Экономически и экологически целесообразные технологии утилизации азотнокислотного шлама

Рыщенко И. М., Савенков А. С., Белогур И. С., Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина

Основное количество добываемых фосфатных руд служит для производства фосфорсодержащих минеральных удобрений. Наиболее важны апатитовые и фосфоритные руды, содержащие минералы апатитовой группы с общей формулой 3М₃(РО₄)₂ • СаХ₂ (где М — ионы кальция, натрия, стронция и других элементов, X — ионы фтора, хлора и группа ОН^-). Кроме апатита, фосфатные руды содержат минералы-примеси.

В зависимости от состава руд и ряда других факторов применяют различные методы химической переработки природных фосфатов. В большинстве случаев руду предварительно размалывают и обогащают различными способами. Процесс обогащения сопровождается образованием большого количества твердых отходов в виде хвостов и пыли, уносимой с воздухом аспирационных систем и с газами сушильных установок.

Азотнокислотное разложение позволяет комплексно переработать фосфатное сырье независимо от качества исходных фосфоритов, что делает этот метод весьма перспективным, в том числе применительно к обедненным рудам.

Таким образом, актуальны проблемы:

— переработки низкосортных фосфатных руд;

— вскрытия сырья с извлечением составляющих его минералов в приемлемой для дальнейшей обработки форме;

— утилизации шламов.

Согласно разработанной нами технологии, при азотнокислотном разложении 1 т фосфат-глауконитового концентрата Донбасского месторождения получается 1,7 т азотно-фосфорного удобрения. Одновременно образуется шлам, содержащий 280 кг SiO₂ в пересчете на оксид, в газовую фазу выделяется 50 кг СО₂, HF, NO_X.

Нами проведены исследования по переработке азотнокислотного шлама в строительные материалы и изделия из них. На основании полученных результатов предложены экономически эффективные процессы получения гранулированных шлаков, шлаковых щебня и пемзы, минеральной ваты, шлакоситалловых, литых и других строительных изделий и материалов.

Разработаны проекты по утилизации шлама в виде активной минеральной добавки (до 15 %) к цементной шихте. Их внедрение позволяет снизить расход топлива при производстве цемента на 6—7 %. Шлакопортландцемент на основе азотнокислотных шламов превышает прочность обычных цементов.

Предложен следующий оригинальный вариант утилизации азотнокислотного шлама. По технологической схеме получают дисперсный SO₂, раствор Ca(NO₃)₂, перерабатываемый в известково-аммиачную селитру (удобрение), и одновременно — соединения редкоземельных элементов, экстрагируют их трибутилфосфатом и реэкстрагируют водой с последующим осаждением аммиаком в виде гидроксидов. Дальнейшая обработка их соляной кислотой позволяет получить концентрат редкоземельных элементов, а также высокочистый диоксид кремния и товарный хлорид кальция. Экономические расчеты подтверждают существенное увеличение эффективности использования исходного фосфатного сырья.

Возможные пути утилизации азотнокислотных шламов не ограничиваются перечисленными выше. В США, например, их используют для известкования почв. В последние годы значительное внимание уделяется химической переработке с получением ряда ценных продуктов, в том числе концентратов редкоземельных элементов.

Еще один вариант утилизации азотнокислотного шлама — производство алюмосиликатного носителя для серебряного катализатора окисления метанола в формальдегид. Для его получения мольное соотношение SiO₂ : Al₂O₃ должно составлять 8,0 : 1 (как в пемзе). Повышение этого показателя увеличивает кислотность поверхности катализатора и, соответственно, приводит к росту выхода CH₂O. Полученный катализатор характеризуется большой насыпной плотностью, высокой механической прочностью, имеет хорошие эксплуатационные данные.

Для широкого внедрения предложенных технических решений авторы ищут партнеров и спонсорскую поддержку.

Economically and Environmentally Sound Technologies for Nitric Acid Sludge Utilization

Ryschenko I. M., Savenkov A. S., Belogur I. S., National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine

The nitric acid sludge is generated in the nitrogenous/phosphatic fertilizer production process as a result of nitric acid decomposition of phosphate materials. The authors suggest various sludge utilization technologies, which include the production of construction materials, rare earth concentrates and other chemicals, including silica-alumina carrier for the silver catalyst for the oxidation of methanol to formaldehyde, etc.

Главная страница

Сведения об авторах

Рыщенко Игорь Михайлович, канд. техн. наук, доц., кафедра общей и неорганической химии, Национальный технический университет «Харковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, Украина, 61002. Тел. (057) 707-62-78. E-mail
Савенков Анатолий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., кафедра химической технологии неорганических веществ, катализа и экологии, Национальный технический университет «Харковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002, Украина. Тел. (057) 707-65-57. E-mail
Белогур Ирина Сергеевна, канд. техн. наук, доц., кафедра химической технологии неорганических веществ, катализа и экологии, Национальный технический университет «Харковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002, Украина. Тел. (057) 707-66-74. E-mail