化工安全與環(huán)保論文

1、ta v -ak-g-att.-g-.tf-sr.ete-專業(yè)：年級(jí)：選題類別：化學(xué)工程與工藝XX級(jí)X班研究綜述類學(xué)號(hào)：姓名：成績:XXXXXXXXXXec g t.al g wtu.aae-irv-iec.efyccdsivsucte.fya一is-." 1cd.t la c I kteem-esa-etaesi.eectw-e-gg.ae-ttl esi teilfila-.t-yse2ct-tk egatc.tsl-rfefm e fydar.tlsee we - raged a-gcsual. .ti-eeleltlec-Ige.eg*-l-a092ase.se-a3test

2、-jc.-s.ej.ce tdr-td.diaeact.it -teciletelc ,tsi-soeesletcd tcea-yet-sitaelssegdageeagc csagdesilfcaeee lwyaacscdt”.stiscasgsftlsa-caeae5teggaeldasasct. eigda-lsvs.ets ygclcgaa -mkee-a.scaacel. ss.etstdasca6-eatet.s.et.gat_t-ceatsla-c -g te s -ritvtete-s1s.e-.ga-Wi.avlevdatesgesdta-it-g-gsl sdas.etec

3、 . e aglts-e-vac.es -.s-glssid-e-seass-a-tieayletllevedc-1ac9cs -a .k t e a s ea gwls s algdasW-sarcv-yssxa.atitsa-.rae yat.te s. fai-tieayea- -esea.eatd-lalv .aalt a-aeg- i g i-gety cm a . 6 s gigi J -g-y c r aesttc-sy.-a-e aeysaes.escrae-tddaagee-segt-graestsegtat e.c- t.-gte.re磷肥生產(chǎn)中廢渣的綜合循環(huán)利用【摘要】磷

4、肥工業(yè)廢渣主要來自磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的磷石膏，普鈣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸性硅膠等等。這些廢棄物不僅占用大量土地，還會(huì)造成土壤、水體污染。本文將介紹磷石膏與酸性 硅膠的治理和綜合利用技術(shù)?！娟P(guān)鍵詞】磷肥，廢渣，磷石膏，副產(chǎn)硅膠，治理，利用1、 序言磷石膏是硫酸法萃取磷酸的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1 t磷酸可生產(chǎn)4.5 t5.5 t 的磷石膏，據(jù)專家估計(jì)，我國每年排放的磷石膏將近 30Mt。磷石膏的堆放不僅占用了大量的土地資源，還由于風(fēng)蝕、雨蝕造成對(duì)大氣、水系以及土壤的污染，并且磷石膏的堆場建設(shè)費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用用亦相當(dāng)?shù)陌嘿F。多年來中國磷肥工業(yè)廢渣的開發(fā)研究以及利用主要集中在磷石膏等廢渣上，而對(duì)另一種急待開發(fā)利 用的廢

5、渣含氟硅膠不夠重視。每年副產(chǎn)1.5萬噸以上的含氟硅膠，由于排放含氟硅膠而夾帶走的810%氟硅酸溶?便有6萬噸，對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重，也是氟資源的極大浪費(fèi)。本文也將介紹磷肥工業(yè)含氟硅膠 的來源及治理的必要性，期待得到人們的關(guān)注。2、 磷石膏與硅膠的來源（一）磷石膏廢渣的來源磷石膏是磷肥工業(yè)主要的固體廢棄物之一，它主要是磷錢等高濃度磷肥的基礎(chǔ)原料濕法磷酸生產(chǎn)過 程中產(chǎn)生的。我國發(fā)展大型磷酸裝置，磷石膏的綜合治理必須引起高度重視。磷石膏一般為淺黃、 淺灰或黑灰色的細(xì)粉狀固體 ,含水率20%- 30%,容重0.7330.880g/cm3;粘性較 大、流動(dòng)性差，呈酸性，略有異味；主要成分為 CaSO4 2

6、H20并含有少量的 SiO2、A 1203、Fe2O3 C aO、 M gO,微量的重金屬離子及放射性元素 ，及未分解的磷礦粉、P2O5 F-和游離酸等雜質(zhì)。濕法磷酸生產(chǎn)是用硫酸分解磷礦粉，生成溶液磷酸和硫酸鈣結(jié)晶。硫酸鈣是石膏的主成分，因此， 硫酸鈣通稱為石膏。濕法磷酸生產(chǎn)所產(chǎn)生的石膏，因含有磷，故稱磷石膏。各礦脈的磷礦的組成千差萬別，所以每生產(chǎn) 1t磷酸（P2O5,下同）。所產(chǎn)生的磷石膏數(shù)量也不相同， 大約在4.55.5t范圍內(nèi)。按本世紀(jì)末濕法磷酸年產(chǎn)量300萬t計(jì)，設(shè)磷石督含游離水 2%,則磷石膏每年實(shí)物排出量將達(dá) 16802000萬t。濕法磷酸生產(chǎn)，由于反應(yīng)條件（主要是溫度和硫酸濃度）

