Об утверждении справочника по наилучшим доступным техникам "Производство неорганических химических веществ"

Новый

Постановление Правительства Республики Казахстан от 21 сентября 2023 года № 821

      В соответствии с пунктом 6 статьи 113 Экологического кодекса Республики Казахстан Правительство Республики Казахстан ПОСТАНОВЛЯЕТ:

      Утвердить прилагаемый справочник по наилучшим доступным техникам "Производство неорганических химических веществ".

      2. Настоящее постановление вводится в действие со дня его подписания.

      Премьер-Министр
Республики Казахстан
А. Смаилов

  Приложение
к постановлению Правительства
Республики Казахстан
от 21 сентября 2023 года № 821

Справочник по наилучшим доступным техникам
"Производство неорганических химических веществ"

Оглавление

      Список схем/рисунков

      Список таблиц

      Глоссарий

      Предисловие

      Область применения

      Принципы применения

      1. Общая информация

      1.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

      1.1.1. Сырьевая база

      1.1.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      1.1.3. Технико-экономические характеристики

      1.1.4. Основные экологические проблемы

      1.1.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.1.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ

      1.2.1. Сырьевая база

      1.2.2. Структура и технологический уровень

      1.2.3. Технико-экономические характеристики

      1.2.4. Основные экологические проблемы

      1.2.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.2.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.3. Производство плавиковой кислоты

      1.3.1. Сырьевая база

      1.3.2. Структура и технологический уровень

      1.3.3. Технико-экономические характеристики

      1.3.4. Основные экологические проблемы

      1.3.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.3.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.4. Производство аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака

      1.4.1. Сырьевая база

      1.4.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      1.4.3. Технико-экономические характеристики

      1.4.4. Основные экологические проблемы

      1.4.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.4.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.5. Производство хлора и каустической соды

      1.5.1. Сырьевая база

      1.5.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      1.5.3. Технико-экономические характеристики

      1.5.4. Основные экологические проблемы

      1.5.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.5.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.6. Производство хромовых соединений

      1.6.1. Сырьевая база Казахстана

      1.6.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      1.6.3. Технико-экономические характеристики

      1.6.4. Основные экологические проблемы

      1.6.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      1.6.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      2. Методология определения наилучших доступных техник

      2.1. Детерминация, принципы подбора

      2.2. Критерии отнесения техник к наилучшей доступной технике

      3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      3.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

      3.1.1. Производство желтого фосфора

      3.1.2. Производство термической фосфорной кислоты

      3.1.3. Производство кислота ортофосфорной термической марки "А" (пищевая)

      3.1.4. Производство триполифосфата натрия

      3.1.5. Производство гексаметафосфата натрия

      3.1.6. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      3.1.7. Сбросы загрязняющих веществ в воду и окружающую среду

      3.1.8. Отходы производства

      3.1.9. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ

      3.2.1. Производство серной кислоты

      3.2.2. Производство ЭФК

      3.2.3. Производство аммофоса

      3.2.4. Производство ТКФ

      3.2.5. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      3.2.6. Сбросы загрязняющих веществ в воду и ОС

      3.2.7. Отходы производства

      3.2.8. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.3. Производство плавиковой кислоты

      3.3.1. Описание технологического процесса

      3.3.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      3.3.3. Сбросы загрязняющих веществ в воду и ОС

      3.3.4. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.3.5. Отходы производства

      3.4. Производство аммиака, слабой азотной кислоты, аммиачной селитры

      3.4.1. Производство аммиака

      3.4.1.1. Описание технологического процесса

      3.4.1.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве аммиака

      3.4.1.3. Сбросы загрязняющих веществ при производстве аммиака

      3.4.1.4. Отходы, образующиеся при производстве аммиака

      3.4.2. Производство слабой азотной кислоты

      3.4.2.1. Описание технологического процесса производства слабой азотной кислоты

      3.4.2.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве азотной кислоты

      3.4.2.3. Сбросы загрязняющих веществ при производстве азотной кислоты

      3.4.2.4. Отходы, образующиеся при производстве азотной кислоты

      3.4.3. Производство аммиачной селитры

      3.4.3.1. Описание технологического процесса производства аммиачной селитры

      3.4.3.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве аммиачной селитры

      3.4.3.3. Сбросы загрязняющих веществ при производстве аммиачной селитры

      3.4.3.4. Отходы, образующиеся при производстве аммиачной селитры

      3.4.5. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.5. Производство каустической соды и хлора

      3.5.1. Производство каустической соды и хлора

      3.5.2. Производство гипохлорита натрия

      3.5.3. Установка получения азота

      3.5.4. Участок ингибирования соляной кислоты

      3.5.5. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      3.5.6. Сбросы загрязняющих веществ в воду и ОС

      3.5.7. Отходы производства

      3.5.8. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.6. Производство хромовых соединений

      3.6.1. Производство монохромата натрия - полупродукт

      3.6.1.1. Описание технологического процесса производства монохромата натрия - полупродукт

      3.6.1.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве монохромата натрия

      3.6.2. Производство бихромата натрия – продукт, полупродукт

      3.6.2.1. Описание технологического процесса производства бихромата натрия - полупродукт

      3.6.2.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве бихромата натрия

      3.6.3. Производство оксида хрома металлургического

      349

      3.6.3.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве хрома металлургического

      3.6.4. Производство бихромата калия

      3.6.4.1. Описание технологического процесса производства бихромата калия

      3.6.4.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве бихромата калия

      3.6.5. Производство сульфата хрома

      3.6.5.1. Описание технологического процесса производства сульфата хрома

      3.6.5.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве сульфата хрома

      3.6.6. Производство ангидрида хромового

      3.6.6.1. Описание технологического процесса производства ангидрида хромового

      3.6.6.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве хромового ангидрида

      3.6.7. Производство оксида хрома пигментного - 1 (ОХП)

      3.6.7.1. Описание технологического процесса производства оксида хрома пигментного - 1 (ОХП)

      3.6.7.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве оксида хрома пигментного- 1

      3.6.8. Производство оксида хрома пигментного - 2 (ОХП)

      3.6.8.1. Описание технологического процесса производства оксида хрома пигментного - 2 (ОХП)

      3.6.8.2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве оксида хрома пигментного- 2

      3.6.9. Отходы производства

      3.6.10. Потребление топливно-энергетических ресурсов

      3.6.11. Водопотребление

      368

      4.1. Внедрение систем экологического менеджмента

      4.2. Внедрение систем энергетического менеджмента

      4.3. Контроль качества сырья и топлива, параметры контроля

      4.4. Мониторинг выбросов

      4.4.1. Общие принципы мониторинга и контроля эмиссий

      4.4.2. Компоненты мониторинга

      4.4.3. Исходные условия и параметры

      4.4.4. Периодический мониторинг

      4.4.5. Непрерывный мониторинг. Места установки датчиков

      4.5. Техники контроля загрязнения земли/почвы

      4.6. Техники управления отходами

      4.7. Водопользование и управление сточными водами

      4.7.1. Системы сбора сточных вод (раздельная канализация)

      4.7.2. Повторное использование и рециркуляция

      4.8. Техники снижения уровня шумового воздействия

      5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

      5.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

      5.1.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

      5.1.1.1. Снижение выбросов твердых частиц

      5.1.1.1.1. Циклоны

      5.1.1.1.2. Тканевые фильтры

      5.1.1.1.3.Электрофильтры

      5.1.1.1.4. "Мокрые" пылеуловители

      5.1.1.1.5. Комбинации методов очистки

      5.1.1.1.5.1. Коагуляционные мокрые пылеуловители

      5.1.1.1.5.2. Инерционно-турбулентный аппарат с регулируемой подвижной насадкой (ИТПН с РПН)

      5.1.1.2. Конденсация желтого фосфора из печного газа

      5.1.1.3. Абсорбция

      5.1.2. Техники очистки сточных вод

      5.1.2.1. Биологический метод очистки сточных вод

      5.1.2.2. Сбор и очистка ливневых и дренажных вод

      5.1.2.2.1. Пруд-накопитель

      5.1.2.3. Комбинации методов очистки

      5.1.2.4. Обезвоживание осадков сточных вод

      5.1.2.4.1. Механическое обезвоживание осадков

      5.1.2.4.2. Обезвоживание осадков на иловых площадках

      5.1.3. Техники контроля загрязнения земли/почвы и управления отходами

      5.1.3.1. Утилизация "котрельного молока"

      5.1.4. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.1.5. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.1.6. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.1.7. Мониторинг состояния почвенного покрова

      5.1.8. НДТ, направленная на утилизацию (повторное использование) печного газа фосфорного производства в качестве теплотворного горючего компонента

      5.1.9. НДТ, направленная на повышение безопасности продукции

      5.1.10. НДТ, направленная на предотвращение выбросов путем использования котрельного молока в технологических процессах

      5.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТФК

      5.2.1. Техники сокращения эмиссий в атмосферный воздух

      5.2.1.1. Инерционно-вихревые пылеуловители (ИВПУ)

      5.2.2. Техники контроля загрязнения земли/почвы и управления отходами

      5.2.2.1. Предотвращение загрязнения почвенного покрова

      5.2.3. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.2.4. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.2.5. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.2.6. Мониторинг состояния почвенного покрова

      5.2.7. НДТ при производстве серной кислоты

      5.2.7.1. НДТ, направленная на снижение эмиссий и повышение степени превращения диоксида серы в системе "Двойное контактирование - двойная абсорбция"

      5.2.7.2. Использование тепла охлаждения печного газа для получения энергетического пара

      5.2.8. НДТ при производстве ЭФК

      5.2.8.1. НДТ, направленная на снижение выбросов фтористых газов при интенсивном дигидратном режиме разложения низкосортного фосфатного сырья

      5.2.8.2. Замена карусельных фильтров на ленточные вакуум-фильтры

      5.2.9. НДТ при производстве аммофоса

      5.2.9.1. НДТ, направленная на сокращение потерь аммиака при двухступенчатой аммонизации фосфорной кислоты с установкой на второй ступени трубчатого реактора

      5.2.10. НДТ при производстве ТКФ

      5.2.10.1. Использование тепла отходящих газов из ЭТА для выработки перегретого пара высокого давления

      5.2.10.2. Двухступенчатая очистка отходящих газов от пыли и фтороводорода в производстве ТФК

      5.3. Производство плавиковой кислоты

      5.3.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

      5.3.2. Техники контроля загрязнения почвы и управления отходами

      5.3.3. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.3.4. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.3.5. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.3.6. Мониторинг состояния почвенного покрова

      5.4. Производство аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака

      5.4.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

      5.4.1.1. Выбросы аммиака (NH3)

      5.4.1.2. Выбросы азота и его соединений

      5.4.2. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.4.3. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.4.5. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.4.6. Повышение безопасности производственного процесса

      5.4.7. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов

      5.5. Производство хлора и каустической соды

      5.5.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

      5.5.2. Водопотребление и управление сточными водами

      5.5.2.1. Использование более чистого сырья и вспомогательных материалов (выбор типа соли)

      5.5.2.2. Повторное использование и рециркуляция

      5.5.2.3. Снижение содержания сульфатов в сточных водах

      5.5.3. Техники снижения образования отходов

      5.5.3.1. Использование отработанной серной кислоты при сушке хлора вместо ее нейтрализации и сброса

      5.5.3.2. Реконцентрация отработанной серной кислоты

      5.5.4. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.5.5. Техники предотвращения загрязнения почвенного покрова

      5.5.6. НДТ, направленные на оптимизацию технологического процесса

      5.5.6.1. НДТ, направленная на эффективное использование природного рассола

      5.5.6.2. НДТ, направленная на возобновление соляных залежей и защиту мембран

      5.5.6.3. НДТ, направленная на рециркуляцию католита в составе мембранных электролизных установок

      5.5.6.4. НДТ, направленная на обеспечение герметичности и прочности электролизной ячейки в ходе эксплуатации

      5.5.6.5. НДТ, способствующая повышению степени безопасности предотвращением газообмена

      5.5.6.6. Газожидкостное разделение смеси для минимизации колебания перепада давления внутри ячейки и продления срока службы мембраны

      5.5.6.7. Модульная система биполярного мембранного электролизера

      5.5.6.8. НДТ, направленная на очистку рассола от сульфата

      5.5.6.9. Замкнутый цикл охлаждающей и захоложенной воды

      5.5.6.10. Возврат анолита после обработки на стадию приготовления рассола

      5.5.6.11. Замкнутый цикл серной кислоты, используемой при осушке хлора, который включает в себя установку концентрирования кислоты

      5.5.7. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.5.8. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.5.9. Мониторинг состояния почвенного покрова

      5.6. Производство хромовых соединений

      5.6.1. Техники для предотвращения выбросов в атмосферный воздух

      5.6.2. Снижение потребления энергии (энергетическая эффективность)

      5.6.3. Мониторинг выбросов в атмосферный воздух

      5.6.4. Мониторинг сбросов в водные объекты

      5.6.5. Управление отходами

      6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

      6.1. Общие положения

      6.1.1. Система экологического менеджмента

      6.2. НДТ, направленные на снижение эмиссий в атмосферный воздух

      6.2.1. Производство фосфорных соединений

      6.2.2. Производство серной кислоты

      6.2.3. Производство ЭФК

      6.2.4. Производство аммофоса

      6.2.5. Производство ТКФ

      6.2.6. Производство аммиака

      6.2.7. Производство хлора и каустической соды

      6.2.8. Производство хромовых соединений

      6.3. НДТ, направленные на снижение эмиссий в водные объекты

      6.3.1. Производство хлора и каустической соды

      6.3.2. Производство хромовых соединений

      6.4. НДТ, направленные на снижение нагрузки окружающей среды отходами производства

      6.4.1. Производство фосфорных соединений

      6.4.2. Производство ЭФК

      6.4.3. Производство хлора и каустической соды

      6.4.4. Производство хромовых соединений

      6.5. НДТ, направленные на снижение физического воздействия на окружающую среду

      6.6. НДТ, направленные на повышение энергоэффективности

      6.6.1. Производство серной кислоты

      6.6.2. Производство ТКФ

      6.6.3. Производство плавиковой кислоты

      6.6.4. Производство аммиака

      6.6.5. Производство хлора и каустической соды

      6.7. Мониторинг

      6.8. Технологические показатели НДТ

      6.8.1. Технологические показатели выбросов

      6.8.2. Технологические показатели сбросов

      6.8.3. Иные технологические показатели

      7. Перспективные техники

      7.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

      7.1.1. Использование нефтяного шлама при агломерации фосфоритной мелочи

      505

      7.1.3. Использование борсодержащих соединений при агломерации фосфоритной мелочи

      7.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ

      7.2.1. Повышение производительности схем ЭФК и БГС за счет внедрения автоматизированной системы мониторинга процессов

      7.2.2. Улучшение качества ТКФ

      7.2.3. Расширение ассортимента минеральных удобрений

      7.3. Производство плавиковой кислоты

      7.4. Производство аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака

      7.5. Производство хлора и каустической соды

      7.6. Производство хромовых соединений

      8. Дополнительные комментарии и рекомендации

      Библиография

      Приложение А

Список схем/рисунков

      Рисунок 1.1. Структура производства неорганических химических веществ в Республике Казахстан

      Рисунок 1.2. Объем выпуска продукции на предприятии "ТОО "НДФЗ"

      Рисунок 1.3. Схема взаимосвязи цехов на заводе "МУ"

      Рисунок 1.4. Грануляция и складирование природной серы

      Рисунок 1.5. Области применения серной кислоты

      Рисунок 1.6. Производство плавиковой кислоты в РК в период 2014 - 2019 гг., тонн

      Рисунок 1.7. Многоступенчатая структура производства продукции на АО "КазАзот"

      Рисунок 1.8. Структура АО "КазАзот" по видам выпускаемой продукции

      Рисунок 1.9. Объем выпуска аммиака, тонн в год

      Рисунок 1.10. Объем производства слабой азотной кислоты на АО "КазАзот" по годам, тонн в год

      Рисунок 1.11. Объем выпуска аммиачной селитры, тонн в год

      Рисунок 1.12. Доля добычи хромитов по странам, 2018

      Рисунок 1.13. Динамика продаж на мировом рынке хрома в 2020 гг

      Рисунок 1.14. Доли стран мира в продажах (%) на мировом рынке хрома, 2020

      Рисунок 1.15. Объем выпуска продукта / полупродукта на АО " АЗХС", тонн в год

      Рисунок 1.16. Объем выпуска продукта / полупродукта, тонн в год

      Рисунок 1.17. Концентрация маркерных загрязняющих веществ, мг/Нм3

      Рисунок 2.1. Этапы оценки экономической эффективности внедрения и эксплуатации техники

      Рисунок 3.1. Принципиальная технологическая схема получения желтого фосфора

      Рисунок 3.2. Процесс спекания агломерата из фосфоритной мелочи

      Рисунок 3.3. Технологическая схема агломерации фосфоритной мелочи

      Рисунок 3.4. Фосфорная печь

      Рисунок 3.5. Принцип действия электрофильтра

      Рисунок 3.6. Технологические схемы производства фосфорной кислоты термическим методом

      Рисунок 3.7. Технологическая схема производства термической фосфорной кислоты двухстадийным методом

      Рисунок 3.8. Принципиальная технологическая схема процесса получения триполифосфата натрия

      Рисунок 3.9. Технологическая схема получения гексаметафосфата натрия с использованием едкого натра и печных газов производства желтого фосфора

      Рисунок 3.10. Концентрация фосфина (PH3) по технологическим процессам

      Рисунок 3.11. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ, тонн в год по предприятию ТОО"НДФЗ"

      Рисунок 3.12. Принципиальная схема одинарного контактирования производства серной кислоты из серы

      Рисунок 3.13. Технологическая схема плавления и очистки серы

      Рисунок 3.14. Агрегат плавления твердой серы

      Рисунок 3.15. Циклонная печь для сжигания серы

      Рисунок 3.16. Схема контактного окисления диоксида серы по схеме с одинарным контактированием

      Рисунок 3.17. Схема работы контактного отделения по методу ДКДА

      Рисунок 3.18. Принципиальная схема производства серной кислоты из серы методом ДКДА

      Рисунок 3.19. Принципиальная схема получения ЭФК

      Рисунок 3.20. Схема производства ЭФК в дигидратном режиме

      Рисунок 3.21. Усовершенствованная принципиальная схема производства ЭФК дигидратным способом

      Рисунок 3.22. Схема ленточного вакуум-фильтра

      Рисунок 3.23. Технологическая схема производства аммофоса с РКСГ

      Рисунок 3.24. Схема производства гранулированного аммофоса с аммонизатором-гранулятором

      Рисунок 3.25. Технологическая схема производства аммофоса с аппаратом БГС и упаркой пульпы

      Рисунок 3.26. Принципиальная схема получения аммофоса с промежуточной упаркой суспензии

      Рисунок 3.27. Технологическая схема производства аммиака с двухступенчатой аммонизацией

      Рисунок 3.28. Схема трубчатого реактора

      Рисунок 3.29. Принципиальная схема получения КОФ методом циклонной плавки

      Рисунок 3.30. Принципиальная схема циклонного энерготехнологического агрегата

      Рисунок 3.31. Технологическая схема производства обесфторенного фосфата в циклонном энерготехнологическом агрегате

      Рисунок 3.32. Усовершенствованная технологическая схема производства обесфторенного фосфата методом плавления

      Рисунок 3.33. Схема работы аппарата АПН

      Рисунок 3.34. Принципиальная схема производства плавиковой кислоты

      Рисунок 3.35. Модернизированная принципиальная схема производства плавиковой кислоты

      Рисунок 3.36. Схема установки скруббера Вентури

      Рисунок 3.37. Технологическая схема производства аммиака

      Рисунок 3.38. Технологическая схема агрегата АК- 72

      Рисунок 3.39. Принципиальная схема производства аммиачной селитры

      Рисунок 3.40. Фактическое потребление природного газа на производство одной тонны аммиака

      Рисунок 3.41. Производство каустической соды и хлора электрохимическим методам по мембранной технологии [4]

      Рисунок 3.42. Схема разложения хлорида натрия на катион натрия и анион хлора в электролизере

      Рисунок 3.43. Схема разложения хлорида натрия на катион натрия и анион хлора в электролизере

      Рисунок 3.44. Единичный элемент мембранного электролизера Uhde [79]

      Рисунок 3.45. Выбросы маркерных загрязняющих веществ, мг/Нм3

      Рисунок 3.46. Схема технологических потоков АО "АЗХС"

      Рисунок 5.1. Схема пилотной установки передела желтого фосфора в красный

Список таблиц

      Таблица 1.1. Минеральный состав руд основных промышленных месторождений Каратау, вес. %

      Таблица 1.2. Сравнительный химический состав характерных проб кускового фосфорита и фосфоритной мелочи

      Таблица 1.3. Химический состав фосфоритной пробы различного гранулометрического состава

      Таблица 1.4. Химический состав кокса различного гранулометрического состава

      Таблица 1.5. Требования к производимой продукции – желтого фосфора

      Таблица 1.6. Требования к производимой ТФК марки Б [12]

      Таблица 1.7. Требования к производимой продукции – кислота ортофосфорная термическая марки "А" (пищевая)

      Таблица 1.8. Условия стабильности обеих форм

      Таблица 1.9. Требования к производимой продукции – триполифосфата натрия [13]

      Таблица 1.10. Физико-химические свойства ГМФН

      Таблица 1.11. Требования к выпускаемой продукции – ГМФН – соответствуют ГОСТ 10678 или спецификации потребителя [14]

      Таблица 1.12. Выпуск продукции за период 2015 - 2019 гг.

      Таблица 1.13. Характеристика исходного сырья для производства серной кислоты [34]

      Таблица 1.14. Характеристика сернокислотных катализаторов

      Таблица 1.15. Характеристика исходного сырья для производства ЭФК

      Таблица 1.16. Характеристика исходного сырья для производства аммофоса

      Таблица 1.17. Характеристика исходного сырья для производства КОФ

      Таблица 1.18. Перечень предприятий, производящих серную кислоту из технической серы в Республике Казахстан

      Таблица 1.19. Физико-химические показатели технической серной кислоты

      Таблица 1.20. Требования к составу ЭФК

      Таблица 1.21. Требования к составу аммофоса

      Таблица 1.22. Требования к составу ТКФ

      Таблица 1.23. Состав флотационного плавикового шпата

      Таблица 1.24. Химический состав плавиковой кислоты

      Таблица 1.25. ПДК плавиковой кислоты

      Таблица 1.26. Физические свойства аммиака

      Таблица 1.27. Зависимость давления, плотности жидкости и паров над жидкостью в зависимости от температуры

      Таблица 1.28. Зависимость давления насыщенных паров аммиака и плотность жидкости и пара от температуры

      Таблица 1.29. Растворимость азотоводородной смеси стехиометрического состава в жидком аммиаке, дм3/кг

      Таблица 1.30. Качественные нормативы жидкого аммиака

      Таблица 1.31. Требования к качеству слабой азотной кислоты

      Таблица 1.32. Физико-химические свойства аммиачной селитры

      Таблица 1.33. Кристаллические формы аммиачной селитры

      Таблица 1.34. Качественные нормативы аммиачной селитры

      Таблица 1.35. Выпуск продукции за период 2015 - 2019 гг.

      Таблица 1.36. Основные потребители соляной кислоты, получаемой на предприятии АО "Каустик".

      Таблица 1.37. Каустическая сода, Нормы массовых долей примесей в пересчете на 100 % - ный продукт.

      Таблица 1.38. Хлор жидкий

      Таблица 1.39. Кислота соляная синтетическая (ГОСТ 857) [75]

      Таблица 1.40. Кислота соляная ингибированная [76]

      Таблица 1.41. Гипохлорит натри

      Таблица 1.42. Отбеливатель жидкий серии "Белизна"

      Таблица 1.43. Производственные показатели АО "Каустик" за 2014 – 2018 гг

      Таблица 1.44. План производства АО "Каустик" на 2020 - 2024 гг

      Таблица 1.45. Физико-химические свойства и ПДК продуктов выпускаемых на АО "АЗХС"

      Таблица 1.46. Выпуск продукции АО "АЗХС" в период 2015 - 2019 гг

      Таблица 1.47. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ

      Таблица 1.48. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ

      Таблица 3.1. Приблизительный состав печного газа на выходе из печи

      Таблица 3.2. Нормы технологического режима конденсации фосфора

      Таблица 3.3. Методы отвода теплоты из системы

      Таблица 3.4. Содержание триполифосфата натрия в продукте (%) при различных температурах нагревания в течение150 мин с добавками 1 % NH4NO3 и без него

      Таблица 3.5. Материальные потоки на 1 тонну полифосфата натрия

      Таблица 3.6. Материальные потоки на 1 тонну гексаметафосфата натрия

      Таблица 3.7. Выбросы маркерных загрязняющих веществ

      Таблица 3.8. Нормы образования газообразных отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора

      Таблица 3.9. Выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве желтого фосфора

      Таблица 3.10. Выбросы в атмосферу производства ТФК

      Таблица 3.11. Нормы образования отходов производства на 1 тонну ортофосфорной кислоты пищевой, 100 % H3РО4

      Таблица 3.12. Ежегодные нормы образования отходов производства на 1 тонну готового продукта – триполифосфата натрия

      Таблица 3.13. Выбросы в атмосферу производства ТПФН

      Таблица 3.14. Выбросы в атмосферу производства ГМФН

      Таблица 3.15. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве желтого фосфора после очистки

      Таблица 3.16. Характеристика выбросов загрязняющих веществ после очистки

      Таблица 3.17. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ по предприятию ТОО "НДФЗ"

      Таблица 3.18. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ по предприятию ТОО "НДФЗ"

      Таблица 3.19. Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах

      Таблица 3.20. Удельные показатели загрязняющих веществ в сбросах сточных вод

      Таблица 3.21. Нормы образования жидких отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора

      Таблица 3.22. Сточные воды производства ПФК

      Таблица 3.23. Сточные воды производства ТПФН

      Таблица 3.24. Сточные воды производства ГМФН

      Таблица 3.25. Перечень отходов производства желтого фосфора

      Таблица 3.26. Нормы образования твердых отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора

      Таблица 3.27. Твердые отходы производства ПФК

      Таблица 3.28. Твердые отходы производства ТПФН

      Таблица 3.29. Объем образования отходов по предприятию ТОО "НДФЗ"

      Таблица 3.30. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов в производстве желтого фосфора

      Таблица 3.31. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов в производстве фосфоритного агломерата

      Таблица 3.32. Производство термической ортофосфорной кислоты

      Таблица 3.33. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, Высший сорт

      Таблица 3.34. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, медленно-гидратированный SK

      Таблица 3.35. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, пищевой

      Таблица 3.36. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве фосфорно-калийных удобрений ФКУ

      Таблица 3.37. Удельные показатели энергоэффективности при производстве желтого фосфора, термической фосфорной кислоты, пищевой фосфорной кислоты, триполифосфата натрия

      Таблица 3.38. Расход топливно-энергетических ресурсов и воды в целом по производству фосфорных соединений за 2015 - 2019 гг.

      Таблица 3.39. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве серной кислоты

      Таблица 3.40. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве ЭФК

      Таблица 3.41. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве аммофоса

      Таблица 3.42. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ

      Таблица 3.43. Нормы образования отходов производства ТКФ

      Таблица 3.44. Объемы образования отходов производства серной кислоты

      Таблица 3.45. Нормы образования твердых отходов производства ЭФК

      Таблица 3.46. Объем годового потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) при производстве серной кислоты.

      Таблица 3.47. Нормы расхода сырья, материалов и топливо - энергетических ресурсов при производстве серной кислоты в соответствии с регламентом

      Таблица 3.48. Удельные показатели потребления сырья, материалов и энергоресурсов на 1 тонну серной кислоты

      Таблица 3.49. Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов на производство ЭФК

      Таблица 3.50. Объем годового потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) в производстве аммофоса

      Таблица 3.51. Удельный расход сырья, материалов и энергоресурсов на 1 тонну аммофоса

      Таблица 3.52. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на 1 тонну ТКФ

      Таблица 3.53. Фактическое потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве ТКФ

      Таблица 3.54. Удельный расход сырья, материалов и энергоресурсов на 1 тонну ТКФ

      Таблица 3.55. Нормы расхода основных видов сырья и энергоресурсов на одну тонну фтористого водорода

      Таблица 3.56. Объемы образования отходов производства

      Таблица 3.57. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве аммиака

      Таблица 3.58. Прочие выбросы загрязняющих веществ при производстве аммиака

      Таблица 3.59. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве азотной кислоты

      Таблица 3.60. Зависимость выхода сокового пара на 1 тонну аммиачной селитры от концентрации АК и АС

      Таблица 3.61. Материальный баланс производства аммиачной селитры

      Таблица 3.62. Материальный баланс узла донейтрализации раствора аммиачной селитры

      Таблица 3.63. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на выпуск 1 тонну аммиачной селитры (Nобщ.- 34,4 %).

      Таблица 3.64. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве аммиачной селитры

      Таблица 3.65. Проектные показатели энергопотребления Российских аммиачных агрегатов на тонну аммиака

      Таблица 3.66. Сравнительные показатели энергопотребления новых Российских аммиачных агрегатов на тонну аммиака

      Таблица 3.67. Спецификация основного энергопотребляющего технологического оборудования производства аммиака.

      Таблица 3.68. Характеристика насосов и электродвигателей к ним производства аммиака

      Таблица 3.69. Нормы расхода сырья и энергоресурсов при производстве аммиака

      Таблица 3.70. Спецификация основного энергопотребляющего технологического оборудования производства САК.

      Таблица 3.71. Расход сырья, материалов и энергоресурсов агрегатов АК- 72; АК- 72М; УКЛ- 7; 1/3,5 на 1 тонну HNO3 (100 %)

      Таблица 3.72. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на одну тонну 100 % азотной кислоты

      Таблица 3.73. Спецификация основного энергопотребляющего технологического оборудования производства аммиачной селитры.

      Таблица 3.74. Расход сырья, материалов и энергоресурсов агрегатов АС- 72; АС- 72М; АС- 67; АС- 60 на 1 тонну аммиачной селитры

      Таблица 3.75. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на выпуск одной тонны аммиачной селитры (Nобщ- 34,4 %).

      Таблица 3.76. Показатели производства аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры и потребление энергоресурсов в 2015 - 2019 годах

      Таблица 3.77. Рабочие характеристики электролизера, срок службы и качество продукта [79]

      Таблица 3.78. Выбросы маркерных загрязняющих веществ АО "КазАзот"

      Таблица 3.79. Выбросы загрязняющих веществ

      Таблица 3.80. Нормативы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для АО "Каустик" на 2015 - 2019 годы

      Таблица 3.81. Нормативы предельно-допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ поступающих со сточными водами АО "Каустик" в накопитель "Былкылдак" на 2015 - 2017 годы

      Таблица 3.82. Показатели качества подземных вод (данные мониторинговых данных 2012 – 2014 гг.)

      Таблица 3.83. Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах

      Таблица 3.84. Нормы образования жидких отходов производства на 1 тонну аммиачной селитры

      Таблица 3.85. Количество стоков по видам сбросов

      Таблица 3.86. Объемы образования отходов производства

      Таблица 3.87. Места размещения отходов производства и потребления на АО "Каустик"

      Таблица 3.88. Нормативы образования отходов АО "Каустик" на 2011 год "янтарного" списка

      Таблица 3.89. Перечень, уровень безопасности и объем предельного образования отходов производства и потребления АО "Каустик" на 2011 – 2015 гг.

      Таблица 3.90. Источники и объемы образования отходов, тонн/год

      Таблица 3.91. Общие сравнительные характеристики электролизеров

      Таблица 3.92. Основные энергетические показатели различных способов получения каустической соды

      Таблица 3.93. Объемы производства продукции и потребление энергоресурсов

      Таблица 3.94. Общее потребление энергоносителей в 2019 году

      Таблица 3.95. Установленная мощность потребителей электроэнергии по направлениям использования

      Таблица 3.96. Основные характеристики компрессоров

      Таблица 3.97. Потребление электроэнергии по направлениям использования

      Таблица 3.98. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве монохромата натрия

      Таблица 3.99. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве бихромата натрия

      Таблица 3.100. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве оксида хрома металлургического

      Таблица 3.101. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве бихромата калия

      Таблица 3.102. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве сульфата хрома

      Таблица 3.103. Образование сернистого газа для производства сульфата хрома

      Таблица 3.104. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве ангидрида хромового

      Таблица 3.105. Выбросы диоксида серы при производстве ангидрида хромового

      Таблица 3.106. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве оксида хрома пигментного- 1

      Таблица 3.107. Выбросы маркерных загрязняющих веществ при производстве оксида хрома пигментного- 2

      Таблица 3.108. Удельные показатели образования и размещения отходов на единицу выпуска конечной продукции

      Таблица 3.109. Характеристика объемов образования отходов

      Таблица 3.110. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов при производстве монохромата натрия (период анализа 2015 - 2019 гг.)

      Таблица 3.111. Сравнительные данные расхода основного сырья и энергоресурсов в производстве монохромата натрия

      Таблица 3.112. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) производства бихромата натрия

      Таблица 3.113. Сравнительные данные расхода основного сырья и энергоресурсов в производстве бихромата натрия

      Таблица 3.114. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) в производстве ОХМ

      Таблица 3.115. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) в производстве бихромата калия

      Таблица 3.116. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) в производстве хромового ангидрида

      Таблица 3.117. Сравнительные данные расхода основного сырья и энергоресурсов в производстве хромового ангидрида

      Таблица 3.118. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) при производстве ОХП- 1

      Таблица 3.119. Объем годового и удельного потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) при производстве ОХП- 2

      Таблица 4.1. Способы оптимизации систем водопользования, которые нашли широкое распространение в химической промышленности

      Таблица 4.2. Сточные воды при производстве неорганических химических веществ

      Таблица 5.1. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления при производстве фосфорных соединений

      Таблица 5.2. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.3. Рекомендуемая частота мониторинга сбросов сточных вод в водные объекты

      Таблица 5.4. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния систем водопотребления и водоотведения на предприятиях по производству желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции в Республике Казахстан

      Таблица 5.5. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния почвенного покрова на предприятиях по производству желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции в Республике Казахстан

      Таблица 5.6. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления в производстве фосфорных соединений

      Таблица 5.7. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.8. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния систем водопотребления и водоотведения на предприятиях по серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ в Республике Казахстан

      Таблица 5.9. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния почвенного покрова на предприятиях по производству серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ в Республике Казахстан

      Таблица 5.10. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве серной кислоты после очистки отходящих газов

      Таблица 5.11. Характеристика выбросов загрязняющих веществ в производстве ЭФК после очистки отходящих газов

      Таблица 5.12. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве аммофоса после очистки отходящих газов

      Таблица 5.13. Уровни выбросов, связанные с применением НДТ при гидротермической переработке природных фосфатов с утилизацией тепла отходящих газов

      Таблица 5.14. Уровни выбросов, связанные с применением НДТ

      Таблица 5.15. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве ТКФ после очистки отходящих газов

      Таблица 5.16. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.17. Контролируемые показатели и методики выполнения измерений (периодические или постоянные) для промышленных выбросов и воздуха рабочей зоны на предприятиях по производству плавиковой кислоты в Республике Казахстан

      Таблица 5.18. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния почвенного покрова на предприятиях по производству плавиковой кислоты в Республике Казахстан

      Таблица 5.19. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве аммиака после очистки отходящих газов

      Таблица 5.20. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве азотной кислоты после очистки отходящих газов

      Таблица 5.21. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве амиачной селитры после очистки отходящих газов

      Таблица 5.22. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления при производстве аммиака

      Таблица 5.23. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления при производстве азотной кислоты

      Таблица 5.24. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления при производстве аммиачной селитры

      Таблица 5.25. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.26. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния систем водопотребления и водоотведения на предприятиях по производству аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака

      Таблица 5.27. Показатели потребления сырья, материалов и энергоресурсов на производство 1 тонны раствора едкого натра марки РМ (на 100 % NaOH) мембранным методом электролиза

      Таблица 5.28. Показатели потребления сырья, материалов, энергоресурсов на производство 1 тонны твердого едкого натра (чешуированного или гранулированного) в пересчете на 100 % NaOH

      Таблица 5.29. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.30. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния систем водопотребления и водоотведения на предприятиях по производству хлора и каустической соды в Республике Казахстан

      Таблица 5.31. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния почвенного покрова на предприятиях по производству хлора и каустической соды в Республике Казахстан

      Таблица 5.32. Техники, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления при производстве соединений хрома

      Таблица 5.33. Рекомендации по проведению мониторинга выбросов в атмосферный воздух

      Таблица 5.34. Перечень контролируемых веществ при проведении мониторинга состояния систем водопотребления и водоотведения на предприятиях по производству хромовых соединений в Республике Казахстан

      Таблица 6.1. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.2. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.3. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.4. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.5. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.6. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.7. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.8. Технологические показатели, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.9. Периодичность измерений загрязняющих веществ

      Таблица 6.10. Технологические показатели выбросов, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.11. Технологические показатели сбросов, связанные с применением НДТ

      Таблица 6.12. Технологические показатели образования отходов, связанные с применением НДТ

Глоссарий

      В настоящем справочнике по НДТ приняты термины и соответствующие определения:

Агломерация

-

Образование спеканием относительно крупных пористых кусков из мелких частиц руды или пылевидных материалов, при котором легкоплавкая часть материала, затвердевая, скрепляет между собой твердые частицы

Адсорбция

-

Массообменный процесс избирательного поглощения компонента из газовой смеси или жидкости твердым материалом

Пищевая фосфорная кислота


Очищенная от примесей термическая фосфорная кислота

Аммиак

-

Продукт прямого синтеза из азота и водорода с эмпирической формулойNH3

Аммиачная селитра

-

Азотное минеральное удобрение с эмпирической формулой NH4NO3, получается нейтрализацией азотной кислоты газообразным аммиаком с последующей упаркой раствора и грануляцией плава

Аммофос

-

Водорастворимое концентрированное азотно-фосфорное минеральное удобрение, состоящее в основном из моноаммонийфосфатаNH4H2PO4и частично диаммонийфосфата(NH4)2HPO4

Ангидрид

-

Химическое соединение какого-либо неметалла с кислородом, которое можно получить, отнимая воду от соответствующей кислоты

Примесь в атмосфере


Рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе

Источник загрязнения атмосферы

-

Объект, распространяющий загрязняющие атмосферу вещества

Загрязняющее атмосферу вещество

-

Примеси в атмосфере, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей и (или) на окружающую среду

Загрязнение атмосферы

-

Изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей

Нейтрализация

-

Реакция взаимодействия кислоты и основания с образованием соли и слабо диссоциирующего вещества

Скруббер Вентури

-

Скоростной газопромыватель, применяемый для очистки фторсодержащих газов от твердых частиц размером < 1 мкм

Область применения наилучших доступных техник

-

Отдельные отрасли экономики, виды деятельности, технологические процессы, технические, организационные или управленческие аспекты ведения деятельности, для которых в соответствии с Экологическим кодексом Республики Казахстан определяются наилучшие доступные техники

Уровни эмиссий, связанные с применением наилучших доступных техник

-

Диапазон уровней эмиссий (концентраций загрязняющих веществ), которые могут быть достигнуты при нормальных условиях эксплуатации объекта с применением одной или нескольких наилучших доступных техник, описанных в заключении по наилучшим доступным техникам, с учетом усреднения за определенный период времени и при определенных условиях

Наилучшие доступные техники

-

Наиболее эффективная и передовая стадия развития видов деятельности и методов их осуществления, которая свидетельствует об их практической пригодности для того, чтобы служить основой установления технологических нормативов и иных экологических условий, направленных на предотвращение или, если это практически неосуществимо, минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду

Справочник по наилучшим доступным техникам

-

Документ, являющийся результатом соответствующего обмена информацией между заинтересованными сторонами, разработанный для определенных видов деятельности и включающий уровни эмиссий, объемов образования, накопления и захоронения основных производственных отходов, уровни потребления ресурсов и технологические показатели, связанные с применением наилучших доступных техник, а также заключения, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам и любые перспективные техники


-

Техники, которые наиболее действенны в достижении высокого общего уровня охраны окружающей среды как единого целого

Cлабая азотная кислота

-

Минеральная кислота с эмпирической формулой HNO3, получаемая окислением аммиака, окислением NO и абсорбцией оксида азота (IV) водой под давлением

Опасная скорость ветра

-

Скорость ветра на установленной высоте, при которой приземная концентрация от источника достигает максимального значения

Абсорбер пенный скоростной

-

Высокоэффективный аппарат колонного типа, применяемый для очистки отходящих газов от пыли, фтористых соединений и аммиака

Теплоизоляция

-

Элементы конструкции, уменьшающие процесс теплопередачи и выполняющие роль основного термического сопротивления в конструкции

Выброс вещества

-

Вещество, поступающее в атмосферу из источника примеси

Инерционно-вихревой пылеуловитель

-

Очищающий аппарат, применяемый для сухой очистки газа от взвешенной в нем пыли, действие которого основано на центробежной силе

Бихромат калия

-

Неорганическое соединение, калиевая соль дихромовой кислоты с химической формулой K2Cr2O7; получается нейтрализации растворов углекислого калия кристаллическим ангидридом с последующей политермической кристаллизацией растворов бихромата калия

Каустическая сода (едкий натр)

-

Гидроксид натрия с эмпирической формулой NaOH, получаемый электролизом природных рассолов хлорида натрия или каустификацией содового раствора

Сушильная башня

-

Насадочная колонна, в которой происходит осушка воздуха путем противоточного контакта с орошаемой концентрированной серной кислотой

Комплексный подход

-

Подход, учитывающий более, чем одну природную среду. Преимущество данного подхода состоит в комплексной оценке воздействия предприятия на окружающую среду в целом. Это уменьшает возможность простого переноса воздействия с одной среды на другую без учета последствий для такой среды. Комплексный (межкомпоненный) подход требует серьезного взаимодействия и координации деятельности различных органов (ответственных за состояние воздуха, воды, утилизацию отходов и т.д.)

Конденсатор

-

Полая цилиндрическая башня скрубберного типа, орошаемая циркулирующей водой противотоком печному газу, применяемая для сжижения фосфора

Котрельное молоко

-

Водная суспензия пыли, уносимой из фосфорной печи с печным газом

Котрельная пыль

-

Основной фосфорсодержащий отход электротермического производства желтого фосфора, уловленный в электрофильтрах

Кремнефтористо-водородная кислота

-

Минеральная кислота с эмпирической формулой H2SiF6, образующаяся при взаимодействии плавиковой кислоты с кварцитом

Восстановительный процесс

-

Физико-химический процесс получения металлов из их оксидов отщеплением и связыванием кислорода восстановителем веществом, способным соединяться с кислородом

Доступные техники

-

Техники, достигшие уровня, позволяющего обеспечить их внедрение в соответствующем секторе промышленности с экономической и технической обоснованности, принимая во внимание затраты и преимущества и к которым есть доступ

Окружающая среда

-

Совокупность окружающих человека условий, веществ и объектов материального мира, включающая в себя природную среду и антропогенную среду

Воздействие на окружающую среду

-

Любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом экологических аспектов организации

Двойное контактирование - двойная абсорбция

-

Двухстадийный способ окисления диоксида серы и абсорбции сернистого газа, при котором диоксид серы после 3 слоя катализатора отводится в промежуточный абсорбер для поглощения оксида серы (VI) и затем возвращается на 4 слой катализатора для доокисления и последующей абсорбции в моногидратном абсорбере

Загрязнение

-

Прямое или опосредованное внесение в результате деятельности человека веществ, вибрации, высоких температур или шума в атмосферу, водную среду или на земную поверхность, следствием чего является нанесение вреда здоровью человека или ухудшение окружающей среды; порча имущества; снижение качества или невозможность законного использования природных (и иных) благ окружающей среды

Маркерные загрязняющие вещества

-

Наиболее значимые для эмиссий конкретного вида производства или технологического процесса загрязняющие вещества, которые выбираются из группы характерных для такого производства или технологического процесса загрязняющих веществ и с помощью которых возможно оценить значения эмиссий всех загрязняющих веществ, входящих в группу

Оксид хрома металлургический

-

Соединение трехвалентного хрома с формулой Сr2О3; получается восстановлением монохромата натрия серой с дальнейшей прокалкой гидрокида хрома

Моногидратный абсорбер

-

Конечный абсорбер в производстве серной кислоты, в котором образуется безводная серная кислота

Бихромат натрия

-

Неорганическое соединение шестивалентного хрома, натриевая соль дихромовой кислоты с формулой Na2Сr2O7; получают реакцией перевода монохромата натрия в бихромат натрия серной кислотой, выделением примесей при концентрировании выпариванием бихроматного раствора из насыщенных растворов в безводной форме

Гексаметафосфат натрия

-

Полифосфат натрия с эмпирической формулой (NaPO3)6, получение которого основано на нейтрализации едкого натра или раствора динатрийфосфата фосфорной кислотой с последующей сушкой нейтрализованного раствора и плавкой сухих солей

Гипохлорит натрия

-

Хлорсодержащая соль натрия с эмпирической формулой NaClО, получаемая абсорбцией влажного хлора разбавленным раствором едкого натра

Монохромат натрия

-

Неорганическое соединение, соль натрия и хромовой кислоты с формулой Na2CrО4; получается при высокотемпературном окислительном обжиге хромовой руды в присутствии кислорода воздуха и кальцинированной соды (окислители)

Триполифосфат натрия

-

Конденсированный фосфат линейной структуры с эмпирической формулой Na5P3O10, получаемый на основе нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой с последующей сушкой раствора и прокалкой сухих солей

Анализ жизненного цикла

-

Термин "анализ жизненного цикла" употребляется для обозначения анализа воздействия продукта или изделия на окружающую среду на протяжении его жизненного цикла. Анализ жизненного цикла предназначен для оценки суммарного воздействия продукта на окружающую среду в течение всего жизненного цикла этого продукта, то есть, включая сырье, производство, использование, возможную рециркуляцию или повторное использование, а также последующую утилизацию продукта

Классификация продукта

-

Разделение сыпучего продукта, неоднородного по размеру частиц, на две или более фракции частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства

Печной газ

-

Фосфорсодержащий газ, отходящий из электрической печи в производстве желтого фосфора

Печной газ (после очистки от пыли и конденсации фосфора)

-

Пылегазовая смесь, образующаяся в электропечи при восстановлении фосфора, содержащая после конденсации фосфора 80-85 % угарного газа (СО).

Оксид хрома пигментный - 1

-

Пигментный оксид хрома, по химическому составу представляет собой оксид хрома (Сr2О3), получаемый термическим восстановлением шестивалентного хрома (хромового ангидрида) до трехвалентного хрома оксида хрома

Оксид хрома пигментный - 2

-

Пигментный оксид хрома с формулой (Сr2О3), его получение основано на реакции образования гидратированного оксида хрома из монохромата натрия и серы

Плавиковая кислота

-

Водный раствор фтороводорода

Ретроградация

-

Переход Р2О5 в формы, не пригодные для усвоения растениями

Разрежение

-

Снижение давления воздуха или продуктов сгорания в каналах сооружений и технических систем, способствующее притоку среды в область пониженного давления

Фильтрование

-

Процесс разделения суспензии на жидкую и твердую фазы с помощью фильтров различной конструкции

Хлор жидкий

-

Вещество с эмпирической формулой Cl2, получаемое при электролизе природного рассола в производстве гидроксида натрия

Термическая фосфорная кислота

-

Кислота, образующаяся сжиганием элементного фосфора с образованием фосфорного ангидрида и последующей абсорбцией его раствором фосфорной кислоты

Шлак термофосфорный

-

Твердый отход производства желтого фосфора, состоящий из силикатов кальция

Техники

-

Под техниками понимаются как используемые технологии, так и способы, методы, процессы, практики, подходы и решения, применяемые к проектированию, строительству, обслуживанию, эксплуатации, управлению и выводу из эксплуатации объекта

Технологические нормативы

-

Экологические нормативы, устанавливаемые в комплексном экологическом разрешении в виде:
1) предельного количества (массы) маркерных загрязняющих веществ на единицу объема эмиссий;
2) количества потребления сырья, вспомогательных материалов, электрической и (или) тепловой энергии, иных ресурсов в расчете на единицу времени или единицу производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги.

Окислительный процесс

-

Химический процесс, сопровождающийся увеличением степени окисления атома окисляемого вещества посредством передачи электронов от атома восстановителя (донора электронов) к атому окислителя (акцептору электронов)

Гранулирование

-

Процесс искусственного превращения порошкообразного или твердого материала в гранулят, в однородные по размеру и единообразной формы зерна – гранулы

Соляная кислота

-

Минеральная кислота с эмпирической формулой HCl, получаемая взаимодействием водорода и хлора в горелке при экзотермической реакции с получением газообразного HCl, который охлаждается и абсорбируется в пленочном абсорбере водой в виде слабой кислоты

Промывка осадка

-

В химической технологии извлечение вещества, растворенного в жидкости, находящейся в порах осадка, освобождение осадка от жидких примесей

Организованный промышленный выброс

-

Промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы

Неорганизованный промышленный выброс

-

Промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта

Плавиковый шпат флотационный

-

Концентрат флюоритной руды, получаемый путем ее обогащения флотационным методом

Фосфогипс

-

Двуводный кристаллогидрат сульфата кальция, твердый отход производства ЭФК

Фосфорный шлам

-

Коллоидно-механическая суспензия, состоящая из пыли, уносимой из фосфорной печи, содержащей оксиды щелочноземельных металлов, алюминия и железа, кремнезем, тонкодисперсный углерод, прочно связанные в агрегаты с элементным фосфором

Фосфорит

-

Осадочная горная порода, состоящая преимущественно из фосфатных минералов группы апатита, находящихся в скрыто- или микрокристаллической форме

Фосфорно-калийное удобрение

-

Комплексное минеральное удобрение, содержащее фосфор и калий, получаемое из отхода фосфорного производства (котрельной пыли)

Фторангидрит

-

Побочный твердый продукт, образующийся в виде сформировавшихся окатышей в производстве плавиковой кислоты

Кормовой обесфторенный фосфат

-

Трикальцийфосфат, получаемый гидротермической переработкой фосфатного сырья, который по составу соответствует требованиям к кормовым фосфатам

Футеровка

-

Облицовка огнеупорными, химически стойкими, а также теплоизоляционными материалами, которыми покрывается внутренняя поверхность печей, топок котлов и прочего оборудования

Хромовая руда

-

Минерал, относящийся к группе шпинелей, где металлы представлены главным образом магнием, железом, хромом, алюминием

Сульфат хрома

-

CrSO4 (сухой хромовый дубитель); получается восстановлением шестивалентного хрома бихромата натрия до трехвалентного с помощью сернистого газа, образующегося при сжигании серы

Хромовый ангидрид

-

Неорганическое соединение кислорода и хрома, формульный (VI) оксид хрома СгО3; получается путем разложения бихромата натрия серной кислотой;

Шихта

-

Сырьевая смесь для электровозгонки фосфора, состоящая из фосфорита, кокса и кварцита

Шлам

-

Суспензия "твердое в жидком", извлекаемая из сточных вод и очистных сооружений

ПДК (предельно-допустимая концентрация)

-

Максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом

Мощность выброса

-

Количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу времени

Инвентаризация выбросов

-

Систематизация сведений о распределении источников на территории, количестве и составе выбросов

Экологическое разрешение

-

Документ, удостоверяющий право индивидуальных предпринимателей и юридических лиц на осуществление негативного воздействия на окружающую среду и определяющий экологические условия осуществления деятельности

Экстракция

-

Массообменный процесс извлечения компонентов из смесей экстрагентами

ЭФК

-

Кислота, образующаяся при разложении природного фосфата минеральной кислотой (чаще серной) с последующим отделением осадка фильтрованием

Электрофильтр

-

Устройство, в котором очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрических сил

Электролиз

-

Физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита

Феррофосфор электротермический

-

Твердый отход производства желтого фосфора, состоящий из фосфидов и силицидов железа

Эмиссия

-

Прямой или опосредованный выпуск в воздушную, водную среду или на земную поверхность веществ, вибрации, высоких температур или шума, возникающих из точечных или рассеянных источников, имеющихся в установке

Энерго-технологический агрегат

-

Теплоизолированный агрегат, в котором осуществляются процессы плавления фосфатного сырья и получения пара в производстве ТКФ

Предисловие

Краткое описание содержания справочника по наилучшим доступным техникам: взаимосвязь с международными аналогами

      Справочник по наилучшим доступным техникам "Производство неорганических химических веществ" (далее – справочник по НДТ) разработан в целях реализации Экологического кодекса Республики Казахстан (далее – Экологический кодекс) в рамках реализации бюджетной программы Министерства экологии и природных ресурсов Республики Казахстан 044 "Содействие ускоренному переходу Казахстана к зеленой экономике путем продвижения технологий и лучших практик, развития бизнеса и инвестиций" [1].

      При разработке справочника по НДТ учтен наилучший мировой опыт с учетом необходимости обоснованной адаптации к климатическим, экономическим, экологическим условиям и сырьевой базе Республики Казахстан, обуславливающим техническую и экономическую доступность наилучших доступных техник в области применения. При разработке справочника по НДТ использовались аналогичные и сопоставимые справочные документы Европейского союза по наилучшим доступным техникам "Крупнотоннажное производство неорганических химических веществ: аммиак, кислоты и удобрения" (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals – Ammonia, Acids and Fertilisers"), "Крупнотоннажное производство неорганических химических веществ: твердые и другие неорганические химикаты" (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals – Solids and Others industry), "Производство специальных неорганических химических веществ" (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Speciality Inorganic Chemicals), "Хлор-щелочное производство" (Reference Document on Best Available Techniques for the Production of Chlor-alkali).

      Технологические показатели, связанные с применением одной или нескольких в совокупности наилучших доступных техник для технологического процесса определены технической рабочей группой по разработке справочника по наилучшим доступным техникам "Производство неорганических химических веществ".

      Текущее состояние эмиссий в атмосферу от промышленных предприятий химической отрасли составляет порядка 7000 тонн в год. Готовность химической отрасли к переходу на принципы НДТ составляет порядка 40 % при несоответствии уровням эмиссий, установленных в сопоставимых справочных документах Европейского союза.

      При переходе на принципы НДТ прогнозное сокращение эмиссий в окружающую среду составит 60 %, или снижения порядка 4 200 тонн в год.

