книги / Фосфогипс и его использование

Свободную фосфорную кислоту, содержащуюся в фосфогипсе, перед его переработкой нейтрализуют, например известью. Для уменьшения содержания фтора в фосфогипсе часть его уда­ ляют добавкой серной кислоты или также связывают известью {А. с. СССР 262867, 1969). Об очистке фосфогипса от примесей см. также работы [19] и [64].

Способы снижения радиоактивности фосфогипса. Поскольку радиоактивность концентрируется в мелких частицах фосфогип­ са [55], ее можно снизить отделением от подлежащего перера­ ботке фосфогипса мелких частиц в гидроциклоне. То же предла­ гается и в работе [19]. На приведенном в этой работе примере при отделении в гидроциклоне частиц фосфогипса менее 30 мкм радиоактивностью 22 пКи/г получается осадок, радиоактивность

азотной кислоте (60%-й) при 60°С или при 98°С в разбавлен­ ной серной кислоте с добавкой 0,4% сульфата бария. По перво­ му способу получается полугидрат или дигидрат радиоактивно­ стью 5 пКи/г, по второму — дигидрат радиоактивностью 2 пКи/г. В обоих случаях рекристаллизованный фосфогипс (фосфополугидрат) отделяют от кислот, которые затем используют соответ­ ственно для производства нитрата аммония и для разложения фосфата.

Предложено [65] связывать большую часть радия сульфата­ ми стронция и бария, которые можно вводить в экстрактор про­ изводства ЭФК или в специальный репульпатор. При этом об­ разуется сокристаллизованная соль кальция, стронция и бария в виде маленьких шариков, которые «захватывают» большую часть радия. В состав сокристаллизованной соли входят 5% SrO, 30% ВаО, 14% СаО, 37% SO3. Частицы этой соли с «захвачен­ ным» радием отделяются от фосфогипса в гидроциклоне.

Как видно из цитируемых работ, простых и радикальных способов очистки фосфогипса от радия (а также от кадмия и тяжелых металлов) нет. В промышленность внедрены только способы понижения радиоактивности при выводе мелких частиц, что может быть использовано лишь для обработки части фосфо­ гипса, получаемого на данном предприятии, без значительного повышения радиоактивности фосфогипса, сбрасываемого в отвал.

Все описанное относится к фосфогипсу, получаемому из наи­ более широко используемых фосфоритов (например, флорид­ ские, марокканские и др.).

Извлечение РЗЭ из фосфогипса, полученного из апатитового концентрата. В работах [66—68] приведены результаты извлече­ ния РЗЭ из фосфоизвести, полученной термическим разложени­ ем фосфогипса на диоксид серы и фосфоизвесть (для процесса получения серной кислоты; см. разд. 4.1), и фосмела, получен­ ного при конверсии фосфогипса карбонатом аммония для полу-

чения сульфата аммония (см. разд. 5.1). В указанных работах фосмел прокаливался при 1000°С в течение 3 ч для получения фосфоизвести.

Фосфоизвесть, полученная термическим разложением фосфогипса или фосмела, обрабатывалась раствором NH4C1 (10% из­ бытка по отношению к его стехиометрическому количеству, счи­ тая на СаС12).

чения РЗЭ составляла 99,5% от их содержания в фосфогипсе. Выделение суммы РЗЭ из концентрата может быть произведено выщелачиванием минеральными кислотами с последующей эк­ стракцией фосфорорганическими соединениями.

Раствор хлорида кальция в растворе конвертировался кар­ бонатом аммония с получением чистого карбоната кальция и раствора NH4C1, возвращаемого на растворение фосфоизвести.

1.5. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ФОСФОГИПСА [3, 70-831

Как видно из данных, приведенных в разд. 1.2, в настоящее вре­ мя в СССР и за рубежом используют только небольшую часть фосфогипса. В основном его удаляют с территорий предприятий как отход, что связано со значительными затратами труда и средств.

В дальнейшем доля перерабатываемого фосфогипса увели­ чится, но в обозримом будущем весь его перерабатывать не бу­ дут. Даже если бы удалось целиком заменить природный гипс фосфогипсом, его полностью не удастся использовать; так, при мировом потреблении природного гипса в начале 80-х годов в объеме 70 млн. т [3] фосфогипса производилось более 100 млн. т (кроме того, производилось значительное количество других видов «химического» гипса).

Вследствие этого при производстве экстракционной фосфор­ ной кислоты сернокислотным способом сброс части фосфогипса является пока неизбежным. Поэтому выбор наиболее надежных и экономичных способов транспортирования и хранения фосфо­ гипса с учетом конкретных условий каждого предприятия явля­ ется очень важной задачей.

В мире в настоящее время существует 2 основных направле­ ния удаления фосфогипса [3]: сброс в реки или моря и устрой­ ство специальных отвалов на суше (иногда сброс в отработан­ ные карьеры, рудники и т. п.).

Объемы фосфогипса, удаленного в 1984 г. по указанным на­ правлениям странами Европы (кроме СССР) и США, показаны в табл. 1,11 [3, 23, 71].

ТАБЛИЦА 1,П. Объемы фосфогнпса*, удаленного в странах Европы (без СССР) и США в 1984 г.

*См. также табл. 1,3.

**Весь фосфогипс использован.

***Часть фосфогипса использована (см. табл. 1.13).

Наиболее дешевым способом удаления фосфогипса является сброс его в реки и моря. По данным различных авторов [72, 393 и др.], если принять затраты, связанные со сбросом в водоемы самотеком за 1, то при перекачке стоимость увеличится в 2—3, а при складировании на суше — в 6—15 раз.