7、不同，硫酸鈣可以有不同的水合物。反應(yīng)方程式為： CaF（PO4）3+5H2SO4+5 nH2O=5 CaSO4 nH2O+3H3PO4+HF硫酸鈣有三種不同的水合結(jié)晶型態(tài)，即CaSO4 2H2O CaSO4 1/ 2H2Q CaSO4 根據(jù)我國磷礦資源情況。國內(nèi)大多采用二水物法土產(chǎn)泄法磷酸。本文論述的磷石膏均指二水硫酸鈣。（二）硅膠廢渣的來源及性質(zhì)含氟硅膠（主要成分為 SiO2）主要來自含氟廢氣吸收過程及利用氟硅酸溶液制備氟化物（主要是氟 化鋁、冰晶石及氟化鈉）的加工過程。這些硅膠都夾帶相當(dāng)數(shù)量的氟化物。氟化物指含負(fù)價(jià)氟的有機(jī)或無機(jī)化合物。與其他鹵素類似，氟生成單負(fù)陰離子（氟離子F-）。氟可與

8、除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物。從致命毒素沙林到藥品依法韋侖，從難熔的氟化鈣到反 應(yīng)性很強(qiáng)的四氟化硫都屬于氟化物的范疇。無機(jī)氟化物的水溶液含有F-和氟化氫根離子 HF2-o少數(shù)無機(jī)氟化物溶于水而不顯著水解。無機(jī)氟化物的例子有氫氟酸（HF）、氟化鈉（NaF）和六氟化鈾（UF6）。從反應(yīng)活性上看，氟化物與氯化物和其他鹵化物有顯著不同，由于半徑/電荷比小的緣故而溶劑化傾向更強(qiáng)更趨近于氫氧化物。Si-F鍵屬于單鍵中鍵能較高的一類，其他硅鹵化物則很容易水解。sl sdas.etec.eaglts-e-vacce s - cs-c-glssid-e-s ass -a-t ieaylet-i-

9、ve.c-1ac9 cs -a c t e a s ea gwls s algdasW-sarc v-yss x ac-a tits a. r a.yat.te sc-iy falttieaeyea-eseacea td-lalv .aalt a-a eg - i g i-gety cm a c 6sgigiJ-g-ycraesttc-s yc-.-a-e aeysaes.escr aedd aage e-sevegt-gr ae stsegtate.c-tccc-gte-re-f-氟化物礦物有很多，其中商業(yè)上比較重要的是螢石和氟磷灰石。在天然飲用水和食物中都有低濃度 的氟化物存在，而地下水中

10、的氟含量則要高一些。海水中平均為 1.3ppm 1.21.5ppm ,淡水中的則為 0.01-0.3 ppm 。適當(dāng)?shù)姆侨梭w所必需的，過量的氟對(duì)人體有危害。 氟化鈉對(duì)人的致死量為 6.12克，飲用水含2.4 5毫克/升則可出現(xiàn)氟骨癥?？扇艿姆?，例如最常見的NaF具有適度的毒性，盡管最小致死劑量尚不清楚，已經(jīng)有報(bào)道稱 4g NaF對(duì)一個(gè)成年人足以致命。氟化氫在相比之下更加危險(xiǎn)，因?yàn)樗哂懈g性和揮 發(fā)性，因此可通過吸入或皮膚吸收而進(jìn)入人體，造成氟中毒。三、磷石膏對(duì)環(huán)境的影響及目前處理狀況磷礦石是一種復(fù)雜的多種化合物，除供制磷酸用的氟磷灰石外，還伴生其它雜質(zhì)，所以，磷石膏的化學(xué)成分為CaSO

11、4 2H20之外，也有其他多種雜質(zhì)。同時(shí)，在磷酸生產(chǎn)中，溶液一一中的HPO42艮取代石膏中部分S042磷石膏中的雜質(zhì)可分兩大類：一類是不溶性雜質(zhì)：如石英、未分解的磷灰石、不溶性 P2O5共晶P2O5氟化物及氟、鋁、鎂的磷 酸鹽和硫酸鹽。另一類是可溶性雜質(zhì)：如可溶性P2O5溶解度較低的氟化物和硫酸鹽。此外，磷礦石中還含有神、銅、鋅、鐵、鎰、鉛、鎘、汞及放射性元素。這些雜質(zhì)的種類與含量因 產(chǎn)礦地區(qū)不向而異。在濕法磷酸生產(chǎn)中，它們不同程度地進(jìn)入磷石膏中。國產(chǎn)磷礦石膏放射性元素其微。 磷礦石中值得注意的有害雜質(zhì)是氟，一般含量為1%3%。磷石膏中的氟化物的含量還取決于磷和工藝水中活性二氧化硅和鈉的含量。

