2.3 Анализ перспективности предприятия ао бск

Производство Башкирской содовой компании существует почти 80 лет. За это время ему удалось пережить минимум 2 кризиса и увеличить качество и количество поставляемых продуктов.

В странах ЕС и СНГ кальцинированную соду производят исключительно методом Сольвея из-за общедоступности и относительно невысокой цены используемых субстратов. Помимо многочисленных преимуществ, метод Сольвея имеет и множество недостатков. Он характеризуется низкой материало- и энергетической эффективностью и высокой вредностью для окружающей среды. Затраты на электроэнергию составляют 33% от общих затрат, а степень использования известняка и кокса — 69 и 53% соответственно. Основной стадией этого метода является карбонизация аммиачного рассола, для которой средняя эффективность, рассчитанная по ионам натрия (W_Na+), составляет примерно 70%. Состав постфильтрационной жидкости после отфильтровывания NaHCO₃ в пересчете на 1 тонну произведенного карбоната натрия составляет 283 кг NH₄HCO₃, 155 кг (NH₄)₂CO₃, 24,3 кг NaHCO₃, 1009 кг NH₄Cl и 432 кг NaCl.

Количество жидких отходов процесса регенерации аммиака превышает количество образующейся соды в 10 раз. Основными компонентами являются непрореагировавшие NaCl и CaCl₂ в количествах, эквивалентных разложившемуся NH₄Cl, а также эти соли в сумме. направляются в открытые водоемы. Следует подчеркнуть, что каждый год при производстве 1 миллиона тонн карбоната натрия жидкие отходы содержат 432000 тонн непрореагировавшего NaCl и 1047000 тонн CaCl₂ [15].

Прогрессирующая деградация природной среды, потепление климата и большое количество бытовых и промышленных отходов свидетельствуют о том, что защита окружающей среды является важнейшим вызовом XXI века. Основной целью стран ЕС является сбалансированный экономический рост с учетом потребностей защиты природной среды и использованием проэкологических и проэкологических технологий. В связи с растущим загрязнением окружающей среды и истощением природных ресурсов необходимо перерабатывать промежуточные продукты, побочные продукты, вторсырье и отходы, в том числе считающиеся опасными. Большая часть промышленных отходов в настоящее время рассматривается как вещества, пригодные для повторного использования, и источник ценных материалов [16, 17].

2.4 Методы повышения экологической безопасности предприятий

Процесс Сольвея приводит к образованию жидких и твердых отходов. И то, и другое обычно сбрасывается в реки, озера или море, поскольку огромный объем, производимый одним заводом по производству кальцинированной соды, не может быть вывезен на обычную свалку. Однако такой подход приводит к печальным последствиям. Один из примеров – Нью-Йорк, озеро Онондага.

Концентрация хлоридов, наиболее важного компонента солености озера Онондага, снизилась с 1600 миллиграммов на литр до менее чем 400 миллиграммов на литр после закрытия предприятия по производству кальцинированной соды Allied. Содержание соли в озере в настоящее время составляет около 0,10% по весу, что в три раза меньше с момента закрытия завода по производству кальцинированной соды [18].

Уровень солености озера по-прежнему искусственно высок, поскольку соленые отходы все еще попадают в озеро Онондага из отвалов Сольвей , расположенных вдоль ручья Найн-Майл. В отвалах содержатся побочные продукты производства кальцинированной соды. Устранение продолжающегося загрязнения солями из отвалов приведет к снижению концентрации хлоридов в озере до уровня менее 250 миллиграммов на литр. Без этой нагрузки общее содержание соли в озере Онондага могло бы приблизиться к 0,05%, что намного ближе к уровню других пресноводных озер в этом районе.

Сброс соли и других отходов, связанных с производством кальцинированной соды, имел далеко идущие последствия для озера Онондага и прилегающей системы реки Сенека. Повышенная соленость озера, несомненно, снизила разнообразие его водной жизни. Высокие концентрации кальция, сбрасываемые в озеро в результате производства кальцинированной соды, привели к накоплению огромного количества карбоната кальция на дне озера. Река Сенека, движущийся водоем, который обычно не должен расслаиваться в течение года, также испытывает химическую стратификацию в результате поступления более плотной соленой воды из озера Онондага.

