3.3. Утилизация отходов производства соды и содопродуктов

Процесс получения куастической соды (NaOH) с использованием ртут­ного катода основан на образовании амальгамы натрия в электролизере при действии постоянного электри­ческого тока на раствор поваренной соли:

З атем образовавшаяся амальгама разлагается водой в специальном ап­парате с образованием NaOH и Н₂, а регенерированная ртуть насосом пе­рекачивается в электролизер:

В результате электролиза раство­ра NaCI получают три товарных про­дукта: каустическую соду, хлор и во­дород.

Основные стадии получения каус­тической соды, хлора и водорода из раствора NaCI ртутным способом пред­ставлены на рис. 3.22. Процесс вклю­чает: очистку рассола, электролиз, очи­стку анолита от хлора, его донасыще-ние и возвращение в процесс, охлаж­дение и очистку водорода, охлаждение и сушку хлора, очистку и складирова­ние каустической соды.

К технологическим отходам про­изводства NaOH с ртутным катодом относятся:

ртутьсодержащие шламы, образу­ющиеся при очистке анолита и окон­чательной очистки каустической соды;

сточные воды, образующиеся в результате очистки и промывки обо-

рудования и территории цехов, ох­лаждения водорода;

выхлопные (вентиляционные) газы, получаемые при вентиляции помещений электролизеров и цехо­вых помещений;

шламы СаСО_э и Mg(OH)₂, обра­зующиеся в результате очистки ис­ходного рассола от ионов Са²⁺ и Mg²\

Особую опасность для людей и окружающей среды представляют ртутьсодержащис отходы. Количество отходов колеблется в очень широких пределах и зависит от технического уровня производства, его культуры и тщательного соблюдения мер по тех­нике безопасности. Ниже приведены данные, полученные в результате

обследования 21 завода по производ­ству NaOH в США:

Вещества Потери, кг/т (средние)

СаС0₃+ Mg(OH)₂- шлам 16,50

NaOH 13,50

NaCI 211,00

H₂S0₄ 16,00

Хлорированные углеводороды 0,70

Na₂S0₄ 15,50

С1₂ в виде СаОС1₂ 11,00

Фильтрующие добавки 0,85

Ртуть 0,15

Углерод, графит 20,30

Из приведенных данных следует, что потери ртути с отходами состав­ляют 150 г/т хлора. Таким образом, можно рассчитать количество ртути, выбрасываемой предприятиями по производству каустической соды.

жащий NH₃, и отходящие газы об-жигово-известковых печей, содержа­щие оксид углерода. В процессе под­готовки СаС0₃ для обжига в каче-

стве побочного продукта образуется известковая мелочь (< 40 мм), не­пригодная для использования в об­жиговых печах.

Уменьшение количества образую­щихся отходов в существующем со­довом производстве возможно за счет внедрения следующих мероприятий:

- внедрения систем оборотного во­доснабжения (использование очищен­ных стоков для выщелачивания NaCI);

- замены суспензии известково­го молока, используемого для раз­ложения хлорида аммония, на су­хую известь или известь-пушонку, приготавливаемую путем гашения оксида кальция дистиллсрной жид­костью (приводит к уменьшению

объема дистиллерной жидкости на 16-18%);

• применения воздушного охлаж­дения вместо водяного;

• увеличения степени использо­вания NaCI;

• замены пара, используемого для дистилляции, паром, получае­мым при упарке дистиллерной жид­кости;

• пульсирующей подачи воздуха в радиальном направлении в зону обжига; при этом достигается хоро­шее распределение воздуха и степень дожигания СО увеличивается, что приводит к снижению его концент­рации в отходящем газе на 40-60 %.

Твердый остаток дистиллерной жидкости включает ряд оксидов, представляющих собой части соеди­нений силикатных систем, обладаю­щих вяжущими свойствами, что ука­зывает на принципиальную возмож­ность получения вяжущих материалов на основе этих отходов содового про­изводства. При этом недостаток в ди-стиллерном шламе кремнеземистого компонента требует его компенса­ции, например, кварцевым песком.