      Предполагаемый объем инвестиций 10,556 млрд. тенге согласно Отчета об экспертной оценке химической отрасли на соответствие принципам НДТ. Внедрение НДТ предусматривает индивидуальный подход к выбору НДТ с учетом экономики конкретного предприятия и готовности предприятия к переходу на принципы НДТ, выбора страны производителя НДТ, мощностных показателей, габаритов НДТ и степени локализации НДТ.

      Модернизация производственных мощностей с применением современных и эффективных техник будет способстовать ресурсосбережению и оздоровлению окружающей среды до соотвествующих уровней отвечающих эмиссиям стран Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

Информация о сборе данных

      Для разработки справочника информация об уровнях выбросов, сбросах, образовании отходов, технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве неорганических химических веществ в Республике Казахстан, была собрана в процессе проведение комплексного технологического аудита, правила проведения которого включаются в правила разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам. Перечень объектов для комплексного технологического аудита утвержден уполномоченным органом в области охраны окружающей среды и рассмотрен технической рабочей группой по разработке Справочника по НДТ.

Взаимосвязь с другими справочниками по НДТ

      Справочник по НДТ является одним из серии разрабатываемых в соответствии с требованием Экологического кодекса справочников по НДТ:

      1) Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии;

      2) Переработка нефти и газа;

      3) Производство неорганических химических веществ;

      4) Производство цемента и извести;

      5) Энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности;

      6) Производство меди;

      7) Производство цинка и кадмия;

      8) Производство свинца;

      9) Производство чугуна и стали;

      10) Производство изделий дальнейшего передела черных металлов;

      11) Добыча нефти и природного газа;

      12) Добыча и обогащение железных руд;

      13) Добыча и обогащенеи руд цветных металлов (вкл. драгоценные);

      14) Утилизация и обезвреживание отходов;

      15) Добыча и обогащение угля

      16) Очистка сточных вод при производстве продукции

      17) Мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты;

      18) Утилизация и удаление отходов путем сжигания;

      19) Производство титана и магния;

      20) Производство алюминия;

      21) Производство редких и редкоземельных металлов;

      22) Промышленные системы охлаждения;

      24) Производство ферросплавов;

      24) Очистка сточных вод централизованных систем водоотведения населенных пунктов;

      25) Обращение с вскрышными и вмещающими горными породами;

      26) Производство продукции тонкого органического синтеза и полимеров.

      Справочник по НДТ "Производство неорганических химических веществ" имеет связь со следующими процессами при осуществлении различных видов деятельности в соответствии с Приложением 3 Экологического кодекса [1]:

Наименование справочника по НДТ

Связанные процессы

Утилизация и обезвреживание отходов

Обращение с отходами

Очистка сточных вод при производстве продукции

Процессы очистки сточных вод

Энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности

Энергетическая эффективность

Промышленные системы охлаждения

Процессы охлаждения

Мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты

Мониторинг эмиссий

Утилизация и удаление отходов путем сжигания

Вовлечение отходящих газов в технологический процесс в качестве топливного компонента

Область применения

      В соответствии с Приложением 3 Экологического кодекса настоящий справочник по НДТ распространяется на:

      производство основных неорганических химических веществ (аммиака);

      производство неорганических кислот, минеральных удобрений;

      производство твердых и других неорганических химических веществ (оксидов, гидроксидов, солей);

      производство специальных неорганических химикатов.

      Область применения настоящего справочника по НДТ, а также технологические процессы, оборудование, технические способы и методы в качестве наилучших доступных техник для области применения настоящего справочника по НДТ определены технической рабочей группой по разработке справочника по наилучшим доступным техникам "Производство неорганических химических веществ".

      Справочник по НДТ также распространяется на следующие процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или масштабы загрязнения окружающей среды:

      хранение и подготовка сырья;

      хранение и подготовка топлива;

      производственные процессы;

      методы предотвращения и сокращения эмиссий, образования и размещения отходов;

      хранение и подготовка продукции.

      Процессы производства, не связанные напрямую с первичным производством, не рассматриваются в настоящем справочнике по НДТ.

      Справочник не распространяется на:

      добыча сырья в карьере;

      обеспечение промышленной безопасности или охраны труда.

      Вопросы охраны труда рассматриваются частично и только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности, включенные в область применения настоящего справочника по НДТ.

      Рассматриваются вопросы обеспечения промышленности производства неорганических химических веществ экологически безопасными технологиями, а также решениями проблем утилизации различных видов отходов с получением новых видов продукции или комплексным использованием техногенных отходов.

      Аспекты управления отходами на производстве в настоящем справочнике по НДТ рассматриваются только в отношении отходов, образующихся в ходе основного технологического процесса. Система управления отходами вспомогательных технологических процессов рассматривается в соответствующих справочниках по НДТ, список которых приведен в Предисловии. В настоящем справочнике по НДТ рассматриваются общие принципы управления отходами вспомогательных технологических процессов.

Принципы применения

Статус документа

      Справочник по наилучшим доступным техникам предназначен для информирования операторов объекта/объектов, уполномоченных государственных органов, и общественности о наилучших доступных техниках и любых перспективных техниках, относящихся к области применения справочника по наилучшим доступным техникам с целью стимулирования перехода операторов объекта/объектов на принципы "зеленой" экономики и наилучших доступных техник.

      При проведении ПЭК на объектах, получивших комплексное экологическое разрешение на основании внедрения наилучших доступных техник, используются условия и рекомендации, установленные в настоящем справочнике по НДТ.

Положения, обязательные к применению

      Положения раздела "6. Заключение, содержащие выводы по наилучшим доступным техникам" справочника по НДТ являются обязательными к применению при разработке заключений по наилучшим доступным техникам.

      Необходимость применения одного или совокупности нескольких положений заключения по наилучшим доступным техникам определяется операторами объектов самостоятельно, исходя из целей управления экологическими аспектами на предприятии при условии соблюдения технологических показателей. Количество и перечень наилучших доступных техник, приведенных в настоящем справочнике по НДТ, не является обязательным к внедрению.

      На основании заключения по наилучшим доступным техникам, операторами объектов разрабатывается программа повышения экологической эффективности и план мероприятий по охране окружающей среды, направленные на достижение уровня технологических показателей, утвержденных в заключениях по наилучшим доступным техникам.

Рекомендательные положения

      Рекомендательные положения имеют описательный характер и рекомендованы к анализу процесса установления технологических показателей, связанных с применением НДТ и к анализу при пересмотре справочника по НДТ:

      Раздел 1: представлена общая информация об области применения настоящего Справочника по НДТ, о структуре отрасли, используемых промышленных процессах и технологиях следующих производств:

      производство фосфора и фосфорсодержащей продукции;

      производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ;

      производство плавиковой кислоты;

      производство аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака;

      производство хлора и каустической соды;

      производство хромовых соединений.

      Раздел 2: описана методология отнесения к НДТ, подходы идентификации НДТ.

      Раздел 3: описаны основные этапы производственного процесса или производства конечного продукта, представлены данные и информация об экологических характеристиках установок по вышеуказанным производствам с точки зрения текущих выбросов, потребления и характера сырья, потребления воды, использования энергии и образования отходов.

      Раздел 4: описаны методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

      Раздел 5: представлено описание существующих техник, которые предлагаются для рассмотрения в целях определения НДТ.

      Раздел 7: представлена информация о новых и перспективных техниках.

      Раздел 8: приведены заключительные положения и рекомендации для будущей работы в рамках пересмотра справочника по НДТ.

1. Общая информация

      В настоящем разделе приводится информация о структуре производств неорганических химических веществ в Республике Казахстан, рассматриваемых в рамках области применения настоящего Справочника по НДТ, а также описание основных экологических проблем, характерных для области применения настоящего Справочника по НДТ, включая текущие уровни эмиссий, а также потребления энергетических, водных и сырьевых ресурсов.

      В Казахстане производятся продукции неорганических химических веществ на основе элементов азота, фосфора, серы, хлора, хрома, натрия, калия, кальция. По технологии неорганических химических веществ можно выделить следующие основные производства:

      в Жамбылской области расположены заводы по производству желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции, термической ортофосфорной кислоты, триполифосфата натрия, гексаметафосфата натрия, феррофосфора, шлака гранулированного – Товарищество с ограниченной ответственностью "Новоджамбульский фосфорный завод" (далее - ТОО "НДФЗ");

      серной кислоты, ЭФК, аммофоса, кормовых фосфатов – Товарищество с ограниченной ответственностью "Завод минеральных удобрений" (далее - ТОО "ЗМУ");

      производства серной кислоты имеются так же на предприятиях - Товарищество с ограниченной ответственностью "СКЗ-U" (далее - ТОО "СКЗ- U") в Кызылординской области и Товарищество с ограниченной ответственностью "SSAP" (далее - ТОО "SSAP") в Акмолинской области, которые работают по идентичной технологии на основе природной серы;

      плавиковая кислота производится в Казахстане на единственном предприятии – Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" (далее - АО "УМЗ"), расположенном в северо-западной части города Усть-Каменогорска;

      в Мангыстауской области расположен основной производитель аммиака, слабой азотной кислоты, аммиачной селитры и азотных удобрений в Казахстане (Акционерное общество "КазАзот" (далее - АО "КазАзот");

      акционерное общество "Каустик" (далее - АО "Каустик"), расположенный в Павлодарской области, производит каустическую соду, хлор, соляную кислоту и гипохлорит натрия;

      в Актюбинской области расположен завод хромовых соединений Акционерного общества "Актюбинский завод хромовых соединений" (далее - АО "АЗХС"), выпускающий монохромат и бихромат натрия, хромовый ангидрид, хромовые дубители, пигменты и другие вещества.

      Следует отметить, что производство чистого желтого фосфора, термической и пищевой ортофосфорной кислоты представлено единственным предприятием в мире ТОО "НДФЗ".

      Производство трикальцийфосфата (далее – ТКФ), называемого кормовым обесфторенным фосфатом (КОФ), так же осуществляется на единственном в Казахстане профильном предприятии по переработке природных фосфатов ТОО "ЗМУ". Применяемый метод производства не имеет аналогов в мировой практике.

      Структура химической промышленности неорганических веществ Казахстана исторически предопределена наличием и разработкой природных ископаемых таких как: фосфориты, хромосодержащие руды, рассолы, природный газ и др. (Рисунок 1.1).



      Рисунок 1.1. Структура производства неорганических химических веществ в Республике Казахстан


1.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

      Товарищество с ограниченной ответственностью "Казфосфат" (далее – ТОО "Казфосфат") представлен следующими предприятиями: Горно-перерабатывающий комплекс "Каратау", Горно-перерабатывающий комплекс "Чулактау", ТОО "НДФЗ", ТОО "ЗМУ", Железнодорожно-транспортный комплекс, Степногорский химический завод, Шымкентский завод моющих средств [9].

      ТОО "НДФЗ" представляет собой химический завод по выпуску желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции, расположен в 15 км северо-западнее перспективной границы г. Тараз вдоль северных склонов горы Улкен-Бурул хребта "Малый Каратау". Общая площадь завода составляет 644,75 га.

      В состав предприятия входят следующие основные производства:

      производство агломерата в составе трех агломашин АКМ- 312;

      производство желтого фосфора в составе 1 блока с четырьмя рудотермическими электропечами типа РКЗ- 80Ф-И1, мощностью 80 МВт каждая;

      производство технической термической ортофосфорной кислоты в составе двух технологических ниток;

      производство технического триполифосфата натрия в составе четырех технологических ниток;

      производство технического гексаметафосфата натрия в составе одной технологической нитки;

      выпуск гранулированного термофосфорного шлака;

      выпуск феррофосфора;

      выпуск технического гранулированного триполифосфата натрия;

      выпуск пищевой ортофосфорной кислоты;

      выпуск пищевого триполифосфата натрия.

      На предприятии впервые в мировой практике внедрена технология получения желтого фосфора из агломерированной мелочи фосфорного сырья.

      На сегодняшний день ТОО "НДФЗ" является единственным поставщиком в СНГ и ЕС фосфора в Чехию, Польшу, Швейцарию, Англию, Америку, Италию, - практически во все компании Европы, потребляющие фосфор. Триполифосфат в основном реализуется в российские компании, термическую фосфорную кислоту - страны СНГ, гексаметафосфат покупают Россия и США.

      Фосфор и его соединения широко применяются в различных отраслях народного хозяйства: в спичечной отрасли, в металлургии – для легирования чугуна и стали, в химической промышленности – для пропитки тканей, пластмасс, древесины, что придает им огнестойкость, для получения буровых жидкостей, зубной пасты, многих пищевых и фармацевтических препаратов. Широкое применение соединений фосфора получили в производстве фосфорорганических соединений (тиофоса, карбофоса и т. п.).

      Филиалом освоен выпуск медленногидратируемого ТПФН. При производстве желтого фосфора в печи образуются расплавленные продукты – из которых производят гранулированный шлак и феррофосфор.

      Гранулированный шлак используется при дорожном строительстве и в производстве цемента. Четыре марки выпускаемого заводом феррофосфора широко используются в отечественной металлургии и экспортируются в другие страны.

1.1.1. Сырьевая база

      Основным сырьевым ресурсом для производства желтого фосфора, фосфорных кислот и его солей, а также минеральных удобрений является один из самых богатейших месторождений фосфоритов в мире – Каратауский бассейн, объединяющий более 45 партий, запасы которых были оценены более одного миллиарда тонн [10]. Вещественный состав фосфоритов Каратау приведен в таблице 1.1.

      Таблица 1.1. Минеральный состав руд основных промышленных месторождений Каратау, вес. %


п/п

Минерал

Аксай

Чулактау

Джанатас

глубокие
зоны

поверхностная
зона

кремнисто-карбонатные
руды

метамор-
физованные руды

верхний + нижний пласты

средний пласт

глубокие зоны

поверхностные зоны

глубокие зоны

поверхностные зоны

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Апатит

0,2

0,5

2,1

20,0

0,2

0,5

0,4

1,0

2

Фтор карбонат апатит

59,0

62,0

60,0

43,3

64,4

67,5

42,0

46,3

3

Доломит

16,5

7,5

14,0

11,0

11,0

3,2

8,3

1,3

4

Кальций

5,8

0,1

5,0

4,9

1,0

5

Халцедон

2,5

2,5

4,4

4,0

6,2

5,2

23,0

22,1

6

Кварц

6,5

6,3

6,0

5,6

7,0

7,0

9,0

8,0

7

Полевой шпат

4,4

4,4

3,7

3,7

3,5

3,5

5,0

5,0

8

Гидрослюды

7,9

7,5

5,6

1,8

4,9

4,2

9,3

11,8

9

Силикаты магния

0,5

0,5

2,0

3,0

0,3

0,3

0,3

0,3

10

Пирит и марказит

0,7

0,1

0,8

0,8

0,8

0,2

0,8

0,2

11

Гидроксиды железа

0,5

0,5

0,5

12

Гипс

1,6

1,2

1,2

13

Органическое вещество

0,2

0,2

0,1

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

14

Прочие (по разности от 100 %)

1,6

1,0

1,2

1,7

1,5

1,6

1,7

1,1

      Минералы нерастворимого остатка представлены главным образом халцедоном и в меньшей степени кварцем, полевым шпатом, слюдой и вторичным кварцем. Из карбонатов в рудах больше всего доломита. В тектонически разрушенных и поверхностных выветренных зонах пластов встречается кальцит. Из минеральных примесей в фосфатно-кремнистых рудах и породах встречаются пирит, гидроксиды железа, гипс, флюорит (таблицы 1.2 - 1.4).

      Таблица 1.2. Сравнительный химический состав характерных проб кускового фосфорита и фосфоритной мелочи

Пробы

Химический состав, %

п/п

Р2О5

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

F

п.п.п.

R2O

SO3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Фосфорит кусковой

24

18

40

3

2

1

3

8

1

0,6

2

Мелочь фосфоритная

21

19

37

3

3

2

2

11

1

0,6

      Таблица 1.3. Химический состав фосфоритной пробы различного гранулометрического состава

№ п/п

Грануло-метрический состав, мм

Химический состав, %

P2O5

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

п.п.п.

SO3

K2O+Na2O

F


P2O5/CaO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1

+5,0

24,9

16,7

39,1

2,0

1,9

1,7

9,5

0,9

0,5

2,8

99,9

0,6

2

5 - 3,0

23,5

17,0

39,2

1,4

1,9

2,4

10,0

1,3

0,6

2,7

100

0,6

3

3 - 1,0

23

17,9

38,6

1,7

1,6

2,6

10,1

1,2

0,8

2,4

99,8

0,6

4

1 - 0,5

22

21,1

34,6

1,7

1,9

2,4

11,2

1,6

1,3

2

100

0,6

5

0,5 - 0,1

20,8

21,5

33,4

2,8

2

2,7

12,4

1,3

1,5

1,8

100

0,6

6

–0,1

20,6

22,0

32,7

2,7

1,6

2,3

13,0

1,8

1,5

1,7

100

0,6

      Таблица 1.4. Химический состав кокса различного гранулометрического состава

№ п/п

Фракция, мм

Химический состав, %

п.п.п.

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

Р2О5

SO3

K2O+Na2O


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

+5,0

86,6

9,03

0,82

0,69

0,40

1,31

98

2

+3,0

90,3

3

+1,0

89,4

4

+0,5

84,9

8,94

0,75

0,59

5

+0,1

90,2

6

–0,1

87,1

1.1.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

Характеристика продукции ТОО "НДФЗ"

Желтый фосфор

      Химическая формула – Р4. Применение – производство красного фосфора, ортофосфорной и полифосфорной кислот, сульфидов и других фосфорных соединений. Упаковка – специальные железнодорожные цистерны с предохранительным кожухом, танк-контейнеры или стальные бочки стандарта ООН. Маркировка – с нанесением манипуляционных знаков и знаков опасности.

      Транспортировка – в специализированных железнодорожных цистернах, танк- контейнерах, универсальных 20-футовых контейнерах. Хранение – в бочках или закрытых обогреваемых емкостях под слоем воды, срок хранения не ограничен. Техническое наименование – фосфор желтый товарный согласно ГОСТ - 8986 [11] должен удовлетворять следующим требованиям (таблица 1.5).

      Таблица 1.5. Требования к производимой продукции – желтого фосфора

№ п/п

Наименование показателей

Нормы для марки

А

В

ОКП 21 12410100

ОКП 21 12411200

1

2

3

4

1

Внешний вид

Парафинообразная масса от светло-желтого до зелено-желтого цвета

Парафинообразная масса от зелено-желтого до буро-зеленого цвета

2

Массовая доля фосфора, %, не менее

99,9

99,5

3

Массовая доля нерастворимого остатка, %, не более
-в бензоле
-в сероуглероде

 
 
 
0,1
0,1

 
 
 
0,5
-

4

Массовая доля шлама, %, не более

отсутствие

отсутствие

Термическая фосфорная кислота (ТФК) техническая

      Термическая фосфорная кислота предназначается для химической пищевой и других отраслей промышленности. В зависимости от области применения термическая ортофосфорная кислота должна выпускаться следующих марок: А - пищевая; Б – техническая (таблица 1.6), предназначенная для производства реактивной и пищевой фосфорных кислот, технических фосфорных солей, кормовых фосфатов, удобрений и других целей.

      Таблица 1.6. Требования к производимой ТФК марки Б [12]

№ п/п

Наименование сырья,
материалов и полупродуктов

ГОСТ, ОСТ, ТУ, регламент или методика на подготовку сырья

Показатели, обязательные для проверки

Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями

1

2

3

4

5

1

Кислота ортофосфорная
термическая

ГОСТ 10678
1÷6
I-й сорт
ОКП 21.21
41.0130II-й сорт
ОКП 21.21
41.0140

Внешний вид

Внешний вид - бесцветная или темно-серого цвета жидкость в слое 15 - 20 мм при рассмотрении на белом фоне

Массовая доля ортофосфорной кислоты

Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н3РО4), %, не менее: 1 сорт - 73;
2 сорт – 73


Массовая доля хлоридов, %, не более: 1 сорт - 0,01, 2 сорт- 0,02


Массовая доля сульфатов, %, не более: 1 сорт - 0,015, 2 сорт - 0,02


Массовая доля нитратов, %, не более: 1 сорт - 0,0005, 2 сорт - 0,001

Массовая доля железа

Массовая доля железа, %, не более:1 сорт - 0,01, 2 сорт - 0,015


Массовая доля тяжелых металлов сероводородной группы (Pb), %, не более:
1 сорт - 0,002, 2 сорт - 0,005


Массовая доля мышьяка, %, не более: 1 сорт - 0,006, 2 сорт - 0,008

Массовая доля восстанавливающих веществ в пересчете на Н3РО3

Массовая доля восстанавливающих веществ в пересчете на Н3РО3,%, не более: 1 сорт – 0,2, 2 сорт – не нормируется

Массовая доля взвешенных частиц

Массовая доля взвешенных частиц, %, не более:1 сорт - выдерживает испытание, 2 сорт – 0,3


Наличие желтого фосфора (Р4): не нормируется


Наличие метафосфорной кислоты НРО3: выдерживает испытание

      По требованию потребителя ортофосфорная кислота марки Б может поставляться с массовой долей ортофосфорной кислоты 78 - 80 %.

Ортофосфорная термическая кислота марки "А" (пищевая)

      Фосфорная кислота марки "А" (пищевая) - бесцветная прозрачная жидкость. Плотность 73 %-ной кислоты 1,551 г/см3, с водой фосфорная кислота смешивается в любых соотношениях.

      Пищевая ортофосфорная кислота применяется в производстве синтетических лекарственных средств, пищевых фосфатов, на заводах синтетического каучука, в производстве катализатора для получения изопрена.

      Физико-химические показатели ортофосфорной термической кислоты марки "А" должны соответствовать требованиям ГОСТ 10678, указанным в таблице 1.7. [12]

      Таблица 1.7. Требования к производимой продукции – кислота ортофосфорная термическая марки "А" (пищевая)

№ п/п

Наименование показателя

Норма

1

2

3

1

Внешний вид

бесцветная жидкость прозрачная в слое 15 - 20 мм при рассмотрении на белом фоне.

2

Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н3РО4),%, не менее

73

3

Массовая доля хлоридов, %, не более

0,005

4

Массовая доля сульфатов, %, не более

0,01

5

Массовая доля нитратов, %, не более

0,0003

6

Массовая доля железа, %, не более

0,005

7

Массовая доля тяжелых металлов сероводородной группы (Pb), %, не более

0,0005

8

Массовая доля мышьяка (As), %, не более

0,0001

9

Массовая доля восстанавливающих веществ в пересчете Н3РО3, %, не более

0,1

10

Наличие метафосфорной кислоты (НРО3)

выдерживает исп.по п.3.13
ГОСТ 10678 с изм.1 - 6

11

Массовая доля взвешенных частиц, %, не более

выдерживает исп.по п.3.14
ГОСТ 10678 с изм.1 - 6

12

Наличие желтого фосфора (Р4)

выдерживает исп.по п.3.15
ГОСТ 10678 с изм.1 - 6

Триполифосфат натрия

      Эмпирическая формула Na5P3O10. Относится к конденсированным фосфатам линейной структуры. Триполифосфат натрия – порошок белого цвета, не горюч, не ядовит. Удельный вес 2500 кг/м3. Температура плавления 622 °С, в чистом виде достаточно устойчив до температуры плавления, при дальнейшем повышении температуры разлагается на мета- и пирофосфат.

      Триполифосфат натрия хорошо растворим в воде. Растворимость при 20 °С (форма II) до 50 г в 100 мл воды. Триполифосфат натрия мало гигроскопичен, при поглощении воды образует 6-ти и 10-водные гидраты. Триполифосфат натрия оказывает корродирующее действие на алюминий, бронзу, медные сплавы, цинк и железо, образует с кальцием и магнием комплексные соединения, растворимые в воде.

      Существует две изомерных кристаллических формы триполифосфата натрия. Na5P3O10 -I - высокотемпературная форма, Na5P3O10 -II - низкотемпературная форма (таблица 1.8).

      Таблица 1.8. Условия стабильности обеих форм

№ п/п

Т °С

Na5P3O10 -I

Na5P3O10 -II

1

2

3

4

1

До 250

нестабильный

стабильный

2

300 - 450

нестабильный

стабильный

3

450 - 600

стабильный

нестабильный

4

Свыше 625

нестабильный

нестабильный

      Обе формы дают идентичные водные растворы и кристаллогидраты Na5P3O10·6H2O, обладают одинаковыми показателями рН, химическими свойствами и скоростью гидролиза. Безводные формы I и II растворяются необратимо с выделением тепла.

      Основная часть триполифосфата натрия расходуется на производство синтетических моющих средств. Триполифосфат натрия используется также в текстильной и кожевенной промышленности (отбелка тканей, мойка шерсти и т.п.), для флотации руд, в качестве активного диспергатора для красок, а также суспензий углекислого кальция, магния и т.д., в электролитических процессах, в производстве синтетического каучука, для умягчения воды в силовых и промышленных установках с целью предупреждения выпадения осадка, как стабилизирующее средство в растворах пергидроля, при бурении нефтяных скважин, в производстве бумаги для отбеливания пульпы, в производстве цемента и в ряде других производств. Пищевой триполифосфат натрия применяют при производстве плавленых сыров в качестве солеплавителя, при производстве колбасных изделий, копченостей.

      Таблица 1.9. Требования к производимой продукции – триполифосфата натрия [13]

№ п/п

Наименование показателей

Норма для марки

Пищевой

Технический

Высший сорт

1-й сорт

1

2

3

4

5

1

Внешний вид

Рассыпающийся порошок белого цвета

2

Массовая доля общей пятиокиси фосфора (Р2О5), %, не менее

57

57

56,5

3

Массовая доля триполифосфата натрия (Na5P3O10), %, не менее

94

94

92

4

Массовая доля первой формы триполифосфата натрия, %, не более

10

10

10

5

Массовая доля не растворимых в воде веществ, %, не более

0,1

0,1

0,13

6

Массовая доля железа (Fe), %, не более

0,01

0,01

0,02

7

Массовая доля тяжелых металлов, осаждаемых сероводородом, (Pb), %, не более

0,002

не нормируется

8

Массовая доля мышьяка,(As), %, не более

0,004

не нормируется

9

рН 1 %-го водного раствора

9,7 ± 0,3

10

Гранулометрический состав, %, не менее, проходит через сито с размерами стороны ячейки в свету 0,25 мм

97

97

97

11

Сыпучесть, %, не менее

30

30

30

12

Степень белизны, %, не менее

80

80

80

      Технический триполифосфат 1-го сорта, предназначенный для горнорудной промышленности, допускается изготовлять с массовой долей общей пятиокиси фосфора (Р2О5) не менее 53,5 % и мышьяка не более 0,01 % (таблица 1.9).

Гексаметафосфат натрия (ГМФН)

      Химическое название – полифосфат натрия. Тривиальные названия – гексаметафосфат натрия, соль Грэма, стекловидный фосфат натрия. Эмпирическая формула (NaPO3)6. Суммарная формула (NaPO3) n, т.е.NanPnO3n, где n = 6 – 25.

      Растворимые полифосфаты натрия получают посредством плавления с последующим охлаждением ортофосфатов натрия. Эти соединения составляют класс, состоящий из нескольких аморфных, растворимых в воде полифосфатов, имеющих структуру линейной цепи метафосфатных единиц (NaPO3)x, где x > 2, законченных группами Na2PO4. Свойства этих веществ определяются отношением в них Na2O/P2Oили содержанием P2O5.

      Для соли Грэма, обычно называемой гексаметафосфатом натрия (ГМФН), отношение Na2O/P2O≈ 1,1.

      Таблица 1.10. Физико-химические свойства ГМФН

№ п/п

Свойство

Показатель

Свойство

Показатель

1

2

3

4

5

1

Молекулярный вес

(101,96)n H2O

Растворимость в воде (20 °C)

63 - 65 кг/м3

2

Плотность при 20 °C

2484 кг/м3

pH 1 % водного раствора

4,5 - 7,8

3

Насыпной вес

1100 - 1500 кг/м3

Температура плавления

628 °C

      Полифосфат натрия мелкий, сыпучий, свободно текущий порошок без запаха, белого цвета или со слегка зеленоватым оттенком. Гигроскопичен, медленно растворяется в воде. В водных растворах подвергается гидролизу, образуя триметафосфат натрия и ортофосфат натрия. С повышением температуры выше 80 °С процесс гидролиза ускоряется (таблица 1.10).

      Технический полифосфат натрия не токсичен, пожаро- и взрывобезопасен. Требования к выпускаемой продукции ГМФН приведены в таблице 1.11.

      Полифосфат натрия используется для химической обработки воды, в пищевой промышленности, при подготовке комбикормов, а также в текстильной промышленности для предупреждения образования на тканях кальциевых солей, красильной промышленности (пигменты), керамической промышленности (размягчитель), в железнодорожных и промышленных силовых установках для умягчения воды, в нефтяной промышленности при бурении скважин и при производстве чистящих средств.

      Таблица 1.11. Требования к выпускаемой продукции – ГМФН – соответствуют ГОСТ 10678 или спецификации потребителя [14]

№ п/п

Наименование показателей

ГОСТ

Нормы по спецификации потребителя

Гекса 68 – технический*

SGMPNSFS **

SGMPNSFSF***


1

2

3

4

5

6

1

Внешний вид

стекловидное прозрачное вещество в виде кусков бесцветных или желтовато-зеленоватого оттенка

мелкий, свободно текущий порошок белого цвета

свободно текущий крупнозернистый порошок с кристаллами бесцветными или желтовато-зеленоватого оттенка

2

Массовая доля полифосфата натрия в пересчете на Р2О5, %

не менее 61,5

не менее 68

не менее 67

не менее 68

3

Массовая доля неактивных фосфатов в пересчете на Р2О5, %

не более 7




4

Массовая доля не растворимых в воде веществ, %

не более 0,07

не более 0,08

не более 0,15

не более 0,15

5

рН 1 %-го водного раствора


5 – 7

6 – 7

6 – 7

6

Массовая доля железа, ppm


не более 100

не более 100

не более 100

7

Массовая доля As, ppm



не более 40

не более 5

8

Массовая доля Pb, ppm



в сумме не более 3

в сумме не более 3
 

9

Массовая доля Cd, ppm



10

Массовая доля Hg, ppm



11

Потеря при прокалке (550°C),%



не более 1

не более 1

12

Длина цепи полимера



12 - 17

18 - 21

13

Гранулометрический состав, масс. доля частиц размером:     





более 5 мм,%



отсутствие

отсутствие

более 2 мм,%


не более 0,2



более 1 мм,%


не более 0,6



более 1 мм,%



не более 50

не более 50

более 0,25 мм,%



не менее 75

не менее 75

      Примечание:

      *Полифосфат натрия технический К 68 %, порошок.

      ** Полифосфат натрия технический К 68 %, TG, MCh, крупнозернистый, тип S.

      *** Полифосфат натрия технический К 68 %, TG, LCh, крупнозернистый, тип SF.

      Условные обозначения: К – Казахстан, страна производитель, 68 % - минимальное содержание Р2О5, TG – технический, гранулированный, M(L)Ch- средняя (большая) длина цепи полимера, S-короткие цепи, F –пищевой.

1.1.3. Технико-экономические характеристики

      На рисунке 1.2 предоставлены данные по производству предприятия ТОО "НДФЗ".



- Желтый фосфор, - ТФК, - пищевая ортофосфорная кислота, - триполифосфат натрия, - фосфорно-калийное удобрение

      Рисунок 1.2. Объем выпуска продукции на предприятии "ТОО "НДФЗ"

      В таблице 1.12 представлены данные по фактическому выпуску продукции за пять лет за 2015 – 2019 гг.

      Таблица 1.12. Выпуск продукции за период 2015 - 2019 гг.

№ п/п

2015 г.

2016 г.

2017 г.

2018 г.

2019 г.

1

2

3

4

5

6

1

Желтый фосфор, тонн/год

83 184

52 010

72 631

96 473

101 627

2

Гранулированный термофосфорный шлак, тонн/год

790 248

494 095

689 994,5

916 493,5

965 456,5

3

Феррофосфор, тонн/год

10 678,6

6 492,9

9 046,7

12 144,7

12 698,5

4

Термическая ортофосфорная кислота, тонн/год

25 989

17 978

20 822

35 270

32 991

5

Пищевая ортофосфорная кислота, тонн/год

8 365

6 678

8 831

-

12 205

6

Триполифосфат натрия, тонн/год

16 388

8 897

9 756

26 540

19 231

7

Пищевая триполифосфат натрия, тонн/год

3 929

1 123

1 123

1 249

3 013

8

Фосфорно-калийное удобрение, тонн/год

-

-

77

187

1 061

      Один из важных факторов, влияющих на выпуск конкурентоспособной продукции, - модернизация производства. На ТОО "НДФЗ" с целью расширения сферы применения ортофосфорной кислоты в самом филиале, а также рынков ее сбыта, проведена реконструкция отделения ТФК для выпуска пищевой фосфорной кислоты марки "А" мощностью 50 тысяч тонн в год. Специалистами на ее основе разработана новая технология выпуска соли фосфорной кислоты – триполифосфата натрия пищевого.

1.1.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производств химической промышленности с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются:

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      В зависимости от агрегатного состояния выбросы можно разделить на:

      газообразные выбросы, такие как фосфин, пентаоксид фосфора, диоксид азота, оксид углерода, фтор и его соединения, серу и ее соединения;

      твердые (пыль), которые, в зависимости от конкретного источника, выбрасываются при больших объемных расходах.

      Сбросы загрязняющих веществ со сточными водами

      В фосфорном производстве образуется значительное количество сточных вод. Компоненты, входящие в их состав (фосфорная кислота, фтор), очень токсичны, обладают высокой реакционной способностью, отрицательно воздействую на биосферу, почву, гидросферу и др.

      Качественный состав сбрасываемых сточных вод обусловлен составом потребляемых предприятием вод (содержание загрязняющих вещество в потребляемой предприятием воде), составом сырья, осуществлением технологических процессов, составом промежуточных продуктов, либо составом готовых продуктов.

      Жидкие и твердые отходы производства

      Одной из главных причин образования вредных отходов является низкое качество исходного сырья. Известно, что нестабильные по химическому и минералогическому составу, склонные к обеднению по фосфору, содержащие значительное количество балластных пород фосфориты относятся к труднообогатимому сырью.

      Присутствие слюдистых минералов, заметное количество низкотемпературного кварца резко снижает термическую и динамическую прочность кусковых фосфоритов. Это приводит к тому, что уже при добыче и транспортировке руды образуется значительное количество отходов в виде фосфатной мелочи (~ 48 %), которая не находит полной утилизации, складируется на территориях заводов и является источником запыленности, загрязнения промплощадок и природных стоков.

      Существующие способы не обеспечивают качественную подготовку кусковых фосфоритов, так как имеют значительные недостатки: низкие технологические показатели (шахтно-щелевые и барабанные печи для термообработки сырья фосфорного производства работают в режиме сушки), значительное пыление, недопустимые производственные шумы, громоздкость и др.

      Использование неподготовленного сырья в электротермии приводит к образованию твердых, жидких и газообразных отходов, существенно снижая технологические показатели и ухудшая экологическую обстановку не только на территории предприятия, но и в значительном радиусе вокруг него, отрицательно и необратимо воздействуя на состояние почв, сельскохозяйственных угодий, атмосферы, гидросферы, биосферы. Полученный из неподготовленного сырья элементный фосфор (~ 40 %) переходит в шлам, который отличается токсичностью, склонностью к самовозгоранию с образованием тумана фосфорной кислоты и сильно отравляет окружающую среду.

      Побочные продукты производственного процесса

      Некоторые побочные продукты, например, феррофосфор, образуются в больших объемах. Эти побочные продукты демонстрируют потенциал валоризации, однако транспортные расходы, загрязнение примесями и конкуренция, например, с природными ресурсами, ограничивают успешный маркетинг. Следовательно, избыточные объемы требуют утилизации.

      Шум и вибрация

      Основными источниками шума и вибрации на производстве являются вентиляционные установки, электродвигатели, компрессоры.

      Максимальный допустимый уровень звука на рабочих местах производственных и вспомогательных зданиях в соответствии с действующими нормативно-правовыми актами должен составлять 95 дБА. Фактический уровень шума находится в пределах от 51 до 80 дБА.

      Выбросы радиоактивных веществ

      Одной из проблем является радиоактивность в различных фосфатных породах и аспекты здравоохранения и безопасности, связанные с такой радиоактивностью. Фосфатная порода является сырьем для производства фосфора и фосфорных соединений, присутствующих в многокомпонентных удобрениях. Она обладает естественной радиоактивностью. Однако измеренные уровни радиоактивности считаются ниже фоновых.

1.1.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является оной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности. Основными целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

      снижение техногенной нагрузки и поддержание благоприятного состояния природной среды и среды обитания человека;

      недопущение экологического ущерба от хозяйственной деятельности;

      сохранение биологического разнообразия в условиях нарастающей антропогенной нагрузки;

      рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов.

      На основании этих целей выделяются следующие приоритетные направления деятельности:

      управление рисками в области обеспечения экологической безопасности;

      экологический мониторинг и производственный экологический контроль;

      управление системой предупреждения, локализации аварийных ситуаций и ликвидации их последствий;

      ввод в эксплуатацию природоохранных объектов;

      развитие программ энергосбережения и повышения энергоэффективности;

      развитие программ по утилизации/обезвреживанию отходов производства;

      реализация программ модернизации технологических активов;

      разработка и внедрение экотехнологий;

      обучение и развитие персонала в области экологической безопасности.

      Для улучшения показателей в области экологической безопасности рассматриваются:

      возможность последовательного перехода от реализации мероприятий по устранению ущерба к оценке потенциальных экологических рисков и внедрению мер по предупреждению негативного воздействия производственной деятельности на окружающую среду;

      совершенствование процессов в рамках системы экологического менеджмента.

      Охрана атмосферного воздуха

      Одна из основных природоохранных задач предприятия является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С этой целью реализуется ряд мер, направленных на повышение уровня промышленной безопасности, минимизацию воздействия заводов на окружающую среду, повышение качества выпускаемой продукции и улучшение экологических характеристик выпускаемой продукции (см. пункт 1.1.2).

      Использование водных ресурсов

      Рациональное использование водных ресурсов реализуется внедрением мероприятий, направленные на минимизацию объемов водопотребления, снижение экологических рисков в области охраны водных ресурсов, улучшение экологического состояния водных объектов и их прибрежных территорий.

      Обращение с отходами

      Система управления производственными отходами позволяет оптимизировать потоки движения отходов, снизить экологические последствия и экономические издержки их образования. Предприятие стремится к максимально возможному сокращению отходов для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

      Охрана земельных ресурсов

      Охрана земельных ресурсов направлена на рекультивацию нарушенных и загрязненных земельных участков и шламовых амбаров. Программы по рекультивации включают в себя инвентаризацию территорий, оценку уровня загрязнения почв, выбор наиболее эффективных технологий реабилитации, оценку качества выполнения природовосстановительных работ.

1.1.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий (выбросы в атмосферу, сбросы в водную среду и образование/размещение отходов) на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер.

      Для осуществления комплексного подхода предприятия должны уделять особое внимание вопросам охраны окружающей среды, что выражается в:

      обязательном учете сырья и вспомогательных материалов, энергии, потребляемых или производимых объектом;

      документировании всех источников выбросов, сбросов, образования отходов, имеющихся на объекте, их характера и объема, а также выявление случаев их негативного воздействия на окружающую среду;

      используемых технологических решений и иных методов по очистке от вредных веществ сточных вод и отходящих газов, и внедрению наилучших доступных технологий по сокращения норм использования природных ресурсов и снижению объемов выбросов, сбросов и образования отходов на объекте;

      разработке эффективных мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды;

      декларировании экологической политики предприятия;

      подготовке и проведению сертификации производства в системе экологического менеджмента;

      выполнении ПЭК и мониторинга компонентов окружающей среды;

      получении разрешений на комплексное природопользование от специально уполномоченных государственных органов в области охраны окружающей среды;

      осуществлении контроля за выполнением и соблюдением требований законодательства об охране окружающей среды и пр.

      Для достижения высоких эколого-экономических результатов необходимо совместить процесс очистки выбросов, сбросов от вредных веществ с процессом утилизации уловленных веществ. "В чистом виде" очистка вредных выбросов малоэффективна, так как с его помощью далеко не всегда удается полностью прекратить поступление вредных веществ в окружающую среду, т.к. сокращение уровня загрязнения одного компонента окружающей среды может привести к усилению загрязнения другого. К примеру, установка влажных фильтров при газоочистке позволяет сократить загрязнение воздуха, но ведет к еще большему загрязнению воды. Использование очистных сооружений, даже самых эффективных, резко сокращает уровень загрязнения окружающей среды, однако не решает этой проблемы полностью, поскольку в процессе функционирования этих установок тоже вырабатываются отходы, хотя и в меньшем объеме, но, как правило, с повышенной концентрацией вредных веществ. Наконец, работа большей части очистных установок требует значительных энергетических затрат, что, в свою очередь, тоже небезопасно для окружающей среды.

      Устранение самих причин загрязнения требует внедрения малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволяли бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для окружающей среды веществ.

      Далеко не для всех производств найдены приемлемые технико-экономические решения по сокращению количества образующихся отходов и их утилизации, поэтому в настоящее время приходится работать в этом направлении.

      Заботясь о совершенствовании технологических аспектов охраны окружающей природной среды, необходимо помнить, что никакие очистные сооружения и безотходные технологии не смогут восстановить устойчивость экосистемы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных систем.

1.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ

Производство серной кислоты

      Серная кислота является одним из основных крупнотоннажных продуктов химической промышленности и занимает первое место по объемам производства и потребления. Производство серной кислоты в Казахстане осуществляется как из природной комовой или гранулированной серы, так и на основе отходящих газов производств цветных металлов. Производства из отходящих газов, содержащих диоксид серы, расположены на предприятиях Товарищество с ограниченной ответственностью "Казцинк" (далее – ТОО "Казцинк") в составе Усть-Каменогорского металлургического комплекса в Восточно-Казахстанской области и на Товарищество с ограниченной ответственностью "Казахмыс" (далее – ТОО "Казахмыс") в составе Балхашского медеплавильного завода в Карагандинской области. Данные производства связаны с необходимостью сухой и мокрой многоступенчатой очистки металлургических газов от примесей, дальнейшей осушкой сернистого газа от сернокислотного тумана и возможного донасыщения газа диоксидом серы до требуемой концентрации. Наличие отделения многостадийной подготовки сернистого газа к окислению приводит к снижению производительности системы и повышению себестоимости серной кислоты, а также к дополнительной нагрузке на очистные сооружения. Однако данные производства относятся к металлургической промышленности и поэтому в настоящий Справочник по НДТ не включаются.

      Производства серной кислоты на основе элементной серы реализуются на трех промышленных предприятиях Казахстана. Крупнейшая установка, введенная в эксплуатацию в 2013 году, функционирует на Таразский филиал ТОО "Казфосфат" (далее - ТФ ТОО "Казфосфат") заводе "Минеральные удобрения" (далее – МУ). Практически вся производимая серная кислота применяется как сырье в собственном производстве ЭФК на ТОО "ЗМУ", которая также используется на данном заводе для получения азотно-фосфорного минерального удобрения – аммофоса. По заказу потребителей в соответствии с их требованиями возможно получение серной кислоты аккумуляторной.

      Вторым крупнейшим производителем и одновременно потребителем серной кислоты является Акционерное общество "НАК "Казатомпром" (далее - АО "НАК "Казатомпром"), который осуществляет производство серной кислоты на двух предприятиях – ТОО "СКЗ-U" в Кызылординской области с 2014 года и Степногорский сернокислотный завод - ТОО "SSAP" в Акмолинской области, введенный в эксплуатацию в 2015 году. Единственным потребителем продукции этих установок является уранодобывающее производство АО "НАК "Казатомпром", использующее серную кислоту для скважинного подземного выщелачивания урановой руды. Основным сырьем для производства продукции является природная сера, поставляемая ТОО "Тенгизшевройл". Реализация данных производств также позволит решить проблемы переработки серы, оказывающей негативное влияние на экологическую ситуацию в районах нефтегазовой добычи.

      В целом по Казахстану объемы производства серной кислоты в моногидрате за 2015 - 2019 годы составили в среднем 2 352 тысяч тонн в год.

Производство ЭФК

      Ортофосфорная кислота может производиться двумя способами, принципиально отличающимися по применяемому сырью, физико-химическим основам и технологической схеме. Термическую фосфорную кислоту (ТФК) получают путем сжигания сжиженного фосфора и абсорбции оксида фосфора водным раствором фосфорной кислоты. ЭФК производится сернокислотным разложением природного фосфатного сырья и разделением раствора фосфорной кислоты и нерастворимого остатка фильтрованием. Единственным производителем в Казахстане обоих видов фосфорной кислоты является ТОО "Казфосфат", производящий также на основе этих кислот фосфорные соли, минеральные удобрения и кормовые фосфаты. Производство ТФК входит в состав Жамбылского филиала ТОО "Казфосфат".

      В целом по Казахстану объемы производства ортофосфорной кислоты и полифосфорной кислоты за 2015 - 2019 годы составили в среднем 28 тысяч тонн в год.

Производство аммофоса

      Аммофос является высокоэффективным концентрированным азотно-фосфорным удобрением, которое производится путем нейтрализации ЭФК жидким аммиаком с последующей сушкой и грануляцией пульпы, классификацией и охлаждением готового продукта. В зависимости от состава кислоты для получения аммофоса применяют различные схемы аммонизации и сушки.

      Единственным производителем в Казахстане фосфорных удобрений, в т.ч. аммофоса, является ТОО "Казфосфат". Производство аммофоса реализуется на ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ" на основе ЭФК, производимой в том же цехе в отделении ЭФК. В настоящее время проектная мощность производства – 478 тысяч тонн аммофоса [32].

Производство трикальцийфосфата кормового

      Производство ТКФ, также называемого кормовым обесфторенным фосфатом (КОФ), осуществляется на единственном в Казахстане профильном предприятии по переработке природных фосфатов – ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ".

      Технологический процесс получения ТКФ в цехе КОФ основан на гидротермической переработке фосфатного сырья с выделением фтора в газовую фазу. Применяемый метод производства не имеет аналогов в мировой практике. Технологический процесс получения разработан в 60-х годах на основании экспериментальных исследований, проведенных институтами НИУИФ и МЭИ (г. Москва), а также результатов испытания опытно-промышленной установки - циклонной печи на Джамбулском суперфосфатном заводе. В процессе эксплуатации неоднократно выполнялась реконструкция технологической схемы, были внедрены энерготехнологические агрегаты, система оборотного водоснабжения и абсорберы очистки отходящих газов [33].

      В данном разделе будут более подробно описаны производства ТФ ТОО "Казфосфат" - завода "МУ".

      ТФ ТОО "Казфосфат" завод "МУ" был основан в 1950 году на базе Джамбульского суперфосфатного завода, и в течение 70 лет прошел несколько этапов модернизации основных производств с вводом в эксплуатацию новых цехов и закрытием физически и морально устаревших производств. ТФ ТОО "Казфосфат" завода "МУ" расположен в северо-западной промышленной зоне города Тараз Жамбылской области в 11 км от жилых районов. По степени воздействия на окружающую среду предприятие относится к 1 категории 1 класса опасности.

      Основные производства ТФ ТОО "Казфосфат" завода "МУ" - цеха по производству серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ и цех "Энергоснабжения". Все действующие на ТФ ТОО "Казфосфат" завода "МУ" производства тесно взаимодействуют и непосредственно связаны между собой технологическими потоками. Такая рациональная организация процессов обеспечивает снижение затрат цехов и высокую производительность технологических линий (Рисунок 1.3).



      Рисунок 1.3. Схема взаимосвязи цехов на заводе "МУ"

1.2.1. Сырьевая база

      Сырьем для производства серной кислоты является комовая или гранулированная природная сера. Поставщиком является ТОО "Объединенная химическая компания", закупающая серу у ТОО "Тенгизшевройл". В настоящее время в Казахстане серу получают в процессе добычи и переработки природного газа (ТОО "Тенгизшевройл", АО "Жанажолский газоперерабатывающий завод") а также при переработке нефти (ТОО "Павлодарский НПЗ", ТОО "Атырауский НПЗ").

      Извлечение серы из сероводорода и сераорганических соединений, содержащихся в месторождениях нефти и природного газа, и ее переработка продиктовано экологическими требованиями, поскольку складирование комовой серы приводит к отчуждению огромных территорий и значительному загрязнению воздушного бассейна. Поэтому утилизация серы или нейтрализация ее соединений обязательны при получении основной углеводородной продукции.



      Рисунок 1.4. Грануляция и складирование природной серы

      Таким образом, в процессе переработки нефти, природного газа, а также коксохимического производства сера является побочным продуктом. Природная техническая сера по составу должна соответствовать требованиям межгосударственного стандарта – ГОСТ 127.1, указанным в таблице 1.13. Массовая доля мышьяка и селена в природной сере не определяется.

      Таблица 1.13. Характеристика исходного сырья для производства серной кислоты [34]

№ п/п

Наименование сырья

Показатели, обязательные для проверки

Регламентируемые показатели для сортов серы

9990

9995

9998

1

2

3

4

5

6

1

Сера техническая

Массовая доля серы, %, не менее

99,90

99,95

99,98

Массовая доля золы, %, не более

0,05

0,03

0,02

Массовая доля органических веществ, %, не более

0,06

0,03

0,01

Массовая доля кислот в пересчете на серную кислоту, %, не более

0,004

0,003

0,0015

Массовая доля воды, %, не более

0,2

0,2

0,2

Механические загрязнения

Не допускаются

      Для окисления диоксида серы необходимо использование селективного катализатора ввиду высокой энергии активации обратимой химической реакции. Известны платиновые катализаторы и катализаторы на основе оксида ванадия (V) и оксида железа (III). Выбор наиболее активного катализатора определяется в первую очередь температурой зажигания, термостойкостью и ядоустойчивостью. В таблице 1.14 представлена сравнительная характеристика указанных катализаторов, откуда следует, что наиболее эффективным катализатором, обеспечивающим максимальную степень превращения, является катализатор на основе оксида ванадия (V) с температурой зажигания 420 °С.

      Таблица 1.14. Характеристика сернокислотных катализаторов

№ п/п

Катализатор

Температура зажигания, °С

Равновесная степень превращения, %

1

2

3

4

1

Платина (Pt)

400

92,2

2

Ванадиевый V2O+K2O+SiO2

420

99,5

3

ЖелезооксидныйFe2O3

625

69,5

      Преимуществом данного катализатора по сравнению с платиновым является также его значительно более высокая устойчивость к каталитическим ядам, термостойкость, механическая прочность и более низкая стоимость. В настоящее время во всех сернокислотных производствах используют ванадиевые контактные массы с промотором – сульфатом калия на силикатном носителе, наиболее эффективный из которых – катализатор СВД (сульфо-ванадато-диатомитовая контактная масса). В производстве также применяются вспомогательные реагенты и материалы, вода и сжатый воздух.

      Основным сырьем для производства ЭФК являются фосфориты бассейна Каратау. Требования к составу сырья приведены в таблице 1.15.

      Таблица 1.15. Характеристика исходного сырья для производства ЭФК

№п/п

Наименование сырья

Государственный или отраслевой стандарт, ТУ

Показатели, обязательные для проверки

Регламентируемые показатели

1

2

3

4

5

1

Кислота серная техническая
1 сорт

ГОСТ 2184

Массовая доля моногидрата (H2SO4)

Не менее 92,5 %

2

Сырье фосфатное Каратау тонкого помола ФКЭ- 2

СТ РК 2211

Массовая доля фосфорного ангидрида (Р2О5)

Не менее 24,5 %

Массовая доля оксида магния (MgO)

Не более 1,6 %

Массовая доля полуторных оксидов R2О3 (Fe2O3, Al2O3)

Не более 3,0 %

Массовая доля оксида углерода (СО2)

Не более 6,0 %

Массовая доля поверхностной влаги

Не более 1,0 %

Остаток на сите с сеткой 016 К

Не более 30 %

      Фосфатное сырье Каратау относится к группе пластовых микрозернистых фосфоритов и представляет собой плотные, крепкие плитчатые породы от темно-серого до черного цвета. Природные фосфаты представлены кальцийфторапатитом Са5(РО4)3F и карбонатапатитом Са10Р5СО23(ОН)3. Для руд месторождения Коксу характерно взаимное прорастание минералов, что затрудняет предварительное обогащение сырья. Фосфат в основном присутствует в виде кремнисто-фосфатных зерен и оолитов, имеющих размеры от 0,05 до 0,2мм. Цемент руды в основном состоит из доломита СаМg(СО3)2 и кальцита СаСО3. Указанные минералы образуют также микровключения в зернах фоссырья и заполняют прожилки в породе. Кроме карбонатной соли магний в незначительном количестве содержится в сырье в виде силиката магния. Кислоторастворимыми примесями, содержащими калий, натрий, алюминий и железо, являются алюмосиликатные минералы, в которых преобладают гидрослюды полевые шпаты. Основные кислотонерастворимые примеси представлены халцедоном и кварцем (содержание 22 – 25 % масс.).

      Основным сырьем для производства аммофоса являются ЭФК и жидкий аммиак. Требования к составу сырья приведены в таблице 1.16.

      Таблица 1.16. Характеристика исходного сырья для производства аммофоса

№ п/п

Наименование сырья

Государственный или отраслевой стандарт, технические условия, регламент

Показатели,
обязательные для проверки

Регламентированные показатели

1

2

3

4

5

1

ЭФК [35]

Постоянный технологический регламент производства ЭФК- 1 в цехе аммофоса, соответствует
ФС РК ОКПО 390838120142 1.0 – 2012

Содержание Н3РО4в пересчете на Р2О5

Не менее 20 %
 

Массовая доля сульфатной серы в пересчете на SО3

Не более 3,0 %

Массовая доля твердых веществ

Не более 2,0 %

2

Аммиак жидкий технический

ГОСТ 6221

Содержание аммиака (NH3)

Не менее 99,6 %

      Основным сырьем для производства КОФ являются фосфориты бассейна Каратау. Требования к составу сырья приведены в таблице 1.17. В бассейне Каратау разведано около 50 месторождений природных фосфатов, которые представлены кальцийфторапатитом Са5(РО4)3F и карбонатапатитом Са10Р5СО23(ОН)3. Для фосфатных руд месторождения Коксу, которые преимущественно используются в настоящее время в производствах ТОО "ЗМУ", характерно взаимное прорастание минералов, что затрудняет предварительное обогащение сырья.

