Раздел 6. Натрий кремнефтористый технический

Раздел 6. Натрий кремнефтористый технический

6.1 Общая информация

Натрий кремнефтористый технический (химическая формула - далее КФН) выпускается промышленностью в виде мелкокристаллического порошка серого цвета. По ТУ 113-08-587-86 с изм. 1, 2, 3, 4, 5 продукт должен иметь следующий состав (в %) [таблица 6.1].

Таблица 6.1 - Технические характеристики натрия кремнефтористого

N п/п	Наименование показателя	Высший сорт	1-й сорт
1	, не менее	98	95
2	Свободная кислота в пересчете на HCL, не более	0,1	0,15
3	Влага, не более	0,50	1,00

В зависимости от требований ТУ и контрактов, состав кремнефтористого натрия может быть регламентирован по содержанию следующих компонентов: , As, Pb, , нерастворимый остаток. Дополнительные требования могут предъявляться к дисперсному составу продукта.

Чистый представляет собой кристаллический порошок белого цвета, истинная плотность 2,7 , растворимость при 25°С составляет 0,76 г в 100 г воды.

Натрий кремнефтористый имеет широкую область применения, основные из них приведены ниже:

- как инсектицид;

- в производстве стекла, керамической плитки, непрозрачных эмалей;

- в производстве цемента в качестве минерализатора;

- в производстве кислотоупорных цементов и замазок;

- для обработки тканей;

- для фторирования питьевой воды;

- для консервирования древесины;

- в металлургии при получении бериллия и марганца;

- может выступать в качестве исходного сырья для получения фторсодержащих соединений, таких как NaF, , HF.

Основным сырьем для получения кремнефторида натрия является кремнефтороводородная кислота, получаемая при производстве упаренной ЭФК (см. производство ЭФК ИТС N 2). КФН может также получаться при обескремнивании фтороводородной кислоты путем добавления к ней расчетного количества .

Промышленные способы получения КФН различны, отличаются они в первую очередь видом осадителя, в качестве которого могут выступать NaCl, , .

Актуальные обобщенные данные об объемах выпуска данного продукта отсутствуют. На территории России КФН крупнотоннажными партиями выпускается БФ АО "Апатит", ранее выпускался ОАО "ЮУКЗ" и ОАО "ПКЗ". Известно, что КФН может выпускаться небольшими партиями различными производителями.

6.2 Доступные технологии и их описание

Как было сказано выше, промышленные способы получения КФН могут отличаться видом осадителя. Для промышленного получения, с учетом возможностей предприятий по переработке и утилизации маточных растворов КФН, оптимальным реагентом является кальцинированная сода (). При ее использовании маточные растворы не содержат хлоридов и сульфатов и могут быть легко утилизированы.

6.2.1 Способ нейтрализации кремнефтористоводоооднор кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя.

В основе процесса лежит следующая химическая реакция:

Принципиальная технологическая схема приведена на рисунке 6.1

КФН получают при осаждении кристаллов нейтрализацией кремнефтороводородной кислоты с концентрацией не менее 8% содовым раствором, затем полученную суспензию сгущают в радиальных сгустителях, сгущенную суспензию направляют на сушку в аппарат кипящего слоя с подслоем из кварца. Готовый продукт улавливают в циклонах, и затаривают. Маточные растворы направляют на нейтрализацию, с получением осветленной воды, используемой в водооборотном цикле предприятия. Отходящие газы от стадии сушки КФН подвергаются абсорбционной очистке и выбрасываются в атмосферу.

Рисунок 6.1 Принципиальная технологическая схема получения КФН из КФВК и соды.

6.2.2 Стадия приготовления содового раствора

Кальцинированная сода поступает в мешках типа "БигБэг" из которых выгружается в специальные бункера. Приготовление содового раствора производится периодически при помощи емкости с мешалкой. Концентрация содового раствора составляет не менее 15%. Для растворения соды используется речная вода или паровой конденсат.

6.2.3 Стадия нейтрализации КФВК содовым раствором

Нейтрализация КФВК производится периодическом режиме. В реактор подается раствор КФВК, затем добавляется содовый раствор. При рН = 2,5...6,0 образуется суспензия КФН.

Реактор нейтрализации представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, футерованный диабазовой плиткой в 2 слоя, оснащенный лопастной мешалкой.

В верхней части реактора установлен брызгоотбойник, предназначенный для предотвращения выплескивания пены из реактора.

6.2.4 Сгущение разбавленной суспензии КФН

Разбавленная нейтрализованная суспензия КФН из буферного сборника подается в сгуститель, где сгущается до Т/Ж не более 3/1, затем подается в сборник сгущенной суспензии. Осветленная жидкость, представляющая собой маточный раствор КФН, направляется на утилизацию на станцию нейтрализации кислых стоков.

Сгуститель представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, оснащенный перемешивающим устройством.

6.2.5 Сушка сгущенной суспензии КФН

Сушка сгущенной суспензии КФН осуществляется дымовыми газами от сжигания природного газа с температурой 500... 700°С в аппарате кипящего слоя "КС". Сгущенная суспензия КФН при помощи сжатого воздуха распыляется на кварцевый слой распределительной решетки аппарата "КС". Аппарат "КС" работает на вынос продукта.