Эти отложения ускорили темпы заполнения озера Онондага и уничтожили среду обитания, подходящую для поддержания нормального прибрежного биологического сообщества. Поскольку соленая вода плотнее пресной, высокое содержание соли также изменило естественный цикл стратификации в озере Онондага. Расслоение как в озере, так и в реке способствует снижению содержания кислорода в обоих водоемах [19].

1. Дистилляция сточных вод

Она содержит CaCl₂ в качестве основного растворенного компонента. Другим важным компонентом является NaCl, поскольку только около 70% NaCl осаждается в виде NaHCO₃. Кроме того, сточные воды содержат взвешенные частицы, которые частично возникают в результате реакций при перегонке NH₃ и частично являются примесями известняка (глинистые минералы, избыток гидроксида кальция и обожженного оксида кальция), который используется для производства известкового молока. При DS гипс (CaSO₄*2H₂O) выпадает в осадок при добавлении Са²⁺ в виде известкового молока к сульфатсодержащему DS-раствору, вызывая превышение константы произведения растворимости гипса:

Са²⁺ + SO₄²⁻ + 2H₂O → CaSO₄ ·2H₂O↓ (2.13)

При этом CaCO₃ выпадает в осадок: добавление Ca(OH)₂ к раствору, насыщенному растворенным NaHCO₃, влияет на равновесие:

HCO₃⁻ + OH⁻ ⇆ CO₃²⁻ + H₂O (2.14)

и, таким образом, вызывает образование твердого CaCO₃. Гидроксид магния (Mg(OH)₂), происходящий из магнезита (MgCO₃; распространенная примесь известняка), хотя и является слабым основанием, но отчасти способствует разложению NH₄Cl в DS-реакции:

2NH₄Cl + Mg(OH)₂ ⇆ MgCl₂ + 2H₂O + 2NH₃ (2.15)

Таким образом, сточные воды DS всегда содержат также небольшие количества растворенного хлорида магния (MgCl₂). Как труднорастворимое соединение, большая часть Mg(OH)₂ присутствует в составе суспензии отходов вместе с глинистыми минералами CaCO₃, CaSO₄ и обожженным CaO. Эти частицы образуют твердые отходы дистилляции, которые оседают в виде осадка на дне воды, когда суспензия сточных вод дистилляции сбрасывается в реки, озера или море. Поскольку эта смесь твердых веществ не имеет технического применения, ее обычно не отделяют от жидкости перед утилизацией отходов АШ. pH неочищенных стоков составляет >11,5 [20].

2. Шлам очистки рассола

Из-за естественных примесей щелочноземельных металлов в сыром рассоле (типичный состав сырого рассола в Таблице 2.1), очистка рассола необходима во избежание образования накипи на производственных установках (в основном в установках карбонизации и теплообменниках) и загрязнении. конечного продукта с нерастворимыми основными и нейтральными карбонатами Ca²⁺ и Mg²⁺, а также тройной солью нортупита (NaCl*MgCO₃*Na₂CO₃). Очистку осуществляют осаждением ионов щелочноземельных металлов. На первом этапе добавляют известковое молоко для удаления ионов Mg²⁺. Поскольку сырой рассол во многих случаях насыщен гипсом (особенно в рассолах альпийских соляных месторождений), то добавление ионов Ca²⁺ приводит к осаждению CaSO₄*2H₂O и на этой стадии:

Mg²⁺ + Ca(OH)₂ + SO₄²⁻ + 2H₂O → Mg(OH)₂↓ + CaSO₄*2H₂O↓ (2.16)

На втором этапе добавляется кальцинированная сода для осаждения остаточных ионов Ca²⁺ из рассола в форме CaCO₃:

Ca²⁺ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2Na⁺ (2.17)

Осадки отделяют от очищенного рассола декантацией и/или фильтрованием и образуют раствор для очистки рассола (содержащий Mg(OH)₂, CaSO₄*2H2O, CaCO3). Хотя эту грязь иногда используют в качестве удобрения (см. раздел 3 настоящей статьи), многие производители кальцинированной соды считают ее отходами и поэтому суспендируют ее в воде и сбрасывают в водотоки (или в заброшенные пещеры соляных мой).