      Таблица 1.17. Характеристика исходного сырья для производства КОФ

№3 п/п

Наименование сырья

Государственный или отраслевой стандарт, ТУ

Показатели, обязательные для проверки

Регламентируемые показатели

1

2

3

4

5

1

Сырье фосфатное тонкого помола Каратау [36]

СТ РК 2211

Массовая доля фосфорного ангидрида (Р2О5

Не менее 24,5 %

Массовая доля оксида магния (MgO) 

Не более 3,0 %

Массовая доля полуторных оксидов R2О(Fe2O3, Al2O3)

Не нормируется

Массовая доля оксида углерода (СО2

Не более 8,0 %

Массовая доля поверхностной влаги

Не более 1,0 %

Остаток на сите с сеткой 016 К

Не более 30 %

2

Известковое молоко

Технологический регламент отделения подготовки сырья
цеха аммофоса

Массовая доля Са(ОН)2

Не менее 5,0 %

3

Раствор щелочи (NaOH) для корректировки рН


Массовая доля раствора гидроокиси натрия (NaOH) 

20 %

1.2.2. Структура и технологический уровень

      ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ" является единственным Казахстанским производителем ЭФК, весь объем которой применяют для получения таких минеральных удобрений, как двойной суперфосфат, аммофос, а также кормовые обесфторенные фосфаты. Так, на ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ" функционирует производство аммофоса, в составе которого работают цех производства ЭФК и цех производства аммофоса, что облегчает организацию взаимосвязи технологических потоков. Все технологические процессы на предприятии начинаются с приема и складирования сырья. Эти функции выполняет Отделение подготовки сырья (ОПС), которое представляет собой комплекс складского хранения необходимых запасов сырья, погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки сырья в цеха на переработку. Взаимосвязь цехов приведена на рисунке 1.2. Фосфатное сырье поступает на предприятие из бассейна Каратау в железнодорожных пневмоцистернах, из которых пневмотранспортом с помощью сжатого воздуха подается в силосы.

      Описание и мощность существующих в Казахстане предприятий, производящих серную кислоту, показаны в таблице 1.18. Все производители получают серную кислоту контактным способом из природной комовой серы по экологически чистой технологии.

      Таблица 1.18. Перечень предприятий, производящих серную кислоту из технической серы в Республике Казахстан

№ п/п

Предприятие

Номинальная мощность, тысяч тонн/год моногидрата

Потребитель

1

2

3

4

1

Завод "Минеральные удобрения", – ТФ ТОО "Казфосфат"

600

Производство ЭФК, ТФ ТОО "Казфосфат" завод "МУ"

2

ТОО "СКЗ-U", Кызылординская область

500

АО "НАК "Казатомпром", Кызылординская область

3

Степногорский сернокислотный завод – ТОО "SSAP", Акмолинская область

180

АО "НАК "Казатомпром", Кызылординская область

      Производство ЭФК реализуется на ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ" на основе производимой там же серной кислоты. Проектная мощность производства ЭФК – 220 000 тонн Р2Ов год (в пересчете на100 % Р2О5) или 846154 тонн ЭФК в год в натуральном выражении (26 % Р2О5) при фонде рабочего времени 320 суток в год.

      В настоящее время проектная мощность производства аммофоса – 478 тысяч тонн при эффективном фонде рабочего времени 6800 часов. В результате технического перевооружения производства удобрений с 2016 по 2019 гг. производственная мощность по аммофосу увеличена с 320 до 478 тысяч тонн/год. В перспективе до 2026 г. планируется дальнейшая модернизация схемы и доведение мощности до 1 млн. тонн/год аммофоса с одновременным изменением качественного и количественного состава загрязняющих веществ.

      В настоящее время проектная мощность производства трикальцийфосфата составляет 20,9 тысяч тонн/г Р2О5, что в натуральном выражении составляет 70,0 тысяч тонн/г трикальцийфосфата первого сорта и 5,5 тысяч тонн/г трикальцийфосфата высшего сорта.

1.2.3. Технико-экономические характеристики

      Вся производимая серная кислота применяется как сырье для собственных нужд предприятий для получения ЭФК (на ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ") или для подземного выщелачивания урановых руд (на НАК "Казатомпром").

      Проектная мощность производства ЭФК – 220 000 тонн Р2О5/год(в пересчете на100 % Р2О5) или 846154 тонн ЭФК в год в натуральном выражении (26 % Р2О5). Мощность производств: аммофоса - 478 тысяч тонн/год, в пересчете 220 тысяч тонн Р2О5/год, трикальцийфосфата - 70,0 тысяч тонн/год ТКФ первого сорта и 5,5 тысяч тонн/год ТКФ высшего сорта.

Характеристика серной кислоты

      Качество серной кислоты определяется требованиями межгосударственного стандарта – [37] (таблица 1.19). Сопутствующим продуктом является перегретый пар высокого давления 4 МПа с температурой 440 °С, направляемый на паровую конденсационную турбину для производства электроэнергии.

      Таблица 1.19. Физико-химические показатели технической серной кислоты

№ п/п

Наименование показателя

Норма

Контактная кислота

Улучшенная

Техническая

1 сорт

2 сорт

1

2

3

4

5

1

Массовая доля моногидрата (H2SO4), %

92,5 - 94,0

Не менее 92,5

2

Массовая свободного серного ангидрида (SO3), %, не менее

-

-

-

3

Массовая доля железа (Fe), %, не более

0,006

0,02

0,1

4

Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более

0,02

0,05

Не нормируется

5

Массовая доля оксидов азота (N2O3), %, не более

0,00005

Не нормируется

6

Массовая доля мышьяка (As), %, не более

0,00008

Не нормируется

7

Массовая доля свинца (Pb), %, не более

0,001

Не нормируется

      Наибольшее количество серной кислоты используется для получения фосфорных и азотных удобрений, минеральных солей и кислот - соляной, плавиковой, экстракционной фосфорной, борной и т.д. Большое количество применяется для подземного выщелачивания урановых руд, как электролит в свинцовых аккумуляторах, в металлургии и машиностроении, нефтяной, лакокрасочной, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. Значительное количество серной кислоты, особенно олеума, используют в промышленном органическом синтезе (Рисунок 1.5).



      Рисунок 1.5. Области применения серной кислоты

Характеристика ЭФК

      Состав ЭФК зависит от состава применяемого для экстракции фосфатного сырья и условий его переработки. Кислота, получаемая на основе фосфоритов Каратау, содержит кроме основного компонента – ортофосфорной кислоты, примеси серной кислоты, соли полуторных оксидов, соединения фтора и магния, сульфата кальция в пределах растворимости в фосфорной кислоте.

      ЭФК должна удовлетворять техническим требованиям ФС РК ОКПО 390838120142 1.0 - 2012. Экстракционная фосфорная кислота (таблица 1.20).

      Таблица 1.20. Требования к составу ЭФК

№ п/п

Наименование показателя

Норма

1

2

3

1

Массовая доля H3PO4в пересчете на Р2О5, %, не менее

25

2

Массовая доля твердых веществ, %, не более

1,5

3

Массовая доля SО3, %

2,1±0,2

Характеристика минерального удобрения - аммофоса

      Аммофос является двухсторонним концентрированным водорастворимым NP-удобрением, состоящим из моноаммоний фосфата (МАФ) NН4Н2РОи диаммоний фосфата (ДАФ) (NН4)2НРО4, взятых в соотношении 4:1. Продукт также может содержать в небольшом количестве примеси сульфата аммония(NН4)24, кремнефторида аммония (NН4)2SiF6, фосфатов железа FеРО4·2Н2О и алюминия АlРО4·2Н2О, мономагний фосфата Мg2(НРО4)2, димагний фосфата МgНРО4·3Н2О, дикальций фосфата СаНРО4·2Н2О. Содержание примесей в аммофосе зависит от качества фосфатного сырья, условий его переработки и степени загрязнения исходной ЭФК фтором, железом, алюминием, кальцием, магнием.

      Аммофос, вырабатываемый на основе рядовых фосфоритов Каратау, по своим физико-химическим показателям должен соответствовать требованиям ГОСТ 18918 [38], указанным в таблице 1.21, для марки Б высшего сорта.

      Таблица 1.21. Требования к составу аммофоса


п/п

Наименование показателей

Норма для марки

А

Б

Высший сорт

I сорт

Высший сорт

I сорт

1

2

3

4

5

6

1

Массовая доля общего азота (N),%

12 ± 1

12 ± 1

10 ± 1

10 ± 1

2

Массовая доля усвояемых фосфатов, %

Не менее 52

50 ± 1

Не менее 46

44 ± 1

3

Массовая доля воды, %, не более

1,0

1,0

1,0

1,0

4

Гранулометрический состав:
массовая доля гранул размером
менее 1 мм, %, не более
от 1 до 4 мм, %, не менее
менее 6 мм, %

 
 
3
95
100

 
 
3
95
100

 
 
3
95
100

 
 
3
95
100

5

Для розничной торговли массовая доля гранул на сите с сеткой №6 

Отсутствие

Отсутствие

Отсутствие

Отсутствие

6

Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см2), не менее

3,0 (30)

3,0 (30)

3,0 (30)

3,0 (30)

7

Рассыпчатость, %

100

100

100

100

8

Удельная активность естественных радионуклидов, кБк/кг, не более

4

4

4

4

      По внешнему виду гранулированный аммофос представляет собой гранулы светло-серого цвета, размер гранул 2 - 5мм, насыпной вес гранулированного аммофоса без утряски 0,85 - 0,92 тонн/м3, с утряской 0,92 - 0,96 тонн/м3, гигроскопическая точка 73 - 75 %. Гранулы аммофоса обладают достаточной механической прочностью, что предохраняет их от разрушения во время транспортировки и хранения. При температуре выше 90 ºС диаммонийфосфат, содержащийся в аммофосе разлагается с выделением аммиака из-за низкой его температурной устойчивости.

      Аммофос подходит для всех культур на различных почвах, может применяться в условиях защищенного грунта. В структуре мирового рынка фосфорных удобрений аммофос занимает центральное место – его доля составляет 29 %. Объем мирового производства достигает 12 млн. тонн P2Oв год.

Характеристика кормового ТКФ

      Трикальций фосфат кормовой выпускается в соответствии с требованиями СТ РК 2212 [39] (таблица 1.22). Основным требованием к кормовым солям является соответствие по содержанию Р2О5, растворимого 0,4 % растворе соляной кислоты, вредных для животных примесей фтора - не более 0,2 %, мышьяка – не более 0,001 %, свинца – не более 0, 002 %. 

      Таблица 1.22. Требования к составу ТКФ


п/п

Наименование показателя

Норма

I сорт

высший сорт

1

2

3

4

1

Массовая доля фосфора, растворимого в 0,4 % растворе соляной кислоты, %:
в пересчете на Р2О5
в пересчете на Р, не менее

 
 
27 ± 1
11,3

 
 
37 ± 1
15,7

2

Массовая доля кальция, %, не менее

30

20

3

Массовая доля воды, %, не более

1

1

4

Массовая доля фтора, %, не более

0,2

0,2

5

Массовая доля мышьяка, %, не более

0,001

0,001

6

Массовая доля свинца, %, не более

0,002

0,002

7

Содержание частиц металломагнитной примеси
размером:
до 2 мм, включительно мг/кг, не более
больше 2 мм

 
100
отсутствие

 
100
отсутствие

8

Массовая доля золы, не растворимой в соляной кислоте, %, не более

 
30

 
20

9

Крупность: остаток на сите с отверстиями диаметром 1 мм, %, не более

 
1

 
1

10

Суммарная бета-активность, Бк/кг, не более

600

600

      ТКФ Са3(РО4)2, получаемый из фосфатного сырья бассейна Каратау, представляет собой тонкодисперсный порошок серого цвета. Оксид фосфора (V) находится в лимоннорастворимой и солянорастворимой формах трикальцийфосфата a и b модификаций. Температура плавления – 1670 °С, температура разложения – 2000 °С.

      Трикальцийфосфат плохо растворим в воде, имеет слабо щелочную реакцию, не гигроскопичен, хорошо рассеивается, не слеживается. Используется в сельском хозяйстве в качестве кормовой добавки в рацион животных и птиц, в производстве комбикормов. Соотношение кальция и фосфора в трикальцийфосфате идеально сбалансировано для животных, т.к. в организме соотношение этих элементов составляет 2:1, в костной ткани они находятся именно в виде трикальцийфосфата, что делает его использование наиболее эффективным. Применение кормовых фосфатов повышает полноценность кормления животных и увеличивает их продуктивность.

      Трикальцийфосфат может применяться и как фосфорсодержащее удобрение на любых почвах под все овощные, плодово-ягодные и декоративные культуры; возможно применение совместно с калийными и азотными удобрениями. Трикальцийфосфат используется, кроме того, для очистки сахарных сиропов в производстве сахара-рафинада, в производстве керамики и стекла, для изготовления зубных паст и порошков, он входит в состав абразивов для полировки и шлифовки металлов, служит для удаления фтора из воды, для кондиционирования поваренной соли, применяется в медицине [33].

1.2.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производства минеральных удобрений с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются:

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      Специфичными загрязняющими веществами в производстве минеральных удобрений являются направленные выбросы диоксида серы, серной кислоты (брызги, туманы), диоксид азота, оксид азота, оксид углерода, фтористые соединения в пересчете на HF, аммиак, аэрозоли/пыль аммофоса, источником которых являются отходящие и дымовые газы.

      ЭФК получают разложением фосфорита серной кислотой с образованием фосфорной кислоты и фосфогипса. Выделяющийся в результате реакции HF далее взаимодействует с соединениями кремния и водой с образованием SiFв газовой фазе и H2SiFв жидкой.

      Производство аммофоса в большинстве случаев не приводит к загрязнению окружающей среды, так как аммофос не образует токсичных соединений в воздушной среде и в сточных водах, не содержит примесей токсичных элементов (в том числе свинца, мышьяка, кадмия) в концентрациях, превышающих предельно допустимую концентрацию (ПДК) в почве при существующих нормах внесения удобрения. Газовоздушные смеси, образуемые в процессе производства, перед попаданием их в окружающую среду, проходят предварительную очистку.

      Сбросы загрязняющих веществ со сточными водами

      К веществам, выбрасываемым посредством сточных вод, относятся ионы железа, фторид-ионы, аммиак, сульфаты, нитраты, часть из которых является неотъемлемой частью процесса, другие же являются производными от примесей в сырьевых материалах.

      Отходы производства и крупнотоннажные побочные продукты

      С производством ЭФК связано образование одного из самых крупнотоннажных отходов химической промышленности - фосфогипса. Он представляет собой дигидрат сульфата кальция и содержит ряд примесей, в том числе фосфаты и фториды.

      Промышленной практикой доказаны техническая возможность и экономическая целесообразность использования фосфогипса в следующих направлениях:

      в сельском хозяйстве для химической мелиорации солонцовых почв вместо природного гипса;

      в цементной промышленности в качестве минерализатора при обжиге и как добавка к цементному клинкеру при помоле;

      для производства гипсовых вяжущих и изделий из них;

      для получения цемента и т. д.

      В промышленном масштабе фосфогипс также перерабатывается на сульфат аммония и мел.

      Шум и вибрация

      Участок размещения основных технологических линий находится на значительном удалении от селитебных территорий. Помещения и здания с производственными процессами различных уровней шума между собой изолированы ограждающими конструкциями с высокой звукоизолирующей способностью. Внутренние поверхности стен и потолки вентиляционных камер устроены со звукоизолирующей облицовки из минеральной ваты группы НГ. На линиях нагнетания систем пылеочистки, на линиях компрессоров установлены глушители. Вентустановки изолированы в отдельные помещения.

      Максимальный допустимый уровень звука на рабочих местах производственных и вспомогательных зданиях в соответствии с действующими нормативно-правовыми актами должен составлять 95дБА. Фактический уровень шума находится в пределах от 65 до 110 дБА.

1.2.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является одной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности.

      Одной из основных природоохранных задач предприятия является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С этой целью реализуется ряд мер, направленных на повышение уровня промышленной безопасности, минимизацию воздействия заводов на окружающую среду, повышение качества выпускаемой продукции и улучшение экологических характеристик выпускаемой продукции.

      Рациональное использование водных ресурсов реализуется внедрением мероприятий, направленные на минимизацию объемов водопотребления, снижение экологических рисков в области охраны водных ресурсов, улучшение экологического состояния водных объектов и их прибрежных территорий.

      Система управления производственными отходами позволяет оптимизировать потоки движения отходов, снизить экологические последствия и экономические издержки их образования. Предприятие стремится к максимально возможному сокращению отходов для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

1.2.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер. Подробно комплексный подход к защите окружающей среды описан в подразделе 1.1.6.

1.3. Производство плавиковой кислоты

      Плавиковая кислота производится в Казахстане на единственном предприятии - АО "УМЗ", расположенном в северо-западной части города Усть-Каменогорска на берегу реки Ульба. Производство основано на сернокислотной переработке обогащенного плавикового шпата. Вся получаемая кислота вырабатывается с целью применения на АО "УМЗ" в собственных производствах бериллия, тантала, ниобия и их соединений. Предприятие входит в состав НАК "КазАтомпром" и является одним из признанных в мире производителей урановой, танталовой, бериллиевой и ниобиевой продукции. АО "УМЗ" – один из трех предприятий в мире, имеющих полный производственный цикл от переработки рудного концентрата до выпуска готовой продукции. Предприятие является одним из крупнейших современных предприятий металлургической промышленности, основные производства к относятся к металлургической промышленности и поэтому в настоящий справочник НДТ по неорганическим химическим производствам не включаются.

      Помимо основных производств, на АО "УМЗ" функционируют Горно-обогатительный комплекс рудник "Караджал" по добыче плавикового шпата, Горно-обогатительный комплекс "Обогатительная фабрика", осуществляющий обогащение сырья с получением плавикошпатового концентрата (далее - ПШК). На основе ПШК работает производство фтористоводородной (плавиковой) кислоты, которая является одним из основных реагентов для основных производств АО "УМЗ".

1.3.1. Сырьевая база

      Исходным сырьем является флюоритная руда (плавиковый шпат) месторождения Караджал. Руда с рудника "Караджал" завозится через автовесы на рудный склад вместимостью 8000 тонн руды. Максимальный размер куска исходной руды не должен превышать 250 мм. Куски руды более 250 мм (негабариты) дробятся на руднике "Караджал" или на рудном складе фабрики с помощью пневматических молотков, кувалд, гидромолотом.

      Получение флюорита концентрата флотационного на Обогатительной фабрике в г. Курчатов из плавикового шпата основано на обогащении руды флотационным методом путем разделения частиц руды по смачиваемости на флотоконцентрат и шламовые хвосты. Сырье проходит дробление в щековой дробилке и последующее измельчение в шаровой мельнице. Пульпа смешивается в чане с раствором олеата натрия, жидким стеклом и острым паром при температуре 35 – 40 °С и загружается во флотомашину. Флюоритный концентрат выносится вместе с пеной на поверхность, а хвосты обогащения – шлам отводится в шламонакопитель. Пенный продукт сгущается и отжимается на фильтр-прессе до влажности 12 % и затем передается на сушку до влажности не более 1 %.

      В соответствии с ГОСТ "Концентраты плавикошпатовые кислотные и керамические" [48] флюорит концентрат флотационный ФФ- 95А должен соответствовать следующим требованиям, изложенным в таблице 1.23.

      Таблица 1.23. Состав флотационного плавикового шпата


п/п

Марка

СодержаниеCaF2, не менее, %

Содержание примесей, %, не более

SiO2

CaCO3

Влага

Сера

Частиц размером более 0,14 мм

1

2

3

4

5

6

7

8

1

ФФ- 95А

95

2,0

1,5

1,0

0,2

10

      Кварцит является нежелательной примесью, так как при переработке руды он связывается в кремнефториды, вызывая потери фтора. Кроме природного плавикового шпата, важным сырьевым источником для производства плавиковой кислоты могут служить отходящие газы производств фосфорных удобрений. Содержание фтора в фосфатных рудах не превышает 3 %, но, так как запасы этого сырья велики, ресурсы фтора в них оказываются весьма значительными.

1.3.2. Структура и технологический уровень

      Проектная мощность производства плавиковой кислоты составляет 2852 - 4137 тонн/год. Производство организовано по известной технологии середины XX века путем разложения ПШК концентрированной серной кислотой с последующей абсорбцией газообразного фтороводорода [50, с.1113 - 1120].

1.3.3. Технико-экономические характеристики

      Вся производимая плавиковая кислота предназначена для применения в качестве сырья в собственных производствах бериллия, тантала, ниобия и их соединений на АО "УМЗ".

      В целом по Казахстану наблюдается значительное снижение объемов производства плавиковой кислоты с 2014 года.



Источник: данные Комитета по статистике МНЭ РК

      Рисунок 1.6. Производство плавиковой кислоты в РК в период 2014 - 2019 гг., тонн

Характеристика плавиковой кислоты

      Качество плавиковой кислоты соответствует требованиям СТ РК 2503 [49], указанным в таблице 1.24.

      Таблица 1.24. Химический состав плавиковой кислоты


п/п

Наименование показателя

Норма для марки

А

В

Г

1

2

3

4

5

1

Внешний вид

Прозрачная бесцветная жидкость

2

Массовая доля фтористого водорода, НF, %, не менее

35,5

40,0

40,0

3

Массовая доля примесей,%, не более:
- кремнефтористоводородной кислоты, H2SiF6
-серной кислоты, H2SO4
-железа, Fe
-нелетучих веществ


0.025
0.01
0.007
0,3


4.5
1.8
-
-


7.5
4.5
-
-

      Плавиковая кислота представляет собой водный раствор фтороводорода, относится к сильным кислотам и является токсичным высокоопасным веществом по воздействию на организм (2 класс опасности); она разрушает стекло и силикаты, каучук и растворяет целлюлозу и, следовательно, разрушает кожу с образованием ожога, сильно действует на слизистые оболочки и дыхательные пути. Поэтому использовать кислоту нужно очень осторожно. В производстве плавиковой кислоты уделяется особое внимание технике безопасности. Хранится в эбонитовых или полиэтиленовых емкостях. ПДК плавиковой кислоты представлены в таблице 1.25.

      Таблица 1.25. ПДК плавиковой кислоты


п/п

Вид

ПДК максимально разовая (ПДКм.р.)

ПДК среднесуточная (ПДКс. с.)

1

2

3

4

1

ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ (в пересчете на ионы фтора)

0,5

0,1

2

ПДК в атмосферном воздухе, мг/м³ (в пересчете на ионы фтора)

0,02

0,005

      Плавиковая кислота, содержащая не менее 40 % HF, используется для селективного извлечения металлов из полиметаллических руд и получения фторидов урана при обогащении и регенерации ядерного топлива. Кислота применяется также для получения фторидов, кремнефторидов и борфторидов и соответствующих кислот. Кроме того, плавиковая кислота является сырьем для очистки отливок чугуна от формовочной смеси, в качестве травильно-полировальных смесей для обработки нержавеющей стали и сплавов и для глазирования стекла, для получения фторуглеродов, в процессах алкилирования и в качестве катализатора в реакции изобутана и олефина. Еще одно направление использования плавиковой кислоты – в полупроводниковой технике и для кислотной обработки стволов нефтяных скважин с целью повышения извлечения нефти.

1.3.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производства плавиковой кислоты с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются:

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      Специфичными загрязняющими веществами являются выбросы фтористых соединений, серной кислоты и тетрафторид кремния (SiF4) с прокаливания фосфатной руды в виде направленных выбросов от абсорбционных установок, а также пыль, возникающая при работе с фосфатной рудой в процессе производства HF. Твердые частицы выделяются в процессе транспортировки и сушки плавикового шпата. На установках производства плавиковой кислоты возникающие на стадии конечной вентиляции выбросы в атмосферу после необходимой обработки оказываются очень низкими.

      Сбросы загрязняющих веществ со сточными водами

      К веществам, выбрасываемым со сточными водами, нефть и нефтепродукты в растворенном и эмульгированном состоянии, бериллий, сульфаты(анион), аммоний солевой (NH4+), фтор-ион, хлориды (анион), кальций (катион), магний (катион), хром+6, железо общее, марганец двухвалентный (ион), взвешенные вещества и др., часть из которых является неотъемлемой частью процесса, другие же являются производными от примесей в сырьевых материалах.

      Побочные продукты производства

      Сульфат кальция (ангидрит) образуется в качестве побочного продукта при производстве плавиковой кислоты (HF) и содержит от 0,2 до 2,0 % непрореагировавшего CaFи менее 1,0 % H2SO4. Он также содержит большую часть примесей, встречающихся в следовых количествах в плавиковом шпате.

1.3.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является оной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности. Основными целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

      снижение техногенной нагрузки и поддержание благоприятного состояния природной среды и среды обитания человека;

      недопущение экологического ущерба от хозяйственной деятельности;

      сохранение биологического разнообразия в условиях нарастающей антропогенной нагрузки;

      рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов.

1.3.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер. Подробно комплексный подход к защите окружающей среды описан в подразделе 1.1.6.

1.4. Производство аммиачной селитры, смешанных азотно-фосфорных удобрений, азотной кислоты, аммиака

      Во всем мире идет тенденция к производству комплексных удобрений, так называемых NPK (nitrogen, phosphorus, potassium – азот, фосфор, калий), на основе классических формул и в разных пропорциях в зависимости от растения и сезонности. Производство минеральных удобрений в Казахстане имеет важное значение с точки зрения обеспечения потребностей сельскохозяйственного производства и продовольственной безопасности в стране. Поэтому в АО "КазАзот" также сейчас налажена работа в этом направлении и проводятся исследования возможностей Компании в производстве такой продукции. Традиционно в Казахстане в качестве удобрений используют аммиачную селитру, аммофос и суперфосфат. В меньшем количестве – сульфат аммония, карбамид и калийные удобрения. Две трети продукции АО "КазАзот" потребляется отечественными клиентами. Одну треть в виде азотных удобрений получает сельское хозяйство, вторую – в качестве взрывчатки –горнорудная промышленность. Логистическая экспортная сеть предприятия покрыла почти всю территорию стран СНГ и Балтии, а также государств Восточной Европы. Значительную роль в формировании спроса на минеральные удобрения в Казахстане играет государство с программой субсидирования отечественных сельхозтоваропроизводителей, которые закупают удобрения по удешевленной стоимости.

1.4.1. Сырьевая база

      В АО "КазАзот" существуют действующие производства аммиака, слабой азотной кислоты и сложных минеральных удобрений, которые размещены на площадке АО "КазАзот". Природный газ, являющийся основным сырьем в производстве аммиака и топливом для получения собственной электроэнергии в ГПЭС (газопоршневая электростанция установленной мощностью 38,9 МВт с выработкой пара), Компания получает с собственного месторождения Шагырлы - Шомышты, расположенного в Бейнеуском районе. Основная часть энергоресурсов – электроэнергия (частично), морская, техническая и питьевая вода, дистилляты глубокой очистки и общего потока поставляются ТОО "МАЭК–Казатомпром", расположенным в 1 километре от АО "КазАзот".

      Газовое месторождение Шагырлы - Шомышты расположено в пределах северного борта Северо-Устюртского прогиба и административно относится к Бейнеускому району Мангистауской области Республики Казахстан [54].

      На сегодняшний день в производственный процесс внедряется технология получения комплексных сложносмешанных удобрений, содержащие основные полезные элементы азот, фосфор, калий и различные микроэлементы. Так, в АО "КазАзот" в мероприятиях по расширению ассортимента производимой продукции, кроме аммиака, слабой азотной кислоты и аммиачной селитры, внедряется технология получения NPK удобрения с использованием фосфоритных руд Чилисайского месторождения.

      Новые месторождения фосфоритных руд Чилисайского месторождения имеют отличительные физико-химические особенности по минералогической структур и содержанию основного компонента, которое намного ниже задействованных месторождений фосфоритных руд Каратауского бассейна. Но учитывая, что богатые месторождения фосфоритных руд Каратауского бассейна заметно истощаются, возникает необходимость вовлечения в сферу производства фосфорсодержащих удобрений других месторождений.

      Актобинский (Актюбинский) фосфоритоносный бассейн расположен в Казахстане, к югу от Актюбинска. Включает крупные месторождения: Чилисайское, Богдановское, Кандагачское, Новоукраинское, Рокровское, Алгинское, Коктобинское. Под толщей осадочных пород (мощность — 2 - 2,5 м) находится 1 либо 2 фосфоритоносные толщи, мощностью не более 1 м, разделенные глауконитовыми и кварцевыми песками (до 3,2 м). Залежи образовались в юрский и меловой период. Руда добывается открытым способом.

      Чилисайский фосфоритный рудник расположен за городом Кандыагаш, недалеко от поселка Басшили (бывшая Знаменка). Месторождение представляет собой осадочный фосфорит. Месторождение занимает площадь порядка 800 квадратных километров и простирается приблизительно от поселка Аккемир Мугалжарского района вплоть до города Темир Темирского района. По подсчетам специалистов, запасов фосфорита хватит на 56 лет при выходе на мощность 10 миллионов тонн в год. По современным оценкам британской компании Sunkar Resources Plc (2008) Чилисайский участок содержит до 500 - 800 миллионов тонн руды с 9 - 10 % P2O5.

      Чилисайское фосфоритное месторождение было открыто геологами в 1930-х годах прошлого века. Осваивать его начали в 1976 году и строили рудник до 1979 года. Тогда же была построена опытная фабрика, на которой обкатывали технологию. Продукция рассчитывалась на обогащение тяжелой почвы Дальнего Востока и Западной Сибири. Предприятие планировалось запустить в 1980 году, однако строительство заморозили. На руднике перерабатывали 750 тысяч тонн фосфора в год. Сейчас все это делается в передвижном дробильно-сортировочном комплексе (ДСК) под открытым небом, и нынешний способ гораздо дешевле. В январе 1987 года была отправлена первая партия фосфоритной муки. До этого один вагон опытной партии отправили в Украину на выращивание сахарной свеклы, где урожайность сразу увеличилась в пять раз.

      На сегодняшний день месторождение осваивает ТОО "Темир Сервис". Предварительно обогащенные природные фосфориты Чилисайского месторождения направляются на производство фосмуки путем тонкого помола на ТОО "Темир-Сервис". Помол фосфоритов осуществляется в воздушно-динамических мельницах, где происходит их механо-химическая активация. Мощность двух установок позволяет вырабатывать 40 тонн муки в час. Планируемый объем продукции – 280 тысяч тонн муки ежегодно. Фосмука реализуется в Казахстане и России [55].

      Химический состав фосмуки: Р2О5(фосфорный ангидрид), не менее 17.0 %, САО – 33,0 %, МgО – 0,6 %, Fе2О– 2,1 %, Аl2О– 2,3 %, СО2– 3,9 %, K2О+ Na2О – 1,6 %, SiO– 35,0 %, SO– 1,5 %.

1.4.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      АО "КазАзот" осуществляет деятельность по производству химической продукции. Основной деятельностью АО "КазАзот" является производство удобрений, добыча природного газа. Компания реализует следующие виды продукции: аммиачную селитру, смешанное азотно–фосфорное удобрение, азотную кислоту, аммиак и газ товарный. Аммиачная селитра применяется как для удобрения почвы, так и в производстве взрывчатых веществ и добыче урана. Минеральные удобрения являются одним из важнейших для народного хозяйства видов продукции химической промышленности. Важнейшим видом минеральных удобрений являются азотные: аммиачная селитра, сульфат аммония, карбамид, водные растворы аммиака и другие. В производственных цехах АО "КазАзот" происходит цепочка превращений исходного сырья в готовую продукцию. На территории завода имеются цеха по производству аммиака, слабой азотной кислоты и сложных минеральных удобрений, а также вспомогательные цеха. В АО "КазАзот" применяется уникальная технология грануляции аммиачной селитры в барабанах грануляции. Данная технология используется только в АО "КазАзот" и не имеет аналогов. Технология разработана специалистами предприятия с использованием ранее эксплуатируемого оборудования в производстве фосфорных минеральных удобрений. АО "КазАзот" поставляет свою продукцию на территории Республики Казахстан, а также является экспортоориентированным предприятием, и благодаря проведенной модернизации конкурентоспособно на мировом рынке минеральных удобрений. Продукция АО "КазАзот" экспортируется в Украину, Россию, Кыргызстан, Узбекистан, Азербайджан, Грузию, Туркменистан [54].

      По итогам 2019 года аграриями Республики Казахстан применено 470 тысяч тонн минеральных удобрений (в т.ч. 402 тысяч тонн, или 85 % субсидированных удобрений).

      В целом за 2019 год в Казахстане произвели 193,2 тысяч тонн фосфорных и 378 тысяч тонн азотных удобрений. Для сравнения, в 2018 году производство фосфорных удобрений составляло 140,7 тысяч тонн, азотных –363,2 тысяч тонн.

      В настоящее время продукция экспортируется в Украину, Россию, Кыргызстан, Узбекистан, Азербайджан, Грузию, Туркменистан.

      АО "КазАзот" является единственным производителем аммиачной селитры и аммиака в Республике Казахстан. ТОО "КазАзот" основано в 2005 году на базе имущественного комплекса Азотно-тукового завода. В 2015 году Филиал ТОО "КазАзот" начало осуществлять добычу природного газа на месторождении "Шагырлы-Шомышты".



      Рисунок 1.7. Многоступенчатая структура производства продукции на АО "КазАзот"

      Аммиак является продуктом производства предприятия АО "КазАзот" и транспортируется на производство сложных минеральных удобрений (СМУ) по газопроводам со склада жидкого аммиака из коллектора. Азотная кислота является продуктом производства предприятия АО "КазАзот" и транспортируется на производство СМУ по трубопроводам из цеха слабой азотной кислоты (САК). Брусит поставляется из России. Магнезиальная добавка является продуктом производства СМУ. Транспортируется в пределах производства по трубопроводам.

      Конечной товарной продукцией АО "КазАзот" на данный момент являются гранулированная аммиачная селитра, аммиак жидкий и газ товарный. Аммиак газообразный и слабая азотная кислота являются полуфабрикатами и используются в технологических процессах в качестве реагентов в производстве аммиачной селитры (Рисунок 1.7 - 1.8) [54].



      Рисунок 1.8. Структура АО "КазАзот" по видам выпускаемой продукции

      Характеристика продукции АО "КазАзот" представлена ниже.

      Аммиак

      Производство аммиака введено в эксплуатацию в 1978 году. Схема производства выстроена в одну технологическую линию:

      подготовка синтез-газа конверсией природного газа с дальнейшей очисткой конвертированного газа от примесей с получением азотоводородной смеси;

      компримирование азотоводородной смеси;

      прямой синтез аммиака из элементарных водорода и азота.

      Проектная производительность цеха по аммиаку – 600 тонн/сутки, 200 000 тонн/год.

      Производство аммиака выпускает жидкий аммиак, технический, под давлением 1,765 МПа (18 кгс/см2) представляющий собой бесцветную жидкость. При нормальных условиях аммиак - бесцветный газ с удушливым резким запахом, растворим в органических растворителях (ацетон, бензин, спирт и др.) и хорошо растворим в воде (при 0 °C в одном объеме воды растворяется 1200, а при 20 °С около 700 объемов аммиака). Аммиак очень токсичное и пожароопасное вещество, при вдыхании его происходит острое раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, слезотеченье, удушье, а при его содержании в воздухе от 15,0 до 28,0 % объемных и наличии открытого пламени возможен взрыв.

      Физические свойства аммиака представлены в таблице 1.26.

      Таблица 1.26. Физические свойства аммиака

№ п/п

Свойства аммиака

Значения

1

2

3

1

Плотность жидкого аммиака при 0 °С и при 0,101 МПа (760 ммрт. ст.) кг/м3

639

2

Плотность газообразного, кг/м3

0,771

3

Критическая температура, °С

132,4

4

Критическое давление, МПа(кг·с/см2)

11,32 (111,5)

5

Температура кипения при 0,101 МПа, °С

- 33,14

6

Температура плавления при 0,101 МПа, °С

- 77,73

7

Критический объем, м3/кг

0,00426

8

Критическая плотность, кг/м3

235

9

Температура самовоспламенения, °С

650

10

Газовая постоянная, кДж/(кг·К)

0,48816

11

Теплота испарения при 0,101 МПа, кДж/кг

1372

      Жидкий аммиак легколетучее вещество. Давление, плотность жидкости и паров над жидкостью в зависимости от температуры приведены в таблице 1.27.

      Таблица 1.27. Зависимость давления, плотности жидкости и паров над жидкостью в зависимости от температуры

№ п/п

Температура, °С

Давление МПа(абс)

Плотность кг/м3

Жидкость

Пар

1

2

3

4

5

1

50

2,022(20,6)

563.8

15.68

2

45

1,772(18,1)

572.3

13.71

3

40

1,546(15,8)

580.5

11.95

4

35

1,343(13,7)

588.5

10.39

      Таблица 1.28. Зависимость давления насыщенных паров аммиака и плотность жидкости и пара от температуры

№ п/п

Температура, °С

Давление МПа(абс)

Плотность кг/м3

Жидкость

Пар


1

2

3

4

5

1

30

1,160(11,8)

596.2

8.992

2

25

0,997(10,2)

603.8

7.754

3

20

0,853(8,7)

611.2

6.658

4

15

0,724(7,4)

618.4

5.689

5

10

0,612(6,2)

625.5

4.836

6

5

0.513(5,2)

632.5

4.088

7

0

(4,4)

639.1

3.453

8

- 5

0,358(3,6)

646.0

2.866

9

- 10

0,281(2,9)

652.6

2.375

10

- 15

0,235(2,4)

659.1

1.953

11

- 20

0,189(1,9)

665.5

1.593

12

- 25

0,151(1,5)

671.8

1.287

13

- 30

0,119(1,2)

678.1

1.030

14

- 35

0,0925(0,94)

684.2

0.8156

15

- 40

0,0712(0,7)

690.3

0.6386

16

- 45

0,0540(0,6)

696.3

0.4938

17

- 50

0,0405(0,41)

702.3

0.3769

      В жидком аммиаке при повышенном давлении растворяются водород, азот, метан, аргон.

      Таблица 1.29. Растворимость азотоводородной смеси стехиометрического состава в жидком аммиаке, дм3/кг


п/п

Давление,

Температура, °С

МПа(кг·с/см2)

- 10

0

25

50

1

2

3

4

5

6

1

5,066(51,7)

3.5

-

-

5.0

2

10,13(103,4)

7.0

7.2

6.0

13.1

3

20,26(206,7)

11.9

14.3

16.7

28.3

4

30,40(310,2)

16.7

19.0

26.5

42.5

5

40,53(413,6)

20.6

23.2

35.0

56.5

Химические свойства аммиака

      При обычной температуре аммиак устойчив. При температуре 1200 – 1300 °С в газовой среде разлагается на азот и водород, а в присутствии катализатора диссоциирует при 300 – 400 °С.

      Аммиак вступает в реакции присоединения, замещения и окисления. При растворении аммиака в воде происходит частичное образование гидроокиси аммиака:

      NH3+ H2O = NН4OH                              (1.1)

      которую можно рассматривать, как слабое основание, вступающее в реакцию с кислотами с образованием солей аммония:

      NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O                              (1.2)

      Менее характерны для аммиака реакции замещения, однако при высоких температурах он способен замещать атомы водорода на металл с образованием нитридов - твердых веществ, например:

      2Al + 2NH= 2AlN + 3H+ Q                              (1.3)

      Реакция окисления для аммиака также малохарактерная. В воздухе горит плохо, но в кислороде сгорает желтым пламенем с образованием азота и водяного пара:

      4NH+ 3O= 6H2O + 2N+ Q                              (1.4)

      В присутствии катализатора образуются окислы азота:

      4NH+ 5O= 4NO + 6H2O + Q                        (1.5)

      Хлор и бром энергично реагируют с аммиаком:

      2NH+ 3Г= 6HГ + N2                              (1.6)

      где: Г2– Cl2, Br2

      По отношению к большинству других окислителей аммиак при обычных условиях устойчив.

Область применения аммиака

      Аммиак жидкий технический– сырье для производства минеральных удобрений и многочисленных азотосодержащих промышленных веществ. Аммиак жидкий технический применяется:

      для производства азотной кислоты;

      для производства удобрений (аммиачной селитры, мочевины, аммофоса и многих других);

      в органическом синтезе;

      для производства водных растворов, применяющихся в медицине и химической промышленности;

      в качестве жидких удобрений;

      в качестве растворителя для значительного класса соединений, содержащих азот.

      Качество аммиака соответствует требованиям высшего сорта ГОСТа 6221.

Качество выпускаемой продукции

      Выпускаемый аммиак жидкий, технический должен соответствовать требованиям ГОСТ 6221 марки "А" [56].

      Таблица 1.30. Качественные нормативы жидкого аммиака

№ п/п

Наименование показателей

Норма


1

2

3

1

Массовая доля аммиака, %, не менее

99,9

2

Массовая доля воды,%, не более
остаток после испарения
то же, методом Фишера

 
-
0,1

3

Массовая доля азота,%, не более

-

4

Массовая концентрация масла, мг/дм3, не более

2

5

Массовая концентрация железа, мг/дм3, не более

1

6

Массовая концентрация общего хлора, мг/кг, не более

-

7

Массовая концентрация оксида углерода, мг/кг, не более

-

      Слабая азотная кислота

      Азотная кислота - бесцветная или слегка желтоватая жидкость с едким удушливым запахом. Молекулярная масса 63,02. Химическая формула - НNO3. Плотность 46 (вес) % раствора азотной кислоты при 20 °С- 1285 кг/м3. Температура кипения водных растворов повышается с увеличением концентрации, достигая максимальной 121,9 °С при содержании 68,4(вес) % HNOи снижается до 86 °С при дальнейшем повышении концентрации. С водой азотная кислота смешивается в любых соотношениях. Температура замерзания азотной кислоты 46 (вес) % - минус 21 °С.

      Азотная кислота - сильный окислитель. Все металлы, кроме платины, родия, иридия, титана, тантала и золота, растворяются в ней. С повышением температуры ее действие на металлы и их сплавы усиливается. Специальные сплавы (например, хромоникелевые) устойчивы в среде азотной кислоты концентрацией до 70 %. Азотная кислота разрушает многие органические вещества. При соприкосновении с ней древесной стружки, опилок, кусков древесины или тряпок может произойти их самовозгорание.

      Является промежуточным продуктом и используется на том же предприятии для получения аммиачной селитры, а также для других нужд народного хозяйства.

      Азотная кислота реализуется в наименьшем количестве, так как необходима для нужд собственного производства Компании.

      Вырабатываемая неконцентрированная азотная кислота должна соответствовать требованиям действующего технического документа в области стандартизации, II сорт, физико-химические показатели которого следующие [57]:

      1) внешний вид - бесцветная или слегка желтоватая прозрачная жидкость без механических примесей;

      2) содержание азотной кислоты не менее 46,0 % вес;

      3) содержание окислов азота в пересчете на N2Oне более 0,2 %;

      4) содержание прокаленного остатка не более 0,05 %.

      Таблица 1.31. Требования к качеству слабой азотной кислоты

№ п/п

Наименование сырья, материалов, полупродуктов

Обозначение НТД или другой документ на подготовку сырья

Показатели, обязательные для проверки

Норма

1

2

3

4

5

1

Азотная кислота

ГОСТ Р 53789

Массовая доля азотной кислоты, %, не менее

46

Массовая доля окислов азота, %, не более

0,2

Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более

0,05

Содержание хлор-иона, мг/дм3, не более

10

      Аммиачная селитра

      Аммиачная селитра – это аммиачно-нитратное удобрение. Техническое название продукта – аммиачная селитра (нитрат аммония). Аммиачная селитра имеет молекулярную массу 80,043. Чистый продукт – бесцветное кристаллическое вещество, содержащее: 60 % кислорода; 5 % водорода и 35 % азота (по 17,5 % в аммиачной и нитратной формах). Технический продукт содержит не менее 34,0 % азота.

      Таблица 1.32. Физико-химические свойства аммиачной селитры

№ п/п

Показатели

Значения


1

2

3

1

Плотность, тонн/м3


Истинная

1,690 – 1,725

Насыпная при влажности гранулированного продукта 1 % и 20С:


При плотной упаковке

1, 164

При неплотной упаковке

0,826

2

Температура плавления, С

169,6

3

Теплота плавления, кДж/кг

73,21

4

Угол естественного откоса гранулированной аммиачной селитры (размер гранул 1 - 3 мм) при влажности 1 % без добавок, град.

39

5

То же при влажности 0,5 % с магнезиальной и сульфатно-фосфорной добавками, град.

23 ÷ 28

6

Мольная теплоемкостьпри 20 ÷ 28 С, кал/ (моль С)

33,8

7

Удельная теплоемкость, ккал/ (кг·град)


при 0 С

0,397

при 10 С

0,398

при 20 - 28С

0,422

при 100 С

0,428

8

Теплопроводность (при насыпной плотности68 – 0,76 г/сми температуре 0 - 100 С), ккал/ (м·ч·град)

0,205

9

Теплопроводность, ккал/ (м.ч.°С) :


9.1

расплава (100 % NH4NO3, t = 175 С)

0,229

9.2

твердых солей:


при 0 С

0,363

при 50 С

0,357

при 100 С

0,348

при 165 С

0,330

10

вязкость расплава (100 % NH4NO3, t =170 С), мПа·С

5,71

11

поверхностное натяжение расплава (99,3 % NH4NO3, t = 160 С), мН/м

89,27

12

Плотность плава аммиачной селитры при 170С, тонн/м3

1,436

      Аммиачная селитра может кристаллизироваться в разных формах (модификациях) при одном и том же химическом составе. Это явление носит название полиформизма.

      Таблица 1.33. Кристаллические формы аммиачной селитры

№ п/п

Условные обозначения кристаллических форм

Системы

Температурные интервалы стабильного существования, С

Плотность, г/см3

Теплота превращения, кал/г

1

2

3

4

5

6

1

I

кубическая

169,6 – 125,2

-

16,75

2

II

тетрагональная

125,2 – 84,2

1,69

12,24

3

III

ромбическая или моноклинная

84,2 – 32,3

1,66

4,17

4

IV

ромбическая бипирамидальная

от +32,2 до - 16,9

1,725

4,90

5

V

тетрагональная

Ниже- 16,9

1,725

1,6

      Обнаружено существование точки перехода также в интервале 44 ÷ 57 С. Превращения одной кристаллической формы аммиачной селитры в другую часто сопровождаются явлениями переохлаждения или перегрева. Например, при быстром охлаждении – от 125,2 С до температуры ниже 32 С модификация II может превращаться непосредственно в форму IV без образования кристаллической формы III. В присутствии примесей (сульфаты аммония, кальция, магния) температура превращения может понижаться. Примеси разных ионов изменяют также форму кристаллов NH4NO3. Повышение давления изменяет температуры превращения: так при 800 ат. температура превращения NH4NO(III) ↔ NH4NO3 (IV) повышается до 60,8 С.

      Давление пара над нитратом аммония (в мм рт. ст.) при различных температурах: 76 С – 0,0024, 100 С – 0,0154, 123 С – 0,0738, 160 С – 0,958, 170 С – 1,40, 200 С – 6,31, 240 С – 33,4.

      При растворении аммиачной селитры в воде поглощается большое количество тепла, например при растворении 1 моля кристаллической аммиачной селитры в 220 – 400 моль воды и температуре 10 – 15 С происходит поглощение 6,4 ккал. тепла. Растворение 1 объема селитры в 1 объеме воды вызывает снижение температуры раствора на 5 С.

      Нитрат аммония хорошо растворим в воде, этиловом и метиловых спиртах, пиридине, ацетоне и в жидком аммиаке. Селитра аммиачная поддерживает горение и окисление.

      Показатель растворимости в воде: 122 % вес. при 0 С.

      Аммиачная селитра марки Б применяется в сельском хозяйстве.

      Допускается применение аммиачной селитры марки Б и в промышленности. Гранулированная аммиачная селитра менее гигроскопична, меньше слеживается при хранении, сохраняет хорошую рассыпчатость.

      Аммиачная селитра выпускается только с применением кондиционирующих добавок, содержащих магний, кальций, сульфат либо сульфат с фосфатом. Добавки с сульфатом и фосфатом требуют присутствия в удобрении поверхностно-активных веществ. Код ТНВЭД 310230 (нитрат аммония, в т.ч. в водном растворе). Качество аммиачной селитры соответствует требованиям высшего сорта ГОСТа 2 [58].

      Таблица 1.34. Качественные нормативы аммиачной селитры

№ п/п

Наименование показателей

Норма для марки

А

Б

Высший сорт

1-й сорт

2-й сорт


1

2

3

5

6

1

Суммарная массовая доля нитратного и аммонийного азота в пересчете:
на NH4NOв сухом веществе, %,
не менее
на азот в сухом веществе,%, не менее

 
 
 
98
не норм.

 
 
 
Не нормируется

34,4

34,4

34,4

2

Массовая доля воды, % не более:
с сульфатной и сульфатно-фосфатной добавками
с добавками нитратов кальция и магния

 
 
0,2
 
0,3

 
 
0,2
 
0,3

 
 
0,2
 
0,3

 
 
0,3
 
0,3

3

рН 10 %-го водного раствора не менее-
с сульфатно-фосфатной добавкой-

5,0
4,0

5,0
4,0

5,0
4,0

5,0
4,0

4

Массовая доля веществ, нерастворимых в 10 %-ном растворе азотной кислоты, %, не более

 
0,2

 
Не нормируется
 

5

Гранулометрический состав:
Массовая доля гранул размером:
от 1 до 3 мм, %, не менее –
от 1 до 4 мм, %, не менее –
в том числе размером от 2 до 4 мм, %, не менее –
Массовая доля гранул размером менее 1мм, %, не более –
Массовая доля гранул размером более 6 мм, %, не более –

 
 
93,0
не норм.
 
не норм.
 
4,0
 
0,00

 
 
не норм
95,0
 
80,0
 
3,0
 
0,00

 
 
не норм.
95,0
 
50,0
 
3,0
 
0,00

 
 
не норм.
95,0
 
не норм.
 
4,0
 
0,00

6

Статическая прочность гранул Н/гранулу (кг/гранулу), не менее-
с сульфатной и сульфатно-фосфатными добавками –
с добавками нитратов кальция и магния -

 
5,0 (5,0)
 
-
 
-

 
-
 
10 (1,0)
 
8 (0,8)

 
7,0 (0,7)
 
-
 
-

 
5,0 (0,5)
 
-
 
-

7

Рассыпчатость, %, не менее

100,0

100,0

100,0

100,0

      Примечание: требования к качеству аммиачной селитры, предназначенной для экспорта, должны соответствовать требованиям договора (контракта).

1.4.3. Технико-экономические характеристики

      Готовая продукция Компании (аммиачная селитра и аммиак) реализуется на территории Республики Казахстан и за ее пределы. Отправка гранулированной аммиачной селитры и жидкого аммиака в адрес покупателя производится железнодорожным и морским транспортом. Газ товарный реализуется Акционерным обществом "КазТрансГаз" (далее - АО "КазТрансГаз").

      У АО "КазАзот" отличается технология производства, она уникальна –гранулирование селитры идет в цельных гранулах.



      Рисунок 1.9. Объем выпуска аммиака, тонн в год

      На рисунке 1.9 предоставлены данные по производству аммиака на АО "КазАзот". Природный газ, являющийся основным сырьем в производстве аммиака и топливом для получения собственной электроэнергии в ГПЭС (газопоршневая электростанция установленной мощностью 38,9 МВт с выработкой пара), компания получает с собственного месторождения Шагырлы-Шомышты, расположенного в Бейнеуском районе. Что обеспечивает полную сырьевую независимость предприятия. Производимый аммиак соответствует высшему сорту по стандарту ГОСТ 6221. ГОСТ 6221 Аммиак безводный сжиженный. Аммиак отгружается в цистерны для перевозки ж/д транспортом и контейнеры. Аммиак жидкий технический - сырье для производства минеральных удобрений и многочисленных азотсодержащих промышленных веществ.

      Производственные мощности АО "КазАзот" рассчитаны на производство: более 200 000 тонн аммиака в год (600 тонн/сутки). Мировой объем производства аммиака - более 180 млн. тонн ежегодно [59].

      Реализация аммиака в 2019 году составила 10,19 тысяч тонн, что на 3,9 тысяч тонн меньше, чем в 2018 году. Наибольшую реализацию из ассортимента продукции Компании показал газ товарный и составил 642, 171 млн. м3. Азотная кислота реализуется в наименьшем количестве, так как необходима для нужд собственного производства АО "КазАзот".

      На рисунке 1.10 предоставлены данные по производству слабой азотной кислоты на предприятии АО "КазАзот", кислота используется на предприятии в качестве сырья для производства других продуктов.

      По данным за 2019 год слабая азотная кислота использовалась для производства сложных минеральных удобрений АО "КазАзот" в объеме 284 303 тонн.



      Рисунок 1.10. Объем производства слабой азотной кислоты на АО "КазАзот" по годам, тонн в год



      Рисунок 1.11. Объем выпуска аммиачной селитры, тонн в год

      На рисунке 1.11 предоставлены данные по производству – аммиачной селитры. Сырьем для производства аммиачной селитры является газообразный аммиак и слабая азотная кислота. Аммиачная селитра является макроудобрением необходимым для всех сельскохозяйственных культур. Широко используется во всех ресурсосберегающих технологиях, активно осваиваемых в Казахстане. Аммиачная селитра относится к тому виду минеральных удобрений, без которого практически немыслимо современное сельское хозяйство. В 2019 году АО "КазАзот" реализовало 267,66 тысяч тонн аммиачной селитры, что на 82,78 тысяч меньше, чем в 2018 году.

      Реализация продукции АО "КазАзот" в 2019 году в целом снизилась по сравнению с результатами 2018 года.

      В таблице 1.35 представлены данные по фактическому выпуску продукции АО "КазАзот" за пять лет за 2015 - 2019 гг.

      Таблица 1.35. Выпуск продукции за период 2015 - 2019 гг.


п/п

2015 г.

2016 г.

2017 г.

2018 г.

2019 г.

1

2

3

4

5

6

1

Аммиак жидкий, тонн/год

171 845

187 383

196 923

190 583

175 008

2

Аммиачная селитра, тонн/год

285 882

321 805

337 442

330 874

323 077

1.4.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производства азотосодержащих соединений с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются:

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      К основным (маркерным) загрязняющим веществам, выбрасываемым в атмосферу, относятся диоксид азота, аммиак, пыль аммиачной селитры. Выбросы в атмосферу при производстве аммиака состоят главным образом из водорода (H2), диоксида углерода (CO2), монооксида углерода (CO) аммиака (NH3), которые главным образом связаны со сжиганием природного газа или дизельного топлива в турбинах, котлах, компрессорах и других системах для выработки энергии и тепла. При удалении COвозникают выбросы концентрированного диоксида углерода. Могут также возникать неорганизованные выбросы NH(например, из резервуаров-хранилищ, клапанов, фланцев и трубок), особенно при подаче или транспортировке.

