Разработка комплекса мероприятий по минимизации негативного воздействия примесей мышьяка на окружающую среду: на примере производства очищенной термической фосфорной кислоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат технических наук Доманская, Анна Вячеславовна
- Специальность ВАК РФ03.00.16
- Количество страниц 158
Оглавление диссертации кандидат технических наук Доманская, Анна Вячеславовна
СОДЕРЖАНИЕ.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
1.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ТФК.
1.1.1. ОКИСЛЕНИЕ ФОСФОРА КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА.
1.1.1.1. О механизме окисления фосфора кислородом воздуха.
1.1.1.2. Влияние основных параметров процесса на полноту окисления фосфора.
1.1.2. ГИДРОТАЦИЯ ОКСИДА ФОСФОРА (V).
1.1.3. ТУМАНООБРАЗОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТФК.
1.2. ОЧИСТКА ТФК.
1.2.1. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТФК.
1.2.2. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
1.2.3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
1.3. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ H2S.
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВ А.
3.2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЫШЬЯКА скм) В ТФК.
3.2.1. Определение (с*) в кислоте при изменении расхода раствора Na2S.
3.2.2. Методика определения (с*) в кислоте при изменении времени дозирования Na2S.
3.2.3. Определение (с*) в кислоте в зависимости от условий дозирования реагентов.
3.2.4. Методика анализа (с*) в кислоте при проведении очистки в аппарате струйного смешения.
3.2.5. Определение влияния избытка H2S на полноту очистки кислоты от мышьяка. ^
3.3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ДЕСОРБЦИИ H2S ИЗ ТФК.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ H2S В КИСЛОТЕ.
3.3.1. Исследование десорбции H2S методом вакуумирования.
3.3.2. Исследование десорбции H2S методом барботирования воздуха.
3.3.3. Исследование десорбции H2S из кислоты с использованием проточной вакуум-десорбционной колонки с провальной решеткой.
3.4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ АБСОРБЦИИ H2S ИЗ
ОТХОДЯЩЕГО ПОСЛЕ ДЕСОРБЕРА ВОЗДУХА.
4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНЫХ И
ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
ОЧИЩЕННОЙ ТФК.
4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ МЫШЬЯКА ИЗ
ТФК В ВИДЕ СУЛЬФИДА.
4.1.1. Влияние расхода и времени дозирования раствора Na2S на степень очистки ТФК. g
4.1.2. Лабораторная установка непрерывного действия с аппаратом струйного смешения. g j
4.1.3. Отделение сульфида мышьяка от кислоты фильтрацией. Оценка фильтрующих свойств суспензии на основе ТФК. gp
4.2. ОЧИСТКА ОТ H2S.
4.2.1. Десорбция H2S из ТФК.
4.2.2. Абсорбция H2S из отходящего после десорбера воздуха.
4.3. АНАЛИЗ МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ОЧИЩЕННОЙ ТФК.
4.4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОВЕДЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
4.4.1. Определение ущерба о загрязнения окружающей среды.
4.4.2. Определение ущерба от загрязнения земель при внесений в почву удобрений.
ВЫВОДЫ.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Экология», 03.00.16 шифр ВАК
Энергосберегающие циркуляционные технологии неорганических солей2016 год, доктор наук Никандров Михаил Игоревич
Научные и технологические основы новых высокоэффективных процессов переработки фосфорсодержащего сырья2004 год, доктор технических наук Кочетков, Сергей Павлович
Научные основы новых высокоэффективных процессов комплексной переработки фосфорсодержащего сырья2004 год, доктор технических наук Кочетков, Сергей Павлович
Механохимическое модифицирование углеродных материалов для очистки экстракционной фосфорной кислоты2011 год, кандидат технических наук Пухов, Илья Геннадьевич
Физико-химические основы получения чистых фосфорсодержащих солей2004 год, кандидат технических наук Белкина, Елена Ильинична
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комплекса мероприятий по минимизации негативного воздействия примесей мышьяка на окружающую среду: на примере производства очищенной термической фосфорной кислоты»
Нарастание экологических проблем привело общество к осознанию необходимости незамедлительных действий для обеспечения качественно нового типа развития и разработки концепции устойчивого развития. Положения, конкретизированные в Хартии Международной торговой палаты, отражают принципы деятельности предприятий на основе триады устойчивости (саморазвития): экономический и социальный рост в гармонии с окружающей средой с учетом интересов живущего и будущих поколений.
Современное производство немыслимо без большинства технологических процессов, обеспечивающих выпуск жизненно важной продукции, но при этом сопровождающихся негативным воздействием на окружающую среду, которое приобретает угрожающие масштабы и способно привести к необратимым изменениям в природе.
Химическая отрасль играет заметную роль в формировании важнейших макроэкономических показателей страны. С одной стороны предприятия химической отрасли обеспечивают 5,8 % общероссийского объема производства промышленной продукции, а с другой стороны, это один из крупнейших народнохозяйственных комплексов, оказывающих существенное влияние на экологическую ситуацию практически на всей территории России.
Потребности промышленности кормовых и пищевых фосфатов обеспечивается основным сырьем - термической фосфорной кислотой (ТФК), получение которой ранее базировалось на фосфоритах Каратау с содержанием Р2О5 25%. Однако, со временем в производство ТФК были вовлечены, так называемые, рядовые фосфориты, содержащие до 21% Р2О5, а также значительное количество примесей, таких как соединения мышьяка, свинца, фтора, меди, хрома, ванадия, кремния, серы, кальция, магния, карбонатов и органических соединений. Следует отметить, что переработка загрязненного фосфора потребовала 8 интенсификации как процессов его сжигания и гидратации [1], так и необходимость разработки способов очистки кислоты [2], с целью ее дальнейшего использования в получение фосфатов.