12、當(dāng)鈉含量高時(shí)，大多數(shù)氟化物以CaF2、CaSiF6、CaSO4 AlSiF7 xH20（x約為10）的形態(tài)進(jìn)入磷石膏中。磷石膏濾餅中還夾帶少量的游離磷酸（也含有氟）、P2O5磷酸鹽以及其它雜質(zhì)。以上這些有害物的存在，是導(dǎo)致磷石膏在堆存過程中造成環(huán)境污染的主要因素。當(dāng)然，除了磷石膏中有害物對(duì)環(huán)境污染外，它本身大量堆放，不僅侵占了土地資源，由于風(fēng)蝕、雨 蝕、也造成大氣、水系及土壤的污染。磷石膏瀝濾液中，對(duì)環(huán)境有害的主要成分是氟化物、其次是磷酸鹽可溶性P2O5）。如前所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國將逐步增加高濃磷復(fù)肥的產(chǎn)量、大力發(fā)展?jié)穹姿?，磷石膏排出量將與日俱增。 它不僅占用大片土地，加上風(fēng)吹雨淋

13、，使其中的可溶性氟和磷進(jìn)入水系，嚴(yán)重的污染環(huán)境，還浪費(fèi)了磷 石膏這種二次資源。我國目前對(duì)其的綜合利用率不到30%,主要途徑是用于水泥工業(yè)、生產(chǎn)化工原料和石膏建材制品、用作路基或工業(yè)填料、改良土壤等。較為普遍應(yīng)用具體來說還有的有制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥、制作膠凝材料、制 磷石膏標(biāo)醇、二步法制取硫酸鉀等，結(jié)合公司生產(chǎn)實(shí)際情況，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路，磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥也成 為可選之路。磷石膏的綜合利用，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的前提下，開辟大用量、高技術(shù)含量、有示范效應(yīng)的利用途徑。四、磷石膏與酸性硅膠的綜合利用（一）磷石膏聯(lián)產(chǎn)硫酸與水泥伴隨著磷肥及濕法磷酸行業(yè)的迅猛發(fā)展，硫酸消耗量也越來越大，每生產(chǎn)1噸磷錢，消耗硫酸約1.

14、5噸。而我國硫資源并不豐富，磷肥行業(yè)的硫酸是個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。磷石膏聯(lián)產(chǎn)硫酸與水泥即解決了濕法磷 酸用的硫酸原料，又治理了磷石膏對(duì)環(huán)境的污染。1 .磷石膏生產(chǎn)水泥（1）過程磷石膏（二水石膏）經(jīng)烘干機(jī)脫水成半水石膏，用皮帶秤配入一定量的沙土、粘土、焦炭面制成生 料，經(jīng)均化、計(jì)量后送入回轉(zhuǎn)窯高溫煨燒，得水泥熟料。熟料用失重秤配入一定量的水渣、粉煤灰等混合材，經(jīng)球磨機(jī)粉磨成水泥生料，經(jīng)均化、包裝后出廠。窯氣經(jīng)重力除塵、電除塵、文氏管一泡沫塔一電除霧器凈化、干燥，進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中的SO2在鈕觸媒催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成S03, SO3經(jīng)硫酸吸收后得到硫酸。（2）原理磷石膏烘干：2CaSO4*2H2O=2CaS

15、O4*1/2H2O+3H2O生料分解：CaSO4+2C=CaS+2C0 2 CaS+3CaSO4=4CaO+4SO2 T熟料燒成：2CaO+SiO2=2CaO*SiO23CaO+SiO2=3CaO*SiO2Cao+Al2O3=3CaO*Al2O3CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaO*Al2O3*Fe2O2 .磷石膏制硫酸在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的窯氣含SO2的氣體經(jīng)過電除塵、酸洗凈化、干燥后，由SO2鼓風(fēng)機(jī)送入轉(zhuǎn)化工序，在鈕觸媒的催化作用下，經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)化生成SO3: 2SO2+O2=2SO3SO3被98魅度的硫酸兩次吸收后，與其中的含有約2%勺水化合制得 H2SO4 SO3+H2O=H2SO4（二）