      Технологические выбросы из установок по производству азотной кислоты состоят в основном из оксида азота (NO), диоксида азота (NO2) и оксидов азота (NOx), содержащихся в остаточных газах колонны для абсорбции кислоты, закиси азота (N2O), следовых количеств паров азотной кислоты (HNO3), возникающих при заполнении емкостей для хранения кислоты, а также аммиака (NH3).

      Технологические выбросы состоят в основном из аммиака и пыли из нейтрализаторов, испарителей, грануляторов, осушителей и охладителей Неконтролируемые выбросы аммиака происходят из резервуаров для хранения и технологического оборудования.

      Следует уделить особое внимание методам обращения и хранение NH(летучий и ядовитый в высоких концентрациях), а также горючих газов, таких как природный газ, CO, Hи др. так как их влияние может быть связано с существенным острым воздействием на персонал и, возможно, на местное население, в зависимости от количества и типа выброшенных химических веществ.

      Сбросы загрязняющих веществ

      Стоки от установок при работе в обычном режиме образуются за счет сброса технологического конденсата или при очистке отработанных газов, содержащих аммиак, метанол и амины.

      Шум и вибрация

      Основными источниками шума и вибрации на производстве являются вентиляционные установки, электродвигатели, компрессоры.

      В соответствии с Приказом Министра здравоохранения Республики Казахстан от 16 февраля 2022 года № ҚР ДСМ- 15 "Об утверждении Гигиенических нормативов к физическим факторам, оказывающим воздействие на человека" максимально допустимый уровень звука на рабочих местах производственных и вспомогательных зданиях составляет 95дБА. Фактический уровень шума находится в пределах от 75 до 80 дБА.

1.4.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является оной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности. Основными целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

      снижение техногенной нагрузки и поддержание благоприятного состояния природной среды и среды обитания человека;

      недопущение экологического ущерба от хозяйственной деятельности;

      сохранение биологического разнообразия в условиях нарастающей антропогенной нагрузки;

      рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов.

      На основании этих целей выделяются следующие приоритетные направления деятельности:

      управление рисками в области обеспечения экологической безопасности;

      экологический мониторинг и производственный экологический контроль;

      управление системой предупреждения, локализации аварийных ситуаций и ликвидации их последствий;

      ввод в эксплуатацию природоохранных объектов;

      развитие программ энергосбережения и повышения энергоэффективности;

      развитие программ по утилизации/обезвреживанию отходов производства;

      реализация программ модернизации технологических активов;

      разработка и внедрение экологичных технологий;

      обучение и развитие персонала в области экологической безопасности.

      Для улучшения показателей в области экологической безопасности рассматриваются:

      возможность последовательного перехода от реализации мероприятий по устранению ущерба к оценке потенциальных экологических рисков и внедрению мер по предупреждению негативного воздействия производственной деятельности на окружающую среду;

      совершенствование процессов в рамках системы экологического менеджмента.

      Одна из основных природоохранных задач предприятия является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С этой целью реализуется ряд мер, направленных на повышение уровня промышленной безопасности, минимизацию воздействия заводов на окружающую среду, повышение качества выпускаемой продукции и улучшение экологических характеристик выпускаемой продукции. Одним из способов уменьшения выбросов и повышения эффективности производства аммиака является применение энерготехнологической схемы с парогазовым циклом, в котором в качестве рабочей теплоты используется не только теплота водяного пара, но и продуктов сгорания топлива

      Рациональное использование водных ресурсов реализуется внедрением мероприятий, направленные на минимизацию объемов водопотребления, снижение экологических рисков в области охраны водных ресурсов.

      Система управления производственными отходами позволяет оптимизировать потоки движения отходов, снизить экологические последствия и экономические издержки их образования. Предприятие стремится к максимально возможному сокращению отходов для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

1.4.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер. Подробно комплексный подход к защите окружающей среды описан в подразделе 1.1.6..

1.5. Производство хлора и каустической соды

      АО "Каустик" – предприятие химической отрасли Республики Казахстан, связанное с получением хлора, каустической соды и производством полупродуктов и продуктов на основе хлора.

      Основными видами производственной деятельности АО "Каустик" в настоящее время являются: производство хлора и каустической соды мембранным методом; розлив жидкого хлора в мелкую тару; производство гипохлорита натрия технического; производство ингибированной соляной кислоты; производство сжатого воздуха; гуммирование, промывка и пропарка железнодорожных цистерн; управление полигоном твердых промышленных отходов; локально-очистные сооружения (ЛОС).

      АО "Каустик" расположена в Республике Казахстан, г. Павлодар, Северная промзона. Основной вид деятельности производство хлора и каустической соды мембранным методом. Действующие объекты расположены на территории Промплощадки №1. Промплощадка №2 законсервирована [68].

      Промплощадка №1 АО "Каустик" граничит с ТОО "САЭМ-Павлодар", ТОО "Промикс", и ТОО "Ремонтно-литейный завод", которые имеют собственные земельные участки за пределами промплощадки №1 и полигоном захоронения ртутьсодержащих отходов от проведенных работ по демеркуризации закрытого производства хлора и каустической соды мембранным методом на ПО "ХИМПРОМ".

      От промплощадки № 2 АО "Каустик" на северо-восток располагается принадлежащий АО "Каустик" полигон захоронения твердых промышленных отходов.

      От промплощадки № 1 АО "Каустик" на север и в 6,0 км от р. Иртыш на правом ее берегу располагается водоем-накопитель сточных вод "Былкылдак".

      Лесов и сельскохозяйственных угодий, граничащих с промплощадками нет. Ближайшая к АО "Каустик" жилая зона (с. Павлодарское) находится в западном направлении на расстоянии 4,0 км. Расстояние до селитебной части г. Павлодар составляет 9.0 км. Режим работы – 365 дней в году круглосуточно.

      Населенные пункты, которые находятся вблизи промышленной площадки, располагаются западнее и южнее Северной промышленной зоны города Павлодар, включая дачные массивы, которые также расположены южнее, на сравнительно отдаленном расстоянии от завода.

      АО "Каустик" включает в себя производственные и непроизводственные здания, учебный центр, офисные помещения, а также пруд-накопитель сточных вод "Былкылдак", полигон для захоронения отходов производства, для транспортировки продуктов и сырья предусмотрены железнодорожные пути.

      В Павлодарской области размещение данного электрохимического производства объясняется наличием:

      соленых озер - источники сырья для производства каустической соды;

      крупных источников дешевой электроэнергии;

      большого количества пресной воды.

      При проектировании данного производства также учитывалось наличие потенциальных потребителей. Продукция, производимая АО Каустик, востребована в металлургической, теплоэнергетической отраслях, на предприятиях коммунального хозяйства, развитых в Казахстане.

1.5.1. Сырьевая база

      Для производства каустической соды используется соль, которая добывается на озере Тайконыр примерно в 150 км от завода. Запасы соли в озере составляют по расчетам порядка 2 млн. тонн.

      С 2011 года, когда АО "Каустик" реализовало проект первой очереди хлор-щелочного производства по государственной программе форсированного индустриально-инновационного развития (ФИИР), соляные отложения озера вошли в технологическую цепочку предприятия, и водоем стал сырьевой базой второго, реализуемого, этапа развития хлор-щелочного производства.

      Озеро является возобновляемым источником соли. Рапа, которой промывают черную соль, проходит двухстадийную очистку, а позже вновь отправляется в озеро для дальнейшего процесса образования новых соляных залежей [69].

      Озеро Тайконыр находится в степной низине Актогайского района в 120 км к северо-западу от Павлодара и около 55 км от Иртыша, в 10 - 15 км юго-восточнее с. Разумовка. В морфологическом строении его котловины выделяются три террасы, средняя из которых очень слабо выражена.

      Коренными породами района являются серо-зеленоватые, бурые, серые глины с мергелистыми включениями и прослоями водоносных песков. На них залегают более молодые отложения террас – песчано-гравелито-галечниковые осадки, а также супеси и суглинки. Наиболее крупнообломочный материал (гравий, галька) слагает разрез верхней террасы, тогда как отложения средней и особенно нижней террас представляют значительно более мелкозернистый материал. Верхние террасы образованы проточной речной водой, а нижняя – озерной. По склонам котловины развиты пухлые солончаки, состоящие главным образом из сернокислого натрия. Обнажающиеся в обрывах глины и суглинки обычно известковистые, с кристаллами гипса и значительно засолены.

      Рапа большей части озера имеет мощность 10 - 20 см и лишь у западных берегов – 80 см. Химический состав рапы озера, (в г/кг), место взятия пробы – 100 м от северного берега: сухой остаток - 264, Na - 56,65, Mg - 25,68, Ca - 4,530, Cl - 154,8, SO- 20,57, HCO- 0,053, сумма ионов 262,3, температура рапы 18,5 °С. Проба взята в 800 м от восточного берега, близ буровой скважины 17/25: сухой остаток - 260, Na - 64,52, Mg - 23,52, Ca - 0,013, Cl - 156,8, SO- 15,16, HCO- 0,121, сумма ионов – 260,1.

      Строение соляной залежи представляется в следующем виде [70]:

      1) верхняя пачка слоев поваренной соли состоит из новосадки и садки прошлых лет, местами с тонкими прослойками ила (до 5 см);

      2) следующий горизонт представляет собой комовую соль. Слои – крупные кристаллы поваренной соли. В промежутках между кристаллами находится черный ил, который иногда образует самостоятельные прослои незначительной мощности. Общая мощность 1-го и 2-го горизонтов в середине озера – около 1,5 м, а к берегам уменьшается;

      3) ниже идет горизонт, представленный перемежающимися слоями соли и ила, причем последний играет уже заметную роль. Мощность этого горизонта около 1,5 м;

      4) следующий горизонт состоит из поваренной соли, ила и сернокислых солей магния и натрия. Последние представляют самостоятельные кристаллические образования, главную роль в которых играет сернокислый магний. В некоторых участках центральной части озера в составе данного горизонта доминирующее значение принадлежит сульфатам магния и натрия, поваренная же соль имеет второстепенное значение. Мощность этого горизонта в середине озера оценивается в 1 - 2 м;

      5) ниже следуют илистые отложения черного и серого цвета. Питание озера осуществляется за счет поверхностных временных потоков и грунтовых вод, выходящих в некоторых местах склонов котловины и береговой полосы обычно в виде небольших источников. Они также вскрыты буровыми скважинами в пределах озерной котловины.

      Озеро Тайконыр относится к месторождениям, содержащие соли в донных отложениях, относительно выдержанных по мощности и составу, а также в межкристальной и поверхностной рапе, глубина, состав и концентрация которой в многолетнем периоде резко изменчивы. В таких озерах соотношение запасов солей в донных отложениях и поверхностной рапе в многолетнем периоде существенно меняется [71].

      На площадках пересыпки сырья и сухой продукции при их переработке и складировании количество сырья (поваренной соли) составляет 50 тысяч тонн в год.

1.5.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      АО "Каустик" основано в 2010 году на базе Павлодарского химического комбината. Новое производство каустической соды и хлорсодержащей продукции проводится современным мембранным методом. По аналогичной технологии каустическую соду производят на ПО "Навоиазот" (Узбекистан), и на иркутском ОАО "Саянскхимпласт" (с 2006 г.).

      Проект строительства завода АО "Каустик" подготовлен ТОО "КазГипроЦветМет" (Казахстан, г. Усть-Каменогорск). В октябре 2011 года начат выпуск товарной продукции: каустической соды, жидкого хлора, соляной кислоты и гипохлорита натрия.

      За это время завод вышел на мощность в год 30 тысяч тонн каустической соды (90 % потребностей внутреннего рынка), 26 тысяч тонн хлора (100 %), 45 тысяч тонн соляной кислоты (100 %), смог одолеть конкуренцию в лице перекупщиков.

      На сегодняшний день АО "Каустик" является единственным отечественным производителем каустической соды, хлора, соляной кислоты и гипохлорита натрия. Производимая продукция применяется в основных отраслях промышленности и сфере обеспечения жизнедеятельности страны. В частности, каустическая сода - на предприятиях горнодобывающей, металлургической, нефтегазовой, энергетической и химической отраслей, проектная мощность 30 000 тонн в год. Соляная кислота - на предприятиях нефтегазовой, энергетической и химической отраслей, проектная мощность 45 000 тонн в год. Жидкий хлор - на предприятиях тепловодоснабжения и металлургической отрасли, целлюлозно-бумажной промышленности, проектная мощность 26 000 тонн в год. Гипохлорит натрия - на предприятиях тепловодоснабжения, металлургической и химической отраслей, проектная мощность 6 600 тонн в год.

      До 2011 года основным источником поставок данной продукции на казахстанский рынок являлся импорт из России, Узбекистана и Китая. С выходом на рынок АО "Каустик" ситуация изменилась: выпускаемая заводом продукция поставляется как на казахстанский рынок (полностью замещая импорт), так и экспортируется в страны СНГ и дальнее зарубежье.

      Высокий уровень качества выпускаемой продукции отмечен основными потребителями продукции, в число которых входят компании АО "НАК Казатомпром", АО "Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат", АО "Алюминий Казахстана", АО "Павлодарский нефтехимический завод", АО "АрселорМиттал Темиртау", ТОО "Тенгизшевройл", Hulliburton, Schlumberge, организации водоснабжения и пр.

      В таблице 1.36 представлены основные потребители соляной кислоты, получаемой на предприятии АО "Каустик".

      Таблица 1.36. Основные потребители соляной кислоты, получаемой на предприятии АО "Каустик".

№ п/п

Местонахождение

Компании

1

2

3

1

На территории Республики Казахстан

АО "УМЗ" г. Усть-Каменогорск, АО "ArcelorMittal" г. Темиртау, "Тенгизшевройл" г. Атырау, "Schlumberger" г. Атырау

2

За рубежом

ЗАО "Сибресурс" г.Новосибирск

       Технология промышленного производства каустической соды заключается в электролизе раствора хлорида натрия. Основными продуктами электролиза являются NaOH, а также газообразный хлор и водород (Cl2и H2). Производство хлора и каустической соды по современной и эффективной мембранной технологии исключает применение высокотоксичной ртути и связанное с этим нанесение ущерба окружающей среде, присущей старой технологии. При выборе технологии учитывалась мировая практика развития и совершенствования различных электрохимических процессов получения хлора и каустической соды методом электролиза раствора поваренной соли. Основными достоинствами мембранного метода являются - экологическая чистота, экономия энергоресурсов, высокое качество получаемых продуктов и удобство эксплуатации [72].

      Мембранные электролизеры и технология получения хлора и каустической соды, поставляемые компанией "TissenKruppUhdeChlorineEngineers" (указать страну-производитель) с успехом эксплуатируются в Европе, Китае, США, Аргентине, Иране, Турции, на территории СНГ аналогичные производства имеются в России (Иркутская область), в Украине (г. Калуш), в Узбекистане (г. Навои).

Характеристика продукции АО "Каустик"

      Сода каустическая (едкий натр, NaOH) - продукт марки РХ в водном растворе с содержанием основного вещества 50 %, твердая чешуированная с содержанием основного вещества 98,8 %.

      Применяется практически во всех отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, легкой, пищевой, на предприятиях энергетики, где является незаменимым реагентом в системах водоподготовки.

      Гидроксид натрия NaOH получил свое название по причине сильного разъедающего действия на животные и растительные ткани. Представляет собой белые кристаллы плотностью 2,13 г/см3. Температура плавления соединения составляет 322 °C, температура кипения – 1390 °C. Каустическая сода характеризуется высокой степенью гигроскопичности и при ее соединении с водой выделяется большое количество тепла. На воздухе гидроксид натрия, поглощая диоксид углерода (CO2), превращается в карбонат натрия. По своим химическим свойствам каустическая сода является сильным основанием. Водные растворы едкого натра имеют сильнощелочную реакцию– pH 1 %-ного раствора NaOH достигает 13. Каустическая сода легко разрушает поверхность алюминия и цинка, с трудом – поверхность свинца и олова, тогда как на большинство других металлов соединение не действует. Кроме того, едкий натр разъедает стекло, поэтому раствор NaOH хранится в полимерной посуде.

      Гидроксид натрия является крайне опасным для живых организмов – соединение вызывает ожог и кожи, и слизистой оболочки. Каустическая сода является важнейшим сырьем многих отраслей народного хозяйства. Так, в химической промышленности она используется для получения различных натриевых солей, фосфатов, органических соединений и другой продукции. Кроме того, NaOH применяется в процессе выработки целлюлозы из древесины при сульфатной варке; при выпуске искусственных волокон, мыла, моющих средств, красителей, оксида алюминия из бокситов и фенолов из минеральных масел. Едкий натр входит в состав электролитов, предназначенных для чернения, обезжиривания и проведения некоторых электролитических процессов (в технологии олова и цинка).

      Таблица 1.37. Каустическая сода, Нормы массовых долей примесей в пересчете на 100 % - ный продукт.

№ п/п

Наименование показателей

Норма для марки

ТМ (чешуированный)

РМ (раствор)

Высший сорт

Первый сорт

Высший сорт

Первый сорт

1

2

3

4

5

6


Внешний вид

Чешуированная масса белого цвета. Допускается слабая окраска

Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок


Массовая доля гидроксида натрия (NaOH), %, не менее

98

96

48

46


Массовая доля углекислого натрия, %, не более

0,8

1

0,4

0,6


Массовая доля хлористого натрия, %, не более

0,2

0,3

0,1

0,2


Массовая доля железа в пересчете на Fe2O3, %, не более

0,01

0,02

0,004

0,008


Массовая доля кремневой кислоты в пересчете на SiO2, %, не более

0,1

0,2

0,08

0,1


Массовая доля хлорноватокислого натрия (NaClO3), %, не более

0,015

0,02

0,008

0,01

      Хлор жидкий (Cl2). Объем производства 26 000 тонн в год. Объемная доля хлора не менее 99,8 % [74].

      Дезинфицирующий реагент, применяющийся при подготовке воды и при обеззараживании сточных вод, также хлорирующий агент в химической промышленности и цветной металлургии.

      Таблица 1.38. Хлор жидкий


п/п

Наименование показателей

Норма

Первый сорт

1

2

3

1

Объемная доля хлора, % не менее

99,6

2

Массовая доля воды, %, не более

0,04

3

Массовая доля треххлористого азота, %, не более

0,004

4

Массовая доля нелетучего остатка, %, не более

0,10

      Кислота соляная. На АО "Каустик" производят техническую соляную кислоту по ГОСТ 857. Водный раствор с содержанием основного вещества 35 % вес.

      Применяется в нефтяной, химической, медицинской, пищевой промышленностях, цветной и черной металлургии.

      По внешнему виду – прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом. Плотность – 1,175 г/см3.

      Соляная кислота используется во многих отраслях промышленности. Основными отраслями, где используется соляная кислота, являются металлургия, гальванопластика, пищевая промышленность, медицина.

      Также HCl применяется в производстве пластмасс, ядохимикатов, полупродуктов и красителей для очистки поверхности металлов от окислов, карбонатов, в электротехнической, текстильной промышленности.

      Таблица 1.39. Кислота соляная синтетическая (ГОСТ 857) [75]


п/п

Наименование показателей

Норма

Марка А

1

2

3

1

Внешний вид

Прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость

2

Массовая доля хлористого водорода, %, не менее

35

3

Массовая доля железа (Fe), %, не более

0,001

4

Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более

0,010

5

Массовая доля свободного хлора, %, не более

0,002

6

Массовая доля мышьяка (As), %, не более

0,0001

7

Массовая доля ртути (Hg), %, не более

0,0003

      Таблица 1.40. Кислота соляная ингибированная [76]


п/п

Наименование показателей

Норма

1

2

3

1

Внешний вид

Жидкость от светло-желтого до коричневого цвета. Допускается присутствие незначительной мути и небольшого осадка.

2

Массовая доля хлористого водорода, % в пределах

20 - 25

3

Массовая доля железа, %, не более

0,03

4

Скорость коррозии стали Ст3, при (20+2) °С за 24 часа, г/м² час, не более

0,2

      Для получения кислоты соляной ингибированной применяют ингибиторы – ИКУ- 1; ВНПП- 2В; ИНВОЛ- 2; НАПОР-КБ. При применении ингибитора ВНПП- 2В допускается масляная пленка на поверхности кислоты. По согласованию с потребителем допускается изготовление кислоты соляной ингибированной с массовой долей хлористого водорода более 25 %. По согласованию с потребителем допускается использование других ингибиторов.

      Гипохлорит натрия технический. Особое значение получил производимый предприятием гипохлорит натрия, который в настоящее время в условиях пандемии коронавируса применяется в качестве эффективного дезинфицирующего средства для обработки улиц, жилых и нежилых помещений, больниц, детских садов и т.п.

      Гипохлорит натрия технический NaClO соответствует ГОСТ 11086. Объем производства 6600 тонн в год. Массовая концентрация активного хлора не менее 180 г/дм3.

      Применяется для обеззараживания бытовых и промышленных сточных вод, питьевой воды и воды плавательных бассейнов, санитарно-бытовых помещений, плавательных бассейнов, санитарно-бытовых помещений, для дезинфекции в быту, больницах и лечебно-оздоровительных учреждениях, оборудования, белья, хозяйственно и другого инвентаря, для отбеливания бумаги, ваты, хлопка, ткани, целлюлозы и т.д.

      Таблица 1.41. Гипохлорит натри


п/п

Наименование показателя

Значение показателя для марки

А

Б

1

2

3

4

1

Внешний вид

Жидкость от зеленовато-желтого до коричневого цвета. Допускается наличие мути и выпадение осадка

2

Массовая концентрация активного хлора, г/дм3, не менее

120

70

3

Массовая концентрация щелочи в пересчете на NаОН, г/дм3, не более

40

20

      Примечание: допускается потеря активного хлора по истечении 10 суток со дня отгрузки не более 30 % первоначального содержания и изменение окраски до красновато-коричневого цвета.

      Таблица 1.42. Отбеливатель жидкий серии "Белизна"


п/п

Наименование показателей

Норма

Белизна "Классик"

Белизна "Арома"

1

2

3

4

1

Внешний вид

Жидкость желто-зеленого цвета. Допускается выпадение незначительного осадка.

Жидкость желто– зеленого цвета с запахом применяемой отдушки. Допускается выпадение незначительного осадка.

2

Массовая концентрация активного хлора, г/дм3, не менее

70

70

3

Массовая концентрация щелочи в пересчете на NаОН, г/дм3, не более

15

15

4

Коэффициент светопропускания, %, не менее

70

70

5

Отбеливающая способность

Должна соответствовать образцу-эталону, утвержденному в установленном порядке

1.5.3. Технико-экономические характеристики

      АО "Каустик" реализует свою продукцию в Казахстане и Российской Федерации. В год АО "Каустик" производит около 24,5 тысяч тонн соды, 9,1 тысяч тонн гипохлорита натрия, 45 тысяч тонн соляной кислоты и 30 тысяч тонн каустической соды при потребности в 90 тысяч тонн по Казахстану. За предшествующий 5-ти летний период на предприятии наблюдаются стабильные показатели объемов производства (таблица 1.43).

      Таблица 1.43. Производственные показатели АО "Каустик" за 2014 – 2018 гг

№ п/п

Показатели

Ед. изм.

2014 г.

2015 г.

2016 г.

2017 г.

2018 г.


1

2

3

4

5

6

7

8

1

Хлор жидкий

тонн

19546

22268

22700

22890

20946

2

Сода каустическая жидкая в пересчете на 100 % основного вещества

тонн

22025

25097

26087

29200

25063

3

Сода каустическая чешуированная 100 %

тонн

7138

7249

9132

8569

7407

4

Кислота соляная (техн.+ингибир)

тонн

39152

38507

43805

54962

49245

5

Гипохлорит натрия технический

тонн

2888

3858

2597

3266

4664

6

Отбеливатель жидкий

тонн

59

60

193

10

0

      Производство характеризуется использованием многократного оборота технологических потоков, переработкой промежуточных продуктов в товарную продукцию. Динамика развития АО "Каустик" с указанием перспективы развития до 2024 года представлена в таблице 1.44.

      Таблица 1.44. План производства АО "Каустик" на 2020 - 2024 гг


п/п

Показатели

Ед. Изм.

2021 г.

2022 г.

2023 г.

2024 г.

1

2

3

4

5

6

7

1

Хлор жидкий

тонн

24964

24964

24964

24964

2

Сода каустическая жидкая в пересчете на 100 % основного вещества

тонн

28547

28547

28547

28547

3

Сода каустическая чешуированная 100 %

тонн

8500

8500

8500

8500

4

Кислота соляная (техн.+ингибир)

тонн

44425

44425

44425

44425

5

Гипохлорит натрия технический

тонн

3550

4500

5400

6250

1.5.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производств хлор-щелочной промышленности с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются:

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      Специфичными загрязняющими веществами, которые являются общими для всех видов электролитических процессов, являются выбросы хлора и хладагентов в воздух, источником которых могут быть утечки в процессе производства, обработки и хранения, а также направленные выбросы от абсорбционных установок.

      Сбросы загрязняющих веществ со сточными водами

      К веществам, выбрасываемым через сточные воды, относятся свободный хлор, хлорат, бромат, хлорид, сульфат, тяжелые металлы, сульфит, органические соединения др., часть из которых является неотъемлемой частью процесса, другие же являются производными от примесей в сырьевых материалах.

      Факторы физического воздействия

      К факторам физического воздействия можно отнести шум и вибрацию основными источниками физических воздействий от деятельности предприятий является технологическое оборудование. Соблюдении действующих норм и правил позволяет избежать негативного воздействия, обусловленного факторами физического воздействия.

      Следует отметить, что уровни эмиссий и потребления ресурсов хлорщелочной промышленности достаточно специфичны для каждого вида используемого технологического процесса, а также зависимы от технических характеристик продукции, качественных характеристик используемого сырья (чистоты поступающей соли). В качестве исходного сырья используются в основном соль и вода, кислоты и химические осадители, используемые для удаления примесей в исходном рассоле или выходном хлоре/каустической соде, а также хладагенты (аммиак и т. д.) для сжижения и очистки образующегося газа хлора.

      Помимо вышеперечисленных факторов воздействия на окружающую среду, к специфике рассматриваемого производства также можно отнести:

      образование отработанных кислот при сушке хлора и шламов при очистке рассола;

      образование отработанных материалов, таких как асбестовые отходы, в случае асбестовых мембран (метод мембранных ячеек).

1.5.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является оной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности. Основными целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

      снижение техногенной нагрузки и поддержание благоприятного состояния природной среды и среды обитания человека;

      недопущение экологического ущерба от хозяйственной деятельности;

      сохранение биологического разнообразия в условиях нарастающей антропогенной нагрузки;

      рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов.

      На основании этих целей выделяются следующие приоритетные направления деятельности:

      управление рисками в области обеспечения экологической безопасности;

      экологический мониторинг и производственный экологический контроль;

      управление системой предупреждения, локализации аварийных ситуаций и ликвидации их последствий;

      ввод в эксплуатацию природоохранных объектов;

      развитие программ энергосбережения и повышения энергоэффективности;

      развитие программ по утилизации/обезвреживанию отходов производства;

      реализация программ модернизации технологических активов;

      разработка и внедрение экотехнологий;

      обучение и развитие персонала в области экологической безопасности.

      Для улучшения показателей в области экологической безопасности рассматриваются:

      возможность последовательного перехода от реализации мероприятий по устранению ущерба к оценке потенциальных экологических рисков и внедрению мер по предупреждению негативного воздействия производственной деятельности на окружающую среду;

      совершенствование процессов в рамках системы экологического менеджмента.

      Одна из основных природоохранных задач предприятия является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С этой целью реализуется ряд мер, направленных на повышение уровня их промышленной безопасности, минимизацию воздействия заводов на окружающую среду, повышение качества выпускаемой продукции и улучшение экологических характеристик выпускаемой продукции.

      Рациональное использование водных ресурсов реализуется внедрением мероприятий, направленные на минимизацию объемов водопотребления, снижение экологических рисков в области охраны водных ресурсов, улучшение экологического состояния водных объектов и их прибрежных территорий.

      Система управления производственными отходами позволяет оптимизировать потоки движения отходов, снизить экологические последствия и экономические издержки их образования. Предприятие стремится к максимально возможному сокращению отходов для снижения негативного воздействия на окружающую среду (см. пункт 1.4.3).

      Охрана земельных ресурсов направлена на рекультивацию нарушенных и загрязненных земельных участков и шламовых амбаров. Программы по рекультивации включают в себя инвентаризацию территорий, оценку уровня загрязнения почв, выбор наиболее эффективных технологий реабилитации, оценку качества выполнения природовосстановительных работ.

1.5.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер. Подробно комплексный подход к защите окружающей среды описан в подразделе 1.1.6.

1.6. Производство хромовых соединений

      В Казахстане производство хромовых соединений базируется на гидрометаллургической переработке хромовых руд Актюбинской области. Предприятие АО "АЗХС" является одним из трех в СНГ производителей хромовых соединений, действует с 1957 года. Предприятие ориентировано на выпуск бихромата натрия, окиси хрома, хромового ангидрида, сульфата хрома (хромовый дубитель из хромитовых руд (порядка 10 %)), добываемых в Актюбинской области. Вся товарная продукция производится из монохромата натрия и продукта его переработки – бихромата натрия. Монохромат натрия является полупродуктом и производится из хромовой руды и соды кальцинированной.

      Хром не встречается в природе в свободном виде и единственным полезным ископаемым является руда, хромит или хромистый железняк, представляющий собой хромит железа (FeOCr2O3), и широко распространен на земной поверхности. Кроме хромовой кислоты, эта руда содержит также другие вещества в различных соотношениях. Промышленной ценностью обладают руды или концентраты, содержащие более 40 % оксида хрома (Cr2O3). Хромит добывается в шахтах подземного и открытого типа. Руда дробится и при необходимости обогащается.



      Рисунок 1.12. Доля добычи хромитов по странам, 2018

      По данным отчета U.S. Geological Survey, мировые ресурсы товарного хромита составляют более 12 миллиардов тонн. Географически данные ресурсы сильно сконцентрированы. Так, 95 % всех ресурсов приходится на Казахстан и ЮАР. По объемам запасов хромитовой руды наша страна занимает первое место: 230 млн. тонн. Также в тройке лидеров по запасам ЮАР (200 тонн) и Индия (100 тонн) [82].

      В 2018 году Казахстан занял третье место по добыче хромита: 4,6 млн. тонн. На первом и втором месте расположились ЮАР и Турция: 16 млн и 6,5 млн. тонн соответственно (Рисунок 1.12).

      Мировой рынок хрома в 2020 году показал очень заметное снижение объема продаж и динамика его продаж показан в рисунке 1.13.

      Рисунок 1.13. Динамика продаж на мировом рынке хрома в 2020 гг



      Доли стран поставщиков на рынке хрома свидетельствуют о снижении продаж (Рисунок 1.14).



      Рисунок 1.14. Доли стран мира в продажах (%) на мировом рынке хрома, 2020

      Главными странами-потребителями хромитов являются Соединенные Штаты, Российская Федерация, Германия, Япония, Франция и Великобритания. Более 90 % хромовых солей АО "АЗХС" экспортируется в страны ближнего и дальнего зарубежья.

      Строительство завода в г. Актобе было начато 30 ноября 1949 года на северо-западной окраине г. Актобе Актюбинской области Республики Казахстан. Пуск 1-й очереди завода был произведен в июле месяце 1957 года монохроматное и бихроматное производство). В 1963 введено в эксплуатацию отделение по производству хромового ангидрида и цеха сернистого натрия. В последующие годы технология совершенствовалась и осваивалось производство новых видов продукции. Особое внимание уделялось экологическим аспектам производства и обращения с отходами.

1.6.1. Сырьевая база Казахстана

      Основной сырьевой базой для производства соединений хрома в АО "АЗХС" являются хромитовая руда Кемпирсайского массива. Близость к месту добычи хромовой руды является важным преимуществом перед другими аналогичными предприятиями.

      Хромовая руда – минерал, относящийся к группе шпинелей, где металлы представлены главным образом магнием, железом, хромом, алюминием. Хромовая руда поставляется из Донского ГОКа, кальцинированная сода поставляется из Российской Федерации.

      Хромовые руды известны в пределах офиолитовых поясов и зон Казахстана, промышленные месторождения гистеромагматического типа разведаны и разрабатываются в Актюбинской области (Донская группа месторождений). Они связаны с Кемпирсайским ультраосновным массивом, вытянутым в меридиональном направлении на 80 км (ширина 0,6 - 30 км). Здесь выявлено свыше 20 месторождений, объединяющих около 120 хромитовых залежей. Рудные залежи столбообразны, линзовидные, жилоподобны; их мощность от 0,5 - 10 до 150 - 200 м, протяженность до 1 и более километров, залегают на глубине от нескольких десятков до 1400 м.

      Хромитовая руда Кемпирсайского массива Республики Казахстан представляет собой мелкозернистую породу с массивной текстурой. На мелкозернистом фоне основной массы руды выделяются порфировидные кристаллы амфибола и лейсты плагиоклаза. Наряду с массивной текстурой в руде часто наблюдаются такситовые текстуры, обусловленные наличием сетчатых и линзовидных обособлений лейкократовых и меланократовых минералов.

      Минеральный состав руды сравнительно простой. На 94 % она состоит из трех главных минералов: хромита (среднее содержание 49,5 % мас.), амфибола (20,5 % мас.) и плагиоклаза (24 % мас.). На долю второстепенных минералов - пироксена, хлорита, биотита, микроклина, эпидота, кальцита - приходится всего 6 % мас. На акцессорном уровне (<0,1 %) в руде установлены: ильменит, рутил, апатит, турмалин, халькопирит, пирит.

      Хромитовые руды в петрографическом отношении представляют собой дуниты, насыщенные хромшпинелидом. В расслоенной толще дунитов присутствуют слои и линзовидные тела габбро, габбро-норитов, пироксенитов, перидотитов.

      Дуниты - массивные мезократовые и меланократовые породы. Чаще всего мелко- и среднезернистые, иногда крупнозернистые, незначительно измененные. Главные минералы - оливин и хромшпинелид. На их долю приходится до 90 - 95 % массы свежих, неизмененных руд. Второстепенные минералы - серпентин, хлорит, тальк, пироксены, амфиболы, плагиоклаз. Их суммарное содержание обычно не превышает 5 %. Среди акцессорных минералов необходимо отметить магнетит, пирротин, халькопирит, пентландит, миллерит, апатит. Их валовое содержание не превышает 0,1 - 0,3 %. По содержанию хромшпинелида установлены все известные типы руд, соответствующие общепринятой классификации. Имеются убоговкрапленные, содержащие менее 30 % хромита, редковкрапленные - 30 - 40 %, средневкрапленные - 50 - 70 %, густовкрапленные - 70 - 90 % и сплошные, содержащие более 90 % хромита.

      Хромитовая руда Кемпирсайского массива имеет достаточно высокие значения плотности (r =3,6·10кг/м3) и модуля упругости (Е = 8,3 ·10МПа). Значение предела прочности на сжатие (sсж. = 92 МПа) позволяет отнести данную руду к легко разрушаемым. Хромит резко выделяется в руде по степени идиоморфизма и практически весь представлен идиоморфными кристаллами, ксеноморфные зерна наблюдаются редко. Распределение зерен хромита в руде в целом равномерное и контактирует со всеми минералами, но при этом более 90 % его поверхности соприкасается с силикатами - амфиболом и плагиоклазом.

      Размеры зерен хромита варьируют от 0,01 мм до 2,5мм и с увеличением содержания Сr2Oв руде четко отмечается повышение среднего размера зерен минерала. В целом наблюдается четкая связь морфологии хромита и валового содержания хрома в руде. При низких содержаниях хрома (5 - 20 % Сr2O3) практически весь хромит представлен мелкими (0,01 - 0,20 мм) кристаллами октаэдрического габитуса, а с увеличением его содержания хромит укрупняется, теряет кристаллический облик и выделяется в виде ксеноморфных и изометричных зерен.

      На балансе Кемпирсайского массива числится 427 млн. тонн разведанных запасов хрома. При этом более половины всех балансовых запасов и около 70 % добычи приходится на крупнейшие месторождения "Алмаз-Жемчужина" и "Миллионное" [83].

1.6.2. Структура и технологический уровень, виды выпускаемой продукции

      Технологический процесс АО "АЗХС" по переработке хромовой руды и получению товарной продукции по общепринятым определениям подпадают под определение "металлургические переделы", представленные в общем виде ниже.

      Гидрометаллургия представляет собой процесс извлечения металлов из сырья с использованием химических реакций в водных растворах. Сырьем могут быть руды, рудные или химические концентраты (продукты механического обогащения или химической переработки руд), отходы другого производства или самих гидрометаллургических процессов. Гидрометаллургическим процессам обычно предшествует механический передел, включающий операции дробления, измельчения, классификации, механического обогащения. Гидрометаллургия включает также три следующих основных передела: переведение ценных металлов в раствор, переработку растворов и выделение из очищенных растворов металлов или нерастворимых соединений.

      Пирометаллургия – совокупность высокотемпературных процессов получения и рафинирования металлов и их сплавов.

      По целевому признаку пирометаллургические процессы можно разделить на подготовительные, концентрирование и очистку от основной массы примесей, получение металлов из их соединений, глубокую очистку металлов. Наиболее распространенная подготовительная операция-обжиг, который проводят при температуре ниже температуры плавления сырья и продукта с целью изменения состава, удаления вредных примесей или(и) укрупнения пылевидных материалов.

      Концентрирование металлов достигается переводом их и основной массы пустой породы в разные легкоотделяющиеся одна от другой фазы. Пирометаллургические процессы осуществляют в печах различного типа с использованием разнообразных видов нагрева. Важное направление совершенствования пирометаллургических процессов – снижение их вредного воздействия на окружающую среду, связанное с внедрением безотходных технологий, с сокращением и обезвреживанием отходов и выбросов.

      Все производства АО "АЗХС" базируются на переработке необогащенной хромовой руды (казахстанских хромитов), с выпуском различных хромсодержащих соединений, используемых до 60 % в производстве металлического хрома для авиационной промышленности, для создания различных сплавов в тяжелой промышленности, гальванике, производстве огнеупоров, абразивных материалов, катализаторов, в литейной промышленности.

      В основе переработки хромовой руды лежат металлургические процессы, включающие в себя следующие стадии:

      подготовка хромовой руды для превращения ее в состояние, обеспечивающее извлечение из руды хрома;

      подготовка шихты, состоящей из хромовой руды, кальцинированной соды и шлама, состоящего из остаточных пород после извлечения хрома. Используется 76 % всего шлама, образующегося при извлечении хрома из руды. Шлам возвращается в производство в качестве наполнителя, сокращая количество отхода, складируемого на шламонакопителях. Технология использования шлама вместо традиционно используемого доломита разработана на АО "АЗХС", что позволил в 4 раза сократить отходы при извлечении хрома из хромовой руды;

      пирометаллургический процесс. Обжиг шихты проводится при высокой температуре (1200°- 1300 °С) для протекания окислительно-восстановительных реакций с целью получения в спеке растворимого хромсодержащего продукта– монохромата натрия;

      гидрометаллургический процесс. Выщелачивание. Технологический процесс АО "АЗХС" проводится в водной среде при температуре до 300 °С на границе раздела твердой и жидкой фазы находится монохромат натрия, в твердой–шлам монохромата натрия, 76 % которого возвращается в производство в качестве наполнителя, 24 % складируется на шламонакопителях.

      На основе монохромата натрия на заводе выпускается окись хрома металлургическая.

      4Na2CrO4+6S+(2n+1)H2O→ (2Cr2O3·nH2O)+3Na2S2O3+2NaOH(2Cr2O3·nH2O)→Cr2O3+ nH2O            (1.7)

      Конверсией монохромата натрия получают бихромат натрия для получения хромового ангидрида и сульфат натрия, который является отходом производства в этих процессах и не является товарным продуктом – повторяется в получение триоксида хрома.

      В настоящее время АО "АЗХС" выпускает следующую продукцию: монохромат натрия (Na2CrO4) – полупродукт; натрия бихромат технический (Na2Сr2O7); оксид хрома технический металлургический (Сr2О3); калия бихромат технический (К2Cr2О7); сульфат хрома основный (сухой хромовый дубитель); ангидрид хромовый технический (СrО3); Оксид хрома пигментный (Сr2О3).

      Хромовые соединения применяются в текстильной, кожвенной, целлюлозно-бумажной, стеклянной, лакокрасочной химической промышленности, а также в машиностроении, судостроении, авиации и металлургии.

      Соединения, содержащие Cr (VI), применяют во многих отраслях экономики:

      в производстве важнейших неорганических красителей;

      при консервировании древесины, для защиты от коррозии;

      при окрашивании стекла;

      при производстве глазури;

      основные сульфаты хрома в дубильном производстве;

      при крашении тканей;

      при получении многих важнейших катализаторов, содержащих оксид хрома;

      в производстве светочувствительных бихроматсодержащих коллоидов.

      Так, например, хромовую кислоту применяют не только при "декоративном" хромировании, но и в "жестком" хромировании, при котором ею пропитываются более глубокие слои материала для придания поверхности максимальной твердости с низким коэффициентом трения.

      Благодаря сильному окислительному действию хроматов в кислом растворе их широко применяют в производственных процессах, связанных с органическими веществами.

      Оксид хрома применяют при производстве чистого металла хрома, служащего в качестве получения твердых высокотемпературных сплавов и огнеупорного оксида. Он входит в состав многочисленных огнеупорных соединений - например, в магнетит или в магнетит-хроматные смеси.

      Характеристики выпускаемой продукции приведены в таблице 1.45.

      Таблица 1.45. Физико-химические свойства и ПДК продуктов выпускаемых на АО "АЗХС"


п/п

Наименование продукта

Физико-химические свойства

ПДК в рабочем помещении


1

2

3

4

1

Монохромат натрия

неорганическое соединение, соль металла натрия и хромовой кислоты с формулой Na2CrO4, желтые кристаллы, растворимые в воде, образует кристаллогидраты.


2

Бихромат натрия

неорганическое соединение формулы Na2Cr2O7. Это одно из многих соединений шестивалентного хрома (Cr VI). Полупродукт в производстве хрома, практически вся хромовая руда перерабатывается в дихромат натрия. Бихромат натрия очень токсичен.

В воздухе рабочей зоны - 0,01 мг/м; в атмосферном воздухе населенных мест - 0,0015 мг/м; в воде водоемов санитарно-бытового пользования в пересчете на Cr (VI) - 0,1 мг/дм.

3

Бихромат калия

неорганическое соединение, калиевая соль дихромовой кислоты с химической формулой K2Cr2O7, Хорошо растворим в воде. В кислой среде проявляет сильные окислительные свойства, восстанавливаясь до солей хрома (III). Например, он окисляет галогенид-ионы галогенводородных кислот до свободных галогенов: Кристаллический дихромат калия также обладает окислительными свойствами.

в воздухе рабочей зоны. — 0.01 мг/мг; в атмосферном воздухе населенных мест — 0,0015 мг/м3;

4

Сульфат хрома

Сульфат хрома(II) образует бесцветные кристаллы, растворимые в воде, водные растворы устойчивы в отсутствии кислорода. Образует кристаллогидраты состава CrSO4·n H2O, где n = 1, 2, 4, 5 и 7.
При нормальных условиях образуется кристаллогидрат CrSO4·5H2O – синие кристаллы триклинной сингонии, параметры ячейки a = 0,724 нм, b = 1,094 нм, c = 0,601 нм, a = 125,32°, b = 97,63°, g = 94,32°.
Водные растворы поглощают кислород:
{\displaystyle {\mathsf {12CrSO_{4}+3O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 4Cr_{2}(SO_{4})_{3}+2Cr_{2}O_{3}}}}В отсутствие окислителя медленно восстанавливает воду, в которой растворен, проявляя свои сильные восстановительные свойства.

в воздухе рабочей зоны максимальная разовая: 0,03/0,01 мг/м³ Класс опасности : 1 

5

Оксид хрома (окись хрома)

Амфотерный оксид. При этом оксид химически довольно инертен. В высокодисперсном состоянии с трудом взаимодействует с кислотами и щелочами. При сплавлении оксида хрома (III) с основными оксидами активных металлов образуются соли-хромиты.
Cr2O(сесквиоксид хрома, хромовая зелень, эсколаит) — очень твердый тугоплавкий порошок зеленого цвета. Температура плавления 2435 °C, кипения ок. 4000 °C. Плотность 5,21 г/см³ (из иностранных источников 5,23 г/см³). Нерастворим в воде. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств.

класс опасности 3, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, аллерген

6

Ангидрид хромовой

неорганическое соединение кислорода и хрома, оксид хрома (VI) с формулой CrO3. Свойства. Кристаллическое вещество в виде пластинок, чешуек или игольчатых кристаллов темно-красного или малиново-красного цвета, возможны отливы фиолетового или черного. Реактив очень гигроскопичен, активно впитывает влагу из воздуха и расплывается, что следует учитывать при его хранении. Водорастворим, не горит. При нагревании свыше +250 °С превращается в оксид хрома (III)
Ангидрид хрома очень токсичен, опасны его пары и пыль в воздухе. Вещество относится к 1-му классу опасности по уровню воздействия на человека.

в воздухе рабочей зоны в пересчете на С г03— 0,01 мг/м3

7

Хрома, окись пигментное

Пигментная окись хрома по химическому составу представляет собою почти чистую окись хрома (99,0—99.5 % Сr2О3). Цвет оливково-зеленый с разными оттенками от желтоватого до синеватого. Удельная поверхность – 6 – 7 м /г, показатель преломления – 2,5.    Пигментная окись хрома. По химическому составу этот пигмент представляет собой оксид хрома Сr2О3. Цвет – оливково-зеленый с оттенками от желтоватого до синеватого. Цвет и пигментные свойства зависят от условий получения. Получают пигментную окись хрома термическим (прокалочным) и комбинированным (осадочно-прокалочным) способами. Применяется пигментная окись хрома для изготовления всех видов лакокрасочных материалов, для художественных красок, для окраски пластмасс, изготовления денежных знаков и др.

в воздухе рабочей зоны максимальная разовая): 0,03/0,01 мг/м³
Класс опасности : 1

1.6.3.      Технико-экономические характеристики


      Рисунок 1.15. Объем выпуска продукта / полупродукта на АО " АЗХС", тонн в год

      На рисунке 1.15 предоставлены данные по производству неорганических веществ на предприятии АО "АЗХС".

      В таблице 1.46 представлены данные по фактическому выпуску продукции за пять лет за 2015 - 2019 гг.

      Таблица 1.46. Выпуск продукции АО "АЗХС" в период 2015 - 2019 гг


п/п

2015 г.

2016 г.

2017 г.

2018 г.

2019 г.

1

2

3

4

5

6

1

Монохромат натрия-полупродукт, тонн/год

95 032

111 941

111 403

112 257

89 155

2

Бихромат натрия, тонн/год

53 290

65 678

60 777

59 658

39 117

3

Оксид хрома металлургический, тонн/год

25 215

27 694

30 305

30 799

26 260

4

Бихромат калия, тонн/год

956

911

917

1 036

670,5

5

Сульфат хрома, тонн/год

12 610

12 716

13 545

14 101

13 135,5

6

Хромовый ангидрид, тонн/год

22 278

23 278

23 282

22 723

14 434

7

Оксид хрома пигментный- 1, тонн/год

4 938

5 094

5 932

5 304

1 157

8

Оксид хрома пигментного - 2*

-

-

-

-

2 531

      *Производство оксида хрома пигментного - 2 было запущено в 2019 году.



      Рисунок 1.16. Объем выпуска продукта / полупродукта, тонн в год

      На рисунке 1.16 предоставлены данные по производству неорганических веществ на АО "АЗХС", которое занимается комплексной переработкой необогащенной хромовой руды (казахстанских хромитов). Выпускает монохромат и бихромат натрия, хромовый ангидрид, хромовые дубители и другие вещества. Вся товарная продукция производится из монохромата натрия и продукта его переработки – бихромата натрия. Монохромат натрия является полупродуктом и производится из хромовой руды и соды кальцинированной. Хромовая руда – минерал, относящийся к группе шпинелей, где металлы представлены главным образом магнием, железом, хромом, алюминием.

      Несмотря на устаревшее здание завода, построенного в 50 - 60-х годах прошлого века, в последнее десятилетия содержание завода очень изменилось. Выросло качество продукции, что безусловно повлияло на показатели производства предприятия. Однако, наблюдается снижение загрузки мощностей предприятия по производству хромовых солей на 50 %, по причине низкого спроса на мировом рынке [84].

1.6.4. Основные экологические проблемы

      При рассмотрении производств хромовых соединений с точки зрения экологии следует отметить ряд экологических проблем, связанных с воздействиями на окружающую среду, среди которых основными являются поступление соединений хрома в окружающую природную среду (загрязнение атмосферного воздуха, подземных вод, почвенного покрова).

      Соединения хрома, седиментирующие из воздуха, загрязняют в первую очередь почву и водоемы. Поступления хрома в составе промышленных сточных вод, смывов почв, содержащих хром является важным источником загрязнения водоемов. Открытые водоемы и подземные воды загрязняются и атмосферными осадками, с которыми выпадают растворимые соли хрома. Хром обладает высокой мигрирующей способностью из почвы в растения, подземные и поверхностные воды. Он может поступать в почву вследствие разрушения хромсодержащих руд, отмирания и распада растений и микроорганизмов. В результате естественных природных процессов, таких как эрозия и выщелачивание минералов, хром активируется и физически присутствует в почве, воде и воздухе. Трехвалентный хром, обладающий низкой растворимостью, а также антропогенный металлический хром, хромсодержащие сплавы и нерастворимые продукты, содержащие трехвалентный хром полуторная окись хрома) являются в значительной степени инертными и биологически недоступными. При нормальных условиях окружающей среды в водной и земной среде трехвалентный хром может образовывать относительно стабильные комплексные соединения со многими встречающимися в природе органическими частицами, ограничивая, таким образом, его биологическую доступность.

      Воздействие шестивалентного хрома на окружающую среду связано с его характеристикой как относительно подвижного иона и сильного окислителя. Анион хрома будет оставаться подвижным только в том случае, если его концентрация будет превышать как абсорбционные, так и восстановительные свойства почвы. В результате окислительно-восстановительных реакций Cr (VI) может быть химически превращен в Cr (III) и наоборот.

      Взаимопревращения хрома одновременно контролируется некоторыми факторами, включая присутствие и концентрации видов хрома и окислителей или восстанавливающих агентов, температуру окружающей среды, свет, сорбенты, кислотно-основные реакции, pH, комплексообразующие агенты и реакции осаждения. В присутствии соединений железа, сульфидов и органических веществ Cr (VI) легко превращается в Cr (III). В биологических системах Cr (VI) легко восстанавливается до Cr (III), а обратной реакции редокс-потенциал не благоприятствует. Соединения Cr (VI), растворимые в воде, обычно присутствуют в виде комплексных анионов – хромата и бихромата.

      При слабощелочной реакции воды, а также при pH<4,0 стабильность хрома резко снижается, причем в кислой среде хроматы переходят в более токсичные соединения – бихроматы. В сточных водах, а также водоемах, где могут содержаться органические вещества, концентрация шестивалентного хрома понижается за счет расхода его на окисление органических веществ.

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

      Таблица 1.47. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ


п/п

Наименование загрязняющего вещества

Годовая масса загрязняющего вещества, тонн / год

Макс.

Мин.

1

2

3

4

1

Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20 %

353,744

286,17

2

Серы диоксид

26,08

11,413

3

Хром шестивалентный

4,262

3,544

4

Хром трехвалентный

62,575

41,689

      Разница между минимальными и максимальными значениями валовых выбросов связана с цикличностью производства монохромата натрия.

      Как видно из указанной таблицы выбросов загрязняющих веществ основной % выбросов составляет пыль. Содержание диоксида серы в выбросах возникает ввиду использования серы в качестве технологического сырья.

      Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ приведены в таблице 1.48.

      Таблица 1.48. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ


п/п

Наименование загрязняющего вещества

Удельные выбросы маркерных веществ, кг/тонн продукции

Пр-во монохромата натрия

Пр-во бихромата натрия

Пр-во оксида хрома металлургического

Пр-во бихромата калия

Пр-во сульфата хрома

Пр-во ангидрида хромового

Пр-во оксида хрома пигментного 1

Пр-во оксида хрома пигментного 2*

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: менее 20

2,1838

-

2,7945

1,4348

1,2861

-

4,9846

3,48

2

Серы диоксид

-

-

-

-

1,8304

-

-

-

3

Хром
(Cr6+)

0,0211

0,0109

0,0192

0,1125


0,079

0,0139

0,0034

4

Хром трехвалентный

0,1316

-

0,9869

-

-

-

4,3573

1,4865

      *Производство оксида хрома пигментного 2 было запущено в 2019 году.

      Концентрация маркерных загрязняющих веществ, мг/Нм3 представлена на рисунке 1.17.



      Рисунок 1.17. Концентрация маркерных загрязняющих веществ, мг/Нм3

      Сброс сточных вод в водные объекты не происходит. Используется оборотная система водоснабжения. Технологические схемы производства соединений хрома в регламентном режиме работы не образует жидких отходов, требующих специальных решений по обезвреживанию или нейтрализации. Жидкие сбросы, образующиеся от основного и очищенные сточные воды от вспомогательных производств используются повторно в производственном процессе.

      Основными источниками шума и вибрации на производстве являются вентиляционные установки, электродвигатели, компрессоры.

      В соответствии с Приказом Министра здравоохранения Республики Казахстан от 16 февраля 2022 года № ҚР ДСМ- 15 "Об утверждении Гигиенических нормативов к физическим факторам, оказывающим воздействие на человека" максимально допустимый уровень звука на рабочих местах производственных и вспомогательных зданиях составляет 95дБА. Фактический уровень шума находится в пределах от 75 до 80 дБА.

1.6.5. Снижение воздействия на окружающую среду

      Снижение воздействия на окружающую среду является одной из приоритетных задач при планировании, эксплуатации производственной деятельности. Основными целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

      снижение техногенной нагрузки и поддержание благоприятного состояния природной среды и среды обитания человека;

      недопущение экологического ущерба от хозяйственной деятельности;

      сохранение биологического разнообразия в условиях нарастающей антропогенной нагрузки;

      рациональное использование, восстановление и охрана природных ресурсов.

      На основании этих целей выделяются следующие приоритетные направления деятельности:

      управление рисками в области обеспечения экологической безопасности;

      экологический мониторинг и производственный экологический контроль;

      управление системой предупреждения, локализации аварийных ситуаций и ликвидации их последствий;

      ввод в эксплуатацию природоохранных объектов;

      развитие программ энергосбережения и повышения энергоэффективности;

      развитие программ по утилизации/обезвреживанию отходов производства;

      реализация программ модернизации технологических активов;

      разработка и внедрение экотехнологий;

      обучение и развитие персонала в области экологической безопасности.