В нашей стране были разработа­ны различные варианты технологии вяжущих материалов на основе дис-тиллерных шламов содовых произ­водств. В соответствии с наиболее про­стым из них дистиллерный шлам, влажность которого составляет 25- 30 %, экскаватором отбирают из шла-монакопителя, подсушивают и затем измельчают с кварцевым песком (82,2-86,3 % Si0₂) в шаровой мель­нице. Получаемый при этом продукт представляет собой бесклинкерный вяжущий материал автоклавного твердения с достаточно сложным хи­мическим составом. Однако из-за низ-

кой активности исходного дистиллер-ного шлама, содержание активных СаО и MgO в котором составляет 12- 14 %, получаемые на основе такого вяжущего изделия обладают невысо­кой прочностью, примерно соответ­ствующей маркам 200-230. Обеспе­чение стабильных прочностных харак­теристик, кроме того, осложнено непостоянством состава дистиллерно-го шлама, затрудняющим оптимиза­цию состава получаемого вяжущего материала.

Включение в технологию стадии обжига сырьевых материалов при 800-1050 °С позволяет устранить пе­речисленные недостатки: при опти­мальном режиме обжига получаемый продукт характеризуется содержани­ем активных СаО и MgO > 40 %, что обеспечивает возможность достижения прочности затвердевшего камня на его основе, соответствующей марке вяжу­щего 500. Принципиальная технологи­ческая схема производства вяжущего на основе обожженного дистиллерно-го шлама представлена на рис. 3.25.

При подготовке дистиллерного шлама к обжигу его с целью сниже­ния влажности смешивают с высу­шенным шламом, полученную мас­су гранулируют, гранулы опудрива-ют пылью из электрофильтров сис­темы пылеочистки и сушат при 200- 300 °С теплом отходящих газов обжи­говой печи. Высушенные гранулы об­жигают в течение « 20 мин про 800- 900 °С, охлаждают, и, смешивая с песком и гипсом, измельчают, полу­чая готовый продукт, содержание в котором активных СаО и MgO состав­ляет 58 %. Предел прочности при сжа­тии изделий, получаемых при исполь­зовании такого вяжущего в песчаном растворе при отношении вяжущее

песок =1:3, составляет 34,1 - 68,6 МПа. Вместе с тем, сроки схва­тывания получаемого вяжущего весь­ма коротки: начало схватывания - через 10-12 мин, конец - через 16- 25 мин, что влечет трудности при формовке изделий в производстве. Поэтому с целью удлинения сроков

схватывания при помоле в смесь вво­дят 2-3 % гипса.

На основе получаемого согласно описанной технологии вяжущего в нашей стране в промышленных масш­табах было организовано производ­ство блоков ячеистого бетона по ли­тьевой технологии.

Сотрудниками НИОХИМ и Харь­ковского сельскохозяйственного ин­ститута им. В.В. Докучаева совмест­но разработана технология подго­товки твердых отходов содовых про­изводств для мелиорации кислых и солонцовых почв. Способ основан на сгущении дистиллерной жидкости до т : ж = 1 : 10, фильтрации ее на фильтр-прессе ФПАКМ-50 с после­дующей частичной отмывкой осадка от хлоридов на фильтрах слабой дис­тиллерной жидкостью. Далее осадок, содержащий 50 % влаги, смешивают с меловыми отходами в соотношении 1 : (2-3), полученный продукт из­мельчают и высушивают.

Принципиальная схема утилиза­ции отходов содового производства с получением продукта, используемо­го в сельском хозяйстве, представле­на на рис. 3.26. Предварительно сгу­щенная дистиллерная жидкость, со­держащая 90-120 г/л твердой фазы, при 75-80 °С поступает в промежу­точную емкость 2 и насосом подает­ся на фильтр-пресс 4. Фильтрат пе­рерабатывают в хлорид кальция, а осадок промывают на фильтре 4 раз­бавленной дистиллерной жидкостью до концентрации ионов хлора, рав­ной 6 масс. %. Затем кек с объемной плотностью 1,65-1,7 т/м³ смешива-

ют с измельченной меловой крош­кой в соотношении 1 : 2 в аппарате 8 и направляют в сушилку //, где он контактирует с горячими дымовыми газами. Запыленный газ после очист­ки в аппаратах 14 и /5 с помощью вентилятора 16 выбрасывается в ат­мосферу, а готовый продукт через де­зинтегратор 12 поступает на хране­ние, оттуда - к потребителям.

Состав готового продукта (в масс. %): СаС0₃ - 84,46; MgC0₃ - 2,04; Са(ОН)₂ - 3,05; CaS0₄ - 1,36; СаС1₂ - 2,96; NaCI - 0,126; Si0₂ не­растворимый - 2,73; R₂0₃ - 1,243; влажность - 8 %. Продукт сыпучий, не слеживается, насыпная плотность 0,77 т/м³; он не смерзается при влаж­ности 1,5-20% и температуре (- 10)-(- 30) °С.