Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Топ:
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
2017-09-30 | 631 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Сырьем для производства фосфора служат апатитовые и фосфоритовые руды. Апатитами называют минералы общей формулы Me10X6O24Z2, где Me – Ca, Mg, Sr, Ba, Mn, Na; X – P, Si, C; Z – F, Cl, OH. Наиболее распространен фторапатит Ca10P6O24F2 или Ca5P3O12F. Известен непрерывный ряд изоморфных замещений в системе фторапатит – гидроксилапатит – карбонатапатит: Ca10P6O24F2 - Ca10P6O24(OH)2 - Ca10P5CO23(OH)3.
Фосфориты представляют собой мелкокристаллические осадочные продукты этих замещений. Кроме апатитовых минералов фосфориты содержат карбонаты, кварц, алюминаты и силикоалюминаты, пирит, гипс и органические вещества.
Для производства фосфора в основном применяются фосфориты, апатиты служат основным сырьем для производства фосфорной кислоты сернокислотным методом. Крупнейшим месторождением фосфоритов является бассейн Каратау – основная сырьевая база фосфорной промышленности нашей страны.
Суммарная реакция восстановления трикальцийфосфата углеродом и возгонки фосфора выражается уравнением:
Ca3(PO4)2 + 5C = P2 + 5CO + 3CaO – Q (1)
В процессе возгонки протекают побочные реакции, в результате которых образуются: CO2, H2, H2S, PH3, SiF4 и другие вещества. Выходящий из печи газ содержит 4-10 % (объемных) Р4, 65-85 % СО, 0,5-1 % SiF4 и другие продукты. Газ очищается от пыли (шихты) в электрофильтрах. Частицы пыли содержат адсорбированный фосфор. Пыль, содержащую фосфор, удаляют из бункеров электрофильтров водой, в результате этого образуется сточная вода, так называемое «котрельное молоко». Из электрофильтров газ поступает в конденсаторы фосфора, где промывается водой и охлаждается при этом до 600 С. Сконденсировавшийся жидкий фосфор собирается под водой в сборниках. В некоторых схемах предусматривается дополнительная очистка газа перед сбросом в атмосферу адсорбцией водой.
|
В ваннах конденсаторов поддерживается постоянный уровень воды. По мере накопления фосфора загрязненная вода сливается в сборник сточных вод. Основные примеси сточных вод производства фосфора: взвешенные вещества, Р4, Р2О5, F-, SiO32-, цианиды, сульфиды, фенолы, фосфин.
Фосфорсодержащие сточные воды образуются также при промывке фосфора в хранилищах и отстойниках, промывке цистерн и т.д.
Для производства 1 т фосфора требуется около 500 м 3 воды, из них 475-480 м 3 воды расходуется на охлаждение продуктов. На технологические цели расходуется 20-25 м 3 воды, причем основное количество этой воды находится в циркуляционной системе. Количество загрязненных сточных вод, содержащих элементарный фосфор, составляет 5-8 м 3 на 1 тонну фосфора. Элементарный фосфор содержится, в основном, в виде взвешенных частиц, так как растворимость его мала.
Производство термической фосфорной кислоты включает следующие процессы: 1) сжигание жидкого фосфора: 2) охлаждение газов: 3) гидратация и абсорбция оксидов фосфора: 4) конденсация фосфорной кислоты и улавливание туманообразной фосфорной кислоты. Сточные воды производства фосфорной кислоты обычно очищают совместно со сточными водами производства фосфора.
Очистка сточных вод предусматривает 1) обезвреживание сточных вод: 2) извлечение фосфора с целью уменьшения производственных потерь. Так как фосфор находится в воде в виде суспендированных частиц вместе с частицами шлама, то применяется механическая очистка. Для отделения фосфорсодержащих частиц шлама используются отстойники и гидроциклоны. Схема очистки включает отстойник (время отстаивания 1 час) и два гидроциклона диаметром 75 мм. Эта схема очистки обеспечивает 80-85 % осветление.
Для увеличения эффективности процесса осаждения частиц применяют коагулянты (сульфат алюминия, хлорид железа (II)) и флокулянты (полиакриламид). Обработка сточной воды сульфатом алюминия (25 мг/л) повышает эффективность очистки сточной воды до 98 %. Применение полиакриламида (20 мг/л) повышает производительность станций нейтрализации примерно в два раза.
|
В результате механической очистки сточных вод образуется фосфорный шлам, который содержит 10-30 % фосфора. Шлам направляется на сжигание или на установку дистилляции.
