и в настоящем справочнике НДТ не рассматривается.

Ко второй группе относится сульфат кальция, который образуется в различных производствах в качестве побочного продукта:

- реагипс (сернистый гипс, сульфогипс) образуется при мокрых способах улавливания SO ₂ (десульфуризация, сероочистка) из отходящих газов процессов сжигания топлива в различных технологических агрегатах ТЭС, металлургии, химической промышленности и других производств;

- фосфогипс, фосфополугидрат - побочные продукты производства экстракционной фосфорной кислоты сернокислотным способом;

- борогипс - побочный продукт сернокислотного разложения борсодержащих минералов при получении борной кислоты;

- цитрогипс - образуется при получении лимонной кислоты биохимическом способом;

- фторангидрит (фторогипс) - побочный продукт сернокислотного производства плавиковой кислоты из полевого шпата;

- хлорогипс (рапный гипс) - получается при кальциевой очистке рассолов от сульфатов;

- образуется при осаждении из растворов (например, сточных вод) сульфатов железа известковым молоком;

- титаногипс - побочный продукт сернокислотной переработки титанового сырья;

- гидролизный гипс - побочный продукт технологической обработки целлюлозы;

- тартратогипс - побочный продукт производства винной кислоты.

В связи с крупнотоннажностью производства в России фосфорсодержащих минеральных удобрений на основе экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) особое место в производственных мощностях сульфата кальция занимают производители фосфогипса и фосфополугидрата. При рассмотрении вопросов транспортирования, хранения и использования оба продукта часто именуют просто фосфогипсом.

При получении 1 т P ₂O ₅ в ЭФК на отечественных предприятиях образуется 4,20-6,5 т фосфогипса (в пересчете на сухой дигидрат сульфата кальция). Откуда следует, что при полной загрузке российских мощностей по производству ЭФК может образовываться 13,5 млн т фосфогипса в год (в пересчете на сухой дигидрат сульфата кальция).

12.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве фосфогипса

В справочнике НДТ ИТС 2-2019 "Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот" приведена подробная информация по производству ЭФК с попутным получением фосфогипса. Там же приведены основные направления использования фосфогипса.

Процесс производства ЭФК и фосфогипса состоит из следующих основных стадий:

1) приема и хранения фосфатного сырья и серной кислоты;

2) экстракции - разложения фосфатного сырья с кристаллизацией сульфата кальция в форме дигидрата или полугидрата;

3) фильтрации - разделения реакционной пульпы на вакуум-фильтрах с многократной противоточной промывкой осадка;

4) концентрирования ЭФК;

5) хранения ЭФК (кремнефтористоводородной кислоты);

6) хранения фосфогипса;

7) абсорбционной очистки образующихся в процессе производства фторсодержащих газов перед выбросом в атмосферу (с получением кремнефтористоводородной кислоты)

Принципиальная схема производства ЭФК и фосфогипса с указанием стадий технологического процесса представлена на рисунке 12.1.

Рисунок 12.1 - Принципиальная схема производства ЭФК и фосфогипса

Хранение фосфогипса происходит на специально организованных объектах складирования. Со стадии хранения фосфогипс может быть использован в народном хозяйстве как непосредственно, так и после дополнительной обработки для изменения его качественных характеристик.

В настоящее время на предприятиях дополнительная обработка фосфогипса проводится в целях уменьшения содержания в нем свободной влаги и/или увеличения его плотности за счет уплотнения.

12.1.1 Непосредственное использование фосфогипса

Фосфогипс в народном хозяйстве России используется в качестве следующих продуктов:

- кальцийсеросодержащего удобрения;

- мелиоранта;

- добавки при производстве комплексных NPS/NPKS/PKS серосодержащих удобрений;

- строительного материала, используемого при сооружении автомобильных дорог;

- строительного материала для сооружения дамб;

- сырья для производства термосульфата кальция.

12.1.2 Дополнительная обработка фосфогипса

После дополнительной обработки фосфогипс используется в качестве:

- кальцийсеросодержащего удобрения;

- мелиоранта;

- добавки к цементному клинкеру перед его помолом в качестве регулятора сроков схватывания цемента;

- добавки при производстве комплексных NPS/NPKS/PKS серосодержащих удобрений;

- наполнителя в лакокрасочной промышленности;

- строительного материала для сооружения дамб.

Дополнительная обработка при производстве названных продуктов подразумевает следующие стадии:

1) вылеживание фосфогипса на объекте складирования;

2) взрыхление материала с возможной транспортировкой на специальный участок;

3) фасовку и отгрузку потребителю.

12.2 Текущие уровни эмиссий в окружающую среду

В процессе производства ЭФК и фосфогипса в газовую фазу выделяются соединения фтора. Отходы производства отсутствуют.

Основными вредными компонентами выбросов в атмосферу являются фторсодержащие газы. Данные по выбросам представлены в таблицах 12.1 и 12.2.

Для очистки отходящих газов от фтора перед выбросом в атмосферу используются абсорбционные системы. Метод определения содержания фтора в отходящих газах - потенциометрический.

Таблица 12.1 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве фосфогипса полугидратным методом

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну продукции, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Выхлопная труба	Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	Абсорбция	0,006	0,019	0,013

Таблица 12.2 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве фосфогипса дигидратным методом

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну продукции, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Выхлопная труба	Фториды газообразные (гидрофторид, кремний тетрафторид) (в пересчете на фтор)	Абсорбция	0,005	0,028	0,015

В производстве ЭФК и фосфогипса сточные воды, непосредственно сбрасываемые во внешние водоемы, не образуются. Технологические растворы, содержащие фтор, Р ₂О ₅ и другие компоненты, перерабатываются в цикле производства ЭФК и фосфогипса. Очищенные воды после нейтрализации повторно используются в водооборотных циклах цехов ЭФК и предприятий.