В некоторых производствах ТФК были введены стадии фильтрации готовой кислоты от шламов, которые образуются при взаимодействии частиц пыли, не уловленных в электрофильтрах, с газообразным фосфором и охлаждающей водой, а также необходимо было создать крупнотоннажные технологии очистки фосфорной кислоты от мышьяка, с целью использования ее для производства кормовых и пищевых фосфатов [3,4].
Существовавшее отечественное производство пищевой фосфорной кислоты имело незначительную мощность (8-И 0 тыс.т 100% Н3РО4) и существенные проблемы на отдельных технологических стадиях:
- не эффективное осаждение токсичных примесей, например, мышьяка и свинца, (большой избыток реагента-осадителя);
- низкая производительность узла фильтрации шламов;
- отсутствие очистки отходящего воздуха от сероводорода;
- сброс репульпированных мышьяк-содержащих шламов в шламонакопитель.
При этом производство базировалось на отборе самой чистой фракции фосфорной кислоты, после электрофильтра - так называемой «коттрельной» кислоты.
Анализ существующих производств ТФК и разработок ООО «ГИПРОХИМ-ТЕХНОЛОГ» показал, что двухбашенная циркуляционно-испарительная схема производства обладает:
- высокой производительностью по перерабатываемому фосфору;
- технической способностью перерабатывать зашламленных фосфор;
- возможностями регулировать теплосъем и концентрацию кислоты;
- устойчивостью производственного оборудования.
Фосфорная кислота является основным расходным и легко усвояемым компонентом минеральных удобрений, широко применяемых во всем мире [5]. Однако, следует отметить, что, в типичных почвах многих частей земного шара фосфорной кислоты содержится значительно меньше, чем азота [6], причем, с 1 Га такой распространенной культуры как пшеница с урожаем удаляется до 48 кг азота, до 19 кг оксида фосфора (V) и до 24 кг оксида калия, а для ржи показатели следующие: до 77 кг азота, до 34 кг оксида фосфора (V) и до 110 кг оксида калия.
Растворимые фосфаты благоприятствуют быстрому развитию молодых всходов, способствуют образованию хлорофилла и ускоряют созревание культуры. Раннее заблаговременное внесение в почву фосфорных удобрений, [7], часто делает растение способным противостоять неблагоприятным климатическим условиям, с которыми оно может столкнуться позднее.
Известно, что фосфор в органических и неорганических соединениях, является составной частью живого организма, принимая самое активное участие в процессах метаболизма:
- в расщеплении и усвоении сахара;
- в образовании желудочного сока;
- в поддержании в биологических жидкостях нейтральной или слабо щелочной реакции.
Без питания фосфором не может существовать как растительный, так и животный мир. Поэтому фосфор вполне обоснованно можно назвать "элементом жизни". Установлено, что биологической альтернативы фосфору не существует, и можно утверждать, что она не появится в обозримом будущем. В отличие от других питательных веществ не происходит естественного кругооборота фосфора в природе в условиях антропогенного воздействия на нее. Поэтому для поддержания и увеличения плодородия почв необходимо внесение в них фосфорсодержащих удобрений во все возрастающих масштабах. А как известно, такие удобрения производят исключительно из фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, получается из фосфатной руды. Таким образом, стабильное обеспечение фосфорсодержащими удобрениями сельскохозяйственного производства и промышленности сырьем, зависит в первую очередь от состояния фосфатно-сырьевой базы страны. В настоящее время, фосфатное сырье в Российской Федерации производят на трех предприятиях: ОАО "Апатит", ОАО "Ковдорский ГОК" и ООО "ПГ Фосфорит" г.Кингисепп.
Следует отметить, что фосфорную кислоту производят двумя способами термическим и экстракционным. Термический способ дает возможность из любого вида сырья получать высококонцентрированную кислоту, содержащую 62+69 % Р2О5 (85+95 % Н3РО4) при незначительном количестве примесей.
Рост масштабов производства фосфорной кислоты определятся как увеличением спроса со стороны традиционных потребителей, так и расширением областей ее применения, [8, 9], (см. рисунок).
По масштабам потребления фосфорной кислоты первое место занимают минеральные удобрения, второе - солевые производства [10]. Важной областью ее применения является изготовление кормовых и пищевых фосфатов, а также и пищевой фосфорной кислоты. На удобрения перерабатывается, главным образом, ЭФК, а в производстве технических солей потребляется преимущественно ТФК.
Следует отметить, в ТФК содержание примесей меньше, чем в ЭФК. Однако, концентрация основных токсичных элементов: мышьяка и свинца, превышает допустимые нормы. Мышьяк находится в ТФК в виде о мышьяковистой кислоты, ПДК которой равна 0,04 мг/м , класс опасности I, а свинец - в виде фосфатов, ПДК которого составляет 0,05 мг/м , класс опасности II. Наиболее токсичной примесью является мышьяк, поэтому очистка кислоты от данного соединения представляется наиболее важной.
Важнейшие области применения фосфорной кислоты и ее солей
Химическая промышленность по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу занимает пятое место, однако воздействие предприятий отрасли на воздушный бассейн в ряде случаев определяется не массой выбрасываемых вредных веществ, а их широким спектром и высокой токсичностью, причем многие вещества являются специфическими для отрасли.