Для очистки сточных вод от фосфора разработаны методы, основанные на окислении взвешенных и растворенных частиц фосфора кислородом воздуха, хлором и другими окислителями.
При окислении кислородом воздуха:
P4 + 5O2 + 6H2O = 4H3PO4 (2)
При окислении хлором:
P4 + 10Cl2 + 16H2O = 4H3PO + 20HCl (3)
H3PO3 + Cl2 + H2O = H3PO4 + 2HCl (4)
Проведенные исследования показали, что максимальная скорость окисления получена при рН = 7-8. Следует отметить, что в щелочной среде интенсивно протекает реакция образования из элементарного фосфора фосфина – токсичного и взрывоопасного газа. Поэтому нейтрализацию кислых фосфорсодержащих сточных вод следует проводить осторожно, не допуская образования щелочной среды (рН не более 7,5-8).
В настоящее время разработаны и внедрены в производство схемы очистки фосфорсодержащих сточных вод, которые позволяют повторно использовать очищенные сточные воды в производстве фосфора и фосфорной кислоты.
В нейтральную или слабощелочную сточную воду добавляется коагулянт (сульфат алюминия) в количестве 25 мг/л. Затем вода подается в отстойники, где происходит отделение фосфорсодержащего шлама. После этого в сточную воду вводится известковое молоко, и образующаяся в реакторе взвесь отделяется от воды в следующем отстойнике. Перед поступлением воды в отстойник в воду дозируется полиакриламид. Осветленная сточная вода сливается в сборник, из которого часть воды направляется на повторное использование, а другая часть – в аэрационную колонну для отдувки токсичных газов (фосфина и др.). Очищенная сточная вода также повторно используется в производстве. Проведенная проверка показала, что примеси очищенной сточной воды не оказывают отрицательного воздействия на технологические процессы и продукты производства. Накопление растворимых примесей в замкнутом цикле использования воды не происходит, так как большое количество воды расходуется на гранулирование шлака, смыв пыли с электрофильтров, а также выводится со шламами.
|
На основании полученного опыта разработана принципиальная схема «бессточного» производства фосфора. Эта схема предусматривает использование свежей воды (из водоема) только для подпитки системы оборотного водоснабжения (для охлаждения аппаратов), а также для водоснабжения котельной, лаборатории и на бытовые нужды.
Для подпитки замкнутых систем водоснабжения, для мокрой пылегазоочистки, пылеуборки и технологических процессов используется продувочная вода системы оборотного водоснабжения и сточные воды лабораторий.
Данная схема внедрена в промышленность и позволяет полностью исключить сброс в водоемы токсичных фосфорсодержащих сточных вод.
Твердые отходы производства фосфора – шлак и феррофосфор. Силикаты кальция, образующие шлак, применяются в промышленности строительных материалов: в производстве силикатного кирпича, шлакопензы, шлакового гравия, цемента. Разработаны способы получения из него шлакоситаллов.
Феррофосфор применяется в производстве отдельных марок сталей, в производстве чугунного литья. Разработано много методов переработки феррофосфора на фосфаты, хлориды фосфора и т.п.
Задачи
1. В производстве желтого фосфора используют фосфорит (Р2O5 - 21, СаО —36,7, SiO2—16,3, Fе2Oз — 1,1%), кварцит (SiO2 — 87, Fе2Oз — 0,35, Р2O5 — 5,3%). Определяйте объем газа (7,5%Р4), массы шлака (ЗСаО*2SiO2), феррофосфора (Fе2Р), образующихся при переработке 1 т фосфорита, если степень возгонки фосфора составляет 87%.
2. В производстве желтого фосфора используют фосфорит (состав, %: Р2O5—20,5; СаО—37,4; SiO2 —19,1; Fе2Oз—0,9), кварцит (состав, %: SiO2 — 89; Р2O5 — 4,5) и кокс. Определите объем газа (75% СО), массы шлака (СаО/SiO2}, феррофосфора (70% Fе), образующихся при переработке 1 т фосфорита, предположив, что происходит полное восстановление фосфора.