Пылегазовая смесь, содержащая фтористые газы, из аппарата кипящего слоя поступает в циклоны, где продукт улавливается и ссыпается в бункер готового продукта.

6.2.6 Очистка отходящих газов

Газ после циклонов, содержащий фтористые газы, мелкодисперсный КФН, пары воды и продукты сгорания топлива направляются на мокрую очистку в скруббер, орошаемый слабым щелочным раствором. Дебалансный абсорбционный раствор подается на стадию сгущения.

Скруббер представляет собой полую башню, оснащенную форсунками для распыления абсорбционной жидкости на дымовые газы.

6.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии.

Из доступных данных, предоставленных одним предприятием, производящим натрий кремнефтористый технический, известны следующие уровни потребления ресурсов (см. таблицу 6.2).

С учетом предоставленных данных рассматриваемый способ получения КФН характеризуется отсутствием отходов. Сточные воды также не образуются, т.к. маточные растворы направляются на утилизацию и после очистки используются в водооборотной системе предприятия.

Таким образом, эмиссии характеризуются только выбросами в атмосферу.

При производстве КФН выбросы нормируются по следующим загрязняющим веществам:

0342 - фториды газообразные;

Фториды неорганические хорошо растворимые;

0301 - азота диоксид;

0337 - углерода оксид;

и др.

В данном случае фториды газообразные и фториды неорганические хорошорастворимые (пыль кремнефторида натрия) можно рассматривать в качестве маркерного вещества, так как именно они показывают уровень потерь целевого продукта, степень защиты окружающего воздуха. При этом другие показатели не характеризуют технологию с точки зрения ее совершенства, кроме того, они всегда на порядки ниже нормируемого показателя.

Эмиссии приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.2 - Нормы расхода сырья и энергоресурсов в производстве кремнефторида натрия

Вид сырья/энергоресурса	Норма расхода на 1 т	Примечание
КФВК	0,82 т F	Приведено для способа нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя
Сода кальцинированная техническая в натуре	0,73 т
Топливо (природный газ)	0,081 тыс.
Электроэнергия	0,168 тыс. кВт*ч
Низкопотенциальный пар	0,35 Гкал
Сжатый воздух	0,18 тыс.

Таблица 6.3 - Выбросы в атмосферу производства натрия кремнефтористого технического

Наименование загрязнителя	Выбросы			Комментарии
	Метод очистки	Количество выбросов загрязняющего вещества после очистки на тонну продукции, кг/т	Источник выброса
1	2	3	4	5
0342 - фториды газообразные	Обеспыливание, абсорбция	0,054	Выхлопная труба	Приведено для способа нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя
Фториды неорганические хорошо растворимые (пыль кремнефтористого натрия)		1,32

6.4 Определение наилучших доступных технологий для производства КФН

Данный раздел содержит методы в основном описывающие потенциальное достижение высокого уровня защиты окружающей среды для рассматриваемых технологий.

Переработка КФВК - побочного продукта при производстве упаренной ЭФК с получением КФН, само по себе мероприятие, позволяющее повысить уровень комплексности переработки природных фосфатов и достичь высокого уровня защиты окружающей среды. В отсутствие переработки КФВК, ее необходимо нейтрализовать известью, что приводит к образованию большого количества отходов и повышенному потреблению извести. Поэтому при наличии на предприятии по производству фосфорсодержащих удобрений с получением ЭФК возможности получать КФВК надлежащего качества, переработку КФВК с получением КФН следует рассматривать как НДТ.

6.4.1 Способ нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя

6.4.1.1 Описание

Единственный из действующих способов производства фторида алюминия на территории Российской федерации, реализован в БФ АО "Апатит". Об остальных крупнотоннажных производствах информация отсутствует.

Реализованная технология позволяет получать высококачественный продукт с высоким выходом продукта. Общими преимуществами технологии являются:

- хорошая интеграция с предприятием по производству фосфорсодержащих удобрений, хорошая возможность комплексной переработки природных фосфатов и использование попутного фтора;

- отсутствие крупнотоннажных отходов переработки;

- низкие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, возможность утилизации сточных вод в производстве удобрений, низкое ресурсопотребление;

Выбросы в окружающую среду приведены в таблице 6.3 "Выбросы в атмосферу"

6.5 Наилучшие доступные технологии при производстве КФН

В настоящее время в России существует единственное предприятие, где реализована технология КФН при нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя. Таким образом, в соответствии с принятыми нормативно-правовыми актами, наилучшую технологию выбрать нельзя.

Данные о технологических показателях рассматриваемой технологии, содержащие уровни потребления сырья и энергоресурсов приведены в таблице 6.2 (п. 6.3). Уровни эмиссии приведены в таблице 6.3 (п. 6.3)

6.6 Перспективные технологии производства КФН

Перспектива развития производства КФН состоит в модернизации отдельных узлов и аппаратов, совершенствовании аппаратурно-технологической схемы.