По объему образования токсичных твердых отходов в промышленности химическая отрасль - третья. В 2004 г. использовано и обезврежено менее четверти (21,6 %) образовавшихся за год 14,2 млн т отходов.
Из приведенных данных совершенно очевидно, что химия остается сферой высокого экологического ириска. Одна из основных причин этого - наличие в химическом комплексе ряда серьезных проблем структурно-технологического характера, нерешенность которых существенно ограничивает его экологически устойчивое развитие. Прежде всего это устойчивая тенденция снижения технологического уровня, и изменить ее пока не удается. Большинство предприятий придерживаются в своей инновационной деятельности имитационной, догоняющей стратегии, что не позволяет преодолеть природоемкий и трудоемкий характер отрасли.
Рост производства продукции химического комплекса, опирающегося на изношенную технологическую базу, начиная с 1998 г. только усугубляет экологические проблемы. При этом крайне низкими остаются темпы и масштабы решения таких важнейших проблем структурно технологического характера, как перевооружение технической базы отрасли за счет создания экологически чистых безотходных технологий замкнутого цикла на основе энергосберегающих процессов, комплексного использования сырья и вторичных энергетических ресурсов.
В данной работе приводится анализ физико-химических основ и технологии производства ТФК, различных способов очистки кислоты, а также экспериментальные исследования по разработке комплекса мероприятий по минимизации негативного воздействия примесей мышьяка на окружающую резу на примере производства очищенной термической фосфорной кислоты.
Разработанный технологический процесс сульфидной очистки ТФК от мышьяка содержит ряд стадий, а именно:
- осаждение сульфидом натрия примесей мышьяка;
- десорбция сероводорода из кислоты воздухом;
- очистка отходящего после десорбера воздуха абсорбцией сероводорода щелочью;
- разработка замкнутого цикла использования реагента (сульфида натрия); разработка высокопроизводительной фильтрации с промывкой и отжимом нетоксичного мышьяк-содержащего осадка.
Таким образом, цель исследования заключается в разработке природоохранной технологии очистки ТФК от мышьяка, позволяющей улучшить качество кислоты, снизить экологическую опасность производства и минимизировать негативного воздействия мышьяка на окружающую природную среду. Этого можно добиться при разработке высокопроизводительного способа очистки ТФК с получением фосфорной кислоты, удовлетворяющей по содержанию в ней токсичных примесей требованиям ВОЗ для кормовых и пищевых фосфатов.
Необходимо отметить, что высококачественные кормовые фосфаты характеризуются стабильными и точными физико-химическими свойствами, хорошей растворимостью фосфора и низким содержанием примесей. Такие фосфаты обладают высокой усвояемостью фосфора, сводя до минимума попадание фосфора в окружающую среду и не подвергая опасности, здоровье животных, которые получают их в качестве корма.
Поэтому предметом исследования являлось изучение снижения влияния производства ТФК на окружающую среду вследствие реализации интенсивных способов очистки от мышьяка на каждой технологической стадии.
Основные задачи исследования состояли в следующем:
- На основании экологических, санитарно-гигиенических и технико-экономических требований разработка интенсивного процесса очистки ТФК, включающего осаждение мышьяка в виде сульфида, десорбцию из кислоты образовавшегося избыточного H2S и абсорбции H2S из отходящего после десорбции отдувочного воздуха; определение оптимальных параметров каждой стадии очистки;
- Определение рационального способа переработки мышьяксодержащих шламов, образующихся после очистки кислоты, обеспечивающего уменьшение платы за размещение твердых отходов;
- Оценка снижения загрязнения атмосферы при оптимизации стадии очистки отходящего отдувочного воздуха от сероводорода;
- Расчет экологического ущерба от загрязнения и ущерба от деградации сельскохозяйственных земель при внесении удобрений, полученных из очищенной по предлагаемой технологии ТФК;
- Повышение экологической безопасности производства.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые разработаны технико-экономически обоснованные и практически реализуемые мероприятия, направленные на увеличение экологической безопасности производства и повышение качества ТФК. Предложен и реализован комплекс исследований, результаты которых позволили разработать высокоэффективные методы интенсификации стадий процесса очистки ТФК (осаждение мышьяка, десорбцию из кислоты H2S и абсорбции H2S из отдувочного воздуха и извлечения мышьяка из шлама), что обеспечило минимизацию антропогенного воздействия на живую природу.
Показано, что осуществление очистки ТФК от мышьяка в аппарате струйного смешения, при соблюдении установленных оптимальных параметров процесса, позволяет получать кислоту удовлетворяющую требованиям ВОЗ. Установлено, что отдувочный воздух после десорбции, содержит сероводород, в концентрация во много раз превышающих допустимые. Поэтому, перед выбрасыванием в атмосферу воздух необходимо чистить. Очистку рекомендовано производить методом абсорбции в абсорбционном пенном аппарате со стабилизатором слоя.
Определено, что возможна реализация замкнутого цикла по сульфиду натрия при организации технологической линии производства очищенной ТФК.
Практическая значимость определяется тем, что разработан комплекс современных интенсивных и высокоэффективных мероприятий направленных на охрану живой природы за счет снижения экологически вредных выбросов в окружающую среду. Произведено научное обоснование, разработка и совершенствование методов проектирования технологических систем обеспечивающих минимизацию антропогенного воздействия на живую природу. В диссертационной работе предложен способ интенсификации процесса очистки ТФК от мышьяка, с целью получения кислоты пищевого качества. Был проведен эколого-экономический анализ эффективности предлагаемых мероприятий.
