Введение. Охрана окружающей среды, и в том числе воздушной среды, признана в настоящее время одной из главных государственных задач. Основными источниками загрязнения атмосферы соединениями фтора являются крупные производства фосфорных удобрений. Около 90% эмиссии соединений фтора в атмосферу приходится на дымовые газы. Содержание фтора в природных фосфатах достигает 3%. При их переработке в фосфорсодержащие удобрения около половины связанного фтора выделяется в газовую фазу. В связи с ростом производства фосфорных удобрений и кормовых фосфатов проблема извлечение фтористых соединений из отходящих газов промышленности приобретает все большее значение как мера борьбы с загрязнением атмосферы. Фтористые газы, выделяясь в основном в виде высокотоксичных соединений HF и SiF4 , создают угрозу окружающей среде и причиняют существенный вред растительности и вызывают заболевание скота.
Цель исследования. Исследование процесса очистки фторсодержащих отходящих газов производства минеральных удобрений методом абсорбции.
Материалы и методы. Методы очистки отходящих газов включают, как простые процессы промывки, так и сложные многоступенчатые процессы с рециркуляцией потоков. Во многих случаях сложность процесса вызвана необходимостью выделения примесей в качестве товарного продукта или регенерации материалов, используемых для удаления примесей. Для очистки используются классические методы, такие как абсорбция, адсорбция, химическое превращение в другие соединения, так и термические, каталитические и т.д.
Одним из опробованных и успешно применяемых методов очистки отходящих газов является абсорбция. Процесс абсорбции, как метод очистки газов нашел широкое применение в промышленности. В основе абсорбции лежит массобмен, то есть переход вещества из газообразной в жидкую фазу, осуществляемый через поверхность раздела фаз.
Концентрация фтора в отходящих газах, а также выход и состав на различных стадиях производства зависят от состава сырья и вида получаемого фосфорного удобрения. Поэтому в одних случаях фтористые газы используются с целью утилизации фтора, а в других - проводят лишь санитарную их очистку [1].
Основными компонентами подавляющего большинства фторсодержащих промышленных газов являются HF и SiF4. Для их улавливания чаще всего используется вода и растворы фтористоводородной и кремнефтористо-водородной кислот. Иногда применяются растворы Na2CO3, NH4OH, NH4F, Ca(OH)2, NaCl, K2SO4, NaOH и др [2].
Фторид водорода хорошо растворим в воде, и протекают реакции гидратации и диссоциации (SiF4 - тетрафторид кремния)
При этом протекают следующие реакции:
SiF4+2H2O=4HF + SiO2 (1)
2HF+SiF4=H2SiF6 (2)
Суммарное уравнение этих реакций:
3SiF4+2H2O=2H2SiF6+SiO2 (3)
Образующийся водный раствор кремнефтористоводородной кислоты циркулирует через абсорбционный объем пока не достигнет заданной концентрации. Доочистку газа от фтористых соединений рекомендуют производить абсорбцией известковым молоком. Содержащее около 10% активной CaO [3].
Результаты и обсуждения. Фторсодержащие отходящие газы образуются почти во всех производствах фосфорной промышленности, поскольку в основе ее лежит переработка фосфатного сырья, содержащего существенное количество фтора. Следует отметить большие колебания концентрации фтора в отходящих газах различных производств.
Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов, является основным направлением технического прогресса. Т.о. в ходе работы были сформированы знания о способах очистки производственных выбросов, показана их эффективность.
Вывод. В заключение необходимо отметить, что очистка атмосферных выбросов от загрязняющих веществ имеет огромное экологическое значение. Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению. Для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы, в которых применяется оптимальное для каждого конкретного случая сочетание грубой, средней и тонкой очистки газов и паров. Накопленный опыт по улавливанию фтористых соединений в производстве фосфорных удобрений, уже сейчас позволяет надежно защитить окружающий, растительный и животный мир от вредных воздействия фтора.
Список литературы
- Мельников Е.Я., Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникума- М.: Химия 1983.266-269с.
- Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки: Учебное пособие.-Пенза: Изд-во ПГУ,2006.-13с.: ил.,библиогр.
- Инструкция по санитарному содержанию помещений и оборудования производственных предприятий № 658-56 М, изд Мин здрав СССР, 1967