3. Рассчитайте стехиометрический расход хлор-газа, содержащего 95,5% С12, и известкового молока концентрации 125 г/л СаО для очистки 110 м3 сточной воды, имеющей в своем составе 0,15 г/л фосфора и 0,5 г/л фосфорнокислых солей в пересчете на
4. Рассчитайте расход технического кислорода, содержащего 95% , и известкового молока концентрации 130 кг/м3 СаО для очистки 150 м3 сточных вод, содержащих 0,6 кг/м3 фосфора и 0,5 кг/м3 в виде фосфорной кислоты.
|
5. На станцию нейтрализации фосфорного завода поступает 230 м3 сточной воды, содержащей 0,4 кг/м3 элементарного фосфора и 1,8 кг/м3 в виде фосфорной кислоты. Для очистки используются хлор в виде газа с концентрацией 90% С12 и известковое молоко с концентрацией 105 кг/м3 СаО. Рассчитайте расход реагентов, если коэффициент избытка составляет 1,15.
6. В производстве желтого фосфора используется фосфорит ( —20%, СаО—36%, —15%, —1,8%) и кварцит, ( —85%, — 0,3%). Определите количество фосфора, шлака (СаО* ), феррофосфора (), образующихся на 1 т фосфорита, и расход кварцита, не учитывая потери фосфора со шлаком.
7. Определите массы образующихся шлака (), феррофосфора (), газообразных отходов (СО) при производстве желтого фосфора из 1 т фосфатного сырья, содержащего 37,5% СаО, 20,4% и 1,3% .
8. Рассчитайте необходимое количество электрофильтров ОГ-3-20 для очистки 40000 нмз/час и содержание пыли в газе после очистки, если линейная скорость газа 0,5 м/с, начальная концентрация пыли в газе 15 г/нм3, степень очистки 0,99, температура газа 650К.
9. В производстве желтого фосфора используют фосфорит (состав, %: —22,3; СаО—37,9; —17,0; —0,9), кварцит ( —92%, —0,9%) и кокс. Определите расход кварцита и массы образующихся феррофосфора (FeP) и шлака (ЗсаО*2 ) при получении I т фосфора, если степень использования его в этом производстве составляет 0,82.
10. Определите количество кварцита, необходимого для процесса возгонки фосфора, и количества образующихся шлака и феррофосфора, если известно: фосфорит содержит 20% ; 0,8% , 38% СаО, 10% ; в кварците 85% и 1% Fе. Расчет представьте для 1 т фосфорита.
11. Рассчитайте массу азотной кислоты (47% НNОз), необходимой для переработки 1 тонны коттрельной пыли ( —32%, СаО—13,5%, МgO—2,1%, —12%, —2,3%), предположив, что часть СаО связана с ; , остаток его и остальные оксиды образуют нитраты.
Список рекомендуемой литературы
1. Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. – М.: Химия, 1984.
2. Торочешников Н.С., Родионов А.И. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1981.
3. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. – М.: Химия, 1977.
4. Когановский А.А. и др. Очистка и использование сточных вод предприятий химической промышленности. – М.: Химия, 1983.
5. Страус В. Промышленная очистка газов. – М.: Химия, 1981.
6. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Подготовка промышленных газов к очистке. – М.: Химия, 1975.
7. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. – М.:Химия, 1971.
8. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. – Л.: Химия, 1974.
9. Минкович М.А. Производство аммиачной селитры. – М.: Химия, 1963.
|
10. Голдинов А.Л., Копылов В.А. Комплексная азотно-кислотная переработка фосфатного сырья. – Л.: Химия, 1982.
11. Атрощенко В.А., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. – М.: Химия, 1982.
12. Шокин И.Н., Крашенниников Технология соды. – М.: Химия, 1976.
13. Позин М.Е.Технология минеральных солей. Т.1,2. – Л.: Химия, 1974.
14. Технология фосфора. Под редакцией Ершова В.А., Белова В.Н. – Л.: Химия, 1974.
15. Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе. Под редакцией Постникова Н.Н. – М.: Химия, 1976.
16. Степановских А.С. Прикладная экология. Защита окружающей среды. – М.: Юнити-Дана, 2003.
М.М. Ескендирова
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине
«Экологические проблемы технологии
неорганических веществ»
Подписано в печать ___________
Формат бумаги XxY 1/16
Бумага типографская. Печать офсетная. Объем 3,6 п.л.
Тираж 20 экз. Заказ № …*
© Издание Южно-Казахстанского государственного университета
им. М.Ауезова
Издательский центр ЮКГУ им. М.Ауезова, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!