Установлено, что снижение расхода сульфида натрия не оказывает отрицательного влияния на полноту очистки кислоты от мышьяка, а напротив, наблюдается увеличение степени очистки кислоты, что намного больше, чем у существующих аналогов.
Также исследована десорбция сероводорода, который образуется в кислоте в количестве, превышающем допустимые концентрации после проведения процесса осаждения мышьяка в аппарате струйного смешения. Для десорбции сероводорода предложено использовать проточную вакуум-десорбционную колонку пенно-барботажного типа.
Установлено, что отходящий воздух, используемый при десорбции сероводорода, перед выбрасыванием в атмосферу подлежит очистке, которую осуществляют поглотительным раствором в абсорбционном пенном аппарате со стабилизатором слоя. Показано, что возможна организация замкнутого цикла по сульфиду натрия при проведении процесса очистки ТФК. Разработан технологический регламент процесса очистки ТФК от мышьяка с организацией замкнутого цикла по сульфиду натрия, с улучшенным показателем степени очистки кислоты до норм, удовлетворяющим требованиям ВОЗ.
Результатом исследования является разработка и установление основных параметров, определяющих производительность процесса осаждения мышьяка из кислоты, с обеспечением высокой степени очистки ТФК от мышьяка. А также определение основных параметров очистки кислоты и отходящего после десорбционной колонки отдувочного воздуха от сероводорода до остаточной концентрации последнего удовлетворяющей требованиям норм для него.
Совершенствование охраны окружающей среды в настоящее время является приоритетным как при разработке новых технологических процессов, так и при модернизации существующих промышленных предприятий. Наиболее действенным методом снижения антропогенной нагрузки на биосферу является разработка и создание мало- и безотходных технологических процессов, исключающими или резко снижающими выброс токсичных веществ при получении целевых продуктов.
Изучение рынка ТФК показывает, что данная тема мало изучена, также следует отметить, что в настоящее время не существует конкурентов, которые бы занимались разработками методов очистки ТФК от примесей мышьяка и методами очистки отходящего воздуха от сероводорода.
Похожие диссертационные работы по специальности «Экология», 03.00.16 шифр ВАК
Особенности процесса очистки экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом в условиях промышленного производства2006 год, кандидат технических наук Волкова, Валентина Вячеславовна
Технология очистки сточных вод предприятий по производству кожевенного полуфабриката хромового дубления2005 год, кандидат технических наук Маликов, Андрей Сергеевич
Адсорбционно-каталитические системы на основе кремнийоксиуглеродных композитов для очистки экстракционной фосфорной кислоты2024 год, кандидат наук Гришин Илья Сергеевич
Интенсификация очистки газов от тумана серной кислоты волокнистыми фильтрами2011 год, кандидат технических наук Царева, Ольга Владимировна
Разработка технологии глубокой очистки экстракционной фосфорной кислоты комбинированным методом2005 год, кандидат технических наук Хромов, Сергей Владимирович
Заключение диссертации по теме «Экология», Доманская, Анна Вячеславовна
выводы
1. С целью повышения качества ТФК и увеличения экологической безопасности ее производства, разработаны методы интенсификации следующих процессов:
- очистки фосфорной кислоты от мышьяка посредством осаждения его раствором Na2S в аппарате струйного смешения;
- отдувки избыточного H2S из кислоты в пенном аппарате с провальной решеткой;
- абсорбции H2S из отдувочного воздуха в пенном аппарате со стабилизатором слоя;
- извлечения мышьяка из образовавшегося осадка.
Организация производства очищенной ТФК по предложенной интенсивной схеме позволяет получать кислоту пищевой квалификации, существенно снизить ущерб наносимый окружающей среде и производить экспортно-рентабельные фосфорные соли.
2. Экспериментально установлено, что интенсификация процесса очистки ТФК от мышьяка в аппарате струйного смешения приводит к снижению коэффициента избытка H2S в смеси с 40+50 до 1,6, что в свою очередь приводит к снижению расхода раствора Na2S. Определены оптимальные параметры проведения процесса осаждения мышьяка в аппарате струйного смешения: <у = 0,005б(л</с), е = 45,0 + 50,0(%) и / = 1,6, позволяющие снизить концентрацию мышьяка в ТФК до с* = 0,00001(ш/дл*3), (при этом степень очистки кислоты достигает т7 = 99,8 + 99,9(%)), и получать кислоту, удовлетворяющую требованиям ВОЗ.
3. Для повышения уровня экологической безопасности производства исследован процесс отдувки избыточного количества H2S, образующегося при очистки ТФК, в интенсивном аппарате с провальной решеткой. Установлены оптимальные параметры процесса:
Рост=М{кПа), Gomdeg3d = 0,5хЮ"4(л*3 /с) и Окты = 0,5xl0"V/с), при соблюдении которых достигается степень очистки кислоты х = 99,59(%), удовлетворяющая санитарно-гигиеническим требованиям по допустимому содержанию H2S в ТФК.
4. Изучена абсорбция H2S из отдувочного воздуха в пенном аппарате со стабилизатором слоя следующими абсорбентами: 15 %-ный раствор Н3РО4, 5 %-ный раствор Na2CC>3 и 5 %-ный раствор NaOH. Определен эффективный абсорбент - 5 %-ный раствор NaOH, и экспериментально доказаны оптимальные параметры процесса очистки: Ga6cop6 =0,63х10"3(л*3 /с), GoM = 0,45x10'4 (л*3 /с) и
L0 =1,417(л<3 /(м2 -с)), позволяющие извлечь порядка 99,8(%) H2S из отдувочного воздуха, что значительно улучшает санитарные условия труда и отдыха.