      Для улучшения показателей в области экологической безопасности рассматриваются:

      возможность последовательного перехода от реализации мероприятий по устранению ущерба к оценке потенциальных экологических рисков и внедрению мер по предупреждению негативного воздействия производственной деятельности на окружающую среду;

      совершенствование процессов в рамках системы экологического менеджмента.

      Охрана атмосферного воздуха

      Одна из основных природоохранных задач предприятия является снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С этой целью реализуется ряд мер, направленных на повышение уровня промышленной безопасности, минимизацию воздействия заводов на окружающую среду, повышение качества выпускаемой продукции и улучшение экологических характеристик выпускаемой продукции. Необходимо отметить, что значительную долю в формирование выбросов всех производств вносят выбросы от сопутствующих процессов, таких как сжигание природного газа (оксиды азота, серы, углерода) и обращение с сыпучими веществами (пыль), в этой связи усовершенствование процессов производства соединений хрома с точки зрения снижения воздействия на окружающую среду должно вестись в направлении внедрения новых и эффективных процессов сжигания топлив, а также герметизации оборудования и модернизации систем пылеочистки.

      Использование водных ресурсов

      Рациональное использование водных ресурсов реализуется внедрением мероприятий, направленные на минимизацию объемов водопотребления, снижение экологических рисков в области охраны водных ресурсов, улучшение экологического состояния водных объектов и их прибрежных территорий.

      Обращение с отходами

      Система управления производственными отходами позволяет оптимизировать потоки движения отходов, снизить экологические последствия и экономические издержки их образования. Предприятие стремится к максимально возможному сокращению отходов для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

1.6.6. Ведение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения наилучших доступных технологий с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер. Подробно комплексный подход к защите окружающей среды описан в подразделе 1.1.6.

2. Методология определения наилучших доступных техник

      Процедура определения наилучших доступных техник для области применения настоящего Справочника по НДТ организована НАО "Международный центр зеленых технологий и инвестиционных проектов" в лице Бюро НДТ (далее – Центр) и технической рабочей группой по вопросам разработки справочника по НДТ "Производство неорганических химических веществ" в соответствии с положениями Постановления Правительства Республики Казахстан от 28 октября 2021 года № 775 "Об утверждении Правил разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам".

      В рамках данной процедуры, учтена международная практика и подходы к определению НДТ, в том числе основанные на руководстве по определению НДТ и установлению уровней экологической эффективности для выполнения условий получения экологических разрешений на основе НДТ.

2.1. Детерминация, принципы подбора

      Детерминация техник в качестве наилучших доступных техник основывается на принципах и критериях в соответствии с требованиями Экологического кодекса.

      Методология определения техники в качестве наилучшей доступной основывается на подборе и сравнении альтернативных техник, принятых в качестве техник-кандидатов в наилучшие доступные, обеспечивающих исполнения целей предприятия и государственных уполномоченных органов в области охраны окружающей среды. Определение техник-кандидатов основывается на результатах комплексного технологического аудита и анализе международного опыта, с учетом необходимости обоснованной адаптации к климатическим, экономическим, экологическим условиям и топливной базе Республики Казахстан, обуславливающим техническую и экономическую доступность наилучших доступных техник в области применения.

      Принципы подбора наилучших доступных техник основываются на соблюдении последовательности действий технических рабочих групп и заинтересованных сторон по учету и анализу критериев определения техник в качестве наилучших доступных:

      определение ключевых экологических проблем для отрасли с учетом маркерных загрязняющих веществ эмиссий;

      определение и инвентаризация техник-кандидатов, направленных на решение экологических проблем отрасли;

      оценка, анализ и сравнение техник-кандидатов в соответствии с критериями, приведенными в п.2.2 настоящего справочника по НДТ и на основании установления условий, при которых были достигнуты уровни экологической эффективности с выявлением перечня техник, удовлетворяющим критериям наилучших доступных техник;

      определение уровней наилучшей экологической результативности, обеспечиваемой наилучшей доступной техникой (включая уровни эмиссий, связанные с НДТ).

      При определении и инвентаризация техник-кандидатов, направленных на решение экологических проблем отрасли оставляется перечень техник-кандидатов из имеющихся в Республики Казахстан и в мировом сообществе. Далее список ранжируется по возможности применения на существующей и/ или на новой установке в условиях Республики Казахстан и указываются аргументированные доводы о возможности или невозможности их применения.

      При оценке, анализе и сравнении техник-кандидатов в наилучшие доступные соблюдается следующая последовательность действий:

      для установленных техник проводится оценка уровня воздействия на различные компоненты окружающей среды и уровней потребления различных ресурсов и материалов;

      оценка, при наличии необходимой информации, затрат на внедрение техник и содержание оборудования, возможные льготы и преимущества после внедрения техник, период внедрения;

      по результатам оценки из установленных техник основного технологического процесса выбираются техники:

      обеспечивающие предотвращение или снижение воздействия на компоненты окружающей среды;

      внедрение которых не приведет к существенному увеличению объемов выбросов других загрязняющих веществ, сбросов загрязненных сточных вод, образования отходов обезвреживания, потребления ресурсов, иных видов негативного воздействия на окружающую среду и увеличению риска для здоровья населения выше приемлемого или допустимого уровня;

      внедрение которых не приведет к чрезмерным материально-финансовым затратам (с учетом возможных льгот и преимуществ при внедрении);

      имеющие приемлемые сроки внедрения.

2.2. Критерии отнесения техник к наилучшей доступной технике

      В соответствии с п. 3 ст. 113 Экологического кодекса критериями определения наилучших доступных техник являются:

      1) использование малоотходной технологии;

      2) использование менее опасных веществ;

      3) способствование восстановлению и рециклингу веществ, образующихся и используемых в технологическом процессе, а также отходов, насколько это применимо;

      4) сопоставимость процессов, устройств и операционных методов, успешно испытанных на промышленном уровне;

      5) технологические прорывы и изменения в научных знаниях;

      6) природа, влияние и объемы соответствующих эмиссий в окружающую среду;

      7) даты ввода в эксплуатацию для новых и действующих объектов;

      8) продолжительность сроков, необходимых для внедрения наилучшей доступной техники;

      9) уровень потребления и свойства сырья и ресурсов (включая воду), используемых в процессах, и энергоэффективность;

      10) необходимость предотвращения или сокращения до минимума общего уровня негативного воздействия эмиссий на окружающую среду и рисков для окружающей среды;

      11) необходимость предотвращения аварий и сведения до минимума негативных последствий для окружающей среды;

      12) информация, опубликованная международными организациями;

      13) промышленное внедрение на двух и более объектах в Республике Казахстан или за ее пределами.

      Обеспечением соблюдения принципов Экологического кодекса при определении техники в качестве НДТ является условие сочетания указанных критериев, выражаемое в соблюдении следующих условий для каждой техники, которая является кандидатом наилучшей доступной:

      1) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду;

      2) экономическая эффективность ее внедрения и эксплуатации;

      3) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

      4) период внедрения техники;

      5) промышленное внедрение техники на двух и более объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду

      При установлении условия обеспечения техникой-кандидатом наименьшего уровня негативного воздействия на окружающую среду рассматривается два показателя:

      опасность используемых и (или) образующихся в технологических процессах веществ для атмосферы, почвы, водных систем, человека, других живых организмов и экосистем в целом;

      характер негативного воздействия и значения эмиссий вредных веществ в составе выбросов и сбросов.

      При определении опасности используемых и (или) образующихся в технологических процессах веществ проводится инвентаризация эмиссий вредных веществ в составе выбросов и сбросов, их объемы (масса), а также объемов и уровней опасности отходов. При оценке опасности используемых и (или) образующихся в ходе технологических процессов вредных веществ устанавливаются маркерные загрязняющие вещества, выделяющиеся в атмосферу, поступающие в водные объекты, в промежуточные продукты и твердые отходы.

      Выбор маркерных веществ основывается на установлении следующих характеристик:

      вещество характерно для рассматриваемого технологического процесса;

      вещество присутствует в эмиссиях постоянно и в значимых концентрациях;

      вещество оказывает значительное воздействие на окружающую среду;

      метод определения вещества является доступным, воспроизводимым и соответствует требованиям обеспечения единства измерений;

      количественным критерием для определения маркерных веществ является их наибольший совокупный вклад в общем объеме выбросов загрязняющих веществ.

Экономическая эффективность внедрения и эксплуатации техники

      При установлении условия обеспеченияэкономической эффективности проводится оценка затрат на внедрение и эксплуатацию техники и оценка выгоды от ее внедрения путем применения метода анализа затрат и выгод. Если внедрение различных техник дает положительные результаты, то техникой с самой высокой результативностью считается та, которая дает наилучшее соотношение "цена/качество"и соответственно демонстрирует наилучшие экономические показатели среди рассматриваемых техник. Данный метод анализа требует более широкий охват данных, где данные по выгодам/затратам сложно представить в денежной форме.

      Проведение анализа инкрементального денежного потока, возникающего в результате разницы денежных потоков "до" и "после" внедрения техники позволяет провести экономический анализ, который наиболее знаком для большинства предприятий.

      Альтернативой методу анализа затрат и выгод служит анализ эффективности затрат, используемый для определения наиболее предпочтительных для достижения определенной экологической цели при самой низкой стоимости мероприятий. Ранжирование техник-кандидатов НДТ по мере возрастания их экономической эффективности позволяет исключить варианты, которые необоснованно и неоправданно дороги по сравнению с полученной экологической выгодой.

      Экономическая эффективность техники определяется согласно формуле:

      Экономическая эффективность = Годовые затраты, тенге/Сокращение эмиссий, тонн/год.

      Методология расчета затрат устанавливает алгоритм, позволяющий собрать и проанализировать данные о капитальных затратах и эксплуатационных издержках для сооружения, установки, технологии или процесса с учетом экономической эффективности внедрения и эксплуатации.

      Основные этапы оценки приведены на рисунке 2.1.



      Рисунок 2.1. Этапы оценки экономической эффективности внедрения и эксплуатации техники

      В ходе проведения экономического анализа внедрения НДТ рассматривается:

      а) опыт предыдущего успешного использования в промышленном масштабе сопоставимых техник;

      б) информацию об известных авариях, связанных с внедрением и эксплуатацией данной техники на производстве;

      в) географические факторы климата внедрения техник (расположение относительно источников энергии, ее доступность, логистические цепочки), а также технологические ограничения, связанные с региональными физико-географическими и геологическими условиями и наличием особо охраняемых природных территорий, памятников культуры и объектов рекреации.

      Для проведения оценки техники-кандидатаопределяется структура затрат с выделением капитальных затрат (на строительство сооружений, приобретение и монтаж оборудования) и эксплуатационных. В эксплуатационных затратах выделяются затраты на техническое обслуживание и ремонт, энергоносители, материалы и услуги, затраты на оплату труда.

      По итогам сбора информации о затратах проводится ее обработка для обеспечения дальнейшего объективного сравнения рассматриваемых альтернативных вариантов.

Период внедрения техники

      Для оценки времени внедрения техники используется период окупаемости определенной техники в сравнении с затратами, относящимися к обеспечению охраны окружающей среды. Проводится оценка скорости внедрения техники. При этом рекомендуется раздельно рассматривать скорости внедрения техник следующих временных масштабов:

      краткосрочный (от нескольких недель до месяцев);

      среднесрочный (от нескольких месяцев до года);

      долгосрочный (обычно составляет несколько лет).

      Выбор времени модернизации основывается на плановой замене существующего оборудования. Оценивая скорость (период) внедрения НДТ, рекомендуется также проанализировать предельные затраты на модернизацию. Для НДТ, которые требуют существенных инвестиционных капитальных затрат или значительных модификаций производственных процессов и инфраструктуры, представляется необходимым предусматривать более длительные периоды их внедрения.

Применение ресурсо- и энергосберегающих методов

      При анализе применения ресурсо- и энергосберегающих методов учитываются требования и положения существующих нормативно-правовых документов в области энерго- и ресурсосбережения. Целью анализа является установление техник, которые характеризуются (среди рассматриваемых) лучшими показателями энерго- и ресурсосбережения.

      Проводится сравнительный анализ техник по потреблению основных ресурсов, принимая во внимание:

      а) потребление энергии:

      общий уровень энергопотребления и для различных (основных, вспомогательных и обслуживающих) технологических процессах (с оценкой основных возможностей его снижения);

      вид и уровень использования топлива;

      б) потребление воды:

      технологические процессы, в которых используется вода;

      общий объем потребления и для технологических процессов (с оценкой возможностей его снижения или повторного использования);

      назначение воды (промывная жидкость, хладагент и т. д.);

      наличие систем повторного использования воды;

      в) объем потребления сырья и вспомогательных материалов (реагентов и т. п.) с оценкой возможностей их повторного использования.

      После сравнительного анализа определяется возможность регенерации и рециклинга веществ и рекуперации энергии, использующихся в технологическом процессе.

      В качестве основных показателей энергоэффективности и ресурсосбережения, применяемых для сравнительной оценки рассматриваемых техник, используются (при регламентированных условиях эксплуатации оборудования) показатели - удельные расходы электроэнергии, тепла, топлива, воды, различных материалов, т. е. фактические затраты того или иного ресурса (электроэнергии, тепла, воды, реагента и т. д.) на единицу продукции или оказываемой услуги, выражаемые, например, для электроэнергии в кВт-ч на 1объема продукции или оказываемой услуги, для тепловой энергии - в Гкал/объем продукции или оказываемой услуги, для воды - в м3/объем продукции или оказываемой услуги и т. д.

      Ресурсосбережение (т. е. сбережение энергии и материалов) оценивается также с точки зрения возможности реализации соответствующих правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование и экономное расходование топливноэнергетических и других материальных ресурсов. Потенциал ресурсосбережения реализуется через конкретные энерго- и ресурсосберегающие мероприятия, которые можно разделить на организационно-технические, предполагающие повышение культуры производства, соблюдение номинальных режимов эксплуатации оборудования, обеспечение оптимального уровня загрузки агрегатов, ликвидацию прямых потерь топливно-энергетических ресурсов, своевременное выполнение наладочных и ремонтно-восстановительных работ, использование вторичных энергоресурсов (включая утилизацию низкопотенциального тепла вентиляционных выбросов, процессы регенерации и рекуперации энергии), оснащение приборами учета используемых энергетических и других ресурсов, и инвестиционные, связанные с своевременным замещением морально устаревших производственных мощностей (производственных узлов), внедрением современного энергоэффективного и энергосберегающего оборудования, модернизацией и автоматизацией существующих технологических процессов.

      Любое возможное преобразование технологического процесса и(или) используемого оборудования, влекущее за собой уменьшение удельного расхода энерго- и других ресурсов на единицу объема продукции или оказываемой услуги, особенно при снижении (или при существующем уровне выбросов и сбросов вредных веществ) оценивается как повышение его энергоэффективности и ресурсосбережения (с учетом экономической эффективности и технологической надежности данного преобразования).

3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      Настоящий раздел Справочника по НДТ содержит описание основных технологических процессов. В последующих разделах более подробно описываются технические особенности производств, рассматриваемых в рамках Справочника по НДТ.

3.1. Производство фосфора и фосфорсодержащей продукции

3.1.1. Производство желтого фосфора

      На современных заводах исходное сырье – фосфорит (фракция 10 - 50 мм), кокс (25 - 40 мм), кварцит (10 - 50 мм), поступает на склад, где оно хранится в штабелях. Затем кварцит и кокс подсушивают, дробят и рассеивают с целью удаления мелочи и выделения фракции требуемого гранулометрического состава. Фосфорит подвергается грохочению и фракция более 10 мм направляется на термическую подготовку, где прокаливается при 1470 К в шахтно-щелевых печах для удаления воды и карбонатов, а мелочь подвергается окускованию. Подготовленные фосфорит, кокс в определенном соотношении в виде шихты направляется в печные бункера (7) (Рисунок 3.1).



      1 - печь; 2 - электроды; 3 - трансформатор; 4 - летка феррофосфорная; 5 - летка шлаковая; 6 - печные бункеры; 7 - загрузочный бункер; 8 - электрофильтр;

      9 - горячая конденсация; 10 - холодная конденсация; 11 - складская емкость; 12 - газ на "свечу"; 13 - холодильник.

      Рисунок 3.1. Принципиальная технологическая схема получения желтого фосфора

      В печь (1) шихта поступает по мере ее расходования. Из печи выводится: печной газ, содержащий газообразный фосфор, шлаки, состоящие из алюмосиликатов кальция и магния и феррофосфор. Печные газы очищают от пыли в электрофильтрах (8), конденсируют – две ступени конденсации, горячая (9) и холодная (10), и получают практически в чистом виде (99,7 %). Печной газ после извлечения фосфора сжигается "на свече".

      Таким образом, метод электротермии позволяет из бедного фосфатного сырья, содержащего 7 - 10 % фосфора, получать высококонцентрированный полупродукт, который можно перерабатывать на месте или поставлять другим предприятиям, специализирующимся на производстве разных видов фосфорной продукции.

Агломерационный обжиг фосфоритной мелочи

      На ТОО "НДФЗ" впервые в мировой практике внедрена технология получения желтого фосфора из агломерированной мелочи фосфорита, на руднотермических печах РКЗ- 80Ф. Использование мелочи фосфатного сырья, ранее вывозимой в отвал, связано с разработкой эффективной технологии окускования фосфатной мелочи методом агломерации на агломерационных машинах типа АКМ- 312М с площадью спекания 312 квадратных метров.

      Процесс получения фосфоритного агломерата состоит из следующих стадий:

      Составление агломерационной шихты:

      1) составление агломерационной шихты;

      2) первичное смешивание шихты;

      3) корректировка и окомкование шихты;

      4) подача котрельного молока на окомкование шихты;

      5) спекание шихты с получением агломерата-пирога;

      6) дробление горячего агломерата;

      7) охлаждение дробленного агломерата;

      8) додрабливание охлажденного агломерата;

      9) сортировка готового агломерата с выделением холодного возврата, "постели", годного агломерата.

      Вспомогательными операциями является возвращение в процесс пыли, уловленной в батарейных циклонах и электрофильтрах.

      В соответствии с технологическими стадиями процесса в состав комплекса агломерации входят следующие объекты:

      1) шихтовальное отделение;

      2) отделение первичного смешивания;

      3) отделение агломерации, включающее в себя участки: корректировки и окомкования шихты, спекания, дробления горячего агломерата, охлаждения агломерата, додрабливания охлажденного агломерата;

      4) отделение грохочения агломерата;

      5) отделение пылегазоулавливающих установок;

      6) отделение гидрообеспыливания.

      В цехе производства агломерата составляется шихта из сырьевых материалов и производится спекание сырья на агломерационных машинах АКМ- 7 - 312 с последующим дроблением, охлаждением и сортировкой полученного агломерата. Готовый агломерат подается в цех производства желтого фосфора (Рисунок 3.2).



      Рисунок 3.2. Процесс спекания агломерата из фосфоритной мелочи

      На фосфорных предприятиях, спроектированных для переработки кусковых фосфоритов, предусмотрена утилизация лишь небольшого количества фосфоритовой мелочи. При этом мелкие фракции, образующиеся при добыче фосфатного сырья из недр, транспортировке и отсеянные при производстве кусковой руды, непригодны для получения фосфора и складируются в отвалы.

      По данным [17], выход фракции фосфоритной мелочи на рудниках составляет 35 - 44 %. В связи с этим вовлечение в электротермию фосфора мелких фракций фосфатного сырья, добываемого на рудниках Каратау, с целью более полного и рационального использования его ресурсов, представляет важную народнохозяйственную задачу. Решение этой задачи связано с усовершенствованием существующих способов термоподготовки сырья и разработкой новых способов получения фосфора.

      Производство фосфора в ТОО "НДФЗ" отличается от других заводов работает на агломерате, полученном при спекании фосфоритной мелочи с использованием в качестве агломерационного топлива дорогостоящего кокса.

      Мелкие фракции фосфатного сырья, отсеянные на рудниках в процессе производства товарной кусковой руды и выделенные при контрольном грохочении ее на заводах, а также мелкие и пылевидные фосфорсодержащие отходы непригодны для непосредственного использования в фосфорных печах из-за малых размеров частиц. Для обеспечения необходимой газопроницаемости столба шихты и снижения вероятности спекания ее в фосфорной печи они должны быть предварительно превращены в кусковой материал с размером зерен не менее 5 - 10 мм. Окускованный продукт должен иметь достаточную механическую прочность, не образовывать мелочи при транспортировке к фосфорным цехам, при загрузке в печи в ходе самой плавки, а также обладать хорошей восстановимостью. В нем не должно содержаться вредных примесей: влаги, карбонатов, смолистых веществ и др.

      Для агломерации в целях повышения механической прочности необходим кокс или коксовая мелочь. В качестве заменителя кокса, можно добавить отходы, такие как нефтешлам, котрельная пыль, сланцы фосфатокремнистые, нефтекокс из нефтяных отходов, нефтебитуминозные породы.

      В качестве связующего используется котрельная пыль, фосфатокремнистые сланцы. Фосфатокремнистые сланцы, благодаря низкой температуре плавления по сравнению с фосфатным сырьем, снижают температуру спекания.

      Разработаны технологические решения по получению высококачественного пеллетизированного фосфатного сырья, содержащего коксовую мелочь и фосфатно-кремнистые сланцы, за счет переноса источника тепловой энергии непосредственно внутрь гранул.

      Использование процесса окомкования с последующим обжигом окатышей наиболее целесообразно для тонкодисперсных рудных материалов, для которых другие способы окомкования менее эффективны. Применение этого метода для окускования фосфоритовой мелочи Каратау, имеющей крупность частиц 10 - 0 мм, потребовало бы включение в технологическую схему дополнительной дорогостоящей подготовительной операции – тонкого измельчения, что связано со значительным удорожанием окускованного продукта. Исходя из этого, для окускования фосфоритовой мелочи с целью вовлечения ее в производство фосфора на ТОО "НДФЗ" принят вариант агломерации.

      Из всех известных способов окускования наиболее целесообразным для фосфоритовой мелочи Каратау признан вариант агломерации ее путем спекания на колосниковой решетке.

      Требованиям к агломерационному топливу наилучшим образом отвечает коксовая мелочь. Однако в связи с ее дефицитностью, как в нашей стране, так и за рубежом ведутся широкие исследования по изысканию других видов топлива, пригодных для процесса агломерации руд и концентратов. Не менее остро этот вопрос встает и при производстве фосфоритового агломерата.

      Агломерационное топливо должно обладать определенной реакционной способностью, соответствующей условиям теплопередачи. При слишком низкой реакционной способности горение протекает медленно, и топливо сгорает не полностью. При чрезмерно большой реакционной способности скорость горения оказывается выше скорости теплопередачи. В качестве заменителей кокса испытываются антрацит, каменные угли, нефтяной кокс, полукокс из бурых углей, торфяной кокс и другие виды топлива. Наиболее изучен вопрос замены части коксовой мелочи антрацитом. Пониженная в сравнении с коксом реакционная способность антрацита приводит к снижению вертикальной скорости спекания и производительности агломерационных машин, особенно при агломерации тонкоизмельченных концентратов. По данным максимальная доля антрацита в смеси с коксиком при агломерации концентрата не должна превышать 25 - 30 %, а содержание золы в нем должно быть не выше 15 %.

      Таким образом, существуют две группы требований к сырью:

      1. требования к сырью, поступающему на стадию подготовки, которые должны быть обеспечены в процессе добычи и подготовки исходных материалов на руднике;

      2. требования к сырью, поступающему в печь, которые должны быть обеспечены надежной работой цехов подготовки сырья.

      Требования к сырью, поступающему на стадию подготовки:

      обеспечивать содержание целевого продукта;

      обеспечивать заданный гранулометрический состав;

      обеспечивать заданную степень химической и минералогической однородности;

      обеспечивать заданное содержание вредных и полезных примесей.

      Требования к сырью, поступающему в печь, кроме указанных выше:

      ограничение содержания Н2О и карбонатов технологически допустимыми нормами;

      ограничение содержания мелких и крупных классов;

      необходимая прочность кусков, обеспечивающая сохранность грануляционного состава в процессе транспортировки, бункеровки и плавления.

      Спекание приготовленной шихты является основной стадией производства агломерата.



      Рисунок 3.3. Технологическая схема агломерации фосфоритной мелочи

      Спекание шихты осуществляется на движущейся колосниковой решетке агломашины с просасыванием воздуха через слой шихты. Высокая температура процесса (до 1623 К) достигается за счет сгорания твердого топлива (мелочи кокса, антрацита, графита и другие углесодержащие сырье), входящего в состав аглошихты (Рисунок 3.3).

      Зажигание мелочи кокса (кокса, антрацита, графита и другие углесодержащие сырье) на поверхности слоя происходит в горне, снабженном трехходовыми горелками, работающими на природном (СН4) и печном газе (СО). По мере движения спекаемой шихты к разгрузочной части агломашины, начавшееся с поверхности слоя шихты горение последовательно проходит через всю толщу материала и заканчивается у колосниковой решетки. Воспламенение твердого топлива в слое происходит при температуре Т = 973 К. Твердое топливо шихты практически целиком сгорает, а рудная мелочь оплавляется и спекается, образуя пористый "пирог", который после дробления дает окускованный продукт – агломерат.

      Просасывание воздуха, необходимого для окисления углерода твердого топлива, осуществляется эксгаустерами, установленными на тракте агломерационных газов.

      Спекаемый слой шихты можно условно разделить по высоте на следующие зоны: зона готового агломерата, зона плавления, зона интенсивного нагрева, зона сушки, зона переувлажнения, зона исходной шихты и "постель".

      Скорость перемещения зоны плавления по толщине слоя называется вертикальной скоростью спекания и составляет (12 ‒ 14)·10 - 3 м/мин. Она определяется в основном скоростью фильтрации дымовых газов, теплофизическими свойствами шихтовых материалов и условиями горения топлива.

      Основные физико-химические превращения происходят в зоне плавления и интенсивного нагрева. Химические соединения, образующиеся при этих процессах, определяют как конечный состав агломерата.

      Двуокись углерода (СО2) образуется как за счет сгорания мелочи кокса (кокса, антрацита, графита и другие углесодержащие сырье), так и вследствие декарбонизации фосфорита, которая достигает 95 %. Полнота декарбонизации является одним из показателей качества агломерата, так как применение декарбонизированного сырья в фосфорных печах снижает расход электроэнергии, уменьшает количество печных газов, способствует улучшению качества фосфора.

      Загрязнение агломерационных газов окисью углерода происходит вследствие неполноты сгорания твердого топлива. Влага, содержащаяся в шихте, обуславливает протекание процесса пирогидролиза фторапатита, содержащегося в руде с образованием НF и SiF4, переходящими в аглогазы. Газовая фаза загрязнена также содержанием соединений фосфора Р2Ои РН3, образующимися в ходе спекания.

      В результате процессов десульфуризации фосфорита в состав аглогазов входят SОи SО3.

      Аглогазы, содержащие химические вредности и пыль, перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке на установке сухой и мокрой очистки аглогазов.

      Агломерационная машина представляет собой подвижную ленту, состоящую из каркаса, спекательных тележек, приводов, питателей шихты и "постели", зажигательного горна, вакуум-камер и системы смазки.

      Спекательная тележка (паллета) представляет собой стальную раму, смонтированную на четырех ролико-опорах, с боковыми бортами, внутри которой уложены колосники.

      Увлажненная шихта из окомкователя загружается в один из бункера-воронки шихты агломашины челноковым распределителем, который равномерно распределяет шихту по ширине бункера-воронки.

      Перед загрузкой аглошихты на полеты агломашины сначала укладывается слой "постели" - агломерат фракции (8 - 13)·10-3 м, которая препятствует просыпанию шихты через зазоры колосниковой решетки, предохраняет колосники от воздействия высоких температур и исключает образование "пригара" шихты к колосникам. "Постель" выдается из бункера ленточным конвейером, которая поступает в приемную воронку агломашины, из которой "постель" загружается на колосниковую решетку.

      Шихта из бункера-воронки переносится барабанным питателем на наклонный лоток, с которого и укладывается на спекательные тележки. Высота слоя шихты регулируется положением шибера.

      Шихта на спекательных тележках для улучшения зажигания подвергается уплотнению, выравниванию и профилированию специальным приспособлением, и далее поступает в горн, предназначенный для зажигания мелочи кокса (кокса, антрацита, графита и другие углесодержащие сырье) в поверхностном слое шихты.

      Горн расположен на агломашине после питателей шихты над лентой спекательных тележек и представляет собой сварную металлоконструкцию, изнутри футерованную огнеупорным кирпичом.

      Горн разделен на три секции. На боковых стенках горна в I и III секциях установлено по 4 горелки, во II секции – 6 горелок.

      Первая секция предназначена для зажигания шихты, остальные секции – для дополнительной подачи тепла, необходимого для зажигания последующих слоев и стабилизации процесса спекания.

      В секциях установлены турбулентные трехходовые горелки, работающие на природном и печном газе. Воздух на горение подается вентилятором. Подача природного газа на секции горна осуществляется от межцехового газопровода через газорегуляторные установки (ГРУ), предназначенные для снижения давления газа до необходимого перед горелками и автоматического поддержания давления постоянным.

      Подача печного газа на секции горна осуществляется от межцехового газопровода печного цеха до горелки горна агломашины.

      Технологический процесс утилизации печного газа предусматривает использование печного газа в качестве топлива в смеси с природным газом и отдельно на зажигательных горнах агломашины и, кроме того, способствует снижению вредных выбросов (РН3, Р2О5, SO2, и др.) в атмосферу.

      Печной газ, образующийся в производстве желтого фосфора при восстановлении фосфоритов углеродом в руднотермических печах, после обеспыливания и конденсации фосфора содержит до 80 % окиси углерода (СО). Температура печного газа, отправляемого в цех агломерации, не должна быть более 35 °С, содержание в нем элементарного фосфора не должно быть более 0,2 г/Нм3. Содержание фосфора в печном газе зависит от температуры газа, поэтому проектом предусматривается блокировка работы газодувки при температуре печного газа более 35 °С, газодувка автоматически отключается и печной газ сбрасывается на свечу. Для предотвращения аварий после остановки системы СУПГ предусмотрена подача азота на продувку всей системы. Пуски безопасная эксплуатация "Системы утилизации печного газа" возможны только при условии одновременной эксплуатации "Системы захолаживания" конденсационной воды, обеспечивающей регламентное содержание фосфора в печном газе не более 0,2 г/м3.

Восстановительный процесс

      Желтый фосфор производится в цехе ТОО "НДФЗ" методом электровозгонки в руднотермических печах типа РКЗ- 80. Для этого составляется шихта, которая направляется на восстановительную плавку при темепературе1623 – 1773 К. В результате плавки фосфор вместе с газом направляется на очистку от пыли и конденсацию, а феррофосфор и шлак сливаются из соответствующих леток. Феррофосфор направляется на склад, а шлак после грануляции направляется в думпкары [16, 19].

      Восстановление фосфора – эндотермический процесс, описывающийся следующим уравнением:

      Са3(РО 4)+ 5С + SiО2→ Р+5СО + 3СаО·SiО 2–88,191 Дж/моль (3.1)

      В процессе электровозгонки протекают побочные реакции, обусловленные наличием примесей в фосфатном сырье.

      Окислы железа, содержащиеся в агломерате, кремнистом сырье, коксе восстанавливаются до элементарного железа, которое, соединяясь с парами фосфора, образует феррофосфор:

      Fe2O3+3С →2Fе + 3СО                              (3.2)

      4Fе + Р→ 2Fе2Р                                    (3.3)

      Феррофосфор, обладая большим удельным весом, чем шлак, скапливается на подине печи.

      Карбонаты разлагаются с образованием двуокиси углерода, который частично восстанавливается до окиси углерода:

      СаСО→ САО + СО2                              (3.4)

      СО2+С → 2СО                                    (3.5)

      СОи СО переходят в печной газ.

      Часть двуокиси кремния восстанавливается до элементарного кремния и переходит в феррофосфор:

      SiО2+ 2 С → Si + 2СО                              (3.6)

      Фтористые соединения, содержащиеся в фосфорите, в основном переходят в шлак, оставшаяся часть, реагируя с двуокисью кремния, образует четырехфтористый кремний, который уходит с печными газами:

      2СаF 2+ SiО→ 2СаО+ SiF4                        (3.7)

      Часть воды, содержащаяся в шихте, восстанавливается до водорода, который, частично реагируя с фосфором, образует фосфин РН3, уходящий с печными газами:

      Н2О+С → СО+ Н2Р4+6Н2→ 4 РН3                  (3.8)

      Часть водорода, реагируя с серой, образует сероводород, который также переходит в печной газ.

      Повышенная влажность компонентов шихты, подаваемых в фосфорную печь, приводит к увеличению содержания водорода в печном газе, потерям фосфора, увеличению объема печных газов и дополнительному расходу электроэнергии. В печной газ также переходят часть окислов щелочных металлов, возгоняющихся при температуре процесса. Необходимо стремиться к тому, чтобы фосфорсодержащие печные газы были минимально загрязнены возогнанной кремнекислотой и ее соединениями, так как последние затрудняют пыле очистку газа и способствуют образованию фосфорного шлама. Это обеспечивается работой на основных шлаках с модулем кислотности 0,85 - 0,95, обладающих сравнительно невысокой температурой плавления. Фосфор получается в виде паров и удаляется из печи в составе печного газа. Печной газ, выходящий из печи, содержит около 85 % окиси углерода, 5 - 7 % фосфора, газообразные примеси СО2, SiF4, РН3, Н2S, Nи пыль исходного сырья. Во избежание подсосов воздуха в печи поддерживается избыточное давление до 500 Па (50 мм вод. ст.). Для выхода печного газа в крышке печи имеется два отверстия, соответствующие двум ниткам пыле очистки и конденсации фосфора

Устройство печи для производства желтого фосфора

      В России и Казахстане для производства фосфора применяются руднотермические печи типа РКЗ- 48, РКЗ- 72, РКЗ- 80 (индекс печи означает руднотермическая, круглая, закрытая, а далее указывается электрическая мощность в мегавольт амперах). Эти трехфазные круглые печи (Рисунок 3.7) состоят из следующих основных элементов: кожух печи, футеровка, система подвески и перемещения электродов и тракт шихтоподачи.



      1 - электрод,2 - бункеры с сырьем, 3 - газоход, 4 - шлаковая летка, 5 - корпус печи

      Рисунок 3.4. Фосфорная печь

      Свод печи футерован огнеупорным бетоном и имеет отверстия для электродов с сальниковыми уплотнениями, а также для шихтовых течек и для газохода, который может быть отключен от печи газоотсекателем специальной конструкции.

      Ванна печи РКЗ- 80Ф, используемая на ТОО "НДФЗ", выполнена из углеродистых блоков, цилиндрическая, с внутренним диаметром 8500 мм. Кожух сварной, цилиндрический, из стали толщиной 25 мм, усилен ребрами и поясами жесткости. Глубина ванны печи 4100 мм. Ванна над сводом накрывается крышкой из немагнитного материала. Крышка собирается из трех секций с электроизоляцией между ними и между ними и кожухом. Фосфорная печь имеет две водоохлаждаемые шлаковые летки и одну летку с двумя отверстиями для выпуска феррофосфора. Отверстия для выпуска шлака расположены на 450 мм выше уровня подины, отверстия для выпуска феррофосфора – на 50 мм. На электроды печи подается напряжение от трех однофазных трансформаторов. Электрический ток используется для нагрева, расплавления шихты в печи и для поддержания процесса восстановления фосфора. Электроды служат для подвода электрического тока в реакционную (проводящую) зону. Электроды в процессе работы срабатываются, а потому нуждаются в наращивании. Самоспекающийся электрод состоит из металлической оболочки – кожуха, заполняемого сверху электродной массой. Для набивки самоспекающихся электродов используется товарная электродная масса или масса собственного производства.

      Фосфорная печь является химическим реактором со сложным температурным полем. Исходные компоненты поступают в печь с температурой 0 - 20 °С, продукты реакции - расплавы и газы – покидают печь с температурой 1400 - 1500 и 500 °С соответственно. В зоне контакта торца электрода с расплавом возможны температуры более 2000 °С. Такой широкий интервал температур определяет неоднородность пространства печи. В верхних уровнях, куда поступает холодная исходная шихта – фосфорит, кварцит и кокс, химические реагенты твердые; далее, по мере опускания шихты вниз, температура повышается, легкоплавкие компоненты шихты плавятся, появляется жидкая фаза. Область максимальных температур находится у торца электрода. Здесь в твердом состоянии остается только кокс, остальные элементы шихты расплавлены. Выделение тепловой энергии осуществляется не только через твердый материал – шихту и жидкий расплав, но и через электрическую дугу, которая всегда присутствует на той или иной стадии процесса. Особенности преобразования электрической энергии в тепловую сказываются, прежде всего, на характере реакций, протекающих в печи. Все это делает задачу количественного определения распределения энергии в зависимости от параметров работы печи исключительно сложной, требующей учета большого количества физических, химических и физико-химических факторов, жестко взаимосвязанных в реакционном объеме.

      Между тем, в неоднородном реакционном пространстве печи можно выделить области, в которых действуют общие закономерности. Эти области можно рассматривать как самостоятельные зоны, в которых хотя и существуют температурная, концентрационная и другие неоднородности, но характер процессов одинаков. В объеме каждой такой зоны действуют свои функциональные связи, что существенно облегчает задачи их математического описания и моделирования протекающих в них процессов.

Очистка печного газа

      В процессе возгонки желтого фосфора образуется печной фосфорсодержащий газ. В идеале, если бы в печи не происходило бы никаких побочных реакций, то химический состав печного газа состоял бы из 83,4 % окиси углерода (СО) и 16,6 % паров фосфора. В действительности из-за большого количества примесей в фосфоритах месторождений Каратау и Жанатаса и многообразия протекающих в печи реакций состав печного газа очень сложный. Кроме образования газообразных продуктов в процессе реакций имеет место прямой пылеунос мелких частиц компонентов шихты. Процесс пылеуноса усиливается при повышении температуры под сводом печи, так как возрастает скорость газа. В результате побочных реакций с участием воды в печи образуются водород, сероводород, синильная кислота, фосфин. По реакции двуокиси кремния с фторидами образуется четырехфтористый кремний. В зоне высоких температур щелочные металлы (К и Na) восстанавливаются до окислов и уносятся в виде газов. В зонах пониженных (в электрофильтрах) температур они конденсируются в виде мелкодисперсной пыли.

      Содержание пыли в печном газе (таблица 3.1) колеблется в очень широких пределах и зависит в основном от следующих причин:

      восстановление, испарение и последующая конденсация кремния, щелочных металлов и других летучих составляющих шихты,

      наличие в шихте примесей, окисляющих фосфор: кислород, двуокись углерода, вода и т.д.

      плохая газопроницаемость шихты, в результате чего печной газ проходит через нее по каналам, не происходят в полном объеме процессы охлаждения газа и его очистки от пыли.

      Первая причина зависит в основном от заданного состава шихты – "шихтовки", которую задает технолог цеха.

      Вторая причина в основном зависит от подготовки сырья к процессу возгонки фосфора – степени прокалки и декарбонизации.

      Третья причина зависит от количества мелочи в сырье, поступающем в печь.

      Таблица 3.1. Приблизительный состав печного газа на выходе из печи

№ п/п

Компонент

Содержание, объемных %

1

2

3

1

CO

65 - 80

2

P4

6 – 10

3

N2

7 – 10

4

H2

1 – 6

5

CO2

0,1 – 1,0

6

H2S

0,5

7

O2

0,5

8

PH3

0,2

9

SiF4

0,05

      Для очистки печного газа от пыли используются электрофильтры типа ЭВТ – 2 – 5,5 – 20ф – 01 (электрофильтр вертикальный, фосфорный, двухпольный). Площадь активного сечения фильтра – 20 м2, количество осадительных электродов (так называемых S-образных) – 476 шт. в двух полях, активная длина поля – 5740 мм, количество коронирующих электродов (пилообразных) – 916 шт. в двух полях.

      На каждую печь для обеспечения непрерывной работы установлено две системы электрофильтров и конденсации, которые могут работать параллельно.

      Принцип действия электрофильтра основан на ионизации газа внутри активной зоны коронным разрядом. Коронный разряд возникает при возникновении электрического поля между коронирующими и осадительными электродами. Частицы пыли захватывают ионы, приобретают электрический заряд и движутся по направлению к электроду с противоположным зарядом. Подавляющая часть пылинок приобретает отрицательный заряд, поэтому они двигаются к осадительным электродам, имеющим положительный заряд. Достигнув электродов, пылинки оседают на них, теряют заряд и затем стряхиваются на дно фильтра.

      Со дна фильтра пыль скребковыми механизмами сгребается в шахты.

      Через шахты пыль попадает в баки котрельного молока, где при помощи перемешивания с водой мешалками и циркуляции между баками котрельного молока и шахтами образуется однородная суспензия - котрельное молоко.

      Частично очистившийся от пыли печной газ (большая часть пыли оседает в первом поле), пройдя первое поле, попадает через наклонный газоход во второе поле, где происходит его доочистка от пыли. Проектная степень очистки печного газа с запыленностью на выходе из печи не более 80 г/мот 98 до 99 %.

      Пилообразные коронирующие электроды подвешены в каждом поле к специальной конструкции, расположенной на крышке электрофильтра и опирающейся на четыре опорных изолятора. Высокое напряжение подается через проходные изоляторы, под которые подается нагретый до 250 – 300 °С азот. Напряжение подается постоянное. Для лучшего удаления пыли с коронирующих электродов предусмотрен механизм встряхивания их.

      S-образные осадительные электроды при помощи специальной конструкции опираются на корпус электрофильтра, они заземлены через него. Для удаления с них пыли предусмотрен механизм обстукивания.

      Фосфорсодержащий газ из печи поступает в систему пыле очистки, состоящую из двух установленных параллельно электрофильтров.

      В составе технологических линий печей установлены электрофильтры типа ЭВТ- 2 - 5,5 - 20Ф- 01. Каждый электрофильтр состоит из двух последовательно расположенных полей, соединенных газоходом и заключенных в общий корпус, снабженный обогревающей рубашкой. Первое поле соединено газоходом с фосфорной печью, второе - с газоходом установки конденсации. Газоход, соединяющий электрофильтр с печью, снабжен шнеком для предотвращения забивания его пылью. Отключение электрофильтра от печи и установки конденсации производится с помощью газоотсекателей и заглушек. Фосфорсодержащий газ, выходящий из фосфорной печи, первоначально поступает в активную зону 1-го поля, где происходит улавливание большей части пыли.

      Затем по наклонному газоходу поступает во 2-е поле, где улавливаются более мелкие частицы пыли, после чего выходит из электрофильтра и поступает на конденсацию. Степень газоочистки в электрофильтрах 98 - 99 % при начальной запыленности не более 0,08 кг/м (80 г/м3). Площадь активного сечения электрофильтра ЭВТ- 2 - 5,5 - 20Ф- 01 20 м2. Этот фильтр имеет S - образные осадительные электроды и пилообразные коронирующие.

      Система коронирующих электродов подвешена к опорной конструкции, расположенной на крышке электрофильтра и опирающейся на четыре высоковольтных изолятора. Для герметичности прохода трубы подвеса через корпус электрофильтра и изоляции ее от корпуса служат сухие вводы, под которые подается нагретый до 553 - 623 К (280 - 350 °С) азот для предотвращения конденсации фосфорсодержащих веществ. Управление режимом нагрева азота в электрокалориферах осуществляется автоматической системой регулирования режимом нагрева азота РНА- 1.

      Активной частью электрофильтров является система осадительных и коронирующих электродов. К коронирующим электродам (изолированным от корпуса) подводится выпрямленный ток высокого напряжения от повысительно-выпрямительных агрегатов. Осадительные электроды замкнуты через корпус на землю.

      Для удаления пыли с электродов имеются механизмы встряхивания для коронирующих электродов. При встряхивании пыль осыпается на дно соответствующего поля электрофильтра.

      Пыль, уловленная в электрофильтре (котрельная пыль) с помощью скребкового механизма, которым оборудовано днище электрофильтра, непрерывно выгружается через вертикальные шахты в баки котрельного молока.

      Процесс приготовления котрельного молока периодический. После откачки готовой порции котрельного молока бак заполняется водой, подаваемой из бака насосом. Котрельная пыль, поступающая в бак, перемешивается с водой смонтированной на баке мешалкой. Дополнительное перемешивание суспензии достигается благодаря ее непрерывной циркуляции с помощью насосов. На каждые два бака одного электрофильтра установлены 3 насоса, из которых два рабочих (по насосу на каждый бак) и один резервный.

      В ходе приготовления котрельного молока периодически отбирается проба для измерения плотности. При достижении плотности 1,20 - 1,26 тонн/м(1,20 - 1,26 кг/л) циркуляцию прекращают и готовое котрельное молоко насосом в сборники. Для каждых двухфосфорных печей имеется два сборника котрельного молока. Из сборника котрельное молоко насосами перекачивается межцеховым трубопроводом в цех аглоцех или в шламоотстойники.

      На каждом поле электрофильтров установлены предохранительные гидравлические затворы, срабатывающие при повышении давления свыше 980 Па (100 мм вод. ст.).

      Уровень воды в гидрозатворах поддерживается постоянным по переливу. Подача воды производится из сборника насосами. Газ, сбрасываемый через гидрозатворы при повышении давления, отводится за пределы цеха с помощью свечи. Для исключения попадания печного газа в атмосферу цеха, а также для защиты узла токопровода в определенные точки электрофильтра подается азот. Периодически, по установленному графику, один из двух электрофильтров фосфорной печи останавливается на чистку. Для предотвращения конденсации фосфора в электрофильтре в его рубашку подается горячий азот.

      Постоянное высокое напряжение подается от повысительно-выпрямительных агрегатов АТПОМ.

      Осыпавшаяся на дно фильтра пыль (котрельная пыль) скребковым механизмом, который работает постоянно, через шахту выгружается в баки котрельного молока, которых имеется по одному на каждое поле. Остановка скребкового механизма ведет к тому, что на дне поля набирается большое количество пыли и после включения скребка либо он не может сгрести пыль в шахту и "не идет", либо большим количеством пыли шахта забивается. Одной из причин остановки скребков является падение на дно фильтра грузов коронирующих электродов. В таком случает скребок клинит и раскрутить его невозможно, фильтр приходится останавливать на чистку и ремонт. Если скребок после простоя удается запустить, то необходимо не сразу полностью закрутить его, а небольшими рывками (пуск – отключение) согнать за несколько полных оборотов скребка всю пыль с дна фильтра в бак котрельного молока. После каждой операции пуск – отключение скребка нужно выдерживать паузу не менее 30 – 40 секунд, чтобы пыль, попавшая в шахту, размешалась мешалкой и циркуляционным насосом с водой и не забила бы шахту.

      Котрельная пыль при нормальной работе всех механизмов постоянно поступает через шахты в баки котрельного молока, где специальной мешалкой размешивается с водой. Мешалка установлена под углом, так, чтобы удалять из шахты образующуюся в ней густую суспензию, перемешивая ее. На каждый фильтр имеется 3 циркуляционных насоса, в работе постоянно два – по одному на каждое поле, и один насос в резерве. Прекращение работы мешалок или циркуляционных насосов может привести к забиванию шахты пылью. В результате постоянного поступления пыли плотность суспензии котрельного молока постоянно растет. При заполнении накопительного бака котрельное молоко из него откачивается насосами по специальным трубопроводам в карты-накопители котрельного молока.

      Котрельное молоко имеет щелочную реакцию (рН котрельного молока от 10 до 14), и если вместе с котрельной пылью в него попадает фосфор, то идет процесс образования фосфина (РН3). Фосфин – ядовитый, взрывоопасный в смеси с воздухом газ, имеющий специфический чесночный запах. Выделение фосфина можно определить по образованию на поверхности котрельного молока обильной пены – так называемой "шапки". Как правило, попадание фосфора в баки котрельного молока связано с низкой температурой обогревающего электрофильтр азота. При бурном пенообразовании необходимо бак котрельного молока слить, заполнить его свежей порцией горячей воды. При необходимости эту операцию повторяют несколько раз (Рисунок 3.5). Стрелками показано направление движения частиц пыли

      .


      Рисунок 3.5. Принцип действия электрофильтра

Конденсация фосфора

      Очищенный печной газ после электрофильтров поступает на конденсацию. Он имеет следующий состав: СО – 70 – 85 %, Р 5 – 7 %, N 10 – 15 %, а также примеси PH3, H2S, H2, Р2О5, не уловленная в электрофильтрах пыль и другие.

      На ТОО "НДФЗ" используются конденсаторы скрубберного типа, в которых переход фосфора из газообразного состояния в жидкое происходит из-за орошения фосфорсодержащего печного газа циркулирующей водой. Каждому электрофильтру соответствует система из двух последовательно соединенных газоходами конденсаторов: 1-ой ступени ("горячий" конденсатор) и 2-ой ступени ("холодный" конденсатор).

      Очищенный от пыли печной газ с температурой 250 – 350 °С после электрофильтров попадает в "горячий" газоход, в котором установлены форсунки, распыляющие воду. Температура газа резко понижается, фосфор конденсируется и в жидком виде стекает в фосфоросборник. "Горячий" газоход и "горячий" конденсатор внутри орошаются через 8 форсунок циркуляционной водой с температурой 55 – 60 °С (по 4 форсунки на газоход и на конденсатор), благодаря чему температура печного газа снижается до 55 – 65 °С, что обеспечивает конденсацию в них 98 – 99 % всего конденсирующегося на конденсации фосфора. "Горячий" газоход орошается по принципу прямотока, "горячий" конденсатор – по принципу противотока воды и печного газа. Наружная поверхность "горячих" конденсаторов для большей эффективности охлаждения печного газа орошается оборотной водой "грязного" цикла. Сконденсировавшийся в "горячей" конденсации фосфор в жидком виде стекает в фосфоросборник. Фосфор тяжелее воды (плотность 1,7 кг/дм3), поэтому скапливается в нижней части фосфоросборника, под слоем воды.

      После "горячей" конденсации печной газ поступает по газоходу в "холодный" конденсатор, орошающийся внутри 7-ю форсунками. Циркуляционная вода в "холодной" конденсации при работе системы захолаживания должна иметь температуру не более 35 °С, без захолаживания – 45 – 50 °С. Система захолаживания конденсационной воды состоит из системы подачи охлаждающей оборотной воды, теплообменников, в которых конденсационная вода охлаждается оборотной водой, и трубопроводов циркуляции конденсационной воды. Чем ниже температура конденсационной воды в "холодной" конденсации, тем меньше потери фосфора с отходящим печным газом, тем экономически эффективнее процесс производства фосфора и тем меньше загрязняется окружающая среда. В "холодной" конденсации фосфор может выпадать в твердом виде, если температура отходящего газа менее 44,1 °С, что может привести к ошибкам при определении количества фосфора в фосфоросборниках, так как твердый фосфор не распределяется по всей площади фосфоросборника, а собирается в основном под конденсатором. Накопившийся в фосфоросборниках фосфор периодически откачивается на склад фосфора при температуре 70 – 80 0С. Перегрев воды и фосфора в фосфоросборниках до температуры кипения воды приводит к выбросу фосфора из фосфоросборников и пожару. Перекачка фосфора производится по двум специальным трубопроводам, один из которых резервный, установленными на крышках фосфоросборников погружными насосами. Перед перекачкой фосфоропровод обязательно промывается горячей водой, по окончании перекачки – снова промывается с целью исключит возможность забивания фосфоропроводом фосфором и шламом. Для предотвращения возможности образования взрывоопасной смеси фосфина с воздухом и горения фосфора в фосфоросборники подается азот по системе "азотного дыхания".

      При температуре 17 °С давление паров фосфора над ним составляет 0,014 мм водного столба, а при 67 °С давление составляет 0,69 мм водного столба, то есть возрастает в 50 раз. Пропорционально возрастают и потери фосфора.

      Эффективность процесса улавливания фосфора в системе конденсации зависит от:

      температуры отходящего печного газа;

      плотности внутреннего орошения (распыления циркуляционной воды форсунками и количества подаваемой на орошение воды);

      времени пребывания печного газа в системах конденсации;

      аппаратурного оформления систем конденсации.

      Одновременно с фосфором в системе конденсации конденсируются и примеси, среди которых мышьяк, который снижает качество конечного продукта. Кроме этого, происходит гидратация кислотных и щелочных окислов и гидролиз, в результате которых образуются кислоты и щелочи. От наличия кислотных и щелочных окислов зависит рН циркулирующей воды. На ТОО "НДФЗ", благодаря высокотемпературной подготовке фосфоритного сырья, значительная часть кислотных окислов улетучивается на стадии агломерации, поэтому рН конденсационной воды нейтральная или слабощелочная. В кислой среде гидролиз четырехфтористого кремния идет по реакции:

      2 SiF+ 2H2O → 2 H2SiF+ SiO2                        (3.10)

      Образовавшаяся кремнефтористоводородная кислота вызывает ускоренную коррозию оборудования, а гидратированная двуокись кремния, которая в виде студнеобразных полимерных сгустков, приводит к образованию с фосфором устойчивый и трудноразделимый шлам. Так как на фосфорных заводах, работающих без высокотемпературной подготовки фосфоритного сырья, рН конденсационной воды всегда низкий (кислая среда), то выход шлама там значительно больший, чем на ТОО "НДФЗ", и шлам очень устойчивый.

      При рН конденсационной воды выше 8 приводит к нежелательному процессу образования очень вредного газообразного соединения фосфина и потере фосфора:

      Р2+ 3Н2О→ РН33РО3                              (3.11)

      Регулирование давления печного газа при работе газового тракта без работы системы утилизации печного газа в системе электропечь – электрофильтр – конденсация производится заслонкой с пневмоприводом, установленной на газоходе, идущем на свечу. Кроме этой заслонки на этом же газоходе имеется дополнительная ручная заслонка, которой регулируют давление в аварийных случаях отказа основной заслонки.

      При работе газового тракта с работой системы утилизации печного газа в системе электропечь – электрофильтр – конденсация производится по обводной линии, установленной на газоходе, подающем транспортируемый печной газ на свечу (таблица 3.2).

      Таблица 3.2. Нормы технологического режима конденсации фосфора


п/п

Наименование

Показатель


1

2

3

1

Температура воды на внутреннее орошение "горячего" конденсатора

50 – 60 °С

2

Расход воды на орошение "горячего конденсатора, не менее

90 м3/час

3

Расход воды на наружное орошение "горячего конденсатора

регулируется по температуре отходящего газа

4

Температура печной газ на выходе из "горячего" конденсатора

50 – 60 °С

5

Давление печного газа в системе конденсации

3 – 50 мм. вод. ст.