16、利用副產(chǎn)硅膠制備液體硅酸鈉利用含氟硅酸制備液體硅酸鈉，是目前國內(nèi)外采用較多的一種方法。硅膠在熱NaOH中容易溶解，其反應(yīng)式為：nSiO2+2NaOH=Na2O*nSiO2+H2O根據(jù)配料比例的變化，可制得不同硅鈉比（ SiO2與Na2O的物質(zhì)的量比）的液體硅酸鈉。宋方華 3 等提出利用含氟硅膠濕法生產(chǎn)液體硅酸鈉。其生產(chǎn)流程為：含氟硅膠用氨水中和、水洗，直至呈中性； 燒堿經(jīng)計(jì)量槽計(jì)量后放入配料槽，并在攪拌下加入經(jīng)上述處理的硅膠，物料混合均勻后送至反應(yīng)釜；在 溫度160°、壓力0.70.8Mpa條件下反應(yīng)67h;反應(yīng)完畢，過濾除去不溶殘?jiān)?，然后濾液濃縮到一定濃 度出料即得產(chǎn)品。該工藝屬封

17、閉式生產(chǎn)流程。硅膠淋洗液返回氟鈉工段，洗滌廢水送到過磷酸鈣工段配酸，整個(gè)生產(chǎn) 過程基本無廢氣、廢液、廢渣產(chǎn)生。但是以燒堿為原料，生產(chǎn)成本要高于以純堿或芒硝為原料的干法工 藝，而且生產(chǎn)規(guī)模較小。寧延生11亦有此項(xiàng)研究：利用磷肥工業(yè)副產(chǎn)含氟硅膠制高補(bǔ)強(qiáng)白炭黑工藝研究工業(yè)化，首先用氟 化俊溶液溶解氟硅膠，制得（NH4） 2 S i F 6溶液，再用氨水使S i O 2重新析出，然后過濾，洗 滌、干燥得產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到GB 1 0 5 1 7 8 9、HG/T 2197-91的要求。應(yīng)用該工 藝不僅使含氟硅膠得到利用，而且避免了大量H2 S 1 F 6溶液對(duì)環(huán)境的污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和 環(huán)境效

18、益。-此外，還可利用副產(chǎn)硅膠制備A型分子篩、五水偏硅酸鈉等等。五、結(jié)語在磷肥工業(yè)中，含氟硅膠對(duì)石膏等廢渣來說，雖然其相對(duì)數(shù)量小，但是其絕對(duì)排放量還是非常大的， 不能忽視。若能有效地回收利用這些工業(yè)廢硅膠，將減少對(duì)環(huán)境的污染，還可以充分利用資源，避免浪 費(fèi)。因此，應(yīng)重視對(duì)磷肥副產(chǎn)硅膠的研究開發(fā)以及回收利用。隨著我國節(jié)能減排力度正在加大，磷肥行業(yè)的廢渣一一磷石膏，屬于危險(xiǎn)廢氣污染物，可知道硫酸 法萃取磷酸（濕法）副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝路線發(fā)展趨勢勢在必行。通過這一路線，有效解決 了廢渣磷石膏的堆存占地、污染環(huán)境、制約磷復(fù)肥發(fā)展的難題，開辟了硫酸和水泥新的原料路線，改變 了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)消耗資源、制

19、造產(chǎn)品、排出廢物的線性生產(chǎn)模式，加快推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐。參考文獻(xiàn)ec g t.al g wtu. a a e-i rv-iec . efyccdsivsucte.fya一is-." 1cd.t la c I kteem - e s a- et aesi .e e ct w - e -g g .ae-ttl esi teilfila-.t-yse2 ct-tudkegat c.t sl -rfe fm e fydar .tl se e we - r aged a-g c su al. . . ti - eel - l tlec - IgeEge- l - a 092 ase . s

20、e -a 3 test -j c ept gsem c r.ej.c e t. diaea ct .it iteciletelc,tsi-s oe esl etc d tcead-yetisi t aelssegdageeag c csag desi l f c aeeslwyaac s cdt”- st- s cas g s ftlsa-cf y l 5 tegg a e l d asas-ctl eigd aqlsvs.et ygcl c ga ai k ee ti a.s c aa c e l . s s.et tdas c a 6- eatet .s.e t. g at_ t- cea

21、t s 1a rctig te s -a r it v t ete- s ls c e wi . ga-W-.a v levdatesge s d to atiipte - gtig iase easl sdas.ete c . e aglts-e-vacce s - cs-c-glssid-e-sass-a-tieayletllev e dc-1a c 9 c s -a c t e a s ea gwls s al g das W- sarc v-yss x ac-a tits a. r a e yat.te scriy fai-tieaye a- -e s e a cea td - la lv .