5. Установлено, что использование 5 %-ного раствора NaOH как абсорбционного, позволяет организовать замкнутый цикл по раствору Na2S, который образуется как отход процесса абсорбции H2S из отдувочного воздуха, для использования его на стадии осаждения мышьяка из ТФК в аппарате струйного смешения.
6. Разработана технологическая документация на пилотные установки: очистки ТФК от мышьяка на аппарате струйного смешения и десорбции H2S из ТФК, которые можно использовать при проектировании производства пищевой фосфорной кислоты.
7. Для улучшения экологической обстановки и повышения качества окружающей среды изучена технология извлечения мышьяка из осадка, образовавшегося в аппарате струйного смешения, путем окисления его следующими растворами: азотная кислота, перманганат калия в кислой среде, перекись водорода в щелочной среде. Показано, что при обработке осадка сульфида мышьяка раствором Н202 в щелочной среде, при температуре 120 °С, в течении 1 часа, можно извлечь до 88,3(%) мышьяка из осадка и снизить антропогенную нагрузку на литосферу. 8. Экономический анализ проведенных экологических мероприятий по охране окружающей среды показал, что применение новых разработанных интенсивных методов на стадиях производства ТФК целесообразно и выгодно. При включении в технологию производства ТФК стадию очистки отходящих газов, предотвращенный экологический ущерб атмосферному воздуху составляет 170376,5(^6.). Применение новой технологии выделения мышьяка из отходов производства также разумно, потому что предотвращенный экологический ущерб в этом случае составляет 24977,4(/ту5.). Проведенные расчеты показали, что использование в качестве сырья для производства удобрений ТФК полученную по предлагаемой новой технологии очистки экономически обосновано, т.к. предотвращенный экологический ущерб от загрязнения и деградации сельскохозяйственных земель составит 19720,8(#уб.) и 5690,6(руб.) соответственно.
Окончательно можно заключить, что технологическую линию производства процесса очистки ТФК от примесей мышьяка, условно можно разделить на три стадии: 1) осаждения сульфида мышьяка, проводимое в аппарате струйного смешения; 2) десорбция избыточного H2S из кислоты, осуществляемая в пенном аппарате с провальной решеткой; 3) абсорбция H2S из отдувочного воздуха, для чего используется пенный аппарат со стабилизатором слоя. Организация производства очищенной ТФК по предложенной схеме, с последовательным прохождением каждого из узла процесса, позволяет получать кислоту пищевой квалификации, существенно снизить ущерб наносимый окружающей среде, что, в свою очередь, позволяет производить экспортно-рентабельные фосфорные соли.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Доманская, Анна Вячеславовна, 2007 год
1. Кармышов В.Ф. Химическая переработка фосфоритов. М.: Химия, 1970.-304 с.
2. Омаркулова К.О., Зиброва Н.А., Байгалина Г.Б. и др. Очистка термической фосфорной кислоты от ионов железа, свинца и мышьяка с помощью ионнообменных смол.// Химическая промышленность.1985. №9. - с.550*552.
3. Постников Н.Н. Термическая фосфорная кислота. Химия и технология. -М.: Химия, 1970.-378 с.
4. Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе./Под ред. Постникова Н.Н. М.: Химия, 1976. - 460 с.
5. Бабкин В.В., Бродский А.А. Фосфорные удобрения России. М.: ТОО «Агрохимпринт», 1995.-464 с.
6. Трапезников В.К., Иванов И.И., Тальвинский Н.Г. Локальное питание растений. М.: Химия, 1998. - 356 с.
7. Забелина Ю.А., Корогодов Н.С., Цыпина Э.И. Эффективность производства и применения минеральных удобрений. М.: Химия, 1980.-426 с.
8. Ефремов Е.Н. Перспективы развития внутреннего рынка минеральных удобрений.// Химическая промышленность. 2001. - №5. - с.3-6.
9. Концепция развития агрохимии и агрохимического обслуживания сельского хозяйства Российской Федерации на период до 2010 года./ Под ред. Романенко Г.А. М.: ВНИИА, 2005. - 25 с.
10. Ю.Левин Б.В., Ангелов А.И., Барбашин А.А. Перспективы использования минеральных удобрений в сельском хозяйстве России.//Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2005. - № 4. - С.54-57.
11. Ангелов А.И., Левин Б.В., Барбашин А.А. Возможности промышленности фосфорных удобрений в обеспечении127продовольственной безопасности России. // Бюллетень НИУИФ «Мир серы, N, Р и К». 2005. - № 5. - С. 5+9.
12. Ангелов А.И., Коршунов В.В., Левин Б.В. Перспективы вовлечения низкосортного фосфорного сырья в производство удобрений./ Труды
13. НИУИФ 85 лет. - 2004. - с.287+293.
14. Коршунов В.В. О направлении научных исследований по использованию бедных фосфоритовых руд в производстве минеральных удобрений.// Бюллетень НИУИФ «Мир серы, N, Р и К».вып.5., 2003.-С.5+9.
15. Технология фосфорных и комплексных удобрений./Под ред. Эвенчика С.Д., Бродского А.А М.: Наука, 1987. - 410 с.
16. Семенов Н.Н. Цепные реакции. М.: Госхимиздат, 1934. - 370 с.
17. Литвинов Н.Д. Фосфор и его молекулярный состав. // Журнал прикладной химии. 1936. - № 9. - С.589.