6

Температура воды на внутреннее орошение "холодной" конденсации:


- без захолаживания воды

45 – 50 °С

- с захолаживанием воды, не более

35 °С

7

Расход воды на внутреннее орошение "холодного" конденсатора, не менее

100 м3/час

8

Температура печного газа на выходе из "холодной" конденсации:


- без захолаживания воды

45 – 50 °С

- с захолаживанием воды, не более

40 °С

9

Содержание фосфора в отходящем печном газе:


- без захолаживания воды

не более 2000 мг/м3

- с захолаживанием воды

не более 200 мг/м3

10

Температура фосфора перед перекачкой в приемниках фосфора, не более

80 °С

11

Максимально допустимый уровень фосфора от днища:


- в "горячем" фосфоросборнике

1500 мм

- в "холодном" фосфоросборнике

1000 мм

12

рН воды, циркулирующей в системах конденсации

5 – 8

13

Содержание фосфора в фосфорсодержащей воде перед откачкой в отделение нейтрализации, не более

2100 мг/л

14

Содержание взвесей в фосфоросодержащей воде перед откачкой в отделение нейтрализации, не более

3800 мг/л

15

Температура воды, подающейся на гидрозатворы "горячих" конденсаторов

60 – 80 °С

16

Уровень фосфора в баке от днища, не более

300 мм

      Далее отходящий печной газ сбрасывается на свечу, где сжигается в виде факела.

3.1.2. Производство термической фосфорной кислоты

      Электротермический метод производства фосфорной кислоты основан на восстановлении фосфатов до элементарного фосфора, его последующем окислении до оксида фосфора (V) и гидратации оксида до фосфорной кислоты [20]:

      Ca5(PO4)3F→ Рn → Р2О→ Н3РО4                        (3.12)

Прием фосфора

      Описано в разделе 3.1.1.

Сжигание фосфора

      Сжигание фосфорагетерогенный экзотермический процесс, протекает по уравнению:

      Р + 5О = Р4О10тв – Q                        (3.13)

      где Q = 753 кДж

      Степень окисления фосфора зависит от температуры в зоне горения и от скорости диффузии кислорода к поверхности жидкого фосфора. Чтобы обеспечить полноту сгорания и исключить возможность образования низших оксидов фосфора, процесс ведут при температуре 1000 – 1400 °С и двукратном избытке воздуха.

Гидратация оксида фосфора (V)

      Гидратация оксида фосфора (V) протекает через ряд стадии. На первой стадии процесса, вследствие высокой температуры в системе, взаимодействие паров оксида фосфора с водой дает метафосфорную кислоту.

      Р4Н10 + 2H2О = 4HPО– ∆Q                        (3.14)

      При понижении температуры метафосфорная кислота через полифосфорные кислоты превращается в фосфорную (ортофосфорную) кислоту:

      НРО+ Н2О = Н3РО– ∆Q                        (3.15)

      Процесс гидратации димера оксида фосфора (V) является экзотермическим и сопровождается выделением значительного количества тепла, что учитывается при организации этой стадии технологического процесса.

      Технологическая схема производства. Технологический процесс производства фосфорной кислоты электротермическим методом может строиться по двум вариантам:

      по одноступенчатой схеме, без предварительной конденсации паров фосфора, с непосредственным сжиганием выходящего из стадии восстановления фосфорсодержащего газа;

      по двухступенчатой схеме, с предварительной конденсацией паров фосфора и последующей переработкой его в фосфорную кислоту (Рисунок 3.6).



      Рисунок 3.6. Технологические схемы производства фосфорной кислоты термическим методом


      При окислении фосфора и гидратации оксида фосфора (V) выделяется большое количество тепла, которое для поддержания оптимального теплового режима процесса должно отводиться из системы. По методу отвода теплоты установки по производству термической фосфорной кислоты делятся на испарительные, циркуляционные и теплообменные.

      Их особенности и характеристики представлены в таблице 3.3.

      Таблица 3.3. Методы отвода теплоты из системы


п/п

Вариант установки производства

Способ передачи тепла от системы

Количество отнимаемого тепла, кДж

1

2

3

4

1

Испарительный

Нагревание и испарение 1 кг распыляемой воды и прогрев пара до 200 °С

3015

2

Циркуляционный

Нагревание 1 кг орошающей циркулирующей фосфорной кислоты от 30 до 80 °С

109

3

Теплообменный

Охлаждение водой в выносных теплообменниках 1 кг фосфорной кислоты

84

      Наиболее распространены циркуляционно-испарительные схемы, в которых охлаждение газов происходит за счет теплообмена с циркулирующей фосфорной кислотой и в результате испарения из нее воды. Подобная технологическая схема приведена на рисунке 3.7.



      1 – электропечь, 2 – бункер шихты, 3 – газоотсекатель, 4,14 – электрофильтры, 5 – горячий конденсатор, 6 – холодный конденсатор, 7,8 – сборники жидкого фосфора, 9 – отстойник жидкого фосфора, 10 – башня сгорания, 11, 13 – холодильники, 12 – башня гидратации, 15 – сборник фосфорной кислоты

      Рисунок 3.7. Технологическая схема производства термической фосфорной кислоты двухстадийным методом

      В трехфазную электропечь РКЗ- 80Ф 1 поступает из бункера 2 шихта, состоящая из фосфата, оксида кремния (кварцита) и кокса. Выходящий из печи газ, содержащий 6 – 10 % фосфора, проходит через газоотсекатель 3 в электрофильтр 4, где из него извлекается пыль. Очищенный газ направляется в конденсаторы-промыватели – горячий 5 и холодный 6, охлаждаемые разбрызгиваемой в них водой, которая циркулирует по замкнутому контуру. Сконденсировавшийся жидкий фосфор собирается в сборниках 7 и 8, откуда поступает в отстойник 9. Степень конденсации фосфора из газа достигает 0,995. Выходящий из конденсаторов газ, содержащий до 85 % об. оксида углерода используется в качестве топлива или сжигается. Шлаки, скапливающиеся в нижней части печи 1, непрерывно скачиваются и используются в производстве цемента и других строительных материалов. Из отстойника 9 расплавленный фосфор подается в башню сгорания 10, где распыляется форсунками в токе воздуха. В башню для охлаждения подается циркуляционная фосфорная кислота, охлаждаемая предварительно в холодильнике 11, часть ее в виде 75 % - ной фосфорной кислоты отводится в качестве продукционной и поступает на склад. Для пополнения в систему вводится необходимое количество воды. Из башни сгорания газ при температуре 100 °С поступает в башню гидратации-охлаждения 12, орошаемую фосфорной кислотой, где заканчивается процесс гидратации. За счет орошения температура фосфорной кислоты на выходе снижается до 40–45 °С. Циркулирующая в башне гидратации кислота охлаждается в холодильнике 13. Из башни гидратации 12 газ направляется в электрофильтр 14. Сконденсировавшаяся в нем из тумана фосфорная кислота поступает в сборник 15, а отходящие газы выбрасываются в атмосферу.

      Расход циркулирующей фосфорной кислоты на охлаждение процессов сгорания и гидратации составляет: в башне сгорания 500–750 м3/час, в башне гидратации 150 м3/час.

      Основными аппаратами в производстве термической фосфорной кислоты являются башня сгорания (сжигания) и башня гидратации.

      Башня сгорания полая, имеет коническую форму, диаметр около 4 м и высота около 14 м. Крышка башни охлаждается водой и имеет форсунку для распыления фосфора. Башня гидратации выполнена в виде цилиндра высотой 15 м и диаметром 3 м и содержит насадку из колец Рашига и три яруса форсунок для распыления кислоты.

      По сравнению с электротермический методом производства фосфорной кислоты, экстракционным метод имеет следующие преимущества:

      возможность получения кислоты высокой концентрации, включая полифосфорные кислоты концентрацией до 115 % Р2О5;

      высокая чистота продукта;

      возможность использования фосфатного сырья с низкой концентрацией фосфора без предварительного обогащения.

      Представляет интерес, пока еще теоретический, проблема получения оксида фосфора (V) непосредственно из фосфатов термической диссоциацией трикалийфосфата:

      Са3(РО4)→ 3САО + Р2О+ Q                  (3.16)

      По аналогии с промышленным процессом диссоциации карбоната кальция:

      СаСО→ САО + СО2+Q                        (3.17)

      где Q = 178 кДж.

      Однако практическая реализация этого метода ограничена чрезвычайно высоким для практического использования значением теплового эффекта и связано с необходимостью обеспечения высоких температур и большой затратой энергии.

3.1.3. Производство кислота ортофосфорной термической марки "А" (пищевая)

      Производство пищевой термической ортофосфорной кислоты марки "А" (пищевая), было введено в действие в ТОО "НДФЗ" в 2011 году. Проектная мощность производства 50000 тонн/год. Производство состоит из 2 технологических ниток. Процесс производства - непрерывный. Категория производства по его технико-экономическому уровню – 1 [20].

      Для получения пищевой ортофосфорной кислоты используется метод, основанный на очистке термической фосфорной кислоты от мышьяка и свинца путем осаждения их в виде сульфидов сероводородом. Осажденные сульфиды отделяют от кислоты фильтрованием, а избыток сероводорода удаляют из кислоты под разрежением.

      Процесс получения фосфорной кислоты пищевой основан на очистке термической фосфорной кислоты от мышьяка и свинца путем осаждения их в виде сульфидов сероводородом.

      Осаждение протекает по следующим химическим реакциям:

      2Н3РО4+Na2S→2NaH2PO4+H2S↑                        (3.19)

      2H3AsO3+3H2S→As2S3↓ +6H2O                        (3.20)

      2H3AsO+ 5H2S→As2S3↓ + 8H2O + 2S↓                   (3.21)

      Pb(H2PO4)2+H2S→PbS↓ +2Н3РО4                        (3.22)

      Образовавшиеся сульфиды, представляющие собой хлопья желто – зеленого цвета, отделяются от кислоты фильтрованием, а избыток сероводорода удаляется из кислоты под действием разрежения.

      Процесс производства пищевой фосфорной кислоты марки "А" состоит из следующих стадий:

      1. прием технической фосфорной кислоты;

      2. приготовление раствора сернистого натрия;

      3. осаждение примесей мышьяка и свинца сероводородом;

      4. фильтрация ортофосфорной кислоты от сульфидов мышьяка и тяжелых металлов;

      5. десорбция(обдувка) сероводорода из кислоты;

      6. очистка воздуха от сероводорода;

      7. фасовка и складирование готового продукта;

      8. утилизация отходов производства - осадка фильтрации.

      Для проведения процесса используется фосфорная кислота концентрации 74 - 78 %. Снижение концентрации кислоты ведет к снижению скорости реакции осаждения и затрудняет коагуляцию осадка, а повышение концентрации увеличивает вязкость кислоты и возможность ее кристаллизации при транспортировке. Для уменьшения вязкости кислоту подогревают до температуры 40 - 50 °С.

      Осадителем в процессе очистки кислоты является 4 - 5 %-ный раствор сернистого натрия, который периодически готовится путем растворения определенной порции сернистого натрия в умягченной воде. Для обеспечения нормального процесса осаждения в виду очень малых концентраций осаждаемых компонентов и газообразной формой осадителя (Н2S), берется 3-х кратный избыток Na2S. Увеличение концентрации раствора сернистого натрия приводит к перерасходу его и ухудшению качества кислоты (опалесценция, остаточный запах сероводорода), уменьшение - к недостаточному осаждению примесей.

      Приготовление раствора сернистого натрия производится в количестве 2,5 - 3,0 м3, достаточного для суточной работы производства. Приготовление больших количеств нецелесообразно ввиду неустойчивости раствора сернистого натрия из-за гидролиза Na2S с образованием сероводорода, улетучивающегося из раствора.

      Осаждение примесей в кислоте производится в реакционной колонне. Реакционная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, внутри которого валом засыпана насадка (обрезки полиэтиленовых труб). Сверху самотеком из напорного бака подается кислота, а раствор сернистого натрия подается в нижнюю часть реакционной колонны через отверстие Ø10 мм под давлением.

      В полости аппарата происходит реакция осаждения сульфидов. Полнота осаждения 90 – 95 %. Кислота и раствор сернистого натрия смешиваются, и в нижней части аппарата образуется сероводород, который поднимается вверх и, проходя через насадку, взаимодействует с мышьяком и тяжелыми металлами.

      Соотношение расхода потоков задается дистанционно аппаратчиком согласно анализу качества осаждения и составляет 1: (45 - 50) раствора Na2S к кислоте. Расходы потоков автоматически стабилизируются дозаторами и дозировочными насосами.

      Реакционная смесь через патрубок в нижней части аппарата под действием гидростатического давления поступает в сборник с мешалкой, в который порционно подается активированный уголь для ускорения коагуляции осадка.

      Фильтрация кислоты от осажденных сульфидов производится на фильтр-прессе.

      Удаление избытка сероводорода из кислоты производится в десорбере, представляющим собой вертикальный цилиндрический аппарат, внутри которого находятся тарелки с колпачками. Кислота поступает сверху, а снизу подается подогретый воздух. В результате этого сероводород покидает жидкую фазу и удаляется с отходящими газами на очистку в абсорбер, а очищенная кислота поступает в бак готового продукта.

      Очистка отходящих газов от сероводорода производится в абсорбере, представляющий собой цилиндрический аппарат, снабженный тремя форсунками, через которые происходит орошение отходящих газов 10 % раствором щелочи. Аппарат работает под разрежением 1,3 - 3,0 кПа. Сероводород, проходя сквозь поглощающий раствор, вступает в реакцию с едким натром, образуя сульфид натрия. При достижении концентрации NaOH 1,0 - 2,0 %, что соответствует концентрации в этом же растворе Na2S 8 - 10 %, раствор возвращают в производственный цикл, заменяя его свежей порцией.

3.1.4. Производство триполифосфата натрия

      Производство триполифосфата натрия введено в эксплуатацию в 1983 году на ТОО "НДФЗ". Проектная мощность 120 000 тонн в год. Производство состоит из трех технологических ниток нейтрализации и четырех технологических ниток сушки и прокалки. Метод получения триполифосфата натрия основан на нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой с последующей сушкой раствора и прокалкой сухих солей [21].

      Сначала фосфор поступает в отделение производства фосфорной кислоты. В этом отделении фосфор в специальных установках сжигается в воздухе, в результате чего получается фосфорный ангидрид. При орошении фосфорного ангидрида водой образуется фосфорная кислота:

      Р+ 5О→ 2 Р2О5                              (3.23)

      Р2О+ 3Н2О → 2Н3РО4                        (3.24)

      Горячая фосфорная кислота охлаждается в теплообменниках и передается на производство фосфорных солей, триполифосфата натрия, пищевой фосфорной кислоты.

      В отделении производства триполифосфата натрия фосфорная кислота нейтрализуется содой кальцинированной или едким натром, полученный раствор фильтруется от примесей, сушится и затем прокаливается в кальцинаторах до получения триполифосфата натрия. В зависимости от температуры прокалки в триполифосфате натрия изменяется соотношение содержания первой и второй форм. Их содержание в производстве меняется по требованию заказчиков продукции. Полученный триполифосфат натрия фасуется в бумажные мешки, "Биг-Беги" или отправляется насыпью в ж/д вагоны по требованию заказчика.

      В отделении фосфорных солей можно получать триполифосфат калия, триполифосфат калия-натрия и другие фосфорные соли. Там же смонтирована установка для получения пищевой фосфорной кислоты из технической фосфорной кислоты. Получают ее обработкой технической фосфорной кислоты сернистым натрием, при этом мышьяк и соли сульфиды тяжелых металлов выпадают в осадок и отфильтровываются, кислота очищается и приобретает качество пищевой.

      Триполифосфат натрия образуется при прокаливании высушенной смеси моно- и динатрийфосфатов, полученной нейтрализацией фосфорной кислоты кальцинированной содой.

      Процесс нейтрализации осуществляется по следующим реакциям до получения раствора с соотношением 5Na2O:3Р2О5, т.е. с металлическим титром 1,667:

      Na2CO3+ 2H3PO4→ 2NaH2PO4+ СО+ Н2О            (3.25)

      4Na2CO+ 4H3PO4→ 4Na2HPO4+ 4CO2+ 4H2O            (3.26)

      Суммарная реакция:

      5Na2CO+ 6H3PO4→ 4NaH2PO+ 2Na2HPO+ 5CO+ 5H2O (3.27)

      Практически для получения готового триполифосфата натрия металлический титр раствора поддерживается в пределах 1,695 – 1,705.

      При переходе в более щелочную область в конечном продукте увеличивается содержание нежелательного Na4P2O(пирофосфата натрия), а при меньшей степени нейтрализации образуется нерастворимый метафосфат натрия (соль Мадрелла), существующий в двух модификациях: высокотемпературной - NaPOII (300 - 400 °C) и низкотемпературной - NaPO3III (230 - 300 °C).

      Присутствие соли Мадрелла затрудняет растворимость продукта, в то время как пирофосфат и триметафосфат понижают связывающую способность по отношению к ионам кальция и уменьшают, таким образом, возможности использования продукта.

      Процесс нейтрализации осуществляется непрерывно при температуре 80 - 90 °С в две ступени в двух последовательно расположенных реакторах.

      Необходимость проведения процесса в двух реакторах определяется скоростью растворения соды в образующемся растворе ортофосфатов - чем больше концентрация фосфатов и, соответственно, выше рН среды, тем меньше скорость растворения соды. Время полного протекания реакции до мольного соотношения мононатрий фосфатов к динатрийфосфатам 1:2 - 2 - 2,5 часа.

      Реакции нейтрализации экзотермичны, однако, тепла реакции недостаточно, поэтому для поддержания температуры раствора в реакторах в заданных пределах в змеевики реакторов подается пар. Для лучшего ведения процесса нейтрализации раствор в реакторах перемешивается мешалками. Плотность нейтрализованного раствора должна быть в пределах 1,52 - 1,54 г/см3, рН раствора 6,56 - 6,65.

      Готовый раствор поступает в парообогреваемый сборник, откуда подается на фильтрацию для очистки от нерастворимых примесей. Отфильтрованный раствор с плотностью 1,52 - 1,54 г/сми температурой 80 - 90 °С насосами высокого давления под давлением 9 - 15 МПа подается в распылительный коллектор сушильной башни.

      Сушка раствора ортофосфатов происходит в сушильной башне при температуре300 - 480 °С. Раствор ортофосфатов под давлением разбрызгивается форсунками в потоке горячих газов, поступающих в верхнюю часть башни с температурой 450 - 580 °С. Высушенная смесь ортофосфатов натрия содержит до 1 % кристаллизационной воды и поступает на кальцинацию (прокалку). Дегидратация ортофосфатов натрия происходит с образованием триполифосфата натрия. Время пребывания смеси фосфатов в кальцинаторе составляет 70 - 90 минут.

      Триполифосфат натрия получается нагреванием смеси ортофосфатов натрия, имеющей состав с соотношением 5Na2O:3P2O5, по реакции:

NaH2PO+ 2Na2HPO= Na5P3O10 + 2H2O

(3.28)

      Образование триполифосфата натрия протекает в твердом состоянии, поэтому для достижения полноты реакции очень важно проведение быстрой сушки, не допускающей расслоения смеси исходных солей на Na2HPOи NaH2PO4.

      Предложено несколько механизмов дегидратации смеси при получении триполифосфата натрия:

4Na2HPO+ 2NaH2PO→ 2Na4P2O+ Na2H2P2O+ 3H2O

(3.29)

      На следующей стадии процесса тетра- и динатрий пирофосфаты реагируют в твердом состоянии с образованием триполифосфата:

2Na4P2O+ Na2H2P2O→ 2Na5P3O10 + H2O     

(3.30)



      Рисунок 3.8. Принципиальная технологическая схема процесса получения триполифосфата натрия

      Начальная реакция дегидратации заканчивается на более ранней стадии, она идет только до образования смеси Na2HPOи Na2H2P2O7, которая реагирует затем непосредственно по уравнению:

      2Na2HPO+ 0,5Na2H2P2O→ Na5P3O10 + 1,5H2O            (3.31)

      В присутствии аммиачной селитры при нагревании ортофосфатов натрия сначала протекает разложение обеих исходных солей с образованием пиро- и метафосфата натрия, которые затем взаимодействуют по уравнению:

      Na4P2O+ NaPO→ Na5P3O10                  (3.32)

      Принципиальная технологическая схема получения триполифосфата натрия из смеси ЭФК и ТФК приведена на рисунке 3.8.

      Таблица 3.4. Содержание триполифосфата натрия в продукте (%) при различных температурах нагревания в течение150 мин с добавками 1 % NH4NO3 и без него

№ п/п

Температура, °С

300 

350 

400 

450 

500 

550 

580

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Содержание Na5P3O10, %: без добавки

60,8

66,1

74,2

76,5

78,2

85,8

93,1

2

Содержание Na5P3O10, %: с добавкой

85,3

98,1

82,7

83,2

82,7

98,3 

-

      Температура образования триполифосфата натрия находится в очень широких пределах - 250 - 600 °С (таблица 3.4).

      При проведении испытания процесса кальцинации на режимах температур до 615 °С было установлено:

      ниже 170 °С весь Р2Онаходится в форме ортофосфатов при длительности выдержки в несколько дней;

      от 175 до 250 °С при последующем охлаждении половина ортофосфатов находится в кристаллической форме, при продолжительной выдержке наблюдается полное превращение;

      при температуре близкой к 200 °С начинается образование тетрапирофосфата, что обеспечивает переход в течение нескольких минут;

      в интервале температур 350 - 400 °С большая часть триполифосфата находится в форме II;

      при подогреве смеси в среде, имеющей температуру в интервале от 450 до 615 °С, с последующим охлаждением установлено, что в интервале 450 - 500 °С происходит быстрое превращение формы II в форму I. Обычно это превращение до конца не доходит, содержание формы II составляет 5 - 30 %.

      Основным фактором, обеспечивающим получение триполифосфата натрия с минимальным содержанием формы I, является температура кальцинации исходной смеси фосфатов натрия, которую держат практически в пределах 350 - 400 °С.

      Кроме того, имеет место тот факт, что образование I формы при низких температурах зависит от размера частиц, и что форма I образуется тем быстрее, чем крупнее частицы исходного ортофосфатного материала. Когда продукт находится в тонко измельченном состоянии, переход формы I в форму II протекает очень медленно, поэтому вся форма I в случае образования при дегидратации смеси ортофосфатов остается в охлажденном продукте почти без изменения.

      Кальцинация происходит за счет тепла газов, образующихся при сгорании природного газа. Газы в кальцинатор поступают с температурой 500 - 580 °С и выходят с температурой 240 - 300 °С. Для равномерной прокалки фосфатам в кальцинаторе с помощью скребков и вращающейся карусели придается направленное движение между тарелями. Для выравнивания температурного поля внутри кальцинатора производится перемешивание потоков теплоносителя с помощью вращающейся турбины. Триполифосфат натрия выходит из кальцинатора с температурой 260 - 320 °С и, пройдя систему шнеков и узел дробления, транспортируется на склад готового продукта по трубопроводу посредством сжатого воздуха.

      Качество готового триполифосфата натрия зависит от многих факторов:

      снижение металлического титра раствора ниже 1,68 ведет к снижению pH и повышению не растворимых в воде веществ в триполифосфате натрия за счет образования солей Мадрелла (NaPO3)n;

      повышение металлического титра выше 1,70 ведет к снижению P2O5в готовом продукте;

      недостаточная температура кальцинации (недокал) ведет к снижению содержания триполифосфата натрия, снижению pH;

      слишком высокая температура кальцинации (перекал) ведет к повышению содержания I формы и повышению pH готового триполифосфата натрия;

      недостаток добавки нитрата аммония ведет к уменьшению содержания триполифосфата натрия, увеличению рН, увеличению содержания I формы, появлению серого оттенка готового продукта;

      недостаточно чистый раствор фосфатов после фильтрации ведет к повышению содержания нерастворимых веществ в готовом продукте;

      завышенное содержание марганца в исходной кислоте (более 0,003 %) приводит к появлению кремового или розоватого оттенка готового продукта;

      чем меньше гранулы высушенных фосфатов, тем лучше идет процесс кальцинации;

      заниженное содержание кислорода в газовоздушной смеси может привести к неполному сгоранию газа и появлению серого оттенка в готовом продукте.

3.1.5. Производство гексаметафосфата натрия

      В 2012 году на заводе ТОО "НДФЗ" введено в эксплуатацию новое производство гексаметафосфата натрия мощностью 5 тысяч тонн/год.

      Проектная мощность 4000 тонн в год. Производство состоит из одной технологической нитки.

      Метод получения полифосфата (гексаметафосфата) натрия основан на нейтрализации едкого натра или раствора динатрийфосфата фосфорной кислотой с последующей сушкой нейтрализованного раствора и плавкой сухих солей. Категория производства – первая [22].

      Полифосфат натрия производят посредством термической дегидратации раствора мононатрий фосфата в плавильной печи.

      Раствор фосфатов натрия готовят посредством нейтрализации ортофосфорной кислоты кальцинированной содой. Раствор корректируется посредством добавки кислоты или раствора с высоким титром в реактор для получения окончательного отношения Na / P или металлического титра МТ (мольное отношение Na2О / P2О5) 1,002 - 1,007.

      Процесс нейтрализации осуществляется периодически при температуре 85 - 95 °С в двух реакторах.

      Реакции нейтрализации экзотермичны, но тепла реакции недостаточно, поэтому для поддержания температуры раствора в заданных пределах во избежание его кристаллизации в змеевики реакторов подается пар. Для лучшего ведения процесса нейтрализации раствор в реакторах перемешивается мешалками. Плотность нейтрализованного раствора должна быть в пределах 1580 - 1640 кг/м3.

      Нейтрализованный раствор дозируют насосами в торцевую часть плавильной печи. Термическая дегидратация и конденсация фосфатов натрия в полифосфат происходит в ванне печи непрерывно. Раствор в печь подается противотоком продуктам сгорания природного газа. В передней части печи установлена автоматическая газовая горелка APH 45.

      Расплав, который образовался при температуре 650 – 700 °C направляется на поверхности охлаждающих цилиндров, где быстро остывает. Образовавшийся стекловидный чешуйчатый материал передается по винтовому конвейеру на дробилку. Дробленый продукт шнеком подается на вибросито, где отсеивается крупная фракция. Мелкий годный продукт поступает в бункер. Молотый продукт фасуют в полипропиленовые мешки по 25 кг, которые устанавливают на поддон и хранят на складе готовой продукции. Принципиальная схема процесса получения гексаметафосфата натрия представлена на рисунке 3.12.



      Рисунок 3.9. Технологическая схема получения гексаметафосфата натрия с использованием едкого натра и печных газов производства желтого фосфора

      Качество готового полифосфата натрия зависит от следующих факторов:

      а) снижение металлического титра раствора ниже 1,002 ведет к снижению pH раствора полифосфата натрия, увеличению длины цепи полимера;

      б) повышение металлического титра ведет к снижению P2Oв готовом продукте, повышению pH раствора полифосфата натрия, снижению длины цепи полимера;

      в) недостаточная температура расплава ведет к удлинению длины цепи полифосфата натрия, повышению содержания не растворимых примесей в продукте;

      г) слишком высокая температура расплава ведет к повышению pH готового полифосфата натрия, снижению длины цепи полимера. Материальные потоки приведены в таблице 3.5 и 3.6.

      Таблица 3.5. Материальные потоки на 1 тонну полифосфата натрия


п/п

Наименование потока

Качественная характеристика

1

2

3

1

Сода каустическая на выгрузку

массовая доля NaOН - 46 %

2

Сода каустическая в реактор

массовая доля NaOН - 46 %, t = 50 °С

3

Фосфорная кислота в реактор

массовая доля Н3РО- 75 %, t = 50 °С

4

Промвода в реактор

p = 1000 кг/м3, t = 50 °С

5

Нейтрализованный раствор в печь

масс. доля фосфатов 50 %, t = 80 - 90 °С, МТ = 0,995 - 1,005; 1,200 - 1,220, р = 1580 - 1640 кг/м3

6

Расплав фосфатов из печи

t = 600 - 700 °С

7

Охлажденный полифосфат натрия

Чешуистый продукт, t = 40 - 50 °C

8

Полифосфат натрия дробленый на сортировку

масс. доля частиц размером >2 мм макс. 0,15 %, масс. доля частиц размером 1÷2 мм макс. 0,4 %

9

Возврат продукта на дробление

масс. доля частиц размером <1 мм макс. 1 %

10

Полифосфат натрия на фасовку

t < 40 °С, качество продукта по требованию

11

Готовый продукт на отгрузку

качество продукта по требованию

12

Природный газ

р = 730 кг/м3, уд. теплота сгор. q = 8500 ккал/м3

13

Оборотная вода на входе в цех

t <28 °С

14

Оборотная вода на выходе из цеха

t <45 °С, 7 >рН> 5

15

Водяной пар на входе в цех

t = 140 - 150 °С, Р = 300 - 400 кПа

16

Аспирационный воздух на очистку

пыль полифосфата

17

Потери в атмосферу

пыль полифосфата, 0,03 г/с

18

Механические потери

просыпи полифосфата натрия

      Таблица 3.6. Материальные потоки на 1 тонну гексаметафосфата натрия


п/п

Наименование потока

Качественная характеристика

К-во, кг/ч

1

2

3

4

1

Раствор фосфатов в реактор

МТ=1,200±0,050, р=1550±10 кг/м3, t = 80 °С


2

Фосфорная кислота в реактор

массовая доля Н3РО- 73 %, t = 50 °С


3

Промвода в реактор

p = 1000 кг/м3, t = 50 °С


4

Нейтрализованный раствор в печь

масс. доля фосфатов 50 %, t = 80 - 90 °С, МТ = 0,995 - 1,005; 1,200 - 1,220, р = 1580 - 1640 кг/м3

1177,6

5

Расплав фосфатов из печи

t = 600 - 700 °С

500,5

6

Охлажденный полифосфат натрия

Чешуистый продукт, t = 40 - 50 °C

500,5

7

Дробленый продукт на сортировку

масс. доля частиц размером >2 мм макс. 0,15 %, масс. доля частиц размером 1÷2 мм макс. 0,4 %

500,5

8

Возврат продукта на дробление

масс. доля частиц размером <1 мм макс. 1 %

2,5

9

Полифосфат натрия на фасовку

t < 40 °С, качество продукта по требованию


10

Готовый продукт на отгрузку

качество продукта по требованию


11

Природный газ

р = 730 кг/м3, уд. теплота сгор. q = 8500 ккал/м3


12

Оборотная вода на входе в цех

t <28 °С


13

Оборотная вода на выходе из цеха

t < 45 °С, 7 > рН > 5


14

Водяной пар на входе в цех

t = 140 - 150 °С, Р = 300 - 400 кПа


15

Аспирационный воздух на очистку

пыль полифосфата


16

Потери в атмосферу

пыль полифосфата, 0,03 г/с

0,1

17

Механические потери

просыпи полифосфата натрия

0,4

3.1.6. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      Источником выбросов загрязняющих веществ являются следующие технологические процессы:

      подготовка, обработка и хранение сырьевых материалов;

      термические реакции получения готового продукта;

      упаковка, расфасовка и подготовка к отгрузке готовой продукции.

      Для защиты воздушной среды от технологических и аспирационных выбросов применяются следующие меры:

      герметизация и уплотнение стыков и соединений на технологическом оборудовании и трубопроводах для предотвращения утечек вредностей;

      очистка технологических газов и аспирационного воздуха в современных высокоэффективных пылегазоулавливающих аппаратах;

      аспирация мест пылеобразования;

      непрерывность процесса производства;

      сигнализация и блокировка процессов производства, предотвращающих аварийные ситуации.

      Образующиеся выбросы пыли, на всех стадиях технологического процесса (дымовые газы сушильных барабанов, дымовые газы от агломерационных машин, аспирационный воздух цеха агломерации, аспирационный воздух отделения грохочения, аспирационный воздух от перегрузочных узлов, конвейеров, смесителей и дозаторов), уловленные с использованием "сухих" (циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры) и "мокрых" (скрубберы, абсорберы, ротоклон, мокрые пылеуловители КЦМП) методов, направляются обратно в технологический цикл.

      В таблице 3.7 представлены выбросы маркерных загрязняющих веществ, которыми определены фторсодержащие газы, сернистый ангидрида выбросы пыли. Для очистки отходящих газов от фтора перед выбросом в атмосферу предусмотрены абсорбционные системы.

      Таблица 3.7. Выбросы маркерных загрязняющих веществ


п/п

Наименование производства

Наименование маркерного ЗВ

Концентрация выбросов, мг/Нм3

Примечание

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

1

Производство желтого фосфора

СО*

85

68

Направляется на агломерацию фосфоритной мелочи, производство ТПФН

2

Производство термической ортофосфорной кислоты

P2O5

235,235

205,193

Используется очистка отходящих газов с использованием электрофильтров

3

Производство пищевой ортофосфорной кислоты

H2S

14,876

10,315

Очистка отходящих газов с использованием абсорбера

4

Производство триполифосфата натрия

SiO2<20 %

1342,549

1294,56

Применение "сухих" и "мокрых" методов очистки

5

Производство фосфорной-калийных удобрений

P2O5

75,57

64,82

РН3

50

45

      *- Содержание оксид углерода в печном газе определяется в объемной доле (%).

      Концентрация фосфина (PH3) по технологическим процессам приведена на рисунке 3.10.



      Рисунок 3.10. Концентрация фосфина (PH3) по технологическим процессам

      Максимальная концентрация фосфина наблюдается при реализации проекта "Утилизация котрельного молока в виде фосфорно-калийных удобрений" в производстве фосфорно-калийного удобрения. На сегодняшний день при производстве фосфорно-калийного удобрения для очитки промышленных выбросов используется пыле очистное оборудование, которое не обеспечивает очистку от газов. Для снижения концентрации фосфина в отходящих газа необходима модернизация газоочистного оборудования.

      Таблица 3.8. Нормы образования газообразных отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора


п/п

Наименование отходов, характеристика, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, очистки или утилизации

Нормы по проекту

1

2

3

4

1

Печной газ образуется в электропечи при восстановлении фосфора

Сжигается на свечах

2800 м3

      Таблица 3.9. Выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве желтого фосфора


п/п

Наименование загрязняющего вещества

Годовая масса загрязняющего вещества, тонн

Минимальная концентрация, мг/Нм3

Максимальная концентрация, мг/Нм3

Тип измерений

Периодичность измерений, раз в год

Метод
измерений


1

2

3

4

5

6

7

8

1

Фтористые газообразные соединения (в пересчете на фтор)

35,44

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Потенциометрический

2

Сера диоксид (Ангидрид сернистый, Сернистый газ, Сера (IV) оксид)

54,23

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Титриметрический

3

Фосфин (Водород фосфористый)

9,27

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Фотоколориметрический

4

ДиФосфорпентаоксид (Фосфор(V) оксид, Фосфорный ангидрид)

179,7

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Фотоколориметрический

5

Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: менее 20

668,1

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Весовой

6

Углерод оксид (Окись углерода, Угарный газ)

154,4

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Устанавливается индивидуально по каждому источнику

Периодические

Один раз в месяц

Электрохимический, оптический



      Таблица 3.10. Выбросы в атмосферу производства ТФК


п/п

Наименование выброса

Количество выброса, г/с

Допустимое кол-во нормируемых компонентов ВВ, сбрасываемых в атмосферу, тонн/год

1

2

3

4

1

Сероводород, H2S

0,05

1,035

      Таблица 3.11. Нормы образования отходов производства на 1 тонну ортофосфорной кислоты пищевой, 100 % H3РО4


п/п

Наименование отхода, характеристика, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, метод очистки или уничтожения

Нормы образования, кг

1

2

3

4

1

Сероводород, образуется при обработке кислоты раствором сернистого натрия.

После очистки в абсорбере отходящие газы выбрасываются в атмосферу

0,02

      Таблица 3.12. Ежегодные нормы образования отходов производства на 1 тонну готового продукта – триполифосфата натрия


п/п

Наименование отхода, характеристика, состав, стадия образования.

Направление использования, метод очистки или уничтожения

Норма образования отходов

1

2

3

4

1

Углекислый газ (СО2), образуется при нейтрализации фосфорной кислоты кальцинированной содой

После очистки в абсорбере выбрасываются в атмосферу

312

2

Твердые отходы.
Осадок с фильтров, содержит фосфаты железа, кальция, магния, кизельгур, до 35 % воды, образуется при фильтрации нейтрализованного раствора

не используется, откачивается в гранбассейн

21,7

3

Отходы жидкие


отсут.

      Таблица 3.13. Выбросы в атмосферу производства ТПФН


п/п

Наименование

Количество, г/с

Допустимое кол-во нормируемых компонентов ВВ, сбрасываемых в атмосферу от одного источника, тонн/год

1

2

3

4

1

Отделение нейтрализации

1.1

отработанный воздух из циклофильтра (пыль соды)

0,2

0,54

1.2

аспирационный воздух от нейтрализаторов (пыль соды)

1,232

15,84

2

Отделение сушки и прокалки

2.1

отх. газы от суш. башни из абсорбера (пыль фосфатов)

11,8

303,2

2.2

отх. газы от суш. башни из абсорбера (окислы азота)

19,4

498,8672

2.3

отх. газы от суш. башни из абсорбера (окись углерода)

2,1

51,6867

      Таблица 3.14. Выбросы в атмосферу производства ГМФН


п/п

Наименование выброса, отделение, аппарат, диаметр и высота выброса

Периодичность

Наименование ВВ

Допустимое кол-во нормируемых компонентов ВВ, сбрасываемых в атмосферу от одного источника, тонн/год, по годам

1

2

3

4

5

1

Водяной пар от реакторов

непрерывно

пары фосфорной кислоты

 
-

2

Отходящие газы от плавильной печи

при работе технолог. нитки

пыль фосфатов

-

3

Окислы азота

при работе технолог. нитки

Окислы азота

5,97605*

4

Окись углерода

при работе технолог. нитки

Окись углерода

27,7747

5

Аспирационный воздух из фильтра

при работе технолог. нитки

пыль фосфатов

122,6647

*Примечание:

Оксид азота – 0,835613 тонн/год. Диоксид азота – 5,140454 тонн/год

      Таблица 3.15. Характеристика выбросов загрязняющих веществ при производстве желтого фосфора после очистки


п/п

Наименование загрязняющих веществ

Применяемая технология

Метод очистки, повторного использования

Объем и (или) масса выбросов ЗВ после очистки в расчете на тонну продукции, кг/тонну

Примечание

Источники выброса/ стадия процесса

Метод
определения загрязняющих веществ

1

2

3

4

5

6

7

1

P2O5

Возгонка фосфора, выпуск шлака

Электро-фильтры,
2 -ступенчатая конденсация, пенные аппараты стабилизированного слоя

1,4978

Печные трубы, дефлекторы аспирационных систем

Фотоколориметрический

2

CO

1,287

Фотоколориметрический

3

SO2

0,4519

Фотоколориметрический

4

PH3

0,0772

Фотоколориметрический

5

SiO2 <20 %

Подготовка шихты, загрузка сырья,

Пылеулавливающее оборудование (циклоны, рукавные фильтры)

5,5678

Весовой

      Таблица 3.16. Характеристика выбросов загрязняющих веществ после очистки


п/п

Наименование загрязняющих веществ

Применяемая технология

Метод очистки, повторного использования

Объем и (или) масса выбросов ЗВ после очистки в расчете на тонну продукции, кг/т

Примечание

Источники выброса/ стадия процесса

Метод
определения загрязняющих веществ

1

2

3

4

5

6

7

1

P2O5

Производство фосфорной-калийных удобрений

Применение "сухих" и "мокрых" методов очистки

3,7726

Труба

Фотоколориметрический

2

РН3

1,8351

3

Na5P3O10

Производство триполифосфата натрия

5,4006

Весовой

      Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ приведены в таблице 3.17.

      Таблица 3.17. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ по предприятию ТОО "НДФЗ"


п/п

Наименование загрязняющего вещества

Удельные выбросы маркерных веществ, кг/тонн продукции

Производство желтого фосфора

Производство триполифосфата натрия

Производство фосфорно-калийного удобрения


1

2

3

4

5

1

Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: менее 20 (доломит, пыль цементного производства - известняк, мел, огарки, сырьевая смесь, пыль вращающихся печей, боксит)

5,5678283

-

-

2

Серы диоксид

0,4518833

-

-

3

Дифосфорпентаоксид (Фосфор(V) оксид, Фосфорный ангидрид)

1,497757

-

3,77257

4

Фосфин (Водород фосфористый)

0,07721

-

1,83507

5

Оксид углерода

1,287



6

пентаНатрийтрифосфат (пыль натрия триполифосфата)

-

5,4006138

-

      Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ представлены в таблице 3.18.

      Таблица 3.18. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ по предприятию ТОО "НДФЗ"


п/п

Наименование загрязняющего вещества

Годовая масса загрязняющего вещества, тонн/год

Производство желтого фосфора

Производство триполифосфата натрия

Производство фосфорно-калийного удобрения

1

2

3

4

5

1

Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: менее 20 

668,1394

-

-

2

ДиФосфорпентаоксид (Фосфор(V) оксид, Фосфорный ангидрид)

179,7308

-

21,73

3

Фосфин (Водород фосфористый)

9,2652

-

10,57

4

пентаНатрийтрифосфат (пфль натрия триполифосфата)

-

648,0736582

-

5

диоксид серы

54,226 



6

оксид углерода

154,44





      Рисунок 3.11. Валовые выбросы маркерных загрязняющих веществ, тонн в год по предприятию ТОО"НДФЗ"

      Как видно из указанной структуры выбросов загрязняющих веществ (Рисунок 3.11) основной процент выбросов составляет пыль.

      Газоочистное оборудование, используемое на предприятии - циклоны ЦН- 15, рукавный фильтр РФГ-VMC, рукавные фильтры типа СМЦ, пылеуловитель ВЗП, мокрый пылеуловитель КЦМП, электрофильтры типа УГ- 115 и УГ- 230, скрубберы, ротоклон, рукавные фильтры ФРКДИ- 1100, рукавные фильтры типа ФРКИ- 360, аппараты ПАСС, циклонная установка, электрофильтры ГПФ- 22 - 9, циклофильтр, аппарат ИТПН с РПН, абсорбер, плоскорукавные фильтры "Neederman" и "Rivaritex". Внедрено вторичное использование отходящих газов - система утилизации печного газа. Газовая фаза, образующаяся в фосфорной печи, содержит значительное количество пыли (так называемая пыль Коттрелла), которая удаляется через электрофильтр.

      Планом природоохранных мероприятий по охране окружающей среды на 2015 – 2024 годы предусматриваются реконструкция пылегазоочистной установки, предназначенной для улавливания пыли после сушильных барабанов; приобретение очистного оборудования после сушильных барабанов и печей ФС.

Выбросы в атмосферу

      а) дымовые газы агломерационных машин:

      дымовые газы агломашин перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке от пыли и химических загрязнений последовательно в групповых циклонах и полых скрубберах, орошаемых содовым раствором;

      уловленная в циклонах пыль пневмотранспортом (эжектированием) возвращается в процесс агломерации через конвейер, а при неработающем пневмотранспорте вывозится на склад сырья автотранспортами;

      б) аспирационный воздух цеха агломерации:

      аспирационный воздух подвергается очистке от пыли в электрофильтрах. Уловленная пыль пневмотранспортом транспортируется в отделение первичного смешивания или в шихтовальное отделение в силос и возвращается в процесс агломерации. При неработающем пневмотранспорте уловленная пыль вывозится на склад сырья автотранспортами;

      в) аспирационный воздух отделения грохочения:

      аспирационный воздух подвергается очистке в электрофильтрах типа УГЭ- 3 - 115 от пыли. Уловленная пыль пневмотранспортом подается в отделение первичного смешивания и возвращается в процесс, а при неработающем пневмотранспорте вывозится на склад сырья автотранспортами;

      г) аспирационный воздух от перегрузочных узлов, конвейеров, смесителей и дозаторов подвергается очистке в мокрых фильтрах типа КЦМП.

      Шламовые стоки от КЦМП шламопроводом перекачиваются в отделение гидро-обеспыливания.

      Шлам возвращается через отделение первичного смешивания в производство.

      Для уменьшения выбросов сырья и продукта триполифосфата натрия и защиты атмосферы воздуха от вредностей предусматриваются соответствующие системы газоочистки. Использование циклофильтров и аппарата встречно-закрученного потока (ВЗП) для очистки отработанного воздуха при перекачке соды и продукта. Абсорбционная очистка аспирационных газов, выходящих от нейтрализаторов.

      Использование трехступенчатой очистки отходящих газов сушильной башни, состоящей из циклонов, инерционного аппарата с подвижной насадкой и абсорбера. Осадок от фильтров и отстой стоков от лаборатории в виде пульпы направляются в гранбассейн. Стоки сброса конденсата парообогревающей системы, отработанной воды направляются в ливневую канализацию.

      Для уменьшения выбросов при производстве гексаметафосфата натрия и защиты атмосферы воздуха от вредностей предусматривается двухступенчатая система очистки аспирационного воздуха от узлов пересыпки и фасовки продукта – циклон и рукавный фильтр. Стоки от смыва полов и от лаборатории направляются в гранбассейн. Стоки сброса конденсата парообогревающей системы направляются в ливневую канализацию.

      Анализ представленных данных по существующим выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух на предприятии, относящегося к приоритетным областям применения НДТ, позволяет сделать следующие выводы. На предприятии существует практика внедрения системы управления газоочистными сооружениями с возможностью их совершенствования и модернизации, автоматизированного управления, повышения эффективности очистки, основанная на анализе результатов контроля качества выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. Образующиеся отходящие газы обрабатывают с применением технологических подходов, обеспечивающих извлечение веществ, содержащихся в отходящих газах, с последующим их возвращением в исходный технологический процесс или использованием в другом процессе в качестве сырья или энергоносителя, или их удаление в качестве загрязняющих веществ. За счет использования более современного оборудования одновременно снижаются и негативные воздействия на окружающую среду. Выбор технологических подходов, методов, мер и мероприятий, направленных на очистку выбросов от вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, определяется составом и особенностями конкретных областей применения НДТ, рассмотренных ниже.

3.1.7. Сбросы загрязняющих веществ в воду и окружающую среду

      Сброс сточных вод непосредственно в водные объекты не происходит, предусмотрена оборотная система водопотребления. Предусмотрена полная раздельная система канализаций. Промышленно-ливневая канализация разделена на 2 системы - чистую и с возможным загрязнением. Ливневые воды, с возможным загрязнением после проверки на загрязненность отводятся в накопитель сточных вод, где аккумулируются и в вегетационный период сбрасываются на земледельческие поля орошения. Условно-чистые стоки возвращаются на завод и используются для подпитки системы водоснабжения отделения нейтрализации цеха, а также для полива зеленых насаждений. Стоки от технологического оборудования (растворы, содержащие фтор, Р2Ои другие компоненты): производственные фосфоросодержащие стоки; вода повторного использования (стабилизированная); абсорбционные стоки, стоки от мытья полов, загрязненные производственные стоки от лабораторий проходят стадию нейтрализации. Очищенные сточные воды после нейтрализации и отделения осадка повторно используются в водооборотных циклах цехов и вспомогательных производств.

      Таблица 3.19. Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах


п/п

Наименование параметра

Пруд-накопитель

Земледельческие поля орошения

Примечание

Концентрация ЗВ, мг/дм3

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

7

1

Хлориды (по Cl)

149,774

99,225

296,916

293,671

Метод очистки: Станция биологической очистки, эффективность работы очистной установки
60–70 %

2

Сульфаты

143,357

120,442

375,286

340,184

3

Нитраты (по NO3)

9,724

9,184

9,69

9,165

4

Фториды

0,878

0,783

1,495

1,434

5

Нитриты (по NO2)

0,467

0,374

0,679

0,182

6

Полифосфаты (по PO4)

0,798

0,749

21,182

16,425

7

Аммиак (по азоту)

1,202

0,923

1,235

0,976

8

Нефтепродукты

-

-

0,347

0,041

9

БПК

12,509

12,18

37,776

34,418

10

ХПК

25,018

24,359

75,553

68,835

11

СПАВ

1,395

1,254

0,001

0,001

12

Взвешенные вещества

13,199

11,505

27,641

24,375

      Таблица 3.20. Удельные показатели загрязняющих веществ в сбросах сточных вод


п/п

Наименование параметра

Удельные показатели сбросов на тонну произведенной продукции, кг/т

Макс.

Мин.

1

2

3

4

1

Аммиак (по азоту)

0,0025

0,0010

2

БПК5

0,0471

0,0247

3

Взвешенные вещества

0,0373

0,0171

4

Нефтепродукты

0,0019

0,0002

5

Нитраты (по NO3)

0,0137

0,0072

6

Нитриты (по NO2)

0,0012

0,0004

7

Полифосфаты (PO4)

0,0025

0,0007

8

СПАВ

0,0000

0,0000

9

Сульфаты (по SO4)

0,5080

0,2676

10

Фториды

0,0025

0,0011

11

Хлориды (по Cl)

0,4162

0,2121

      Таблица 3.21. Нормы образования жидких отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора

№ п/п

Наименование отходов, характеристика, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, очистки или утилизации

Нормы по проекту

1

2

3

4

1

Жидкие
Котрельное молоко - водная суспензия котрельной пыли, уловленной в электрофильтре. Плотность котрельного молока (1200–1260) кг/м((1,2–1,26) г/см3).

 
Котрельное молоко направляется на утилизацию в производстве агломерации.

 
0,6 м3

2

Производственные фосфоросодержащие стоки

Направляются в цех очистки сточных вод.
После очистки используются в производстве

1,98 м3

3

Вода повторного использования (стабилизированная)
 
 

Направляются в цех очистки сточных вод.
После очистки используются в производстве

1,51 м3

4

Стоки ПАСС

Направляются в гранбассейн

0,2 м3

5

Шлам фосфоросодержащий

Направляется на утилизацию в рудотермических печах в цех производства желтого фосфора

0,7 м3

      Таблица 3.22. Сточные воды производства ПФК

№ п/п

Наименование стока, отделение, аппарат

Куда сбрасывается

Количество стоков, м3/сут

Периодичность

Характеристика сброса

Состав сброса

Допустимое количество сбрасываемых вредных веществ, кг/сут

1

2

3

4

5

6

7

1

Сборные стоки из емкости

Используются в производстве ТФК

1,0 - 1,4

По мере накопления

Водные кислые стоки, массовая доля фосфорной кислоты 5 - 10 %

160

      Таблица 3.23. Сточные воды производства ТПФН

№ п/п

Наименование стока, отделение, аппарат

Куда сбрасывается

Кол-во стоков м3/сутки

Периодичность сброса

Характеристика сброса

Состав сброса мг/л

допускаемое количество (по компонентам) сбрасываемых вредных веществкг/сутки

1

2

3

4

5

6

7

1

Шламовые стоки

Гранбассейн

13 - 14

1 раз в два дня

Осадок с фильтровальных установок, ортофосфаты, вода

7115

2

Содовый раствор с ловушки

В ливневуюканализацию

0,5

1 раз вдва дня

массовая доля соды, %, неболее 10

0,5

      Таблица 3.24. Сточные воды производства ГМФН

№ п/п

Наименование стока, отделение, аппарат

Куда сбрасывается

Кол-во стоков м3/сутки

Периодичность сброса

Характеристика сброса

Допускаемое количество (по компонентам) сбрасываемых вредных веществ кг/сутки

1

2

3

4

5

6

7

1

Шламовые стоки из приямка

Гранбассейн

1,3 – 1,4

2 раза в неделю

ортофосфаты, вода

37,5

      Сточные воды предприятия характеризуются наличием фосфорных солей, солей сульфатов, сульфитов и фторидов. Так, шламовые стоки установок очистки дымовых газов от агломашин представляют собой отработанный содовый раствор, содержащий нормальные и кислые натриевые соли: фосфаты, сульфаты, сульфиты, фториды, а также остаточную соду и уловленную пыль. Стоки перекачиваются в грануляционные бассейны отделения грануляции шлака в количестве 144 мв сутки от каждой технологической линии.

      Шламовые стоки от установки мокрой очистки вентиляционного воздуха цеха агломерации, шихтовального отделения и отделения первичного смешивания собираются в зумпфы соответствующих отделений, перекачиваются песковыми насосами в сборные пульпобаки, откуда самотечным шламопроводом направляются на центральную шламовую станцию.

      Общее количество шламовых стоков около 208 м3/ч.

      Содержание взвесей в стоках не более (3 - 6) кг/м(3000 - 6000 мг/л).

      Твердая часть шлама возвращается в процесс, осветленная часть стоков возвращается на аспирацию.

      ТОО "НДФЗ" имеет два источника водоснабжения:

      забор поверхностных вод;

      забор подземных вод.

      На предприятии предусмотрена оборотная система водоснабжения. При этом на ТОО "НДФЗ" предусмотрена полная раздельная система канализации. Промышленно-ливневая канализация разделена на 2 системы - чистую и с возможным загрязнением.

      Проектная эффективность работы очистных сооружений – 90 %.

Отделения очистки сточных вод доработки желтого фосфора

      Сущность метода заключается в отстаивании фосфорсодержащих сточных вод от взвешенных частиц и фосфора, нейтрализации кислотности известковым молоком или раствором соды, и осаждении со шламом не осевшего при первичном отстое фосфора. Обработанная этим способом вода, содержащая фосфор и другие примеси в незначительных количествах направляется на повторное использование в технологическом процессе. Фосфорсодержащие шламы, образующиеся при первичном отстое, направляются в отделение отстоя и доработки желтого фосфора.

      Известковые и содовые шламы, образующиеся при повторном отстое, направляются в шлаконакопитель пастообразных шламов, в дальнейшем утилизируются в руднотермических печах.

      В состав отделения очистки сточных вод также входят:

      склад извести с узлом приготовления известкового молока, емкость склада извести 75 т;

      силосный склад соды емкостью 6000 м3;

      узел приготовления содового раствора.

3.1.8. Отходы производства

      Отходы, образующиеся при производстве фосфора и фосфорсодержащих соединений:

      гранулированный шлак, образуется при производстве фосфора из фосфоритной шихты методом возгонки в рудотермических печах, с последующим размещение на шлакоотвале с возможностью использования в качестве сырья для цементного производства;

      котрельная пыль, образующийся в процессе производства желтого фосфора, используется для обогащения фосфоритного сырья, в качестве сырья для производства фосфорно-калийных удобрений;

      водорастворимый комплекс сульфидов мышьяка и свинца, который образуется при производстве пищевой ортофосфорной кислоты, в дальнейшем утилизируется на рудотермических печах;

      шлам известковой очистки фосфорсодержащих вод, образующийся на стадии доработки фосфора и нейтрализации, утилизируется на установке.