Таблица 2.1 – Состав неочищенного хлоридно-натриевого рассола и маточного раствор (кг/м³)

Состав	Смешанный неочищенный рассол из трех Австрийских соляных шахт	Маточный раствор, Эбензее, Австрия
Na+	117,82	120,85
K+	2,487	46,26
Mg2+	1,500	не обнаружено
Ca2+	0,809	не обнаружено
Sr2+	0,025	не обнаружено
Cl-	183,24	189,97
Br-	0,065	не обнаружено
SO42-	8,69	50,24
HCO3-	0,102	не обнаружено
CO32-	не обнаружено	1,02

В некоторых случаях (как это было на заводе Solvay Österreich GmbH в Эбензее, Австрия) отходы производства выварочной соли – так называемый «маточный раствор» – могут быть использованы для очистки сырого рассола: поскольку сульфат не удаляется при традиционной очистке рассола, испарение рассола необходимо остановить до кристаллизации твердого Na₂SO₄. Остаточный маточный раствор содержит NaCl, Na₂SO₄, немного Na₂CO₃ (из-за избытка добавления Na₂CO₃ на второй стадии очистки рассола и соединений калия). Хотя его обычно считают отходом, его можно использовать в качестве источника Na⁺ в процессе Сольвея, поскольку, как и NaCl, Na₂SO₄ лучше растворим, чем NaHCO₃, что является единственным условием для получения Na⁺ – источник, который должен быть выполнен для производства кальцинированной соды в процессе Сольвея. В Эбензее известковое молоко добавляли в смесь 10% маточного раствора и 90% сырого рассола на первом этапе очистки рассола. Преимущество этого метода заключается в том, что маточный раствор является дешевым сырьем и экономит ценную кальцинированную соду на второй стадии очистки рассола, поскольку большая часть Ca²⁺ осаждается в виде гипса. К сожалению, высокое содержание сульфатов в таком рассоле вызывает проблемы во время перегонки NH₃ из-за появления отработанного гипса и отложений DS-агрегатов [21].

Хотя единственным очевидным побочным продуктом процесса Сольвея является CaCl₂, образованием твердых отходов (шлама) нельзя пренебрегать. На австрийском заводе Solvay в Эбензее (производящем 164 000 тонн Na₂CO₃ в год) примерно 40 000 тонн (эквивалент сухой массы) твердых веществ ежегодно сбрасывалось в озеро Траунзее; соотношение шлама очистки рассола к твердым отходам дистилляции составляло примерно 1:3. После декантации и фильтрации осадок очистки рассола содержал примерно 40% влаги в Эбензее. Для облегчения утилизации его снова подвешивали в воде и перекачивали на свалку. Твердые отходы DS утилизировались в виде тонкой водной суспензии (твердые вещества в растворе CaCl₂/NaCl), образуя осадок только до осаждения на дне озера Траунзее [22, 23].

Башкирская содовая компания с 2017 года вышла на новый уровень и начала использовать для снижения опасных для окружающей среды свойств шламов содового производства предложено обезвоживание исходной дистиллерной жидкости методами отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Биотестирование водных вытяжек, которые проводили на тест-объектах из разных систематических групп (Ceriodaphnia affinis, Daphnia magna Straus, Scenedesmus guadricauda и Paramecium caudatum) показали хорошие результаты.

Результаты исследования позволили установить, что шламы содового производства обладают опасными для окружающей природной среды свойствами, которые могут быть устранены путем изменения способа обезвоживания. Наименее опасной для окружающей природной среды является мелкодисперсная фракция шламов (<0,5 мм; рH=8,3), выделенная при центрифугировании, которую можно использовать совместно с избыточным активным илом биологических очистных сооружений в составе

материала для биологической рекультивации. Концентрированную дистиллерную жидкость можно использовать в качестве противогололедного материала. Обезвоженный методом отстаивания шлам содового производства по физико-механическим свойствам подобен минеральному порошку марки МП-Т [24].

Также одна из проблем предприятия – это выбор и поставки сырья. В городе Стерлитамак находится гора Тратау, которая находится под экологической защитой государства. Другая гора по близости – Юрактау, также находится под данным статусом. Одним из хороших стечений обстоятельств должно было стать снятия статуса «природный памятник» с горы Тора-Тау, которая и должна была стать в 2018 году основным источником известняка для предприятия, однако активисты и государство были против таких действий. На данный момент АО БСК так и не решила проблему с сырьем, что является большой проблемой для руководства предприятия и его рабочих [25, 26, 27].