18. Доманская А.В., Сороко В.Е. Исследование процесса очистки термической фосорной кислоты от примесей мышьяка // Ж. прикл. химии РАН-Спб., 2004. 12 е.: ил.- 3. Рус. - Деп. В ВИНИТИ 28.06.2004, №1103-В2004
19. ГОСТ 8986-82* Фосфор желтый технический. Технические условия.
20. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971.-790 с.
21. Бланкштейн В.А., Бродский А. А. Эксплуатация производства термической фосфорной кислоты. Л.: ЛенНИИГипрохим, 1973. - 75 с.
22. Туров Ю.Я. Производство фосфора в СССР и за рубежом. Д.: ЛенНИИГипрохим, 1968. - 102 с.
23. Gilliland Е. R. The Thermo chemistry at the chemical substances. N. Y., 1934.- 681 p.
24. Рид С., Шервид Т. Свойства газов и жидкостей. М.: Изд-во «Недра», 1964.- 440 с.
25. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1966. - 370 с.
26. Евгращенко В.В., Крайнов Н.И., Годзиевский А.Ф. и др. Теплообмен в прямоточном абсорбере.// Промышленная и санитарная очистка газов. -М.: ЦИНТИХИМНЕФТМАШ. 1982. - вып.2. - с.4.
27. ГОСТ 10678-76* Кислота ортофосфорная термическая. Технические условия.
28. ГОСТ 24024.6-80* Фосфор и неорганические соединения фосфора. Метод определения хлоридов.
29. ЗО.Зуссер Е.Е. Очистка фосфорной кислоты от примесей. // Журнал прикладной химии. 1936. - № 9. - С.536.
30. Иофа З.А., Бруцкус Е.Б., Венгерова В.Я. Электрохимическая очистка фосфорной кислоты. // Журнал прикладной химии. 1935. - № 5. -С.840.
31. Лютрингсгаузер Г.Ф. Особенности электрохимической очистки фосфорной кислоты. // Труды «НИУИФА». 1938. - вып. 143. - С.11.
32. Кельцев Н.В. Очистка отходящих газов промышленности от вредных примесей. М.: Наука, 1978. - 50 с.
33. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I+IV групп: Справ, изд-во. Бандман А.Л., Гудзовский Г.А., Дубейковская Л.С. и др. /Под ред. Филова В.А. Л.: Химия, 1989. -С.431+433.
34. Балабеков О.С., Балтабаев Л.Ш. Очистка газов в химической промышленности. Процессы и аппараты. М.: Химия, 1981. - 256 с.
35. Степановский А.С. Охрана окружающей среды. Учебник. М.: ЮНИТИ, 2004. - 559 с.
36. Мышко Ф.Г. Экологическая безопасность. Монография. М.: ЮНИТИ, 2004.-206 с.
37. Таукин П.Б. Защита окружающей среды от токсичных отходов промышленности. СПб.: Гуманистика, 2004. - 208 с.
38. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: ФАИР-Пресс.- 2003. -560 с.
39. Николаев А.С., Доманская А.В. Технология очистки термической фосфорной кислоты от примесей мышьяка // Вестник ИНЖЕКОНА Серия: Технические науки. СПб.: СПбГИЭУ, 2006. - вып. 3 (12). -с. 195-203.
40. Адсорбция и пылеулавливание в производстве минеральных удобрений. / Под ред. Мухленова И.П., Ковалева О.С. М.: Химия, 1987.-210 с.
41. Брицке Э.В., Пестов Н.Е. Термическое получение фосфорной кислоты и высокопроцентных фосфатов. М.: Химия, 1978. - 125 с.
42. Френкель М.Г. Исследование способов получения фосфористой кислоты в присутствии фосфатов. М.: Наука, 1975. - 212 с.
43. Тарат Э.Я., Мухленов И.П., Туболкин А.Ф. и др. Пенный режим и пенные аппараты. Л.: Химия, 1977. - 303 с.
44. Цыпина Э.И. Производство и потребление минеральных удобрений, фосфора, фосфорной кислоты в зарубежных странах. М.: Наука, 1976. -65 с.
45. Кореньков Г.Л., Ромашова Н.Н. Захоронение токсичных отходов. М.: Химия, 1973.-58 с.
46. Баранова Р.А. Переработка отходов фосфорнокислотного производства. -М.: Наука, 1977.- 168 с.
47. Олевинский М.И. Отходы фосфорнокислотного производства. Переработка и потребление. -М.: Наука, 1981. 247 с.
48. Руководство по анализу в производстве фосфора, фосфорной кислоты и удобрений. / Под ред. Мойжес И.Б. Л.: Химия, 1973. - 270 с.
49. Кельман Ф.Н., Бруцкус Е.Б., Отерович Р.Х. Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорных удобрений. М.: Химия, 1965.-396 с.
50. Грошев А.П. Технический анализ. Л., М.: Госхимиздат, 1953. - 523 с.
51. Аналитическая химия. Химические методы анализа./ Под ред. Петрухина О.М. М.: Химия, 1993. - 397 с.
52. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. / Пер. с нем. Гармаша А.В. М.: Мир, 1997. - 424 с.
53. Коростелев П.П. Лабораторная техника химического анализа. / Под ред. Бусева А.И.-М.: Химия, 1981.-312 с.
54. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководства по фотометрическом методам анализа. / 5-е изд., переб. Л.: Химия, 1986. -432 с.
55. Немодрук А.А., Безрогова Е.В. Фотохимические реакции в аналитической химии. М.: Химия, 1992. - 169 с.
