Переработка раствора кремнефтористоводородной кислоты

Очистка и использование отходящих фторсодержащих газов и сточных вод

В связи с ростом производства фосфорных удобрений и кор­мовых фосфатов проблема очистки отходящих газов и сточных вод становится особенно актуальной. Фтористые газы, выде­ляясь в основном в виде высокотоксичных соединений HF и SiF₄, создают угрозу окружающей среде и здоровью человека. С другой стороны, эти газы являются дополнительным источни­ком для промышленного получения ряда ценных фтористых со­единений.

Извлечение фтора из отходящих газов. Концентрация фтора в отходящих газах, а также выход и состав последних на разных стадиях производства зависят от состава сырья и вида получаемого фосфорного удобрения. Поэтому в одних случаях фтористые газы используют с целью утилизации фтора, а в дру­гих проводят лишь их санитарную очистку.

Газы, выделяющиеся при концент­рировании экстракционной фосфорной кислоты имеют самую высокую концентрацию фтора и не загрязнены пылью.

Их не­посредственно используют для утилизации фтора. Газы произ­водств двойного суперфосфата (поточный метод) и обесфторен­ных фосфатов — с примесями пыли или брызг — используют для извлечения фтора только после их очистки.

Газы, выделяющиеся из экстракторов и вакуум-испарителей производства экстракционной фосфорной кислоты имеют низкую концентрацию фтора и загрязнены брызгами, пылью, парами кислот и другими примесями. Эти газы подвергаются только санитарной очистке.

Наиболее распространенным способом извлечения фтористых соединений из отходящих газов является их водная абсорбция.

Образующийся водный раствор кремнефтористоводородной кислоты циркулирует через абсорбционный объем пока не до­стигнет заданной концентрации. Доочистку газа от фтористых соединений рекомендуют производить известковым молоком. Для щелочной абсорбции используют известковое молоко, со­держащее около 10% активной СаО.

При рассеивании отходящих газов в атмосфере содержание фтора в воздухе населенных мест не должно превышать 0,01 мг/м³.

Фтористые газы, выделяющиеся в производстве обесфторен­ных фосфатов, по своему составу отличаются от газов произ­водств экстракционной фосфорной кислоты. Содержащиеся в них фторсоединения на 92% состоят из HF. При абсорбции газов водой образуется 1— 3%-ный раствор плавиковой кислоты. Путем нейтрализации пла­виковой кислоты известковым молоком этот раствор можно пе­реработать во фторид кальция CaF₂.

В промышленности реализованы также карбонатно-аммиачный и фторалюминатный способы абсорбции фтористых газов производства обесфторенных фосфатов с переработкой получен­ных после абсорбции растворов во фторид натрия NaF и крио­лит NaF∙AlF₃.

Переработка раствора кремнефтористоводородной кислоты.

Водные растворы H₂SiF₆ концентрацией 8—15% перерабатыва­ют в различные фтористые соединения. При выборе схемы пере­работки большое значение имеет качество продукционной H₂SiF₆. Чистая кремнефтористоводородная кислота, содержа­щая менее 0,05% фосфатов (в расчете на P₂O₅), может быть пе­реработана в кремнефторид аммония (NH₄)₂SiF₆, фторид алю­миния A1F₃ и криолит. Загрязненную H₂SiF₆ перерабатывают во фтористые соли, к которым не предъявляются жесткие требова­ния по содержанию фосфора, например, фторид и кремнефто­рид натрия или калия.

Фториды и кремнефториды осаждают из кремнефтористово­дородной кислоты путем добавления к ней растворов карбоната, сульфата, хлорида натрия или калия, аммиачной воды, гидроксида алюминия.

Путем дегидратации H₂SiF₆ серной кислотой или ее терми­ческим разложением можно получить газообразный HF и пла­виковую кислоту, которые применяют в производстве диэлектри­ков, фторопластов, фреонов, в качестве катализаторов различ­ных химических процессов. Фториды натрия, алюминия и крио­лит используют в производстве алюминия, а также при полу­чении стекла, эмалей и т. д.

Кремнефторид натрия применяют для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, для удаления листьев хлопчат­ника, для антисептической пропитки древесины и т. д. Из кремнефторидов можно получить высококачественный CaF₂, пригод­ный для производства фтористого водорода.

Абсорбционная аппаратура. Системы абсорбции фторсодержащих газов как правило состоят из нескольких последова­тельно установленных абсорберов. Аппаратурное оформление абсорбционных систем зависит от состава и объемов выделяю­щихся газов и от возможности их утилизации. Абсорберы изго­товляют из стали, внутреннюю поверхность гуммируют или фу­теруют кислотоупорными плитками по слою полиизобутилена или асбестового картона на кислотоупорном цементе.

В настоящее время для абсорбции фторсодержащих газов применяют следующие абсорбционные аппараты: полые башни, механические абсорберы, скрубберы Вентури, абсорберы с «пла­вающей» насадкой, с провальными тарелками, пенные и др. Наиболее эффективными являются пенные абсорберы и абсорберы с подвижной кольцевой насадкой.

При увеличении мощности предприятий абсорбционные си­стемы очистки газов становятся очень громоздкими и дорого­стоящими. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед промышленностью фосфорсодержащих удобрений, является раз­работка процессов с уменьшенными газовыми выбросами.

Очистка и использование сточных вод. Сточные воды в про­изводствах фосфорной кислоты образуются при очистке отходящих газов, конденсации паров, промывке оборудования и фильтровального полотна. Они содер­жат фтористые соединения, а также фосфаты, сульфаты и кремнегель. Кислые сточные воды нейтрализуют известковым моло­ком или мелом, осаждая фтор в виде нерастворимого в воде CaF₂. После осветления нейтрализованных стоков остаточная концентрация ионов фтора в растворе составляет 20—30 мг/л. Сброс таких растворов в открытые водоемы допустим лишь при условии их разбавления водой до предельно допустимой кон­центрации 1,5 мг/л.

Для предотвращения загрязнения водоемов на предприяти­ях организуют водооборотные циклы, позволяющие использо­вать неочищенные или частично очищенные сточные воды в технологических процессах. В произ­водстве экстракционной фосфорной кислоты для уменьшения количества сточных вод, поступающих на станцию нейтрализа­ции, создают локальные замкнутые циклы. Например, воду по­сле барометрического конденсатора направляют на промывку ткани фильтра, а затем на промывку фосфогипса.

Неиспользованные сточные воды после основной известковой очистки перед сбросом вместо разбавления водой рекоменду­ется доочищать до санитарных норм ионообменным (на анионите) или карбонатным способом. Карбонатная доочистка сво­дится к обработке сточных вод известковым молоком и оксидом углерода (IV). Образующиеся в результате обработки кристал­лы СаС0₃ адсорбируют на своей поверхности ионы фтора, осаж­дая их. После доочистки концентрация фтора в стоках сни­жается до 1,5 мг/л. [2]