      Таблица 3.25. Перечень отходов производства желтого фосфора

№ п/п

Наименование отхода

Метод очистки, повторного использования

Удельные показатели образования отходов на единицу произведенной продукции

Уровень опасности

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

1

Котрельная пыль

Переработка на собственных площадках

0,432

0,113

Янтарный

2

Водорастворимые комплексы сульфидов мышьяка и свинца

Переработка на собственных площадках

0,0009

0,0006

Янтарный

3

Шлам известковой очистки фосфорсодержащих вод

Переработка на собственных площадках

-

-

Зеленый

4

Гранулированный шлак

Реализация сторонним организаиям согласно договору. Повторно используется в качестве компонентов шихты при производстве цемента.

10,0

9,0

Неклассифи-
цированный

5

Феррофосфор

Реализация сторонним организаиям согласно договору. Повторно используется в металлургической отрасли в качестве легирующих добавок.

0,127

0,118

Неопасный

6

Непрореагировавшие зерна извести

Размещение на собственном отвале ТБО
 

-

-

Зеленый

7

Солевые отходы

Размещение на собственном отвале ТБО

0,01

0,01

Зеленый

8

Промышленный мусор

Размещение на шламонакопителях №1 и 2 филиала ТОО "НДФЗ"

0,008

0,002

Янтарный

      Таблица 3.26. Нормы образования твердых отходов производства на 1 тонну товарного желтого фосфора


п/п

Наименование отходов, характеристика, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, очистки или утилизации

Нормы по проекту

1

2

3

4

1

Шлак гранулированный, образуемый грануляцией огненно-жидкого шлака

Используется в производстве строительных материалов

9,5 тонн

2

Феррофосфор (образуется в печи при возгонке фосфора). Представляет собой соединение железа с Р4

Используется в металлургической промышленности в качестве легирующих добавок

0,118 –0,126 тонн

3

Котрельная пыль, осаждается в эл. фильтрах из печного газа

Используется для приготовления котрельного молока

0,221 тонн

4

Отсев агломерата

Направляется в цех агломерации

-

5

Отсев кварцита

Направляется в цех агломерации

-

6

Отсев кокса

Направляется в цех агломерации

-

      Таблица 3.27. Твердые отходы производства ПФК


п/п

Наименование отхода, отделение, аппарат

Куда складируется, транспортируется

Количество отходов, кг/сут

Периодичность образования

Характеристика сброса

Химический состав
%, (масс.)

Плотность
кг/м3

1

2

3

4

5

6

7

1

Осадок с фильтра

Утилизируются в рудотермических печах

71,064

По мере накопления

Сернистые соединения общ. – 30 %, в т. ч.As2S– 25,1 %, PbS – 4,4 %, S – 0,25 %

1800–1850

      Таблица 3.28. Твердые отходы производства ТПФН


п/п

Наименование отходов, характеристика, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, очистки или утилизации

Нормы по проекту

Периодичность образования

Характеристика сброса

Химический состав, % (масс.)

плотность
кг/м3

1

2

3

4

5

6

7

1

Осадок с фильтров

Транспортируется по трубопроводу в виде пульпы в гранбассейн

7115

По мере накопления

ортофосфаты не более 15,
вода - 50 - 55

1500 - 1550

      Твердые отходы в производстве ГМФН отсутствуют.

      Таблица 3.29. Объем образования отходов по предприятию ТОО "НДФЗ"


п/п

Наименование отхода

Объем образования, тонн

Макс.

Мин.

1

2

3

4

1

Огарки сварочных электродов

4,969

0,332

2

Строительные отходы

392,5

264,19

3

Осадок от канализационных сооружений

3,58

2,87

4

Солевые отходы

8,96

6,863

5

Отработанные люминесцентные лампы

0,0002

0,0001

6

Батареи свинцовых аккумуляторов, целые или разломанные

2,913

0,0001

7

Отработанные масла

15,0

0,0001

8

Отработанные пневматические автошины

14,374

1,585

9

Твердые бытовые отходы

1257,625

455,367

10

Котрельная пыль

22459,567

11494,21

11

Промышленный мусор

130,58

94,9

12

Феррофосфор

12698,5

6492,9

13

Водонерастворимые комплексы сульфидов мышьяка и свинца

5,736

3,139

14

Гранулированный шлак

965456,5

494095

3.1.9. Потребление топливно-энергетических ресурсов

Производство желтого фосфора

      Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве желтого фосфора представлено в таблице 3.30. Для сравнения представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве желтого фосфора.

      Таблица 3.30. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов в производстве желтого фосфора

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.

1

2

3

4

5

6

1

Агломерат

тонн/тонн

11,76

11,550

11,55

2

Кварцит

тонн/тонн

0,86

0,8865

0,850

3

Кокс всего


1,330

1,5146

1,1288

4

Электродная масса

тонн/тонн

0,07

0,036

0,037

5

Ремонтная масса

тонн/тонн

0,005

0,009

0,009

6

Сода кальцинированная

тонн/тонн

0,002

0,002

0,002

7

Содовый раствор

тонн/тонн

0,0131

0,0131

0,0131

8

Производственные фосфоросодержащие стоки (печной цех)

м3/тонн

7,8

1,98

1,98

9

Выход гранулированного шлака

тонн/тонн

9,5

9,5

9,5

10

Выход феррофосфора

тонн/тонн

0,09

0,126

0,122

11

Стабилизированные стоки

м3/тонн

2,16

1,51

1,51


Топливно-энергетические ресурсы





12

Электроэнергия: всего

кВтч/тонн

16000

15405,25

15405,25

13

Кислород, при работе 1 печи

м3/мес.


6569,00

7000,0

14

Азот, при работе 1 печи

м3/мес.


1728000,0

1728000,0

15

Воздух сжатый

Нм3/тонн

200,0

288,0

288,0

16

Воздух КИПиА

м3/мес.


134000,0

134000,0

17

Оборотная вода на 1 печь зима/лето

м3/мес.


1307760,5

1307760,5

18

Тепловая энергия итого

Гкал/тонн


1,3330

1,333

      Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве фосфоритного агломерата представлено в таблице 3.31. Для сравнения представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве фосфоритного агломерата.

      Таблица 3.31. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов в производстве фосфоритного агломерата

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.


1

2

3

4

5

6

1

Сырье фосфатное дробленое Каратау, 21,0 %Р2О5

тонн/тонн

1,05

1,10000

1,10000

2

Итого мелочь кокса

тонн/тонн


0,13069

0,10835

3

Сода кальцинированная

тонн/тонн

0,003

0,003

0,003

4

Содовый раствор

тонн/тонн

0,0197

0,0197

0,0197


Топливно-энергетические ресурсы:





5

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

100,0

120,5

109,0

6

Электроэнергия на СУПГ

кВтч/мес.


40000,0

40000,0

7

Расход природного газа в смеси с печным, итого

кгу.т.


15,515

16,350

7.1

в т. ч. расход природного газа

кгу.т.


6,536

3,100

7.2

в т. ч. расход печного газа

кгу.т.


8,979

13,250

8

Азот на 1 продувку СУПГ

Нм3


70,0

70,0

9

Воздух сжатый

Нм3/тонн

8,0

22,000

22,000

10

Воздух КИПиА

м3/мес.


152300

152300

11

Итого оборотая вода

м3/тонн

10,0

6,3457

6,3450

12

Итого тепловая энергия

Гкал/тонн

0,013

0,0101

0,0062

12.1

Тепло зимний период

Гкал/тонн

0,008

0,0120

0,012

12.2

Тепло летний период

Гкал/тонн

0,008

0,0004

0,0004

12.3

Тепло СУПГ

Гкал/тонн


0,0050

0,005

Производство термической фосфорной кислоты (Н3РО4)

      Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве ортофосфорной кислоты представлено в таблице 3.32. Для сравнения представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве ортофосфорной кислоты.

      Таблица 3.32. Производство термической ортофосфорной кислоты

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 10 месяцев 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.


1

2

3

4

5

6

Кислота ортофосфорная термическая техническая

1

Фосфор желтый, не менее 99 % Р4

тонн/тонн

0,327

0,33

0,33

2

Фосфоросодержащие стоки (ТФК)

м3/тонн

0,9

0,9

0,9

3

Сода каустическая

тонн/тонн

0,0008

0,0008

0,0008


Топливно-энергетические ресурсы





4

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн


98,0

98,0

5

Воздух сжатый

м3/тонн

183,0

337,00

337,0

6

Воздух КИПиА

м3/мес.


40920,0

40920,0

7

Азот

м3/мес.


33350,0

33350,0

8

Тепло зимний период

Гкал/мес.


534,00

534,0

9

Тепло летний период

Гкал/мес.


344,0

344,0

10

Вода оборотая

м3/тонн

215,0

230,0

230,0

Кислота ортофосфорная термическая (пищевая)

11

Кислота ортофосфорная, 100 % Н3РО4

кг/тонн

1000,0

1000,0

1000,0

12

Натрий сернистый, Na2S 67 %

кг/тонн

3,080

0,499

1,000

13

Сода кальцинированная, 100 % Na2C03

кг/тонн


0,0491

0,0490

14

Ткань фильтровальная GS 30915

компл./ год

2

2

2

Топливно-энергетические ресурсы

15

Сжатый воздух

Нм3/тонн


30,0

30,0

16

Тепловая энергия

Гкал/тонн

0,07

0,0697

0,0696

17

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

52,0

52,0

52,0

Производство триполифосфата натрия (ТПФН)

      Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия представлено в таблице 3.33. Для сравнения представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве триполифосфата натрия.

      Таблица 3.33. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, Высший сорт

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.

1

2

3

4

5

6

1

Термическая фосфорная кислота, 100 % Н3РО4

тонн/тонн

0,850

0,828

0,828

2

Сода кальцинированная, 100 % Na2C03

тонн/тонн

0,740

0,745

0,745

3

Аммиачная селитра, 100 % NH4NO3

тонн/тонн

0,010

0,009

0,009

5

Едкий натр, 100 % NaOH

тонн/тонн

0,543

0,0

0,580

Топливно-энергетические ресурсы

6

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

227,0

205,47

203,40

7

Электроэнергия на гранулирование ТПФН

кВтч/тонн

61,3

62,000

62,0

8

Газ природный

кгу.т.


261,00

257,10

9

Воздух сжатый

Нм3/тонн

633,0

1549,73

1550,0

10

Воздух КИПиА

м3/мес.


124248,0

124248,0

11

Вода промышленная

м3/тонн

1,22

2,50

2,50


Итого тепловая энергия

Гкал/тонн


0,320

0,320

12

Тепло зимний период

Гкал/тонн

0,354

0,346

0,346

13

Тепло летний период

Гкал/тонн

0,354

0,294

0,294

      Кроме производства триполифосфата натрия высшего сорта по ГОСТ 13493 в Казахстане производится триполифосфат натрия медленно-гидратированный SK и триполифосфат натрия пищевой.

      Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфат натрия медленно-гидратированного SK представлено в таблице 3.34, а триполифосфата натрия пищевого в таблице 3.35. Для сравнения в таблицах представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве триполифосфата натрия медленно-гидратированного SK и триполифосфата натрия пищевого.

      Таблица 3.34. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, медленно-гидратированный SK

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 10 месяцев 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.

1

2

3

4

5

6

1

Термическая фосфорная кислота, 100 % Н3РО4

тонн/тонн

0,850

0,828

0,828

2

Сода кальцинированная 100 % Na2C03

тонн/тонн

0,740

0,745

0,745

3

Едкий натр, 100 % NaOH

тонн/тонн

0,543

0,0

0,580

4

Аммиачная селитра, 100 % NH4NO3

тонн/тонн

0,01

0,009

0,009


Топливно-энергетические ресурсы





5

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

227,0

218,17

216,00

6

Газ природный

кгу.т.


270,17

273,90

7

Воздух сжатый

Нм3/тонн

633,0

1550,00

1550,00

8

Воздух КИПиА

м3/мес


124248,00

124248,00

9

Вода промышленная

м3/тонн

1,22

2,50

2,50


Итого тепловая энергия



0,320

0,320

10

Тепло-зимний период

Гкал/тонн

0,354

0,346

0,346

11

Тепло-летний период

Гкал/тонн

0,354

0,294

0,294

      Таблица 3.35. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве триполифосфата натрия, пищевой

№ п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 10 месяцев 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.


1

2

3

4

5

6

1

Термическая фосфорная кислота, 100 % Н3РО4

тонн/тонн

0,850

0,828

0,828

2

Сода кальцинированная 100 % Na23

тонн/тонн

0,740

0,745

0,745

3

Едкий натр, 100 % NaOH

тонн/тонн

0,543

0,000

0,580

4

Аммиачная селитра, 100 % NH4NO3

тонн/тонн

0,01

0,009

0,009


Топливно-энергетические ресурсы





5

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

227,0

204,722

203,400

6

Газ природный

кгу.т.


257,23

257,10

7

Воздух сжатый

Нм3/тонн

633,0

1550,0

1550,0

8

Воздух КИПиА

м3/мес


124248,0

124248,0

9

Вода промышленная

м3/тонн

1,22

2,5

2,5


Итого тепловая энергия

Гкал/тонн


0,320

0,320

10

Тепло-зимний период

Гкал/тонн

0,354

0,346

0,346

11

Тепло-летний период

Гкал/тонн

0,354

0,294

0,294

      Из триполифосфата натрия высшего сорта по действующему технологическому документу в области стандартизации также изготавливают гранулированный, затрачивая на это 62 кВт*ч/тонн электроэнергии.

Производство фосфорно-калийных удобрений

      В процессе производства фосфорно-калийных удобрений используется значительное количество сырья, материалов и энергоресурсов (электроэнергия, газ). Фактическое удельное потребление основных видов сырья, материалов и энергоресурсов представлено в таблице 3.36. Для сравнения представлены нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов (научно обоснованные и плановые) при производстве триполифосфата натрия.

      Таблица 3.36. Нормы расхода сырья, материалов и энергоресурсов при производстве фосфорно-калийных удобрений ФКУ


п/п

Наименование сырья и материалов

Ед. изм.

Научно обоснованные нормы расхода

Фактические удельные расходы за 10 месяцев 2019г.

Плановые нормы расхода на 2019г.

1

2

3

4

5

6

1

Котрельная пыль

тонн


1,000

1,000


Топливно-энергетические ресурсы





2

Электроэнергия на технологию

кВтч/тонн

907,000

907,000

907,000

3

Газ природный

м3/тонн

307,444

307,444

300,560

4

Промышленная вода

м3/тонн


3,901

3,900

5

Газ природный годовой

кгу.т./тонн

259,343

259,343

259,343


Газ природный зимний период

кгу.т./тонн


307,444

300,560


Газ природный летний период

кгу.т./тонн


239,331

239,403

      Фактическое потребление энергоресурсов при производстве фосфорных соединений в основном не превышает установленных норм, за исключением сжатого воздуха. Также можно отметить повышенный расход воды, относительно установленных норм. Фактическое удельное потребление основных ресурсов (электроэнергия, природный газ, тепло) на производство основной продукции (желтого фосфора, термической фосфорной кислоты, пищевой фосфорной кислоты, триполифосфата натрия) в последние годы представлено в таблице 3.37.

      Таблица 3.37. Удельные показатели энергоэффективности при производстве желтого фосфора, термической фосфорной кислоты, пищевой фосфорной кислоты, триполифосфата натрия

№ п/п

Наименование

Ед. изм.

2015

2016

2017

2018

2019


1

2

3

4

5

6

7

8

1

Удельный расход электроэнергии на производство 1 тонны желтого фосфора

Норматив кВтч/тонн

20100

20100

20100

20100

20100

Факт кВтч/тонн

20075,6

20041,7

20079,6

20075,8

20070,7

2

Удельный расход электроэнергии на производство 1 тонны термической фосфорной кислоты

Норматив
кВтч/тонн

350

350

350

350

350

Факт кВтч/тонн

347,848

347,688

347,688

347,943

348,899

3

Удельный расход электроэнергии на производство 1 тонны пищевой фосфорной кислоты

Норматив
кВтч/тонн

200

200

200

200

200

Факт кВтч/тонн

186,211

199,619

199,471

182,263

187,5

4

Удельный расход электроэнергии на производство 1 тонны триполифосфата натрия

Норматив
кВтч/тонн

850

850

850

850

850

Факт кВтч/тонн

577,446

847,310

848,1

846,588

848,5

5

Удельный расход природного газа на производство 1 тонны желтого фосфора

Норматив
кгу.т./тонн

221,888

221,888

221,888

221,888

221,888

Факт
кгу.т./тонн

158,105

159,560

159,594

159,594

212,4

6

Удельный расход природного газа на производство 1 тонны триполифосфата натрия

Норматив
кгу.т./тонн

262,312

262,312

262,312

262,312

262,312

Факт кг у.т./тонн

210,167

248,307

248,4

253,503

253,5

7

Удельный расход природного газа на производство 1 Гкал теплоэнергии

Норматив
кгу.т./тонн

205,306

205,306

205,306

205,306

205,306

Факт кг у.т./тонн

147,504

152,779

153,245

153,392

153,539

8

Удельный расход тепла на производство 1 тонны желтого фосфора

Норматив
Гкал/тонн

3,262

3,262

3,262

3,262

3,262

Факт Гкал/тонн

3,262

3,248

3,248

3,261

3,261

9

Удельный расход тепла на производство 1 тонны термической фосфорной кислоты

Норматив
Гкал/тонн

0,230

0,230

0,230

0,230

0,230

Факт Гкал/тонн

0,230

0,230

0,230

0,238

0,238

10

Удельный расход тепла на производство 1 тонны пищевой фосфорной кислоты

Норматив
Гкал/тонн

0,624

0,624

0,624

0,624

0,624

Факт Гкал/тонн

0,624

0,624

0,625

0,627

0,627

11

Удельный расход тепла на производство 1 тонны триполифосфата натрия

Норматив
Гкал/тонн

0,475

0,475

0,475

0,475

0,475

Факт Гкал/тонн

0,475

0,47

0,475

0,476

0,471

      Как видно из таблицы 3.37 фактические удельные показатели потребления основных энергоресурсов достаточно стабильны. Удельный расход тепла на производство 1 тонны желтого фосфора 3,262 Гкал/тонн представлен предприятием в отчете ГЭР и включает общезаводской расход тепла. В таблице 3.38 представлены данные по потреблению основных энергоресурсов в целом по производству фосфорных соединений.

      Таблица 3.38. Расход топливно-энергетических ресурсов и воды в целом по производству фосфорных соединений за 2015 - 2019 гг.

№ п/п

Наименование энергоносителя

Единица измерения

Предшествующий период

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1.

Электрическая энергия

тыс.кВт*ч

1832297

1015572

1407432

1807700

1926791

ту.т.

225373

124915

173114

222347

236995

тыс. тг.

15679944

9706070

13894273

17632183

18650764

тг./кВт*ч

8,557

9,557

9,872

9,754

9,680

2.

Газ природный

куб. м

2084292

42270500

45377000

57539261

54199251

ту.т.

112,45

49456,49

53 091,09

67 320,94

63 413,12

тыс.тг

2084292

1 026 128

1272204

1578586

1519852

тг/куб.м

21, 687

24,275

28,036

27,435

28,042

3.

Вода, на производственные нужды

тыс. м3

12 717,26

9 670,0

8 867,635

10 486,18

10 719,66

тг/куб.м

8,556

0,783

1,104

1,577

1,526

тыс.тг

18 268, 5

6 166,188

7 808,487

13 724,68

13 573,17

4

Итого расходы ТЭР и вода

ту.т.

225 485

174 372

226 205

289 668

300 408

тыс. тг.

17782505

10738365

15174285

19224494

20184189

      Тепло на промплощадке производится на собственной котельной. Котельная оборудована стационарными паровыми котлами типа ГМ- 50 - 14 "Белгородский котлостроительный завод" и двумя водогрейными котлами типа КВГМ- 50 - 150 "Дорогобужский котельный завод". В качестве основного топлива используется природный газ.

      3.2. Производство серной кислоты, ЭФК, минеральных удобрений (аммофос) и ТКФ

3.2.1. Производство серной кислоты

Сернокислотные системы одинарного контактирования с системой очистки отходящих газов

      В основе работы всех функционирующих сернокислотных установок лежит контактный метод производства. Производство серной кислоты контактным способом включает следующие основные стадии:

      прием и хранение твердой гранулированной серы;

      подготовка к переработке (плавление твердой серы и отделение жидкой серы от осадка фильтрованием);

      сжигание серы с получением газа, содержащего SO2, и утилизацией тепла реакции с получением энергетического пара;

      каталитическое окисление диоксида серы;

      получение серной кислоты или олеума абсорбцией SOконцентрированной кислотой;

      очистка отходящих газов от SO2.

      Химические превращения описываются следующими уравнениями реакций, которые все являются экзотермическими, т.е. протекают с выделением большого количества тепла:

      S + O SO+ 362,4 кДж/моль                  (3.33)

      SO+ 0,5O SO+ 96,8 кДж/моль                        (3.34)

      SO+ H2O H2SO+ 174,6 кДж/моль                   (3.35)

      Реакция сжигания серы (3.33) является наиболее экзотермичной, выделяющаяся теплота которой утилизируется с получением пара высокого давления, направляемого на производство электроэнергии в энергоблоке. Контактное окисление газа, содержащего диоксид серы, осуществляется по схеме с утилизацией тепла химической реакции (3.34) внутри агрегата. Для смещения равновесия обратимой экзотермической реакции в сторону образования оксида серы (VI) требуется промежуточное охлаждение продукционного газа после каждого слоя катализатора за счет теплообмена с холодным сернистым газом, поступающим в контактный аппарат [40]. Продукционный газ со стадии окисления также охлаждается в теплообменнике для обеспечения эффективности абсорбции в процессе получения серной кислоты [41]. Обобщенная схема производства серной кислоты по методу одинарного контактирования представлена на рисунке 3.12.

Отделение плавления и фильтрации жидкой серы

      Со склада сера транспортируется ленточным конвейером в отделение плавления. Загрузка бункеров серой производится грейферным краном. Плавильный агрегат представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем и плоской крышкой со встроенными через крышку погружными нагревательными элементами в виде спиралей змеевикового типа (Рисунок 3.12). В нагревательные элементы подается пар давлением 0,5 - 0,6 МПа с температурой 150 - 160 °С. Коническое днище плавилки имеет наружные нагревательные элементы.



      1 – плавилка серы, 2 – фильтр для отделения примесей, 3 – печь для сжигания серы, 4 - котел-утилизатор, 5 – контактный аппарат, 6 – абсорбер

      Рисунок 3.12. Принципиальная схема одинарного контактирования производства серной кислоты из серы

      Процесс плавления гранулированной серы происходит за счет теплопередачи через стенку нагревательных паровых элементов внутри плавилок. Температура жидкой серы 130 – 140 °С поддерживается автоматически расходом пара высокого давления. Для интенсификации процесса плавления каждая плавилка оснащена пропеллерной мешалкой из нержавеющей стали. Перемещение среды происходит внутри стакана мешалки снизу вверх с подъемом нижних слоев жидкой серы на уровень границы раздела фаз. Перед запуском в работу плавилка должна быть заполнена жидкой серой из сборника до уровня полного покрытия змеевиков слоем жидкой серы. Для нейтрализации кислотности серы предусматривается подача в плавилку извести.

      В процессе эксплуатации в конусном днище аппарата образуется шлам, представляющий собой загрязненную жидкую серу с содержанием битумных и зольных примесей до 20 %, органических примесей до 10 %. Битумный шлам по сравнению с жидкой серой имеет большую плотность и температуру плавления, обладает повышенной вязкостью, и поэтому может быть отделен путем отстаивания в сборнике-отстойнике. Очистка от битума и других тяжелых примесей производится ежемесячно путем остановки плавилки, слива грязной жидкой серы через штуцер в нижней части отстойника в сборник грязной серы (Рисунок 3.13).



      1 – плавилка серы, 2 – плавильные элементы, 3 - сборник-отстойник расплавленной серы, 4,6,10 – погружные насосы, 5 – смеситель, 7 – мешалка, 8 – рамный листовой фильтр, 9 – сборник чистой серы, 11 - сборник грязной серы

      Рисунок 3.13. Технологическая схема плавления и очистки серы

      Вывод жидкой серы из плавилки осуществляется погружным насосом через фильтр серы в сборник жидкой серы. Рамный листовой фильтр жидкой серы 8 предназначен для удаления твердых включений и комков серы размером более 10 мм путем удержания сеткой из нержавеющей стали, расположенной внутри корпуса. Фильтр оборудован змеевиком для обогрева паром.



      Рисунок 3.14. Агрегат плавления твердой серы

      Фильтрация жидкой серы от зольных примесей производится через смонтированные внутри фильтра нержавеющие сетки, на которые предварительно наносится слой порошка диатомита, который создает фильтрующий слой. Суспензию диатомита в жидкой сере получают при перемешивании в смесителе 5, откуда подается на сетки фильтра. Выход очищенной жидкой серы из фильтра осуществляется самотеком в сборник чистой серы 9, оснащенный двумя обогреваемыми паром насосами (Рисунок 3.13). Из сборника чистая сера перекачивается погружным насосом 10 в печь сжигания в печное отделение.

      Тщательная очистка серы производится до содержания не более 0,005 % зольных примесей с целью предотвращения их осаждения на первом слое катализатора, что приведет к снижению активности катализатора и увеличению гидравлического сопротивления в контактном аппарате. Периодически осуществляется очистка от шлама фильтрующих сеток. Шлам из фильтра выгружается через бункер и вывозится на площадку временного складирования. Образующийся серный кек, содержащий в своем составе 50 - 60 % "смачивающей" серы, может быть использован в производстве сероасфальтов и серобетонов для дорожного строительства.

Отделение сжигания серы

      Взаимодействие серы и кислорода происходит в газовой фазе с выделением большого количества тепла. Расплавленная очищенная сера подается на сжигание в серную печь. Для сжигания используется воздух, осушенный в сушильной башне или моногидратном абсорбере, для предотвращения образования водяного пара, который вызовет образование сернокислотного тумана в контактном аппарате и абсорбционной аппаратуре. Сжигание серы осуществляется в циклонной или форсуночной печи, имеющей форму горизонтального цилиндра (Рисунок 3.15). Жидкая сера, распыленная в топку печи через форсунки, расположенные в торцевой части печи, испаряется за счет теплоты реакции и сгорает в потоке воздуха с образованием диоксида серы.

      Горение паров серы происходит во всем объеме печи, за счет протекания гомогенной газофазной реакции обеспечивается высокая скорость процесса. Экзотермическая реакция приводит к существенному повышению температуры. Для предотвращения разрушения футеровки печи используют избыток воздуха сверх стехиометрического количества, при этом температура в печи поддерживается не более 1300 °С [42].

      На действующих в Казахстане сернокислотных производствах циклонные печи совмещены в одном агрегате с энерготехнологическим котлом. Выходящий из печи сернистый газ с температурой 1000 – 1200 °С содержит 13 - 14 % SO2, что обеспечивает минимальные размеры оборудования. Однако для обеспечения высокой скорости окисления SOпечной газ перед подачей в контактный аппарат разбавляется осушенным воздухом до содержания 11 - 12 % диоксида серы.



      1 – форкамера, 2,3 – камеры дожигания, 4 – воздушный короб, 5,6 – пережимные кольца, 7,9 – сопла для подачи воздуха, 8,10 – форсунки для подачи серы

      Рисунок 3.15. Циклонная печь для сжигания серы

      Печной газ подвергается охлаждению в котле-утилизаторе с помощью холодной воды, пропускаемой через встроенные змеевиковые холодильники. Тепло, выделяющееся при охлаждении газа, используется для получения энергетического пара. Образующийся в трубах котла перегретый пар давлением 4 МПа отводится на паровую конденсационную турбину в энергоцех для выработки электроэнергии.

      Печной газ, выходящий из котла-утилизатора, отправляется на стадию окисления диоксида серы в SOна 4 - 5 слоях катализатора. В традиционных сернокислотных производствах по методу одинарного контактирования (ОК) охлажденный сернистый газ проходит систему теплообменников перед входом в контактный аппарат, в которых нагревается до температуры 420 – 440 °С, что соответствует температуре зажигания ванадиевого катализатора. Схема подачи печного газа в смеси с осушенным воздухом показана на рисунке 3.12.

Контактное отделение

      Окисление SOосуществляется в адиабатическом режиме с промежуточным охлаждением после каждого слоя катализатора. Ввиду экзотермичности процесса температура газа существенно возрастает при контактном окислении, что приводит к смещению равновесия в сторону образования исходных реагентов. Для смещения равновесия вправо и для достижения высокой степени превращения необходимо промежуточное охлаждение газа. Для этого могут быть использованы как встроенные, так и выносные теплообменники. Встроенные теплообменники в настоящее время не применяются на действующих установках из-за сложностей в техническом обслуживании контактного аппарата. Схема контактного отделения представлена на рисунке 3.16. В выносных теплообменниках 2 охлаждение газа осуществляется за счет печного газа, поступающего из котла, и воздуха, поступающего дополнительно на окисление в контактный аппарат 3 [41].



      Рисунок 3.16. Схема контактного окисления диоксида серы по схеме с одинарным контактированием

      В таких системах достигается достаточно низкая степень конверсии, 97 - 98 %, что обусловливает необходимость дополнительной доочистки отходящих газов в санитарном абсорбере перед выбросом в атмосферу.

Сернокислотные системы "Двойное контактирование – двойная абсорбция" (ДКДА) с утилизацией тепла сжигания серы и тепла абсорбции

      В современных энерготехнологических сернокислотных схемах используется эффективный метод "Двойное контактирование-двойная абсорбция" (ДКДА), обеспечивающий достижение практически полной конверсии диоксида серы (99,7 % и выше). Отличием такой технологической схемы является промежуточный отвод большей части оксида серы (VI) из контактного аппарата и отсутствие необходимости хвостовой очистки отходящих газов (Рисунок 3.17) [32].



      Рисунок 3.17. Схема работы контактного отделения по методу ДКДА

      При этом реакционный газ со степенью превращения 90 - 95 % после 3 слоя катализатора направляют в промежуточный абсорбер для поглощения SO3, в результате чего соотношение О2:SOв газе существенно повышается и равновесие реакции смещается вправо. Охлажденный в абсорбере газ нагревают в теплообменнике и возвращают на последний слой катализатора, где достигается суммарная степень превращения 99,7 - 99,9 %. Технологическая схема производства серной кислоты по методу ДКДА (Рисунок 3.18) предполагает использование тепла реакции окисления для нагрева технологического газа, возвращаемого с абсорбции, а также на получение перегретого пара в пароперегревателях и экономайзерах.

      В такой схеме печной газ охлаждается в испарительной части котла-утилизатора до температуры 400 - 420 °С, что соответствует температуре зажигания катализатора окисления диоксида серы, и поэтому сразу отправляется на 1 слой катализатора. В элементах котла-утилизатора генерируется перегретый пар с энергетическими параметрами: давление4 МПа, температура 440 °С.



      1 – плавилка серы, 2 – фильтр для отделения примесей, 3 – печь для сжигания серы, 4 - котел-утилизатор, 5 – контактный аппарат, 6 - конечный моногидратный абсорбер, 7 - сушильная башня, 8 - промежуточный абсорбер

      Рисунок 3.18. Принципиальная схема производства серной кислоты из серы методом ДКДА

      После прохождения газа через первый слой контактной массы происходит окисление 60 - 80 % SO2, за счет выделения тепла температура газа повышается до 580 – 600 °С. Горячий газ охлаждается в пароперегревателе второй ступени до 440 – 460 °С и поступает на 2 слой контактного аппарата. Перегретый пар из пароперегревателя первой ступени нагревается от 300 до 440 °С и направляется по паропроводу в энергоблок. На 2 слое катализатора конверсия протекает на 80 - 85 % с увеличением температуры до 510 – 530 °С. После 2 слоя газ охлаждается в газовом кожухотрубчатом теплообменнике до 435 – 445 °С и подается на 3 слой, где окисление проходит на 92 - 95 %. При этом содержание SOв газе возрастает до 11,0 - 11,8 %, а содержание SOснижается до 0,8 - 1,0 % об.; газ разогревается до 460 – 480 °С и выводится через теплообменник в промежуточный абсорбер для извлечения оксида серы (VI) с температурой 165 – 185 °С. После абсорбции газ с температурой 70 – 80 °С проходит систему теплообменников в межтрубном пространстве и нагревается соответственно до 320 и 425 °С.

      На 4 слое температура газа увеличивается до 440 – 450 °С и снижается при входе на 5 слой за счет смешения с сухим воздухом с температурой 45 – 55 °С. На пятом слое контактной катализаторной массы окисление протекает на 94 - 96 %, и общая степень конверсии на выходе газа из конвертора достигает 99,7 - 99,9 %. Газ с содержанием до 1 % оксида серы (VI) и 0,04 % об. диоксида серы охлаждается в пароперегревателе первой ступени от 425 - 430 до 135 – 145 °С и отправляется на абсорбцию в конечный моногидратный абсорбер. Насыщенный пар при этом нагревается с 250 - 260 до 295 – 305 °С и передается в пароперегреватель 2 ступени.

Сушильно-абсорбционное отделение

      В конечном моногидратном абсорбере осуществляется абсорбция из газа SOохлажденной концентрированной серной кислотой концентрации 98,3 - 98,5 %, а отходящие газы с температурой 65 – 75 °С через газоход и выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу. При этом достигается степень превращения диоксида серы не менее 99,72 %, степень абсорбции – не менее 99,99 %. Газ на выходе из абсорбера должен содержать:

      брызги серной кислоты – не более 0,02 г/Нм3;

      туман серной кислоты - не более 0,02 г/Нм3;

      диоксид серы – не более 0,04 % об.;

      оксид серы (VI) – не более 0,0006 % об.

      Осушка воздуха от влаги осуществляется в сушильной башне серной кислотой концентрации 98,5 - 99,2 % Н2SO4. Абсорберы и сушильная башня загружены седловидной насадкой, кислота разбрызгивается в башнях распределительными устройствами. Кислота из аппаратов самотеком стекает в сборники, связанные между собой трубами-перетоками. Подача серной кислоты на орошение башен сушильно-абсорбционного отделения производится погружными насосами, охлаждение кислоты производится в кожухотрубчатых теплообменниках оборотной водой, находящейся в системе оборотного водоснабжения цеха. Разбавление кислоты, вытекающей из сушильной башни с температурой 50 – 60 °С, до продукционной концентрации 92,5 - 94,0 % масс. осуществляется путем подачи воды в сборник-смеситель. Охлажденная серная кислота перекачивается погружным насосом на склад.

      Описанная технология серной кислоты, реализуемая на ТОО "Казфосфат" и НАК "Казатомпром", обеспечивает снижение выбросов в атмосферу вредных веществ до минимального значения, максимальное использование тепла всех трех реакций, протекающих в производстве, с получением максимального возможного количества энергетического пара. Технология печного и контактного отделения с получением и переработкой максимально высокой концентрации диоксида серы 11 - 12 % разработана ОАО "НИУИФ" (РФ). Технология запатентована [43]и соответствует лучшим мировым аналогам.

      Применение схемы ДКДА обеспечивает достижение степени конверсии диоксида серы до 99,7 % и выше, снижение выбросов в атмосферу вредных веществ (SO2, паров H2SO4, NO2, NO) до минимального значения. Отличием такой технологической схемы является отсутствие необходимости хвостовой очистки отходящих газов.

3.2.2. Производство ЭФК

      Получение ЭФК основано на разложении природных фосфатов серной кислотой в соответствии с уравнением реакции:

      Ca5(PO4)3F+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4·nH2O+HF            (3.36)

      Образующаяся фосфорнокислотная суспензия разделяется фильтрованием с получением продукционной кислоты и осадка сульфата кальция. Лимитирующей стадией данного процесса является необходимость выделения крупных, хорошо фильтрующих кристаллов сульфата кальция. Для этого требуется соблюдение температурно-концентрационных условий экстракции и поддержание определенного массового соотношения жидкой и твердой фаз (Ж:Т). Для обеспечения подвижности образующейся суспензии следует поддерживать Ж:Т в интервале от 2:1 до 3.5:1. Это достигается путем рециркуляции оборотного раствора фосфорной кислоты на стадию разложения в первый экстрактор. Оборотный раствор представляет собой смесь части продукционной ЭФК и фильтрата, образующегося после первой промывки фосфогипса. В этом случае процесс разложения осуществляется в две стадии – разложение фосфатной части фосфорной кислотой с переводом в раствор практически всего фосфора в виде монокальцийфосфата и кристаллизация сульфата кальция из данного раствора при взаимодействии с серной кислотой, что обеспечивает практически полное вскрытие сырья и максимальный технологический выход продукта. В этом случае процессы описываются уравнениями реакций:

      Ca5(PO4)3F+7Н3РO4=5Са(Н2РО4)2+НF                         (3.37)

      Са(Н2РО4)2+H2SO4+nH2O=2H3PO4+CaSO4·nH2O                   (3.38)

      Суммарная реакция может быть представлена следующим уравнением:

      Ca5(PO4)F+5H2SO4+mH3PO4+5nH2O=

      =(m +3)H3PO4+5CaSO4·nH2O +HF                  (3.39)

      где n – число молей кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата кальция;

      m – число молей оборотной фосфорной кислоты.

      Выбор температурно-концентрационных условий сернокислотной экстракции природных фосфатов определяется границами областей кристаллизации модификаций сульфата кальция и их фазовыми превращениями. В соответствии с этим в практических условиях применяются дигидратный и полугидратный режимы экстракции. Наиболее распространен дигидратный режим экстракции при температуре 65 – 80 °С с получением кислоты концентрации 28 - 32 % Р2Оиз апатитового концентрата, содержащего не менее 39,4 % Р2О5. Полугидратный режим, осуществляемый при 90 – 105 °С, позволяет получать кислоту с концентрацией 45 - 48 % Р2О5. В зависимости от режима для фильтрования суспензии применяют карусельные (КВФ) или ленточные вакуум-фильтры (ЛВФ).

      Производство ЭФК из бедных или рядовых фосфоритов, содержащих не более 25 % Р2О5, может быть организовано в дигидратном режиме с получением только слабой фосфорной кислоты, содержащей менее 20 % Р2О5. Такая кислота в дальнейшем подлежит концентрированию путем упаривания с целью использования в производстве минеральных удобрений. Такая схема с установкой двух карусельных фильтров КВФ- 50 работала на ТОО "Казфосфат" до 2016 года. Поскольку фосфориты Каратау содержат ряд примесей, указанных выше, то одновременно с основной реакцией протекает взаимодействие примесей с серной и фосфорной кислотами [44].

      Карбонаты в виде доломита и кальцита разлагаются с выделением СОв газовую фазу, что приводит к пенообразованию:

      СаМg(СО3)2+2H2SO4=СаSO·2H2O+МgSO4+2СО            (3.40)

      При этом магний полностью переходит в ЭФК, в котором содержится в основном в виде сульфата и фосфата магния. При растворении силиката магний также переходит в ЭФК:

      Мg2SіО4+2H2SO4=2МgSO4+SіО2+2H2O                   (3.41)

      При растворении алюмосиликатов в ЭФК переходятSіО2, ионы натрия, калия, алюминия, железа. Содержащиеся в фосфатном сырье примеси алюминия и железа переходят в ЭФК и взаимодействуют с фосфат-ионами с образованием нерастворимых фосфатов, вызывая потери фосфора с нерастворимым остатком:

      R2О3+2H3PO4= 2RPO4+3Н2О                        (3.42)

      Часть фтороводорода реагирует с кремниевой кислотой с образованием газообразного SіF4, который вместе с НF выводится из реакторов на абсорбционную очистку:

      SіО2+4НF=SіF4+2Н2О                               (3.43)

      Выделение кремнегеля может явиться проблемой для эксплуатации абсорбционного оборудования (забивки), в связи, с чем схема абсорбционной очистки организуется таким образом, чтобы на начальной ступени абсорбции при высокой степени орошения в газоходах и полом абсорбере поглотить основное количество фтористых газов.

      В ЭФК НF и SіFобразуют кремнефтористоводородную кислоту, которая взаимодействует с ионами натрия и калия с образованием малорастворимых кремнефторидов натрия и калия:

      2НF+SіF42SіF6                               (3.44)

      (Nа,К)242SіF6=(Nа,К)2SіF624                  (3.45)

      Все указанные труднорастворимые примеси, а также нерастворимый остаток фосфорита выводятся из процесса в составе осадка фосфогипса.

      Присутствие в фоссырье карбонатов кальция и магния повышает расход серной кислоты. Образующиеся сульфат и фосфат магния загрязняют ЭФК и в значительной степени снижают ее активность. Кроме этого, соединения магния существенно повышают вязкость ЭФК, что ухудшает условия кристаллизации сульфата кальция и приводит к уменьшению размеров кристаллов, за счет чего существенно снижается фильтруемость осадка. Это в свою очередь снижает производительность всей системы. Аналогичный негативный эффект оказывают фосфаты алюминия и железа, поэтому по содержанию в сырье этих примесей должны соблюдаться требования. Для получения крупнокристаллического однородного осадка необходимо поддерживать сульфатный режим, т.е. небольшой избыток в растворе сульфат-ионов при молярном отношении SO3:CaO=1.5 - 4.0.

Описание технологической схемы производства ЭФК дигидратным способом

      Принципиальная схема получения ЭФК в дигидратном режиме приведена на Рисунке 3.19. Как видно, разложение в первом экстракторе осуществляется оборотным раствором фосфорной кислоты, а во второй реактор подается серная кислота для разделения процессов разложения и кристаллизации. В схеме предусмотрена противоточная промывка фосфогипса водой на последней стадии и промежуточными фильтратами на 1 и 2 ступенях, что обеспечивает минимальный ввод в процесс воды с одной стороны и максимальную отмывку твердого отхода от фосфорной кислоты с другой стороны.



      Рисунок 3.19. Принципиальная схема получения ЭФК

      На рисунке 3.20 представлена наиболее распространенная технологическая схема получения ЭФК дигидратным способом [41]. Схема включает двухбаковый экстрактор с футерованным железобетонным корпусом, карусельный лотковый вакуум-фильтр с общей площадью фильтрования 100 ми рабочей 80 м2) и комплект вспомогательного оборудования. В экстракторах установлены центральный пропеллерный и восемь периферийных турбинных мешалок. Температуру в экстракторе поддерживают с помощью вакуум-испарителей, куда с помощью погружных насосов непрерывно подают пульпу.



      1 - бункер фосфатного сырья, 2 - ленточный весовой дозатор, 3 - двухбаковый экстрактор, 4 – хранилище серной кислоты, 5 - погружные насосы, 6 - расходомер серной кислоты, 7 - циркуляционный погружной насос, 8 - испаритель, 9 - брызгоуловитель, 10 - конденсатор, 11 - барюотажный нейтрализатор, 12 - лотки карусельного вакуум фильтра, 13 - сепараторы (ресиверы), 14 - промежуточный сборник суспензии, образующейся при регенерации фильтровальной ткани, 15,16,17 - барометрические сборники основного фильтрата, оборотной фосфорной кислоты, промывного фильтрата

      Рисунок 3.20. Схема производства ЭФК в дигидратном режиме

      Пульпа под вакуумом вскипает и испаряется определенное количество воды, за счет чего температура пульпы понижается на 2 - 5 оС. Газы из вакуум-испарителя отводят через брызгоуловитель в конденсатор, где конденсируются пары воды и частично улавливаются соединения фтора. Окончательная очистка газа от фтора осуществляется в системе абсорбции. Разделение суспензии, образующейся при сернокислотном разложении фосфатного сырья, проводят на карусельных вакуум-фильтрах [45].

Модернизированная технологическая схема производства ЭФК дигидратным способом

Отделение экстракции фосфоритов

      Для повышения концентрации продукционной кислоты ОАО "НИУИФ" (Российская Федерация) разработал по заказу ТОО "Казфосфат" исходные данные для проектирования производства ЭФК, и в 2016 г. была проведена модернизация цеха ЭФК по новому проекту с установкой высокоинтенсивного реакторного оборудования и заменой карусельных фильтров на ленточные вакуум-фильтры, применяемые в полугидратном режиме. Внедренный новый дигидратный режим экстракции при температуре 85 – 95 °С позволяет получать кислоту концентрации 25 - 29 % Р2О5, а также повысить технологический выход Р2Ов ЭФК и увеличить удельный съем фосфогипса на 20 - 30 %.

      В действующем производстве ЭФК поддерживается массовое отношение Ж:Т=(2,0 - 2,6):1 за счет подачи на разложение раствора разбавления – смеси части продукционного фильтрата Ф1 и всего фильтрата Ф2. Для получения крупных, хорошо фильтрующих кристаллов фосфогипса следует поддерживать в реакционном объеме низкое пересыщение, что обеспечивается также поддержанием температуры пульпы в интервале 90 - 95ºС, интенсивной циркуляцией пульпы в объеме реактора и распределением подачи серной кислоты.

      Подача фосфатного сырья в отделение ЭФК осуществляется пневмотранспортом из силосного склада в расходный бункер, откуда фосфоритная мука подается на весовые дозаторы. Посредством дозаторов сырье направляется на ленточный конвейер. Для исключения пылевыделения при транспортировке сырья на ленточном конвейере и весовых дозаторах предусматриваются аспирационные отсосы в рукавный фильтр. Далее фоссырье поступает в скоростной смеситель, где производится его смачивание раствором разбавления, подаваемым по трубопроводам насосами из узла фильтрации. Образующаяся в смесителе суспензия стекает в реактор разложения (Рисунок 3.21) [7].


      Рисунок .. Усовершенствованная принципиальная схема производства ЭФК дигидратным способом

      Запыленный воздух, отходящий от бункеров, перед выбросом в атмосферу очищается в рукавных фильтрах, что позволит исключить неорганизованное пылевыделение.

      Серная кислота концентрации не менее 92,5 % подается по трубопроводу в реактор разложения. Для обеспечения оптимальных условий разложения фосфатного сырья, снижения локальных пересыщений по сульфату кальция и кристаллизации легко фильтрующих кристаллов дигидрата сульфата кальция предусматривается организация в экстракторе двухзонного сульфатного режима с распределенным вводом серной кислоты. В реактор разложения серная кислота подается в две точки примерно равными потоками, в реактор дозревания в одну точку. Расход серной кислоты в каждую точку измеряется с помощью расходомера и автоматически стабилизируется при помощи регулирующих клапанов на соответствующих линиях подачи.

      Разложение фосфатного сырья осуществляется в экстракторе, состоящем из двух цилиндрических реакторов, расположенных каскадно: реактора разложения Vраб.=650 ми реактора дозревания Vраб.=450 м3, соединенных между собой перетоком пульпы и газоходом для сообщения по газовой фазе. За счет каскадного расположения реактора дозревания к реактору разложения в последнем обеспечивается постоянный рабочий уровень пульпы, благоприятный для поддержания стабильных условий ведения процесса (в том числе при возможном образовании на поверхности пульпы слоя пены). Интенсивный гидродинамический режим в реакторе разложения обеспечивается за счет использования высокопроизводительного циркулятора, оборудованного частотным преобразователем скорости вращения электродвигателя, и шести двухъярусных перемешивающих устройств пропеллерного типа [ 32, 46].

      Использование циркулятора пульпы позволяет создать мощный циркуляционный поток во всем объеме реактора разложения, что в совокупности с использованием высокопроизводительных мешалок приближает его работу по гидродинамическому режиму к реактору идеального смешения. Последнее обеспечивает в сочетании с оптимальным сульфатным режимом в зоне разложения условия эффективного разложения фосфатного сырья и кристаллизации крупных однородных кристаллов дигидрата сульфата кальция преимущественно в виде сростков.

      Поддержание заданной температуры пульпы в реакторе разложения 92 0С обеспечивается за счет ее охлаждения в высокоэффективном аппарате воздушного охлаждения (АВО) пенного типа, вмонтированном непосредственно в центральный щит крышки реактора разложения. Аппарат оборудован горизонтальной провальной решеткой, на которую по лотку из центральной шахты реактора циркулятором подается пульпа. Под решетку вентилятором направляется охлаждающий воздух. Нагретый и насыщенный парами воды воздух выходит вместе с брызгами пульпы из верхней части корпуса и сбрасывается в газовый объем реактора. В этом случае отпадает необходимость в применении мощных циркуляционных насосов, громоздкой вакуумной системы и обеспечения охлаждающей водой, но усиливается нагрузка на систему абсорбции фторсодержащих газов.

      Вывод пульпы из реактора разложения осуществляется через боковой переток в верхней части корпуса. Ввод пульпы в реактор дозревания выполняется через крышку. В зоне дозревания происходит частичное доразложение сырья и снятие пересыщения по сульфату кальция и кремнефторидам, перекристаллизация полугидрата в гипс, дальнейший рост кристаллов дигидрата сульфата кальция.

      Реактор дозревания представляет собой емкость с центральной секцией диаметром 6 м, соединенной с корпусом реактора радиальной перегородкой. Центральная секция, выполненная из углеграфитовых блоков, имеет нижнее заборное окно, которое максимально удалено от ввода пульпы в реактор, что увеличивает время пребывания пульпы в реакторе и минимизирует потери P2Oза счет проскока неразложенного фосфатного сырья на узел фильтрации. Реактор дозревания оборудуется семью перемешивающими устройствами, аналогичными установленным в реакторе разложения – шестью периферийными и одной центральной мешалкой. Подача пульпы на ЛВФ из реактора дозревания производится погружными насосами, установленными в центральной секции реактора.

Отделение фильтрования и отмывки осадка

      Полученная в процессе разложения фосфатного сырья смесью серной и фосфорной кислот суспензия дигидрата сульфата кальция в фосфорной кислоте разделяется на ленточных вакуум-фильтрах с противоточной водной промывкой кекафосфогипса с получением продукционной ЭФК.

      Разделение реакционной пульпы осуществляется на двух ленточных вакуумных фильтрах площадью 85 м(Рисунок 3.22). Налив пульпы на фильтроткань ЛВФ производится через распределительные коробы-желоба, которые обеспечивают равномерное распределение пульпы по всей ширине фильтрующей поверхности ленточного фильтра.



      1,6 – приводной и натяжной барабан; 2,5 – подача промывной жидкости и суспензии; 3 – вакуум-камера; 4 – резиновая лента; 7,8 – зона фильтрования, промывки и осушки осадка; 9 – фильтровальная ткань; 10 – нож; 11,12,13,14 – разгрузочный, винтовой, натяжной и регулировочный ролики

      Рисунок .. Схема ленточного вакуум-фильтра

      Ленточный фильтр состоит из двух барабанов, укрепленных на горизонтальной сварной металлической станине, на которых натянута лента. Один из барабанов ведущий – соединен с приводным механизмом, другой – ведомый, натяжной. Ленту с рифленой поверхностью выполняют из специальных сортов резины, которая движется со скоростью 3 - 8 м/с. Плоские борта ленты на верхнем горизонтальном участке ее движения специальными направляющими отгибаются вверх; в результате лента принимает форму желоба, наполняемого суспензией и промывными водами. При движении ленты верхняя ее ветвь скользит по столу фильтра. Осевые сквозные отверстия в ленте соединены с отверстиями золотниковой решетки, по которым фильтрат проходит в вакуум-камеру. Фильтровальную ткань крепят на ленте. Зоны фильтрования, промывки и подсушки осадка разграничивают резиновыми или матерчатыми перегородками, свободно подвешенными над лентой на рейках.

      Суспензия поступает на фильтр из лотка и по мере движения ленты происходит отделение из нее жидкой фазы и промывание остающегося на ленте осадка. Промытый и подсушенный осадок перемещается к ведущему барабану, где осадок при повороте ленты растрескивается, отделяется от ткани и сбрасывается в транспортирующее устройство. Освобожденную от осадка фильтровальную ткань промывают водой (регенерируют). Промывную воду, содержащую некоторое количество осадка (10 - 30 г/л), собирают и удаляют.

      В процессе разделения пульпы и промывки осадка дренажная лента с фильтруемым продуктом последовательно проходит через 5 зон. Отвод фильтратов из вакуум-коробки осуществляется с использованием гибких шлангов и разделенного на отдельные секции вакуум-коллектора. Высокое качество отмывки фосфогипса от ЭФК достигается за счет организации трехкратной противоточной схемы водной промывки (две кислотные и одна водная). Водная промывка на третьей стадии осуществляется с раздельной подачей горячей промывной воды, подогретой острым паром до 60 – 80 °С, в два потока. При этом в качестве второго потока (25 % от общего) используется чистая промышленная вода.

      Из отделения фильтрации из вакуум-сборников продукционная ЭФК насосами подается по трубопроводу на склад в сборник. Удаление фосфогипса осуществляется сухим способом с использованием автономного узла погрузки фосфогипса в автотранспорт. Фосфогипс с ЛВФ поступает на ленточный конвейер и далее в приемный бункер. Подача фосфогипса из бункера в автосамосвалы производится ленточным питателем.

Очистка отходящих газов

      Улавливание фтористых соединений из отходящих газов производится известковым раствором. Система абсорбционной очистки фтористых газов из реактора разложения включает полый абсорбер, трехступенчатый абсорбер пенный скоростной (АПС), хвостовой вентилятор и три абсорбционных сборника, а от реактора дозревания - полый абсорбер, двухступенчатый АПС, хвостовой вентилятор и циркуляционный сборник. Орошение абсорберов осуществляется осветленной водой. Избыток абсорбционного раствора из сборников самотеком поступает в сборники, соединенные между собой переливным трубопроводом.

      Система санитарно-технической абсорбционной очистки фтористых газов от баковой аппаратуры включает двухступенчатый АПС, хвостовой вентилятор и абсорбционный сборник. Подпитка системы санитарно-технической абсорбции производится промышленной водой и слабым раствором кремнефтористоводородной кислоты. Очищенные газы от систем технологической абсорбции направляются вентиляторами в общий газоход и далее выбрасываются в атмосферу через высотную трубу.