56. Вайнфорднер Дж. Спектроскопические методы определения следов элементов./ Пер. с англ. Под ред. Петрухина О.М., Недлера В.В. М.: Мир, 1979.-652 с.
57. Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия. ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83). М.: Госстандарт России, 1992. - 25 с.
58. Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. 4.1. Общие требования. ГОСТ 29251-91 (ИСО 385/1-84). М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1992. - 20 с.бО.Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа. М.: Химия, 1984. - 168 с.
59. Налимов В.В. Применение математической статистики при анализе вещества. -М.: Физматгиз, 1960.-431 с.
60. Москвин JI.H., Царицына Л.Г. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии. Л.: Химия, 1991. - 256 с.
61. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков инженеров и врачей. В 3-х томах. / 7-е изд. Под общ. Ред. Н.В.Лазарева. Л.: Химия, 1976.
62. Перегуд Е.А., Горелик Д.О. Инструментальные методы контроля загрязнения атмосферы. Л.: Химия, 1982. - 384 с.
63. Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. /Справочник. М.: Химия, 1989.-368 с.
64. Другов Ю.С., Родин А.А. Газохраматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды и почвы. Практическое руководство. СПб.: Теза, 1999. - 622 с.
65. Количественный анализ хромотографическими методами. / Под ред. Э.Кэц, Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 580 с.
66. Методические рекомендации по определению различных элементов (ионов) с использованием ионоселективных электродов. / Под ред. Р.Р.Тарасянца. Черкассы, 1990. - 112 с.
67. Горелик Д.О., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. М.: Изд-во стандартов, 1992. - 433 с.
68. ГОСТ Р 8.563-96 Методы выполнения измерений. М.: Госстандарт России, 1996. - 11 с.
69. Агафонов И.Л., Девятых Г.Г. Масс-спектрометрический анализ газов и паров высокой чистоты. М.: Наука, 1980. - 334 с.
70. Лейте В. Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочем месте. Л.: Химия, 1980. - 344 с.
71. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды.// Энциклопедия «Экометрия»/ под ред. Исаева Л.К. СПб., 1998.-851 с.
72. Бреслев П.И. Оптические абсорбционные газоанализаторы и их применение. JL: Энергия, 1986. - 64 с.
73. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1971.-226 с.
74. Майстренко В.Н., Халитов Р.З., Будынков Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. - 319 е.: ил.
75. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 г. // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1994. - № 10. - С.11+21.
76. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.
77. Муравьева С.И., Буковский М.И., Прохорова Е.К. и др. Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей зоны: Справ, изд. М.: Химия, 1991.-368 с.
78. Хмельницкий Р.А., Бродский Е.С. Масс-спектрометрия загрязнений окружающей среды. М.: Химия, 1990. - 184 с.
79. Кельмер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. - 216 с.
80. Батырев В.А. Рентгеноспектральный микрозондовый анализ. М.: Металлургия, 1982. - 151 с.
81. Гоулдштейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. / Пер. с англ., под ред. Петрова В.В. М.: Мир, 1984. - 651 с.
82. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. / Пер. с англ., под ред. Петрова В.В. М.: Мир, 1989. - 564 с.
83. Основы аналитической электронной микроскопии. / Пер. с англ., под ред. Грега Г. М.: Металлургия, 1990. - 584 с.
84. Позин Н.Е., Мухленов И.П., Тарат Э.Я. Пенные газоочистители, теплообменники и абсорберы. Работа и расчет пенных аппаратов. Л.: Госхимиздат, 1959. - 153 с.
85. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. JL: Химия, 1968.-512 с.
86. Гальперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1964. - 288 с.
87. Гальперин Н.И., Айнштейн В.Г. Основы техники псевдоожижения. -М.: Химия, 1967.-667 с.
88. Мухленов И.П., Анохин В.Н., Проскуряков Н.Г. и др. Катализ в кипящем слое. JL: Химия, 1978. - 232 с.
89. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое. / Под ред. Баскакова А.П. М.: Металлургия, 1978. - 247 с.
90. Бланкштейн В.А. Разработка схемы производства пищевой фосфорной кислоты мощностью 12 тыс. т. в год 100 %-ной фосфорной кислоты. -Л.: ЛенНИИГипрохим, 1978. 80 с.
91. Бланкштейн В.А. Изучение возможности интенсификации процесса отделения твердых фаз из фосфорных кислот с применением ПАВ. Л.: ЛенНИИГипрохим, 1978. - 75 с.
92. Кафаров В.В., Малиновская Т.А. О возможности моделирования процесса фильтрации на основе анализа структуры осадка. // Химическая промышленность. 1956. - № 8. - С. 34.
93. Циркин И.И., Жужиков В.А. О расчете процессов фильтрования с образованием сжижаемого осадка при подаче суспензии центробежными насосами. // Химическая промышленность. 1967. - № 7.-С. 63.
94. Копылев Б.Б., Бабурина М.С., Реутович Л.Н. Фильтрование пищевой фосфорной кислоты. // В кн.: Процессы разделения суспензии в неорганических производствах. // Сборник научных трудов. Л.: ЛенНИИГипрохим, 1978. - 320 с.
95. Хромых В.Ф., Перминов П.С., Жужиков В.А. Исследование закономерностей процесса нанесения вспомогательных веществ наплоскую фильтровальную перегородку. // Химическая промышленность. 1970. - № 12. - С. 42.
96. Очистка газов в производстве фосфора и фосфорных удобрений. / Под ред. Тарата Э.Я. Л.: Химия, 1979. - 280 с.
