Отходы химических цехов, количество которых на коксохимических заводах УССР составляет около 330 тыс.т/год, содержат каменноугольную смолу, бензольные углеводороды и другие вещества, пригодные для использования в качестве сырья при получении целого ряда ценных продуктов.
Каменноугольные фусы. Эти отходы образуются в отделениях конденсации на всех коксохимических заводах и представляют собой смесь смолы с частицами угля, кокса и полукокса, унесенные вместе с газом из камер коксования. Удельный выход фусов зависит от влажности и помола шихты, применение пароинжекции при загрузке печей, объема камер коксования, свойств уносимых твердых частиц и смолы. При отсутствии бездымной загрузки выход фусов составляет 0,05-0,07% от шихты, с внедрением бездымной загрузки коксовых печей он возрастает в 2-3 раза до 0,2-0,23%. Средний удельный выход фусов на коксохимических предприятиях СССР составляет 0,14-0,15% от шихты.
В настоящее время рациональным направлением утилизации фусов являются подача их в шихту для коксования, а также сжигание без утилизации либо с утилизацией тепла (например, в качестве топлива в мартеновских печах). Перспективными считаются индивидуальное коксование фусов с получением кокса.
С внедрением термической подготовки шихты возможны новые способы утилизации отходов химических цехов (в том числе фусов), предусматривающие подачу их во влажную шихту перед термической подготовкой, а также использование в качестве связующего при гранулировании или брикетировании шихты и последующее коксование полученных формовок вместе с подогретой шихтой. Технико-экономическая оценка указанных способов утилизации отходов, выполненная для условий Западно-Сибирского металлургического завода, показала, что экономический эффект от утилизации фусов по второму способу убыточна из-за высоких затрат на получение брикетов.
Значительный экономический эффект от утилизации фусов по первому способу достигается в результате сокращения уноса угля, интенсификации очистки теплоносителя в циклонах, снижения запыленности при транспортировании сухой шихты и вторичного использования химических продуктов.
Институтом ВУХИН на основе опыта Нижетагильского металлургического комбината разработана технология утилизации отходов химических цехов путем присадки их в шихту.
Институты ВУХИН и УХИН выдали Гипрококсу задания на проектирование установок для заводов Востока, Центра и Украины.
Внедрение этой технологии на коксохимических заводах в намеченные сроки позволит обеспечить полную утилизацию отходов к 1985г.
Кислая смолка цехов ректификации сырого бензола. Эта смолка представляет собой смолистую вязкую массу, состоящую из серной кислоты (15-30%), бензольных углеводородов (15-30%), сульфосоединений (20-60%) и воды (10-20%). Образование ее обусловлено применением сернокислотного способа очистки бензола, основанного на процессах полимеризации, сополимеризации и поликонденсации примесей в присутствии концентрированной серной кислоты и частично на прямом сульфировании их. На заводах УССР с переходом на новую технологию очистки бензола выход кислой смолки будет сокращаться и в перспективе прекратится, а на заводах Центра и Востока объемы образования кислой смолки будут возрастать.
Исследования, выполненные различными научно-исследовательскими организациями и предприятиями, показали возможность эффективного использования кислых отходов, как в смежных отраслях промышленности, так и утилизация их на месте образования (производство дорожного дегтя и добавка к шихте).
По рекомендациям института УХИН кислую смолку целесообразно нейтрализовать, отгонять из нее бензольные углеводороды (при помощи пара), а нейтральную обезбензоленную смолку с содержанием 40-60% органических веществ добавлять к шихте. Схема, разработанная институтом УХИН, рациональна для заводов УССР.
Одним из направлений использования кислой смолки является применение для производства сульфата аммония значительной части серной кислоты, содержащейся в смолке. Кислая смолка цеха ректификации Ждановского КХЗ частично находит применение в производстве пенообразователя.
Широко применяемые в литейной промышленности для изготовления форм и стержней из наливных самотвердеющих смесей в качестве ПАВ контакт Петрова, ДС-РАС и смачиватель НБ дефицитны и имеют высокую стоимость.
Пенообразователь, полученный на основе кислой смолки, превосходит по своим свойствам контакт Петрова и с 1972 г. применяется вместо него в литейных цехах.
Возможно использование кислой смолки для получения присадки, используемой при сжигании сернистого мазута.
На макеевском коксохимическом заводе исследован процесс утилизации кислой смолки путем термической обработки смеси компонентов, включающих кислую смолку цехов ректификации и высококипящие каменноугольные масла или пековые дистилляты, с получением дегтей марок Д-6, Д-8 и битумов с различной температурой размягчения.
Кислая смолка сульфатного отделения. На коксохимических заводах образуется более 40 тыс.т./год этой смолки. В настоящее время на ряде заводов ее вывозят в отвалы.
Разработана технология получения тяжелой смолы для дорожного дегтя марок СТУ-4 и СТУ-5 из кислых смолок цехов ректификации сырого бензола и сульфатного отделения.
Аналогичная установка построена на Донецком коксохимическом заводе. Получаемый на заводе продукт отвечает требованиям ТУ 14-16-131-76 "Смола тяжелая из кислой смолки улавливания для дорожного строительства".
Характерной особенностью процесса производства тяжелой смолы является нейтрализация кислых отходов смеси тонкоизмельченной негашеной известью. Такой способ нейтрализации свободной серной кислоты способствует повышению качества тяжелой смолы как связующего для дорожных покрытий вследствие образования труднорастворимой в воде соли кальция. Преимущество применения для нейтрализации негашеной извести вместо концентрированной аммиачной воды заключается также в снижении расхода тепла на испарение дополнительно введенной воды и затрат вследствие более низкой по сравнению с аммиачной водой ценой извести.
Процесс обезвоживания кислых смолок ускоряется в результате подогрева и смешения кислых смолок сульфатного отделения и цеха ректификации, что способствует увеличению подвижности смеси. Содержание в исходной смеси кислых отходов (90% смолки цеха ректификации и 10% смолки сульфатного отделения) и каменноугольной смолы составляет 27 и 73 % соответственно.
Физико-химические свойства полученной тяжелой смолы позволяют применять ее в качестве вяжущего материала для строительства дорог.