Булгакова Елена Викторовна

Сборник "Технология коагулянтов" под ред. Ткачева К.В.- Л.: "Химия",1988, с.3-6.

ОБ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ КОАГУЛЯНТОВ

К. В. Ткачев, Л. А, Трифонова, С. В. Бормонтова

В связи с ростом промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального водопотребления и усилением внимания к охране окружающей среды следует ожидать роста потребности в реагентах для очистки питьевых и сточных вод.

Вместе с тем, осуществляемый перевод экономики страны на новые условия хозяйствования – хозрасчет, самоокупаемость, самофинансирование – должен привести к более экономному расходованию коагулянтов, в том числе сульфата алюминия. С одной стороны, не будут заявляться избыточные количества в расчете на урезание заявок, что всегда имело место в недалеком прошлом. С другой – более эффективное функционирование трудовых коллективов предприятий-потребителей будет способствовать снижению расходных коэффициентов за счет совершенствования применяемой технологии; уменьшения непроизводительных потерь коагулянтов при их транспортировке, хранении, подаче в производство.

Происходящие перемены требуют пересмотра сложившихся взглядов на перспективу развития производства и технологии коагулянтов, в частности алюминийсодержащих.

Решением 1-го Всесоюзного совещания по проблеме коагулянтов (г. Сумы, 1973 г.) основным направлением развития отрасли была принята организация производств коагулянтов из природных видов сырья и отходов, преимущественно алюминийсодержащих. За прошедшие годы разработан ряд перспективных технологий. Однако технико-экономическая оценка способов получения алюминийсодержащих коагулянтов показала, что преимущества такого сырья (доступность, низкая стоимость) в большинстве случаев перекрываются многостадийностью переработки. Это влечет за собой повышенный объем капвложений в сравнении с получением сульфата алюминия из гидроксида. Поэтому ни одна из разработанных технологий до настоящего времени не реализована. Аналогичная причина и ряд других не позволили также реализовать технологий получения смешанных (алюминий-железосодержащих) и железосодержащих сульфатных коагулянтов. Тем самым по-прежнему не решен вопрос расширения ассортимента выпускаемых коагулянтов и рациональной структуры их использования в народном хозяйстве. Следует полагать, что поиск способов удешевления технологий, комплексное использование сырья создадут в дальнейшем предпосылки для вовлечения природного сырья в производство коагулянтов.

Практически развитие отрасли последние 15 лет шло по пути увеличения производства очищенного сульфата алюминия на основе гидроксида алюминия. За счет увеличения мощности действующих и организации новых производств выпуск продукта увеличился в 1,8 раз и составляет около 85 % от объема производства алюминийсодержащих коагулянтов.

С точки зрения простоты процесса, отработанности технологии, экономики производство сульфата алюминия из гидроксида должно остаться доминирующим направлением в отрасли. При этом ликвидация межведомственных барьеров открывает путь для организации производств сульфата алюминия непосредственно на алюминиевых заводах, что по ряду причин экономически более целесообразно, чем размещение их на химических предприятиях, где переработка его связана с рядом трудностей:

в силу удаленности от поставщиков гидроксид поступает на переработку в форме, менее активной к сернокислотному разложению по сравнению с гидроксидом, только что полученным в процессе;

– исходя из нужд алюминиевой промышленности, в последние годы производства гидроксида алюминия ориентируются на выпуск крупнодисперсного продукта [1]; такое сырье поступает и для производств сульфата алюминия.

Недостаточная активность в сочетании с крупнодисперсностью сырья требуют увеличения продолжительности варки плава сульфата алюминия, установки дополнительного реакторного оборудования для этой цели, классификации или активации гидроксида непосредственно в производствах сульфата алюминия. Все это приводит к увеличению материальных и энергетических затрат, к снижению сортности продукта, к повышению его себестоимости.

Организация цеха сульфата алюминия на алюминиевом заводе позволит сократить эти непроизводительные затраты, использовать для получения коагулянта некондиционное сырье (например, мелкодисперсное), уменьшит потери гидроксида за счет его транспортировки.

