СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ МЕТОДОМ СОЛЬВЕ

АННОТАЦИЯ

Объем сбрасываемой дистиллерной жидкости ООО СП «Кунградский содовый завод» составляет в сутки более 5500 - 6000 м³ (в год более 2 млн м³). 

В технологии данного завода отсутствует переработки отхода производства дистиллерной жидкости. С целью разработки безотходной технологии были изучены направлении и способы переработки жидкого отхода производства кальцинированной соды на товарные продукции.

Определено, что дистиллерную жидкость можно перерабатывать на товарные продукции в нескольких направлениях, и получить готовые продукции, которые отвечают требованиям соответствующих государственных стандартов:

• Мелиорант для известкования кислых и солонцовых почв (ТУ 6-18-37-85);
• Комплексные минеральные добавки для балансирования рационов сельскохозяйственных животных (ТУ 6-18-3-80) и сельскохозяйственной птицы (ТУ 6-18-25-079);
• Производство силикатного кирпича на основе белитового вяжущего;
• Хлористый кальций технический ГОСТ 450-77;

ABSTRACT

The volume of distiller liquid discharged by LLC JV Kungrad Soda Plant is more than 5,500 - 6,000 m3 per day (more than 2 million m3 per year). 

The technology of this plant does not process waste from the production of distiller liquid. In order to develop a waste-free technology, the directions and methods of processing liquid waste from soda ash production into marketable products were studied.

It is determined that the distiller liquid can be processed into marketable products in several directions, and ready-made products that meet the requirements of the relevant state standards can be obtained:

• Meliorant for liming acidic and saline soils (TU 6-18-37-85);
• Complex mineral additives for balancing the diets of farm animals (TU 6-18-3-80) and poultry (TU 6-18-25-0- 79);
• Production of silicate bricks based on a belite binder;
• Calcium chloride technical GOST 450-77;

Ключевые слова: кальцинированная сода, метод Сольве, дистиллерная жидкость, шлам, отходы.

Keywords: soda ash, Solvay method, distillery liquid, sludge, waste.

Из существующих методов получения кальцинированной соды наиболее широко применяется аммиачный способ (70%). В синтезе кальцинированной соды, по технологии Сольве, степень утилизации натрия составляет 70 –72 % (масс.).

ООО СП «Кунградский содовый завод» - единственное в Центральной Азии предприятие, производящее кальцинированную соду. Годовая мощность производства кальцинированной соды в предприятии составляет 200 000 тонн. Дистиллерная жидкость после процесса дистилляции в цехе АДКФ (Абсорбция Дистилляция Карбонизация Фильтрация) I и II очереди производства кальцинированной соды, сбрасываются в шламонакопитель для жидких отходов. Объем сбрасываемой дистиллерной жидкости составляет      9,08 - 10 м³ на 1 тонну готовой продукции (так как объем производства кальцинированной соды за год в обеих этапов данного завода составляет 200 тыс. тонн, объем сбрасываемой дистиллерной жидкости составляет в сутки более 5500 - 6000 м³, в год более 2 млн м³).

Рисунок 1. Вид шламонакопителя жидких отходов (дистиллерной жидкости) производства кальцинированной соды аммиачным методом ООО СП «Кунградский содовый завод»

В настоящее время в связи с наполнением (выхода дистиллерной жидкости из дамб шламонакопителя) и намечаемым расширением производства кальцинированной соды в ООО СП Кунградском содовом заводе (2024-2026г.) от нынешнего 200 тыс. тонн годовой мощности до 450 тыс. тонн, остро стоит вопрос комплексной переработки дистиллерной жидкости, с использованием недорогостоящих компонентов с получением товарной продукции.

Учитывая, что сода, кальцинированная производится из природных минералов (поваренной соли, известняка или мела), сточные воды содового производства (дистиллерная жидкость) содержит в своем составе ионы Са⁺², Na⁺ и Cl^- в виде хлоридов СаCl₂ и NaCl.

Таблица 1.

Химический состав дистиллерной жидкости из цеха АДКФ ООО СП «Кунградский содовый завод»

Твердый осадок (шлам дистилляции) включает в свой состав в основном карбонат и сульфат кальция (таблица 2).

Таблица 2.

 Фактические результаты анализов дистиллерной жидкости из шламонакопителя ООО СП «Кунградский содовый завод»

Превышение хлоридов, карбонатов и сульфатов от нормы, в составе светлой и шламовой части дистиллерной жидкости из шламонакопителя объясняется тем, что в этот шламонакопитель жидких отходов кроме дистиллерной жидкости еще и сбрасываются сточные воды (концентрат, упаренная вода, вода из КНС-3) которые имеют в своем составе в большом количестве соединении хлора, карбонатов и сульфатов.

Из дистиллерной жидкости, производства кальцинированной соды методом Сольве могут быть получены следующие продукты, описанные ниже.

Мелиорант для известкования кислых и солонцовых почв (ТУ 6-18-37-85). Известковый мелиорант на основе твердого остатка содового производства с массовой долей Cl^-  иона не более 2 % - оказывает положительное влияние на физико-химические свойства почв. При этом усиливаются поступления в растения азота, фосфора, кальция, что позволяет повысить урожайность озимой пшеницы, ячменя, кукурузы, гороха, овса, сахарной свеклы на 10-20 %. Данное время планируется выпуск этого продукта на пилотной установке в малых количествах.