97. Тарат Э.Я., Мухленов И.П., Балтабаев Л.Ш. Очистка и утилизация газопылевых выбросов в фосфорной промышленности. // Сб. научных трудов. Л.: Химия, 1975. - С. 65-71.
98. Лазеев Г.С., Петров А.А., Сирота Л.Б. Спектрально-изотопный метод в агрохимии и биологии. СПб.: издательство СпбГУ, 1999. - 446 с.
99. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VTII групп. Справ, изд-во. Бандман А.Л., Волкова Н.В., Грекова Т.Д. и др. // Под ред. Филова В.А. Л.: Химия, 1989. - С. 82-96.
100. Копылов Н.И., Кашинский Ю.Д. Мышьяк. Сибирское университетское изд-во, Новосибирск, 2004. - 367 с.
101. Мицуике А. Методы концентрирования микроэлементов в неорганическом анализе. М.: Химия, 1986. - 152 с.
102. А. с. № 464531 СССР. Способ переработки мышьяксодержащих отходов. Петров А.Н., Тельмых Т.Ф., Попова Г.И. и др. Опубл. 25.03.75, БИ, 1975.-№ 11.- С. 58.
103. А. с. № 908881 СССР. Способ удаления мышьяка из медно-мышьяковистого шлама. Шабаев С.М., Полукаров A.M., Мильке Э.Г. и др. БИ, 1982.-№8.
104. А. с. № 1396622 СССР. Способ переработки мышьяксодержащих отходов. Аксенов B.C., Адрышев А.К., Рудман Б.Н. БИ, 1988. - № 29.
105. Глоба В.Н., Яковлев В.И., Борисов В.В. Строительство и эксплуатация подземных хранилищ. Киев: Будивильник, 1985. - 88 с.
106. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов. // Санитарные правила № 3183-840. М.: Минздрав СССР, 1985. - 105 с.
107. Иванов В.П. Место химической промышленности в развитии экономики.// Вестник химической промышленности. 2001. - вып.4. -с.1.
108. Пахомова Н.В., Рихтер К.К. Экономика природопользования и охраны окружающей среды. издательство СпбГУ, 2001. - 220 с.
109. ГОСТ Р ИСО 14001-98 Системы управления окружающей среды. Требования и руководство к применению.
110. Мамин Р.Г. Безопасность природопользования и экология здоровья.- М.: ЮНИТИ, 2003. 238 с.
111. Лукьянчиков Н.Н. Природная рента и охрана окружающей среды. -М.: ЮНИТИ, 2004. 176 с.
112. Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками./ под ред. Тихомирова Н.П. М.: ЮНИТИ, 2003. - 350 с.
113. Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы. М.: ФАИР-Пресс, 2002. - 336 с.
114. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: ФАИР-Пресс, 2003.-560 с.
115. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. М.: Феникс, 2004. -576 с.
116. Игнатов В.Г., Кокин А.В. Экология и экономика природопользования. М.: Феникс, 2003. - 512 с.
117. Хван Т.А. Промышленная экология. М.: Феникс, 2003 .-512с.
118. Ушаков С.А. Экологическое состояние территории России. 2-е издание. М.: Академия, 2004. - 480 с.
119. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. 2-е издание.- М.: Академия, 2004. 480 с.
120. Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. М.: Академия, 2004. - 208 с.
121. Гридел Т.Е., Алленби Б.Р. Промышленная экология./ пер. с англ. Под ред. Гирусова Э.В. М.: Юнити-Дана, 2004. - 527 с.
122. Лукьянчиов Н.Н. Экология и экономика природопользования./ под ред. Гирусова Э.В., Лопатина В.Н. М.: Книга Сервис, 2003. - 519 с.
123. Кожухар В.М. Практикум по экономике природопользования. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К0», 2005. - 208 с.
124. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. экономика природопользования. М.: ТЕИС, 1997.-247 с.
125. Журавлев В.П. Охрана окружающей среды в строительстве. М.: издательство АСВ, 1995. - 231 с.
126. Неверов А.В. Экономика природопользования. Минск: Высшая школа, 1990.-243 с.
127. Нестеров П.М., Нестеров А.П. Экономика природопользования и рынок. М.: Закон и право: ЮНИТИ, 1997. - 308 с.
128. Сахаев В.Г., Щербицкий Б.В. Экономика природопользования и охрана окружающей среды. Киев: Выща школа, 1987. - 284 с.
129. Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования. М.: Закон и право: ЮНИТИ, 1998. - 347 с.
130. Экономика природопользования./ под ред. Хачатурова Т.С. М.: издательство МГУ, 1991. - 288 с.
131. Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды./ Минэкономики РФ, Минфин РФ, Минприроды РФ. М.: Экономика, 1993. - 380 с.
132. Инструкция по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды./ Минэкономики, Минфин, Госкомитет по охране окружающей среды. М.: Экономика, 1997. - 460 с.
133. Порядок определения ущерба от загрязнения земель химическими веществами./ Минприроды РФ, Роскомзем РФ. М.: Экономика, 1993. -180 с.
134. Методика определения предотвращенного экологического ущерба./ Госкомприроды РФ. М.: Экономика, 1999. - 245 с.
135. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция). М.: Экономика, 2000. -195 с.
136. Сборник нормативной документации по переработке, обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. -М.: Промэкознание, 1991. 247 с.
137. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРЕМЕНТОВ ПО ОЧИСТКЕ ТФК ОТ МЫШЬЯКА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕАКЦИИ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.