УНИХИМом для оценки предложения выполнены ориентировочные расчеты по организации производств в составе Уральского (УАЗ) и Волховского (ВАЗ) алюминиевых заводов. Базовый вариант – производство на Сумском ПО “Химпром”. Расчеты показали, что себестоимость продукта по изменяющимся статьям затрат составила 46,14; 45,23 и 48,65 руб/т для УАЗа, ВАЗа и СПО “Химпром” соответственно. Рентабельность производств: 44,2 % – УАЗ; 47,2 % – ВАЗ; 36,8 % – СПО “Химпром”. В расчетах принято использование кондиционного гидроксида алюминия. Организация одного опытно-промышленного производства позволила бы практически и всесторонне оценить все аспекты предлагаемого направления. Можно отметить в связи с этим, что именно так организовано производство в ряде стран (США, Англия, Швеция). Весь процесс от переработки боксита до получения очищенного сульфата алюминия представляет собой единый технологический цикл и реализуется на одном предприятии [2].

Соответственно меняются и основные направления развития технологии. На первый план выходят задачи:

разработка и внедрение высокоинтенсивных технологий, позволяющих повысить технический уровень отрасли и потребительские свойства продукта;

– разработка и внедрение технологий, обеспечивающих экономию ресурсов в производстве коагулянта и экономию при его использовании.

Технический уровень и качество получаемого продукта могут обеспечить следующие разработки:

Непрерывная технология с кристаллизацией плана на движущихся ленточных конвейерах и выпуском продукта в виде плиток. Впервые в стране технология реализована на ПО “Куйбышевфосфор”, восьмилетний опыт работы предприятия и достигнутое качество продукта позволяют рекомендовать эту технологию для других производств.

Автоклавный способ получения высококонцентрированного сульфата алюминия в гранулированном виде с использованием полой грануляционной башни. Технология отработана в опытных условиях; намечено строительство установки по непрерывной схеме мощностью 25 тыс. т/год.

Выпуск продукта в гранулированном виде позволит решить ряд важных проблем: обеспечить транспортировку продукта в затаренном виде, что уменьшит потери его при транспортировке, перегрузках, хранении, Массовый потребитель – водоочистные станции – сможет внедрить прогрессивное сухое дозирование коагулянта, широко используемое в мировой практике. Все это способствовало бы дополнительной экономии дефицитного сульфата алюминия.

Существенного экономического эффекта можно ожидать при переходе на выпуск основных солей алюминия. В настоящее время разрабатывается технология основного сульфата алюминия (в твердом виде и в виде раствора). Присутствие основных солей обеспечивает экономию. серной кислоты при получении продукта (не менее, чем на 10 %). Одновременно улучшаются качество и коагулирующие свойства продукта: по сравнению со средним сульфатом алюминия уменьшается коррозионная активность и кислотность сред, расширяется состав очищаемых сред; снижается расход коагулянта в процессе водоочистки (на 15 – 20% по А1₂О₃), улучшаются показатели цветности, мутности очищаемой воды и снижается содержание в ней остаточного алюминия. Таким образом, выпуск основного продукта может обеспечить экономию сырьевых ресурсов и способствовать сокращению дефицита в коагулянтах.

Перспективным направлением в плане экономии энергоресурсов и капвложений является производство сульфата алюминия в виде раствора. Известно, что транспортировка коагулянтов в жидком виде на расстояние до 400 км экономически целесообразна [3]. Это подтверждается зарубежной практикой: лидеры мирового производства сульфата алюминия – США и Япония – выпускают продукт преимущественно в жидком виде [2]. В нашей стране выпуск продукта в виде раствора составляет всего 3,5 % от общего. В тоже время технология, например, водоподготовки предусматривает предварительное растворение твердого коагулянта перед его использованием. Таким образом, затраты изготовителя на отвердевание продукта не являются общественно необходимыми, а затраты эти велики и существенно увеличивают себестоимость коагулянта, особенно из природных видов сырья, где отверждение требует предварительного концентрирования (выпарки) растворов.

Возможность выпуска в виде раствора также и основного сульфата алюминия заинтересовала потребителей, в частности, коммунальное хозяйство Москвы, Ленинграда, Киева. Это дает основание надеяться на рост производства коагулянтов в виде растворов, что может оказаться благоприятным и для реализации способов получения их из природных видов сырья и отходов.

ЛИТЕРАТУРА

Разработать и внедрить технологию получения крупнозернистого глинозема. Отчет о НИР ВАМИ (заключительный). Руководитель НИР Гопиенко Г. Н. Л., 1983.– 95 с.

Определение состояния производства и тенденций развития технологии получения неорганических коагулянтов за рубежом. Отчет о НИР УНИХИМ (заключительный). Руководитель НИР Смирнова Г. М. Свердловск, 1986.– 123 с.

Ткачев К. В., Запольский А. К., Кисиль Ю. К. Технология коагулянтов. Л.: Химия, 1978. – 185 с.