Комплексные минеральные добавки для балансирования рационов сельскохозяйственных животных (ТУ 6-18-3-80) и сельскохозяйственной птицы (ТУ 6-18-25-0- 79). Комплексная минеральная добавка предназначена для балансирования рационов крупного рогатого скота по основным макро- и микроэлементам. Использование кормовых добавок позволит обеспечить поголовье крупного рогатого скота, а также птиц макро- и микроэлементами, необходимыми для балансирования и повышения питательной ценности рационов, повысить эффективность использования кормов на 2-5 %, а также увеличить прирост живой массы животноводческой продукции на 300-400 кг на 1 тонну кормовой добавки. Данное время планируется выпуск этого продукта на пилотной установке в малых количествах.

Производство силикатного кирпича на основе белитового вяжущего. Для получения, вяжущего известково-белитового типа используют сырьевую смесь из шлама дистилляции и песка. Сырьевую смесь обжигают во вращающихся печах с разложением карбоната, гидрооксида, других соединений кальция с образованием свободного оксида кальция и двухкальциевого силиката (белита), а также небольших количества алюминатов и алюмоферритов кальция. Полученный клинкер после охлаждения и помола используют для производства – силикатного кирпича, и газобетона. Данное время получено пробная партия этого продукта на пилотной установке.

Применение белитового вяжущего в производстве силикатного кирпича не изменяет его традиционную технологическую схему получения. Происходит только замена извести, получаемой из природного карбонатного сырья на белитовое вяжущее. Такая замена позволяет значительно улучшить формовочные свойства массы с сокращением времени вылеживания ее в силосе до 1,5 часов, снижается давление пара в автоклаве до 5 атм., а марочность получаемого кирпича повышается.

Таблица 3.

Прочностные показатели силикатного кирпича, изготовленного на основе известково-белитового вяжущего

Примечание. В знаменателе приведены отношения прочности кирпича на изгиб, растяжение и срез к прочности на сжатие.

Необходимо отметить высокую прочность кирпича при изгибе, равную 6,92 МПа, которая в 2 раза превышает требования к силикатному кирпичу при изгибе данной марки.

Хлористый кальций технический. Технология получения жидкого хлористого кальция основан на бассейновом упаривании с помощью солнечной энергии и получении осветленной дистиллерной жидкости. Этот способ предусматривает концентрирование солнечной энергией этой жидкости до уровня промышленной минерализации – 390-480 г/дм³. При такой минерализации обеспечивается кристаллизация NaCl в испарительном бассейне, а массовая доля CaCl₂ при этом приближается к 30 %. Массовая доля прочих хлоридов, в том числе, MgCl₂ в пересчете на NaCl приближается к 5 %. Окончательное концентрирование до требований ГОСТ 450-77 должно производится в выпарных аппаратах с получением хлористого кальция технического (жидкого).

В ГОСТ 450-77 установлены следующие требования для технического – жидкого хлорида кальция:

• массовая доля CaCl₂ не менее 35 %; массовая доля прочих хлоридов, в том числе, MgCl₂ в пересчете на NaCl, не должна превышать при этом 3 %.

Важнейшей составляющей высокой рентабельности производства хлористого кальция технического (жидкого) будет являться высокая начальная массовая доля CaCl₂ до 30 % в исходном растворе, полученном за счет использования гелиотехнологий. По мировым аналогам начальная массовая доля CaCl₂ в очищенных хлоридно-кальциево- натриевых растворах содовых производств ниже в 2 и более раза, т.е. не превышает    10-13 %.

Данное время получено пробная партия этого продукта на лабораторных условиях, планируется производство на пилотной установке в малых количествах.

Возможны следующие традиционные области применения хлористого кальция:

• эксплуатация автомобильных дорог (устранение снежно-ледовых образований зимой и обеспыливание летом);
• строительная отрасль (ускоритель твердения бетонов и цементных растворов, противоморозная добавка);
• нефтегазодобывающая промышленность (ремонт скважин, бурение);
• химическая промышленность (обессульфачивание растворов, осушка газовых и жидких сред, системы кондиционирования воздуха);
• предотвращение смерзаемости сыпучих материалов при транспортировке (песок, руды, уголь и др.);
• угольная промышленность (пылеподавление);
• балластировка автомобильных и тракторных шин;
• холодильная техника (приготовление хладоносителя).

Заключение

В современных условиях уделяется большое внимание защите окружающей природной среды от вредных производственных воздействий от промышленных отходов. В частности, особое значение имеют химические отходы как дистиллерная жидкость, которые имеют в своем составе достаточное количество хлоридов кальция и натрия.

Из них могут быть получены:

• Мелиорант для известкования кислых и солонцовых почв (ТУ 6-18-37-85);
• Комплексные минеральные добавки для балансирования рационов сельскохозяйственных животных (ТУ 6-18-3-80) и сельскохозяйственной птицы (ТУ 6-18-25-079);
• Производство силикатного кирпича на основе белитового вяжущего;
• Хлористый кальций технический ГОСТ 450-77;

Предлагаемые технологии является природоохранной и разработана с целью утилизации отходов содового производства.

Список литературы:

1. Зайцев И.Д., Ткач Г.А., Стоев Н.Д. Производство соды. – М.: Химия, 1986. – 210 с.
2. Производство соды по малоотходной технологии: Монография/Ткач Г.А., Шапорев В.П., Титов В.М. – Х.: ХГПУ, 1998. – 429 с.
3. Федотьев П.П. Сборник Исследовательских работ. – Л.: 1936 - 86 с.
4. Постоянный технологический регламент цеха АДКФ ООО СП «Кунградский содовый завод».
5. Инструкция по контрольному анализу производства кальцинированной соды утвержденный 07.04.2021г.
6. ГОСТ 450-77 Технический хлорид кальция CaCl₂.