Как видно из данных табл. 1,11, в Европе (без СССР) еще в 1984 г. 35,9% удаляемого фосфогипса сбрасывалось в реки и моря (в наибольших количествах — в Англии, Франции, Нидер­ ландах). В последние годы, однако, сброс в ближайшие к пред­ приятию водоемы в большинстве стран запрещен из-за засоре­ ния их и загрязнения воды вредными примесями фосфогипса. Поэтому, например, во Франции [3, 37] фосфогипс, получаемый на заводе фирмы «Rhone — Poulenc» в Гран Кивейи, вывозят самоходными баржами с открывающимся дном в устье реки Сены (расстояние 106 км). Емкость баржи 1300 т. Один рейс занимает 8,5 ч (в том числе разгрузка — 0,5 ч). Так же вывозят фосфогипс с завода фирмы «АРС» в Гран Куроне; с расположен­ ного в Гавре завода фирмы «Cofaz» он удалялся в море гидро­ транспортом по гуммированному стальному трубопроводу диа­ метром 1 м, длиной 10 км.

Сброс фосфогипса в реки и моря иногда обосновывается и

изводство с циркулирующей водой составляет: в США — 43 кг/т

Р2О5 в кислоте, в Швеции — 20 кг/т Р2О5.

ВСССР фосфогипс хранится только в отвалах на суше. Если

за рубежом (в основном в США) при хранении в отвалах фос­ фогипс транспортируется к ним, как правило, в виде пульпы, то в СССР в настоящее время фосфогипс в отвалы транспорти­ руется несколькими способами [75].

1. Ленточными конвейерами и канатными дорогами хребто­ вого типа. Ленточные конвейеры (обычно два) располагают в отапливаемых галереях. Фосфогипс доставляют ими к месту за­ грузки в вагонетки канатной дороги на границе площадки пред­ приятия.

2.Ленточными конвейерами и автосамосвалами с последую­ щим формированием отвалов фосфогипса бульдозерами.

3.Гидротранспортом с отстаиванием пульпы в гипсонакопителях и возвратом осветленной жидкости на репульпирование фосфогипса (с частичным выводом ее, по мере обогащения фос­ форной кислотой, в производство ЭФК).

Эксплуатировался также и 4-й способ: транспортирование фосфогипса до отвала ленточными конвейерами, складирование маятниковыми канатными дорогами (рис. 1-14).

Складирование было намечено вести десятью маятниковыми канатными дорогами производительностью 230 т/ч каждая (в первую очередь были вве­ дены 2 дороги); объем отвала, образуемого одной дорогой, — 4 млн. т, длина и высота отвала соответственно 550 и 120 м. Подвижной состав всех дорог — 20 вагонеток объемом 5—6 м3 каждая (из них одновременно находится в ра­ боте 6 штук). В будущем при нивелировке гребней отвалов бульдозерами полный объем штабеля может быть увеличен до 48 млн. т.

Принцип действия маятниковой канатной дороги состоит в поочередном

А-А

Рис. 1-14.

Схема отвала с использованием маятниковых канатных дорог:

/производство экстракционной фосфорной кислоты; 2 — магистральные ленточные кон­

* При расчете транспортирования канатными дорогами [41] рекомендует­ ся принимать насыпную плотность фосфогипса общей влажностью 38% и фосфополугидрата — 20—26%, т. е. соответственно 0,86 и 1,08— 1,13 т/м3.

передвижении вагонеток 8 от погрузочной станции 5 к точке разгрузки у кон­ цевой опоры 12. Привод осуществляется от одной лебедки 10, причем в то время как одна вагонетка загружается, вторая — выгружается. Существенным конструктивным отличием маятниковых канатных дорог от получивших широ­ кое распространение канатных дорог хребтового типа является двухсторонняя подвеска вагонетки к несущему канату, в то время как у канатных дорог хребтового типа из-за наличия промежуточных опор, поддерживающих несу­ щий канат, подвеска всегда односторонняя — консольная. Поэтому вагонетки канатных дорог хребтового типа весьма чувствительны к влиянию боковых ветровых нагрузок, в то время как для вагонеток канатных дорог маятнико­ вого типа этот фактор практически не имеет значения* [75].

В табл. 1,12 приведены для сравнения показатели всех ука­ занных вариантов. Это сравнение является относительным и со­ ставлено для предприятий с большим количеством удаляемого и складируемого фосфогипса (около 5 млн. т/год в натуре), применительно к условиям его промышленной площадки.

Практика использования различных способов позволяет сде­ лать следующие выводы:

при больших расстояниях и необходимости перевалок транс­ портирование ленточными конвейерами практически невозмож­ но, также затруднительно использование канатных дорог хреб­ тового типа; при относительно небольших расстояниях (0,5— 1 км) и скоростях ветра (при скорости в поперечном направле­ нии выше 15 м/с эксплуатация не допускается) такой способ удаления является вполне удовлетворительным для транспорти­ рования относительно небольших и средних количеств фосфогип­ са (1—1,3 млн. т/год в натуре);

использование маятниковых канатных дорог вполне надежно (при скорости ветра в поперечном направлении выше 25 м/с эксплуатация однопролетных дорог не допускается);

применение автосамосвалов и бульдозеров связано с необхо­ димостью иметь большой парк автотранспорта и специальное