3.2.3. Производство аммофоса

      В основе получения аммофоса лежат реакции нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком с образованием фосфатом аммония по основным реакциям:

      Н3РО4+NH3=NH4H2PO+Q                         (3.46)

      H3PO4+2NH3=(NH4)2HPO4+Q                        (3.47)

      Моноаммонийфосфат образуется при нейтрализации до рН=4,0 - 4,5. Серная кислота, присутствующая как примесь в ЭФК, при аммонизации до рН более 3,0 образует сульфат аммония. При наличии в составе кислоты ионов кальция, магния, железа и алюминия при рН более 4 в твердую фазу выделяются фосфаты железа и алюминия, двухзамещенные фосфаты кальция и магния, магнийаммонийфосфат. Фтористые соединения нейтрализуются по реакции с образованием кремнефторида аммония:

      H2SiF6+2NH3=(NH4)2SiF6                        (3.47)

      Для получения аммофоса с соотношением МАФ:ДАФ=4:1 нейтрализацию ЭФК проводят до молярного отношения NH33РОне более 1,1, что соответствует рН не более 5,0.

      Степень нейтрализации ЭФК влияет на вязкость получаемой аммофосной пульпы: вязкость с увеличением рН свыше 1,5 увеличивается, что связано с постепенным изменением состава пульпы и количества выпадающей твердой фазы. При соблюдении оптимальных параметров (рН=2,7 - 4,5) аммофосная пульпа подвижна, не теряет текучести.

      Процесс нейтрализации ЭФК сопровождается выделением тепла, в результате чего аммофосная пульпа разогревается до температуры 70 – 95 оС, что приводит к испарению из нее части воды. Аммофосная пульпа, полученная при нейтрализации ЭФК аммиаком, содержит 50 - 60 % воды.

      В зависимости от состава применяемой ЭФК для производства аммофоса применяют следующие виды технологических схем:

      Схемы, основанные на нейтрализации не упаренной (20 - 30 % Р2О5) ЭФК с последующим обезвоживанием суспензии в распылительных сушилках или сушилках кипящего слоя (Рисунок 3.23).



      1 – аппарат САИ; 2 – сборник пульпы; 3 – аппарат РКСГ; 4,5 – топки; 6 – холодильник кипящего слоя; 7 – установка для охлаждения воздуха; 8 – грохот; 9 – дробилка; 10 – циклон; 11 – абсорбер

      Рисунок .. Технологическая схема производства аммофоса с РКСГ

      Технологическая схема производства аммофоса с использованием аппарата Распылительная сушилка-гранулятор с кипящим слоем (РКСГ) (Рисунок 3.23) позволяет соединить в одном аппарате операции упаривания пульпы, грануляции и сушки продукта, что обеспечивает высокую интенсивность всех стадий процесса при малых затратах тепла и электроэнергии.
ЭФК концентрацией 25 - 28 % и газообразный аммиак поступают в аппарат САИ (скоростной аммонизатор-испаритель) 1 при мольном отношении NH3:H3PO=1:1. За счет теплоты нейтрализации температура пульпы поднимается до 110 ºС, и часть воды испаряется. Затем атмосферная пульпа через сборник 2, обогреваемый паром, подается в верхнюю часть аппарата РКСГ 3, где распыляется топочными газами из топки 4, нагретыми до 700ºС. Пульпа упаривается, и ее частицы опускаются в нижнюю часть аппарата, в которой топочными газами, поступающими из топки 5, создается кипящий слой. Здесь порошкообразный продукт гранулируется и высушивается. Высушенные гранулы поступают в холодильник кипящего слоя 6, в который подается воздух из холодильной установки 7, охлаждаемой жидким аммиаком. Охлажденные гранулы аммофоса сортируются на грохоте 8. Товарная продукция нужной дисперсности поступает на склад, а крупная фракция измельчается на дробилке 9 и возвращается в холодильник 6. Газы из аппарата РКСГ проходят через циклон 10, где отделяется пыль аммофоса, возвращаемая в аппарат, и поступают на абсорбцию аммиака и фтороводорода в абсорбер 11, орошаемый водой.

      Недостатком данного способа являются высокие энергозатраты на сушку в кипящем слое топочных газов, громоздкость технологической схемы и недостаточно высокий выход (85 - 95 %) аммофоса из РКСГ.

      Схемы, основанные на нейтрализации концентрированной упаренной ЭФК (48 - 54 % Р2О5). В таких схемах (Рисунок 3.24) нейтрализацию ведут в две ступени сначала в нейтрализаторах 1, а затем в барабанном аммонизаторе-грануляторе (АГ) 2 с последующей сушкой суспензии в барабанном грануляторе-сушилке 3 (БГС).


      1 – нейтрализаторы; 2 – аммонизатор-гранулятор; 3 – сушильный барабан; 4 – циклоны; 5 – грохоты; 6– охладитель гранул; 7,8 – абсорберы

      Рисунок .. Схема производства гранулированного аммофоса с аммонизатором-гранулятором

      Упаренную фосфорную кислоту (52 % Р2О5) подают из хранилища в каскадно расположенные емкостные нейтрализаторы с мешалками. Одновременно в нейтрализаторы поступают стоки от систем абсорбции, в результате чего концентрация фосфорной кислоты снижается до 47 - 48 % Р2О5, разбавление необходимо для обеспечения текучести пульпы. Полученная в нейтрализаторах пульпа самотеком поступает в аммонизатор-гранулятор 2, где доаммонизируется жидким аммиаком до NН33РО4=1,15. Здесь же происходит смешение пульпы с ретуром и укрупнение гранул аммофоса за счет кристаллизации на их поверхности солей, растворимость которых меняется в зависимости от рН пульпы. Влажность материала в грануляторе поддерживают в пределах 1 - 2 % при помощи ретура.
Гранулированный продукт сушат в прямоточной барабанной сушилке 3 дымовыми газами, получаемыми при сжигании топлива в топке. Высушенные гранулы рассеивают на вибрационных грохотах 5. Мелкую фракцию в качестве ретура возвращают в аммонизатор-гранулятор.

      Крупную фракцию направляют в валковую дробилку; измельченный продукт возвращают в процесс вместе с мелочью. Товарную фракцию охлаждают атмосферным воздухом в холодильнике 6 до температуры не более 60 °C. Охлажденный продукт направляют на склад.
Схемы, основанные на нейтрализации неоперенной (20 - 30 % Р2О5) ЭФК с последующей упаркой аммофосной суспензии, гранулированием и сушкой продукта в аппарате БГС.

      Для производств, работающих на слабой экстракционной фосфорной кислоте, полученной разложением фосфоритов Каратау (с содержанием 24 - 25 % Р2О5), наиболее рациональной и приемлемой является схема с упаркой аммофосной суспензии и совмещенной сушкой и гранулированием в аппарате БГС.

      В этом случае процесс получения аммофоса протекает через следующие стадии:

      нейтрализация ЭФК аммиаком;

      выпаривание аммонизированной пульпы;

      грануляция и сушка;

      классификация высушенного продукта;

      охлаждение готового продукта;

      кондиционирование готового продукта;

      очистка отходящих газов;

      транспортировка на склад готового продукта.

      Технологическая схема получения аммофоса по методу с упаркой и сушкой аммофосной суспензии приведена на Рисунке 3.25.

      В этой схеме удаление воды происходит на стадиях аммонизации фосфорной кислоты за счет экзотермичности реакций, упаривания аммонизированной суспензии и сушки продукта.

      Фосфорную кислоту концентрации 22 - 29 % Р2Онейтрализуют газообразным аммиаком в аппарате САИ с временем пребывания 2 - 3 минуты или жидким аммиаком в каскаде сатураторов-нейтрализаторов с мешалками. В САИ реакционная масса вскипает за счет экзотермичности процесса и концентрируется. Пар из сепаратора отводится в теплообменник, в котором он нагревает исходную кислоту и конденсируется. В случае использования сатураторов жидкий аммиак под давлением не более 1,6 М подается через барботеры. В первом сатураторе нейтрализация ЭФК ведется до мольного отношения NH33PO(далее - МО) 0,4 - 0,5, что соответствует рН=1,9 - 2,2. Далее частично аммонизированная пульпа перетекает во второй сатуратор для последующей нейтрализации до МО=1,06 ÷ 1,1(рН=2,7 - 4,0).



      1 - аппарат САИ, 2 - выпарные аппараты, 3 - циркуляционные насосы, 4 - сборник упаренной суспензии, 5 - аппарат БГС, 6 - элеватор, 7 - грохот, 8 - валковая дробилка, 9 - охладитель КС, 10 - абсорбер с плавающей насадкой, 11 - полая башня,12 - испаритель жидкого аммиака, 13 - промежуточная емкость, 14 - теплообменник

      Рисунок .. Технологическая схема производства аммофоса с аппаратом БГС и упаркой пульпы

      Аммофосная суспензия концентрируется в трехкорпусной выпарной установке до снижения содержания воды от 55 - 56 до 18 - 25 %. Упаривание пульпы производится топочными газами, поступающими в выпарной аппарат через барботажную трубу, заглубленную под слой пульпы, находящейся в выпарном аппарате. Топочные газы получают в газовоздушных калориферах путем сжигания природного газа. Давление природного газа, поступающего в калорифер, равно 30 – 40 кПа, объемный расход не более 1500 м3/ч. Отходящие от выпарных аппаратов газы с температурой не более 90 °С по газоходу направляются на очистку в абсорбционный аппарат АПС. Упаренная аммонизированная пульпа из выпарных аппаратов поступает в сборники.

      Далее суспензию с температурой 112 - 115 °С гранулируют в смеси с ретуром и высушивают в аппарате БГС. Аппарат БГС представляет собой барабан диаметром 4,5 м, длиной 16 м, установленный наклонно в сторону движения материала. Скорость вращения барабана – 4,5 - 6,0 об/мин. В барабане установлен обратный шнек и имеются две зоны предварительной классификации. В загрузочной части аппарата БГС имеется приемно-винтовая насадка для предотвращения скопления продукта, в зоне грануляции и сушки – лопастная насадка для создания завесы в области распыливания пульпы форсунками, обеспечения требуемой длительности пребывания продукта в аппарате и улучшения процесса окатывания гранул. Выгрузка готового продукта происходит непрерывно через выгрузочную камеру с классификатором и газоход для отвода топочных газов. Кратность циркуляции ретура изменяется в пределах (1 - 5):1.

      Сушка в БГС распыляемой на ретур пульпы производится топочными газами, получаемыми при сжигании природного газа в горелке "Генератор горячего газа". Температура топочных газов на входе в БГС - не более 850 оС, температура отходящих из БГС газов - (80 - 120) оС. Температура отходящих газов регулируется дистанционно путем изменения расхода пульпы, подаваемой на сушку в БГС или путем изменения расходов природного газа и воздуха на горение и разбавление в горелке. В процессе сушки в газовую фазу выделяется 5 - 8 % аммиака от исходного расхода и 2 - 3 % фтора от вводимого с ЭФК ввиду частичного разложения образующихся солей. Отходящие из БГС топочные газы, содержащие пары воды, аммиак, соединения фтора и пыль готового продукта подвергаются очистке в системе абсорбции.

      Высушенный продукт разделяется по фракциям на вибрационных двухситовых грохотах. После охлаждения и рассеивания продукта на грохоте мелкую фракцию возвращают в качестве внешнего ретура в БГС. Крупную фракцию отправляют на дробление и повторный рассев.

      Товарную фракцию продукта охлаждают до 45 - 55 °С в аппарате КС для охлаждения воздуха, подаваемым вентилятором под решетку аппарата. Охлажденный продукт подвергается кондиционированию в барабане-кондиционере кондиционирующей смесью для снижения слеживаемости удобрения; готовый продукт отправляют на склад готовой продукции.

      Такая схема с одностадийной аммонизацией и упаркой оправдана и применяется в производстве аммофоса на ТОО "ЗМУ", она обладает рядом преимуществ, такими как простота технологической схемы и управления процессом. Вместе с тем этот вариант имеет и недостатки, связанные с высоким проскоком аммиака, что, следовательно, вызывает более высокие затраты на абсорбционное оборудование. Для облегчения работы узла абсорбции отходящих газов на ТОО "ЗМУ" предложена модернизированная схема двухступенчатой аммонизации, которую можно отнести к наилучшим доступным технологиям [44 - 45].

Модернизация узла аммонизации в производстве аммофоса

      В действующей технологической схеме производства аммофоса выполнена модернизация узла аммонизации, позволившая сократить потери аммиака в газовую фазу и существенно снизить нагрузку на отделение абсорбции отходящих газов, а также снизить поступление водяных паров в БГС. Основным внедренным в схему новым элементом является трубчатый реактор-смеситель, предназначенный для второй ступени нейтрализации – до нейтрализации упаренной пульпы. Принципиальная схема основных стадий производства изображена на Рисунке 3.26.



      Рисунок .. Принципиальная схема получения аммофоса с промежуточной упаркой суспензии

      Технологическая схема производства аммофоса представлена на Рисунке 3.27. ЭФК из хранилища фосфорной кислоты с помощью насоса подается по желобу в сатураторы с мешалками. Жидкий аммиак из отделения жидкого аммиака под давлением не более 1,6 МПа подается через барботеры в сатураторы. В сатураторах нейтрализация ведется до мольного отношения NH3:H3PO(далее МО) МО=0,7 моль/моль (pH=2,6). Из сатураторов кислая аммонизированная пульпа через щелевые расходомеры самотеком поступает по желобу в выпарные аппараты.

      Упаривание пульпы производится, как и в предыдущей схеме топочными газами, поступающими в выпарной аппарат через барботажную трубу, из газовоздушных калориферов, где получают их путем сжигания природного газа. Отходящие от выпарных аппаратов газы с температурой не более 150 °С по газоходу направляются на очистку в абсорбционный аппарат АПС. Упаренная аммонизированная пульпа из выпарных аппаратов насосами подается в трубчатые реакторы 1,2, в которые подводится жидкий аммиак с давлением не менее 0,60 МПа (6 кгс/см2) для доаммонизации. Схема трубчатого реактора приведена на Рисунке 3.28 [47].



      Рисунок .. Технологическая схема производства аммиака с двухступенчатой аммонизацией

      Процесс до аммонизации контролируется по значению концентрации азота (N) в готовом продукте. Аммиак на вторую стадию аммонизации подают с небольшим избытком ввиду "проскока" непрореагировавшего аммиака в трубчатом реакторе и термического разложения фосфатов аммония в процессе сушки.



      А – вход частично нейтрализованной, упаренной фосфатной пульпы; Б – вход жидкого аммиака; В – вход пара; Г – выход полностью нейтрализованной фосфатной пульпы

      Рисунок .. Схема трубчатого реактора

      Трубчатый реактор является аппаратом, обеспечивающим скоростное смешивание и взаимодействие реагентов с образованием полупродукта для получения минеральных удобрений. Принцип работы трубчатого реактора основан на интенсивном смешении потоков в смесительной камере. Предлагаемый трубчатый реактор имеет два ввода реагентов: "кислая" пульпа и жидкий аммиак. Жидкий аммиак вводится коаксиально через торцевую крышку реактора, "кислая" пульпа вводится тангенциально по отношению к камере смешения. Тангенциальный ввод обеспечивает закручивание аммонизированной пульпы вокруг перфорированного аммиачного патрубка, что обеспечивает равномерную объемную реакцию.

      Образующаяся пульпа фосфатов аммония не налипает на внутренней поверхности распределителя, а отдувается от него струями аммиака. Образовавшаяся пульпа через сопло удаляется из реактора. В данной конструкции перемешивание происходит по всему объему реактора. После трубчатых смесителей пульпа посредством распылительных форсунок подается в аппараты БГС. Для равномерного ввода аммонизированной пульпы на входе в БГС устанавливается классическая форсунка для распыливания пульпы. Последующие стадии соответствуют аналогичной схеме с одноступенчатой аммонизацией в сатураторах.

      Реализация двухступенчатой нейтрализации (первая ступень на стадии сатурации, вторая ступень в компактном трубчатом смесителе) позволяет получать после стадии выпаривания пульпу с более низкой влажностью до 35 % за счет перевода первой ступени нейтрализации в "кислый" режим. При этом увеличение влагосъема на стадии выпаривания за счет улучшения свойства текучести "кислой" пульпы разгружает аппараты БГС на стадии гранулирования и сушки по испаряемой воде до приемлемого показателя, позволяющего получать продукт с требуемыми физико-химическими показателями. Преимуществом такой схемы является высокая интенсивность аммонизации в трубчатом реакторе и высокая степень аммонизации, обеспечивающая снижение нагрузки на абсорбционное оборудование.

      Применение в производстве аммофоса высокоэффективного аппарата – трубчатого реактора в связке с правильно подобранным расположением распылительной форсунки позволит существенно увеличить производительность системы и улучшить технико-экономические показатели производства. Повышение производительности технологической системы предусматривает увеличение объема пульпы фосфата аммония, подаваемой в БГС через форсунку. Данный факт главным образом связан с тем, что вязкость пульпы после донейтрализации в трубчатом реакторе достаточно невысокая по сравнению с классической схемой двухступенчатой нейтрализации.

      Усовершенствованная технология аммофоса с двухступенчатой аммонизацией фосфорной кислоты позволяет сократить потери аммиака в газовую фазу и существенно снизить нагрузку на отделение абсорбции отходящих газов, а также снизить поступление водяных паров в БГС. Применение для донейтрализации упаренной пульпы высокоинтенсивного трубчатого реактора-смесителя обеспечивает высокую степень аммонизации и повышение производительности системы.

Очистка отходящих газов

      Отходящие из БГС газы проходят сухую очистку от пыли аммофоса в циклоне. Уловленная в циклоне пыль ленточным конвейером передается в БГС в качестве внешнего ретура. После циклона газ проходит мокрую очистку от аммиака, соединений фтора и остаточных количеств пыли в абсорбере Вентури, который орошается слабой ЭФК плотности 1,28 - 1,30 г/см(рН=1). Очищенный газ с капельками кислоты поступает в нижнюю часть абсорбера пенного скоростного (АПС), где отделяется жидкость, а отходящие газы поднимаются в верхнюю часть абсорбера АПС, который орошается промышленной водой.

      Отходящие газы после выпарных аппаратов и брызгоуловителей очищаются в двухступенчатом абсорбере АПС от аммиака, фтора и пыли аммофоса. Аналогичную очистку проходят газы, отсасываемые от хранилища ЭФК, сатураторов, напорных баков и сборников. Орошение абсорберов проводится промышленной водой. Аспирационные отсосы от грохотов, элеваторов и ленточных конвейеров также проходят двухстадийную очистку в циклонах и абсорберах АПС. Очищенный газ, выходящий из абсорберов, вентилятором выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

3.2.4. Производство ТКФ

      Обесфторенные фосфаты производятся двумя способами. Для переработки тугоплавкого апатитового концентрата, содержащего не более 5 % SiO2, применяется метод спекания сырья со смачиванием его разбавленной фосфорной кислотой без добавки кварцита. Более легкоплавкие фосфориты Каратау перерабатываются методом плавления ввиду того, что высокое содержание пустой породы, в частности, 20 - 30 % кремнезема, позволяет снизить температуру плавления и проводить процесс в расплаве. Снижению температуры также способствует повышенное (по сравнению с апатитом) содержание соединений железа и алюминия.

      Сущность процесса гидротермической переработки фосфоритов Каратау состоит в разрушении кристаллической решетки фторапатита под воздействием высокой температуры (1450 - 1500 °С) и водяных паров, образующихся при сжигании природного газа, с выделением фтора из кристаллической решетки в газовую фазу. При этом протекает основная реакция с образованием гидроксилапатита:

      Са5F(РО4)32О=Са5ОН(РО4)3+НF                  (3.48)

      В присутствии кремнезема образуются твердые растворы фосфата и силикатов кальция – силикофосфаты разного состава (в зависимости от содержания кварцита в сырье), растворимые в 0,4 % растворе соляной кислоты:

      2Са5ОН(РО4)3+SiО2=3Са3(РО4)2+СаSiО32О                  (3.49)

      Суммарная реакция гидротермической обработки фосфатного сырья выражается уравнением:

      2Са5F(PO4)3+SiO2+H2O=3Ca3(PO4)2+CaSiO3+2HF            (3.50)

      Так как фосфатное сырье Каратау содержит соединения магния, то вместе с силикатом кальция образуются и силикаты магния. Оптимальной температурой, при которой достигается практически полное выделение фтора в газовую фазу по реакции (3.48), является 1450 - 1500ºС. Плавление фосфатного сырья осуществляется в циклонной печи. Основные стадии производства представлены на принципиальной схеме (Рисунок 3.29) [32].


      Рисунок .. Принципиальная схема получения КОФ методом циклонной плавки

Гидротермическая переработка фосфоритов

      В процессе гидротермической переработки фосфоритов Каратау 92 - 98 % фтора выделяется в виде газообразного фтороводорода (НF), который характеризуется высокой температурой и запыленностью. Тепло отходящих газов утилизируется в котле-утилизаторе энерготехнологического агрегата. Сухая очистка отработанных в котле газов от пыли производится в пылеуловителе и сухом электрофильтре, а газообразные фтористые соединения поглощаются из газов путем карбонатно-аммиачной известковой абсорбции по реакции:

      НF+NH4HCO3=NH4F+H2О+CO2                  (3.51)

      Процессы плавления фосфатного сырья и получения пара производятся в энерготехнологическом агрегате ЭТА-ЦФ- 7Н (далее ЭТА), который состоит из следующих основных узлов (Рисунок 3.30):

      технологического циклона с камерой расплава (радиационная часть ЭТА);

      котла-утилизатора, образующего камеру охлаждения фторсодержащих газов;

      экранных поверхностей камеры охлаждения на входе и выходе фторсодержащих газов;

      барабана котла-утилизатора;

      выносных циклонов;

      пароперегревателей;

      пароохладителя;

      воздухоподогревателяи водяного экономайзера;

      холодной воронки.

      Снаружи энерготехнологический агрегат теплоизолирован.



      1 - циклонная печь; 2 - сепаратор расплава; 3 - радиационный котел (камера охлаждения); 4 - охлаждающий элемент; 5 - пароперегреватель; 6 - экономайзер (водяной); 7 - воздухоподогреватель

      Рисунок .. Принципиальная схема циклонного энерготехнологического агрегата

      Технологическая схема получения КОФ циклонной плавкой приведена на Рисунке 3.31. Фосфоритная мука из бункера 1 сжатым воздухом с помощью форсажных камер подается в бункер плавильного отделения 3, откуда поступает в технологический циклон 4 ЭТА. Отработанный транспортирующий воздух, пройдя очистку от пыли, через выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу. Уловленная пыль возвращается в промежуточный бункер.

      Для плавления фосфоритной муки применяется высокотемпературная газовоздушная смесь, полученная при сжигании природного газа. Природный газ и подогретый до 440 - 480 °С воздух для его горения вводятся в циклонную печь 4 через четыре горелки 5, расположенные в его верхней камере. Вследствие тангенциального расположения горелок создается турбулентный поток газовоздушной смеси, под действием которого подаваемое в циклон фосфатное сырье отбрасывается на внутреннюю поверхность циклона, плавится, обесфториваясь. Плав по стенке стекает вниз, образуя гарнисаж, и попадает в камеру (сепаратор) расплава 6. В сепараторе расплава происходит разделение плава и отходящих фторсодержащих газов. Плав из камеры расплава через летку вытекает на грануляцию и охлаждение, которые осуществляются в обильном объеме охлаждающей воды. Вытекающий из летки технологического циклона плав фосфатного сырья вследствие охлаждения образует настыли на отверстии летки. Очистка летки от настылейпроизводится путем ручной механической очистки.



      1, 22 - бункеры; 2 - элеваторы; 3 - промежуточный бункер; 4 - циклонная камера; 5 - горелки; 6 - сепаратор расплава; 7 - радиационный котел; 8 - пароперегреватель; 9 - экономайзер; 10,11 - пылеуловитель; 12 –сухой электрофильтр; 13 - 16 - абсорбционное устройство; 17 - выхлопная труба; 18 - хранилище карбонатно-аммиачных растворов; 19 - сгуститель; 20 - емкости для содового растворителя; 21 - грануляционный бассейн; 23 - сушилка; 24 - шаровая мельница, 25 - бункер готового продукта

      Рисунок .. Технологическая схема производства обесфторенного фосфата в циклонном энерготехнологическом агрегате

Подготовка питательной воды

      В процессе получения пара в котле-утилизаторе ЭТА в качестве теплоносителя используется химочищенная, деаэрированная вода. В исходной воде, поступающей на химочистку, содержатся взвешенные (механические) и растворенные примеси, к которым относятся соединения кальция и магния, железа, алюминия и коллоидно-растворенные соединения. Соли жесткости и другие нерастворимые в воде соединения откладываются в виде накипи на внутренних поверхностях нагрева, резко ухудшая условия теплопередачи. При низком значении рН питательной воды усиливаются коррозионные процессы, т.е. разъедание и появление язвин на внутренних сторонах поверхностей нагрева котла. Наличие в воде взвешенных примесей вызывает вспенивание и выброс воды из котлов в паропроводы, ухудшение качества вырабатываемого пара, увеличение шламосодержания.

      Качество используемой в котле-утилизаторе воды должно обеспечивать его работу без коррозионных повреждений, отложений накипи, шлама и получение пара с содержанием в нем вредных примесей, не превышающих допустимых значений. Химическая очистка воды производится в две ступени:

      предварительное осветление в механических фильтрах;

      умягчение воды по противоточной схеме натрий-катионирования.

      Предварительное осветление в механических фильтрах заключается в фильтровании исходной воды через слои фильтрующих материалов и осветления ее от взвесей. Взрыхляющая промывка механических фильтров выполняется осветленной водой и сжатым воздухом в направлении снизу вверх. Сброс взрыхляющей воды от фильтров выполняется по трубопроводу дренажей в баки сбора сточных вод. Опорожнение фильтра производится в дренажный канал.

      Умягчение осветленной воды осуществляется по противоточной схеме методом катионного обмена в Na+-катионитовых фильтрах, которые загружены катионитом и сульфоуглем. Умягчение основано на способности катионитов поглощать из воды катионы кальция и магния, отдавая воде ионы натрия, которыми предварительно насыщают материал. При фильтрации воды через слой катионирующего материала катионы обмениваются, вследствие чего общая жесткость воды снижается, щелочность не меняется, а сухой остаток несколько возрастает.

      Фильтрование воды через слой катионита ведется до достижения предельно-допустимой жесткости в фильтрате не более 5 мкмоль/дм3. После насыщения катионита катионами Са2+ и Mg2+ регенерацию катионита осуществляют, пропуская через загрузочные слои фильтра раствор хлорида натрия (поваренной соли). После регенерации фильтры отмывают исходной водой до жесткости не более 5 мкмоль/дм3. Стоки после регенерации и отмывки фильтров стекают в промливневую канализацию и направляются в шламонакопитель.

      Исходная вода, поступающая на химическую обработку, может содержать растворенные в ней газы-кислород, диоксид углерода, азот и др. Для удаления газов из питательной воды применяется термическая деаэрация путем подачи в воду пара, представляющая собой сочетание процессов теплообмена и массообмена (удаление выделившихся газов из воды в паровую среду). Химочищенная вода подается на деаэрацию до содержания кислорода не более 20 мкг/кг; нитритов в пересчете на кислород (О2) – не более 20 мкг/кг, углекислый газ должен отсутствовать.

Усовершенствованная схема производства ТКФ

      Действующее на ТФ ТОО "Казфосфат" заводе "МУ" производство ТКФ неоднократно подвергалось модернизации, в результате чего технологическая схема была существенно усовершенствована, а именно:

      сухие электрофильтры для очистки газов от пыли заменены инерционно-вихревые пылеуловители;

      карбонатно-аммиачная абсорбция отходящих газов заменена на известковую;

      смонтирован узел смешения плава гранулята с термической фосфорной кислотой с целью получения трикальцийфосфата кормового высшего сорта;

      на узле грануляции плава трикальцийфосфата установлен пневмо импульсный аппарат для очистки летки от настылей плава.

      Модернизация позволила увеличить мощность производства, снизить затраты на очистку отходящих газов и эксплуатацию оборудования и повысить качество продукта. Внедрение пневмоимпульсного аппарата для очистки летки существенно интенсифицировал процесс очистки летки от настылей плава. В связи с требованием рынка на кормовые фосфаты с содержанием фосфора 16 % и более на базе оборудования цеха КОФ разработана технология получения трикальцийфосфата высшего сорта, содержащего (37±1) % соляно растворимой формы Р2Ос применением гранулята трикальцийфосфата и ортофосфорной термической кислоты.

      Усовершенствованная схема производства КОФ приведена на рисунке 3.32. Процессы плавления фосфатного сырья в энерготехнологическом агрегате и подготовки питательной воды производятся аналогично, как описано в разделе 3 при описании отделения плавления и фильтрации жидкой серы. Функционирование модернизированных узлов приведено в следующих подразделах.


      1, 22 - бункеры; 2 - элеваторы; 3 - промежуточный бункер; 4 - циклонная печь;

      5 - горелки; 6 - сепаратор расплава; 7 - радиационный паровой котел; 8 - пароперегреватель; 9 - водяной экономайзер; 10 - циклон; 11 - инерционно-вихревой пылеуловитель; 12 - подогреватель воздуха; 13 - приемная камера, 14 - градирня; 15 - гранжелоб; 16 - аппарат АПН; 17 - сгуститель; 18 - приемный бак; 19 - санитарная башня, 20 - выхлопная труба; 21 - грануляционный бассейн; 23 - сушильный барабан; 24 - шаровая мельница, 25 - бункер готового продукта; 26 - приемный бункер пыли.

      Рисунок .. Усовершенствованная технологическая схема производства обесфторенного фосфата методом плавления

Получение энергетического пара

      Отходящие из технологического циклона газы после отделения плава проходят через сепаратор расплава 6, где из них дополнительно улавливаются содержащиеся частицы расплава фосфатного сырья, которые вносятся в котел-утилизатор ЭТА. В камере охлаждения частицы плава конденсируются и извлекаются из камеры через холодные воронки. Далее отходящие газы поступают в котел-утилизатор (7), где последовательно проходят камеру охлаждения, пароперегреватель (8), воздухоподогреватель (10) и водяной экономайзер (9). Из деаэратора часть воды поступает в пароохладитель, а другая часть – в водяной экономайзер котла-утилизатора, после чего вся вода поступает в барабан котла через питательную перфорированную трубу, равномерно распределяясь по всей длине.

      Из барабана по опускным трубам вода поступает в нижние камеры технологического циклона экранных панелей чистого отсека. По экранным трубам пароводяная смесь входит в барабан котла, где она разделяется на пар и воду. Пар через верхнюю щель пароприемного короба входит в паровое пространство барабана, а вода через нижние щели короба попадает в водяное пространство барабана, смешивается с питательной водой и идет по опускным трубам на повторную циркуляцию.

      Упаренная котловая вода чистого отсека с солесодержанием не более 1100 мг/кг по трубам идет в выносные циклоны 10, образующие вторую ступень испарения. По пароотводящим трубам из верхних камер солевых отсеков пароводяная смесь входит в выносные циклоны тангенциально и сепарируется. Вода по опускным трубам идет на повторную циркуляцию, а пар по пароопускным трубам входит в паровой объем барабана и смешивается с паром чистого отсека. Весь пар из барабана котла направляется по трубам в приемную камеру пароперегревателя. Отсепарированная в циклонах вода выводится из барабана и идет в сепаратор на непрерывную продувку котла. Стоки продувочные сбрасываются в гранбассейн.

      После перегрева в пароперегревателе, перегретый пар по паропроводу подается в паровые сети завода. Давление перегретого пара на входе в общий паропровод должно быть не более 3,0 МПа, температура не более 450 ºС, солесодержание не более 0,45 мг/кг, массовый расход 15 - 35 тонн/ч.

      По тракту движения через котел-утилизатор ЭТА газы охлаждаются до температуры: на выходе из камеры охлаждения не менее 600 0С; после пароперегревателя – не более 700 0С; после ЭТА - не более 280 0С.

      В результате утилизации тепла отходящих газов котловой водой получают перегретый пар. В паровом котле генерируется 6,8 тонн пара на 1 тонну готового продукта, общий коэффициент использования теплоты достигает90 %.

Очистка отходящих газов

      Отходящие газы очищаются от пыли в двух последовательных аппаратах ИВПУ 11. Уловленная пыль собирается в бункере, по мере накопления она отгружается в железнодорожные цистерны и передается в производство ЭФК.

      Фторсодержащие газы после ИВПУ вентилятором подаются на двухступенчатую известковую абсорбцию в два цилиндрических аппарата АПН – абсорберы с плавающей насадкой 16 (Рисунок 3.33), а затем – в санитарную башню. Фтористые соединения поглощаются из газов путем известковой абсорбции по реакции:

      2НF+Са(ОН)2=СаF2+2H2О                              (3.52)



      Рисунок .. Схема работы аппарата АПН

      Раствор известкового молока с массовой долей Са(ОН)не менее 12 % и рН не менее 10 поступает из отделения нейтрализации цеха аммофоса в сгуститель, откуда погружным электронасосным агрегатом подается в циркуляционные баки первой и второй ступени абсорбции. Из циркуляционных баков раствор известкового молока подается на орошение аппаратов АПН на форсунки грубого распыла, над которыми расположен каплеуловитель.

      На форсунки санитарной башни известковое молоко также подается из циркуляционного бака. Отработанный известковый раствор из санитарной башни поступает обратно бак. Из баков отработанный известковый раствор отводится в лоток гидроудаления и транспортируется в шламонакопитель. Процесс абсорбции организован в противоточном режиме, за счет которого обеспечивается максимальное контактирование газовой и жидкой фаз и более полное улавливание фтора из отходящих газов.

Грануляция плава трикальцийфосфата

      Из камеры расплава технологического циклона ЭТА плав вытекает в приемную камеру (13), где попадает в струю охлаждающей воды, подаваемой в побудительные сопла насосом под давлением. Плав в струе воды разбивается на гранулы, образующаяся смесь воды и гранул транспортируется по гранжелобу 15 в грануляционный бассейн 21.

      Массовая доля фтора в гранулированном плаве из гранжелоба должна быть не более 0,2 %, а массовая доля Р2О5, растворимого в 0,4 %-ном растворе соляной кислоты -(27+1) %. Транспортирующая гранулированный плав вода после гранбассейна по соединительному каналу поступает в градирню 14, где охлаждается и при помощи электронасосного агрегата подается в приемную камеру ЭТА на охлаждение и грануляцию расплава.

Сушка и измельчение гранулята

      По мере накопления гранулята в бассейне трикальцийфосфат периодически выгружается грейферным краном на площадку для предварительного обезвоживания. Площадка расположена рядом с бассейном и имеет в сторону последнего уклон для стока воды. После предварительного обезвоживания до массового содержания влаги не более 10 % гранулят с массовым расходом не менее 10 тонн/ч загружается в бункер 22 сушильного барабана 23, откуда дозируется в сушильный барабан при получении трикальцийфосфата первого сорта или в шнек-смеситель при получении продукта высшего сорта, куда также подается термическая ортофосфорная кислота с массовым расходом не более 2,8 тонн/ч. После смешения и взаимодействия компонентов смесь подается на сушку в сушильный барабан.

      Сушка гранулята или смеси гранулята с кислотой осуществляется топочными газами, образующимися при сжигании природного газа в топке, куда также подается воздух. Топочные газы из топки поступают в сушильный барабан при температуре не более 850 ºС. Массовая доля воды в высушенном грануляте на выходе из сушильного барабана должна быть не более 1 %. Топочные газы после сушильного барабана поступают в аппарат ИВПУ, где очищаются от пыли и через выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу.

      Высушенный гранулят подается в шаровую мельницу 24 на измельчение. В первой камере шаровой мельницы, заполненной стальными шарами, производится дробление и предварительное измельчение гранулята. Во второй камере, заполненной стальными цилиндрами, производится измельчение и помол. Из шаровой мельницы трикальцийфосфат поступает в бункер измельченного продукта 25. Размол плава в мельнице производится до нормируемой крупности, при которой остаток на сите с отверстиями диаметром 1 мм должен составлять не более 1 %. Запыленный продукт из шаровой мельницы проходит очистку в ИВПУ, а затем вентилятором через выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу. Пыль, уловленная в ИВПУ, возвращается в промежуточный бункер.

Переработка уносов из-под холодных воронок

      Уносы из-под холодных воронок представляют собой застывшие куски плава трикальцийфосфата с повышенным содержанием фтористых соединений, поэтому они не могут использоваться как готовый продукт, а утилизируются в производстве ЭФК.

      Уносы из-под холодных воронок подаются в сушильный барабан, сушка осуществляется топочными газами, образующимися при сжигании природного газа. Топочные газы поступают в сушильный барабан при температуре не более 850 ºС и после сушильного барабана поступают в аппарат ИВПУ, где очищаются от пыли и через выхлопную трубу выбрасываются в атмосферу.

      Уносы после сушильного барабана подаются в шаровую мельницу на измельчение. Измельченные уносы выгружаются из мельницы в бункер для вывоза в цех ЭФК на переработку. Запыленный воздух очищается от пыли в ИВПУ, затем выбрасывается в атмосферу. Пыль, образующаяся в ИВПУ, возвращается в бункер.

3.2.5. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Выбросы загрязняющих веществ в производстве серной кислоты

      Технологические процессы как источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух:

      узел разогрева печного отделения (сброс дымовых газов после котлопечного агрегата на свечу);

      узел разогрева контактного отделения (сброс дымовых газов после теплообменника на свечу);

      конечная абсорбция триоксида серы (содержание загрязняющих веществ в отходящих газах на выходе из выхлопной трубы).

      Количество выбросов в общем случае зависят от температурного режима ведения процесса, эффективности катализатора и абсорбционного оборудования, начальной концентрации SO2.

      В таблице 3.39 представлены выбросы основных загрязняющих веществ, определенных как маркерные вещества.

      Таблица .. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве серной кислоты

№ п/п

Наименование технологического процесса

Наименование маркерного ЗВ

Концентрация выбросов, мг/м3

ПДК м.р., мг/м3

ПДК с.с., мг/м3

Примечание

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Конечная абсорбция триокисида серы (2-стадийный процесс контактирования)

SO2

2394

506

0,5

0,05

Выброс отходящих газов через выхлопную трубу моногидратного абсорбера

2

H2SO4

195

49

0,3

0,1

Выбросы загрязняющих веществ в производстве ЭФК

      Выбросы загрязняющих веществ (кислых фтористых газов) образуются в технологическом процессе разложения фосфоритной муки, дозревания фосфорнокислотной суспензии при заданном температурно-концентрационном режиме, а также при фильтрации ЭФК.

      Для очистки отходящих газов от фтора перед выбросом в атмосферу используются абсорбционные системы. Подпитка технологических систем абсорбции производится промышленной водой с контролем и регулированием расхода и слабым раствором кремнефтористоводородной кислоты от санитарной системы абсорбции. Технологическая абсорбция фтористых газов предусматривает создание трех циклов орошения: "грязный" цикл абсорбции от реактора разложения; "чистый" цикл абсорбции от реактора разложения; цикл абсорбции от реактора дозревания.

      Источником выделения другого вредного вещества – сырьевой пыли – является бункер и ленточный конвейер. Для предотвращения пылеобразования на рабочем месте бункер герметично закрыт, а отходящий из бункера запыленный воздух перед выбросом в атмосферу проходит очистку в рукавных фильтрах, что способствует поддержанию уровня запыленности воздуха рабочей зоны не выше ПДК. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве ЭФК приведены в таблице 3.40.

      Таблица .. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве ЭФК

п/п

Наименование технологического процесса

Наименование маркерного ЗВ

Концентрация выбросов, мг/м3

ПДК м.раз
Мг/м3

ПДК с.с.
Мг/м3

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

7

1

Разложение фосфатного сырья

HF

2,5

1,02

0,02

0,005

2

Подача фосфатного сырья в разложение

пыль

100

10

0,5

0,15

Выбросы загрязняющих веществ в производстве аммофоса

      Выбросы загрязняющих веществ образуются в технологическом процессе выпаривания аммонизированной ЭФК, доаммонизации аммофосной пульпы, гранулирования и сушки аммофосной пульпы в БГС, при классификации, фасовке и отгрузке готовой продукции. Отходящие газы содержат аммиак, фтороводород, а также аммофосную пыль. Аммиак переходит в газовую фазу в основном при сушке влажных гранул и при упаривании аммофосной пульпы. Перед выбросом газов в атмосферу их очищают сначала от пыли - в циклонах, а затем от аммиака и фтора - в абсорберах. В таблице 3.41 представлены выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве аммофоса.

      Таблица .. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ в производстве аммофоса

№п/п

Наименование маркерного ЗВ

Концентрация выбросов, мг/Нм3

ПДК м.р.,
мг/м3

ПДК с.с., мг/м3

Примечание

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

7

1

HF

7.2

3.9



-

2

NH3

92

32.3

0,2

0,04

3

Пыль аммофоса

109

51.2

2

0,2

Эффективное осаждение твердых частиц из запыленного газа осуществляется в центробежных аппаратах.

      Выбросы загрязняющих веществ в производстве трикальцийфосфата кормового

      Технологический выброс образуется в процессе гидротермической обработки фосфоритной муки. Основными загрязняющими веществами, попадающими в атмосферу, являются выбросы пыли и фторсодержащих отходящих газов. Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух: энерготехнологический агрегат; сушильный барабан; шаровая мельница; места пересыпки фосфатного сырья и готового продукта, а также возможные выбросы пыли при переполнении бункеров склада готовой продукции, бункеров оборотной пыли и силосов фосфатного сырья.

      Используемое в отделении абсорбции пылегазоочистное оборудование позволяет осуществлять очистку отходящих газов от энергетических агрегатов известковым молоком. По этому методу фторсодержащие газы проходят две стадии очистки: сухую - от пыли в инерционно-вихревом пылеуловителе и мокрую от фтористых соединений и остаточной пыли в абсорберах. Очистка фторсодержащих газов, отходящих от гранжелобов, котло-агрегатов осуществляется с использованием скруббера, путем орошения его промышленной водой. Прошедшая через скруббер вода возвращается через сборник и обеспечивает постоянную циркуляцию. Операции, связанные с сушкой, измельчением и отгрузкой гранулята, сопровождаются выбросами пыли, которые перед попаданием в атмосферу проходит очистку в инерционно-вихревом пылеуловителе.

      В таблице 3.42 представлены выбросы основных загрязняющих веществ, определенных как маркерные вещества.

      Таблица .. Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ


п/п

Наименование технологического процесса

Наименование маркерного ЗВ

Концентрация выбросов, мг/м3

ПДК м.р., мг/м3

ПДК с.с., мг/м3

Примечание

Макс.

Мин.

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство трикальцийфосфата кормового

HF

39,8

24,4

0,02

0,005

Использование "сухих" и "мокрых" методов очистки отходящих газов

SiO2<20 %

11659,3

4428,7

0,5

0,15

3.2.6. Сбросы загрязняющих веществ в воду и ОС

Сбросы загрязняющих веществ в производстве серной кислоты

      Использование оборотной системы водоснабжения в технологии производства серной кислоты исключает образование сточных вод. Исключением является продувочная вода продувки из солевых отсеков котлов для поддержания заданного солесодержания котловой воды. Большая часть объема продувочных стоков повторно используется на производственной площадке для разбавления серной кислоты или подпитки системы оборотного водоснабжения. Остаточное количество сбрасывается в промливневую канализацию.

Сбросы загрязняющих веществ в производстве ЭФК

      Использование оборотной системы водоснабжения в технологии производства ЭФК исключает образование сточных вод. Образующиеся в процессе производства растворы, содержащие фтор, P2Oи другие компоненты:

      промышленная вода, отработанная при создании вакуума в ВВН;

      проливы от оборудования, стоки от смыва полов и промывки оборудования;

      перерабатываются в цикле производства или направляются на станцию нейтрализации, где нейтрализуются известковым молоком. Очищенные сточные воды после нейтрализации и отделения осадка повторно используются в водооборотных циклах цехов ЭФК и других производств.

      Абсорбционный раствор от систем санитарной и технологической абсорбции с содержанием 0,5 % Н2SiFпосле разбавления до 0,4 % полностью утилизируется на узле фильтрации (используется для промывки ленты и ткани ЛВФ). Сточные воды, образующиеся периодически при промывке оборудования и содержащие в незначительных количествах фтор и Р2О5, перерабатываются на узле фильтрации.

Сбросы загрязняющих веществ в производстве аммофоса

      Используется схема бессточного водоснабжения. Условными источниками образования сточных вод могут быть:

      абсорбционная очистка отходящих газов;

      конденсация сокового пара, образующегося при упарке пульпы;

      конденсация пара, используемого в качестве теплоносителя для упарки пульпы и испарения жидкого аммиака;

      конденсация паров воды в газоходах и выхлопных трубах отходящих газов.

      Сточные воды могут периодически появляться при проливах кислот или реакционных смесей, в этом случае всегда предусматривается их отдельный сбор и переработка в технологии. Однако фактически в процессе производства аммофоса технологические сточные воды не образуются, так как отсутствует сброс во внешнюю среду. Все сточные воды цеха по производству аммофоса собираются и перерабатываются в производственном цикле или на смежных производствах (производстве ЭФК, производстве серной кислоты и т. д.).

Сбросы загрязняющих веществ в производстве ТКФ

      Использование в производстве оборотной системы водоснабжения исключает образование сточных вод непосредственно в водные объекты. Подпитка оборотного цикла производится стоками после продувки котлов и охлаждения сальников питательных и кессонных насосов, подшипников шаровых мельниц и воздуходувных машин. В процессе подготовки химочищенной воды, которая используется в качестве теплоносителя в процессе получения пара в котле-утилизаторе, сброс минерализованных сточных вод осуществляется в баки сточных вод, после усреднения с регенерационными водами фильтров и концентратом, и направляется насосной станцией перекачки сточных вод на утилизацию в отделение нейтрализации цеха аммофоса.

      Таблица .. Нормы образования отходов производства ТКФ


п/п

Наименование отходов, состав, аппарат или стадия образования

Направление использования, метода очистки или уничтожения

Нормы образования отходов, кг/т

первого сорта

высшего сорта

1

2

3

4

5

1

Стадия получения энергетического пара в ЭТА поз. 56.
Уносы из-под холодных воронок

Передача в производство аммофоса для получения ЭФК

125

118,8

2

Стадия очистки отходящих газов:
- ИВПУ поз. 200
Оборотная пыль

Передача в производство аммофоса для получения ЭФК

70

66,5

3

Стадия получения химочищенной воды:
- грязная ячейка мокрого хранения соли, поз. 37
Солевой шлам

Хранение в отвалах фосфогипса

0,06

0,06

3.2.7. Отходы производства

Отходы в производстве серной кислоты

      Отходы, образующиеся в процессе производства серной кислоты:

      отработанный катализатор – образуется при замене контактной массы (единовременно). Предусмотрено временное хранение в специальном складском помещении с последующей отправкой потребителю (завод-изготовитель или сторонняя компания) для переработки и извлечения ванадия.

      шлам серный (кек) – образуется после чистки фильтров, плавилок и сборников. Используется в качестве добавок к материалам при строительстве автодорог. Размещается на отдельной площадке складирования.

      Нормативные объемы образования отходов производства представлены в таблице 3.44

      Таблица .. Объемы образования отходов производства серной кислоты


п/п

Наименование отхода

Метод очистки, повторного использования

Объем образования, тонн

Уровень опасности

1

2

3

4

5

1

Катализатор ванадиевый отработанный

Передача сторонним организациям на переработку

54

Зеленый

2

Шлам серный (кек)

Использование в строительной отрасли

3600

Зеленый

Отходы в производстве ЭФК

      Основным отходом, образующимся в производстве ЭФК, является фосфогипс, который образуется в процессе отделения жидкой фазы от твердой. Фосфогипс удаляется с помощью системы ленточных конвейеров и автотранспорта. Содержание в фосфогипсе примесных соединений, представленных в малорастворимой форме, зависит от технологии ЭФК и состава фосфатного сырья. Фосфогипс в дальнейшем подлежит использованию в качестве мелиоранта для солонцовых и кислых почв и как компонент серосодержащего удобрения, что является одним из наиболее перспективных направлений с точки зрения использования и переработки крупнотоннажных объемов фосфогипса. Нормативные объемы образования отходов производства представлены в таблице 3.45.

      Таблица .. Нормы образования твердых отходов производства ЭФК


п/п

Наименование отходов

Направление использования,
метода очистки или уничтожения

Нормы образования отходов,
т

по проекту

примечание

1

2

3

4

5

1

Фосфогипс(CaSO· 2H2O)
Содержание при выгрузке с ЛВФ:
P2O5общ.- не более 1,0 %
P2O5водораств. - не более 0,4 %
F-(0,4 ÷ 0,5) %
Н2Ообщ. – не более 40 %

Вывозится в отвал автотранспортом.
Используется в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта

1 325 320 тонн/год
 
2,79 тонн/тонн продукта

В пересчете на сухой фосфогипс

Отходы в производстве аммофоса

      Процесс производства аммофоса исключает образование отходов.

Отходы в производстве ТКФ

      Жидкими отходами производства являются абсорбционные растворы после очистки отходящих газов от фторсоединений, которые по желобу откачиваются в экранированный шламонакопитель фосфогипса. Твердые отходы: уносы из-под холодных воронок энерготехнологического агрегата и оборотная пыль, уловленная на инерционно-вихревом пылеуловителе, используются в производстве ЭФК в цехе аммофоса. К твердым отходам также относится солевой шлам из ячейки мокрого хранения соли, который периодически образуется при очистке ячейки, вывозится на отвал фосфогипса. Образующееся в производстве известковое молоко для абсорбционных растворов и промывки ж/д цистерн, непрореагировавшие зерна извести могут использоваться на собственные нужды, в случае необходимости, оставшаяся часть по мере накопления вывозится на специализированные площадки. Количество непрореагировавших зерен извести, получаемой по ГОСТ 9179, должно быть не более 14 % от количества используемого молока на 1 тонну продукции.

3.2.8. Потребление топливно-энергетических ресурсов

Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии при производстве серной кислоты

      Все производители серной кислоты используют энергосберегающие технологические схемы. В процессе производства серной кислоты выделяется значительное количество тепла. Избыточное тепло экзотермических реакций сжигания серы и окисления SOдо SOутилизируется котлом-утилизатором с выносными элементами в побочный продукт – перегретый пар давлением 4,0 МПа и температурой 440 С. Перегретый пар используется для производства электроэнергии и собственных нужд производства. Перегретый пар направляется по паропроводу в паровую турбину
П- 25 - 3,4/0,6 с турбогенератором Т- 25 - 2У3. Пар производственного отбора турбины давлением 0,6 - 0,8 МПа используется для собственных нужд производства. Наличие у турбогенератора конденсатора позволяет работать агрегату в конденсационном режиме с возвратом конденсата в сборник питательной воды энергоустановки котла-утилизатора, что снижает потребление питательной воды из отделения химводоподготовки.

      Плавление серы осуществляется с помощью встроенных нагревательных элементов в виде спиралей змеевикового типа, теплоносителем является перегретый пар. Для обогрева оборудования и серопроводов используется пар давлением 0,5 - 0,6 МПа и температурой 150 - 165 С. Сжигание жидкой серы производится в трех циклонных топках котла-утилизатора РКС- 95/4,0 - 440. При сжигании серы в топках образуется технологический газ с температурой 900 – 1200 С и содержанием диоксида серы 11,0 - 12,0 % об. Котло-печной агрегат позволяет регулировать нагрузку в пределах от 60 до 110 % от номинальной величины, что соответствует 357 - 655 тонн/сут сжигаемой серы и 54,5 - 100,4 тонн/ч энергетического пара.

      Потребление сырья, материалов и энергоресурсов в производстве серной кислоты в 2015 - 2019 годах представлено в таблице 3.46. В таблице 3.47 представлены нормы расхода сырья, материалов и топливо - энергетических ресурсов в соответствие с технологическим регламентом производства серной кислоты, а в таблице 3.48 представлены фактические уровни потребления сырья и энергоресурсов в производстве серной кислоты в 2015 - 2019 годах.

      Таблица .. Объем годового потребления сырья, материалов и энергоресурсов (период анализа 2015 - 2019 гг.) при производстве серной кислоты.


п/п

Наименование сырья, материалов и энергоресурсов

Ед.изм.

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство серной кислоты

тонн

46603

105973

114625

35475

108695

2

Сера

тонн

15914,81

35394,78

33843,75

11712,53

32296,13

3

Известь

тонн

0,559

1,378

1,49

0,461

1,413

4

Электроэнергия, всего

тыс.кВтч.

3783,9

9062,28

7572,1

2536,1

6960,1

в т.ч. электроэнергия покупная

тыс.кВтч.

1216,5

639,49

352,1

402,6

2203,2

в т.ч. электроэнергия собств.

тыс.кВтч.

2567,4

8422,79

7220

2133,5

4756,9

5

Природный газ

т.у.т

568,438

789,777

743,784

238,628

873,449

6

Вода химочищенная из ХВО цеха КОФ

тыс.м3

72,122

119,758

108,249

40,574

137,648

7

Вода грунтовая

тыс.м3

441,114

384,46

310,353

150,128

248,89

8

Пар

Гкал.

28165

63491

29994

18881,1

29301

9

Воздух

тыс.м3

300,601

768,06

508,44

144,36

192,65

10

Инфузорная земля

кг

400

746

120

30

300

      Таблица .. Нормы расхода сырья, материалов и топливо - энергетических ресурсов при производстве серной кислоты в соответствии с регламентом


п/п

Наименование сырья, материалов, энергоресурсов

Ед.изм.

Норма расхода

В том числе по проекту

В том числе достигнутая


1

2

3

4

5

Сырье

1

Сера техническая природная и газовая

тонн/тонн

0,334

0,334

Энергоресурсы

2

Электроэнергия на технологические нужды

кВтч/тонн

88,964

88,964

3

Вода грунтовая

м3/тонн

3,252

3,252

4

Вода питательная

м3/тонн

1,241

1,241

5

Вода речная

м3/тонн

0,396

0,396

6

Вода химочищенная из ХВО цеха КОФ

м3/тонн

1,672

1,672

7

Природный газ

т.у.т/тонн

0,003

0,003

8

Сжатый воздух

м3/тонн

4,0

4,0

9

Пар энергетический на собственные нужды (Р=0,6 МПа; Т=158 С)

Гкал/тонн

0,27

0,27

10

Попутная продукция – перегретый пар (Р=4,0 МПа; Т=440 С)

Гкал/тонн

0,95

0,95

Вспомогательные материалы

11

Сетка проволочная тканая, С- 120 

м2/тонн

0,001

0,001

12

Инфузорная земля (диатомит)

кг/тонн

0,05

0,05

13

Известь на нейтрализацию серы

кг/тонн

0,013

0,013

14

Тринатрийфосфат

кг/тонн

0,01

0,01

15

Сода кальцинированная

кг/тонн

0,05

0,05

16

Катализатор ванадиевый

кг/тонн

0,09

0,09

17

Натр едкий технический

кг/тонн

0,08

0,08