Настоящий сборник представляет собой оригинальные идеи и решения в области охраны окружающей среды и экологизации промышленных процессов. Он охватывает широкий круг задач – от утилизации отходов и снижения промышленных выбросов до ресурсосбережения, повторного использования материалов, адаптивной очистки сточных вод, озеленения промышленных территорий, а также локальных решений в области экологического мониторинга.
Особенность сборника – практическая направленность всех материалов. Каждая идея ориентирована на реализацию с использованием доступных промышленных, лабораторных или производственно-бытовых компонентов, без участия дорогостоящего специализированного оборудования или необходимости глубокой интеграции в основную технологическую цепочку.
Опираясь на фундаментальные принципы физики, химии и термодинамики, предложенные решения демонстрируют, что устойчивое развитие и бережное отношение к окружающей среде могут быть достигнуты даже в рамках действующих технологических схем – за счёт переосмысления инженерных подходов и применения уже известных, но недооценённых ресурсов (например, остаточного тепла, инертных масс, природных фильтров и энергетических барьеров).
Публикуемые идеи могут служить отправной точкой для инициатив в сфере НИОКР, создания патентно-защищённых разработок, адаптивных решений и технических усовершенствований, особенно в рамках программ импортонезависимости, развития зелёной экономики и технологического суверенитета.
1. Утилизация фосфогипса само распространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) огнеупорных изделий.
В настоящее время на территориях компаний по производству фосфорной кислоты скопился огромный запас старых лежалых отходов производства, с которым компании не знают, что делать, и которым является фосфогипс – основной компонент – сульфат кальция.
Старый, лежалый фосфогипс, прежде всего, вследствие загрязненности фосфатными, фтористыми и другими соединениями, не находит непосредственной полной утилизации и накапливается в значительных количествах на специальных полигонах. Переработка его представляется довольно трудной и энергозатратной проблемой.
При этом проблема утилизации и хранения фосфогипса в настоящее время наиболее остро актуальна для любой компании.
Рассмотрим сами физико-химические свойства самого фосфогипса и порассуждаем, что можно сделать.
В составе фосфогипса преобладает физический мелко дисперсионный песок, содержится большое количество кальция (до 30 % в расчете на элемент), серы (до 24,3 %), неразложившихся фосфатов (до 4 %), а также кремний (около 0,3 %) и немало микроэлементов.
Примерный химический состав фосфогипса известен:
CaO – 39-40 %;
SO3 – 56-57 % ;
Р2О5 общ – 1,0-1,2 %;
Р2О5 вод -0,5-0,6 % ;
R2O3 – 0,5-0,6 %;
F – 0,3-0,4 %;
нерастворимого осадка – 0,7-0,8 %.
Известно также, что сульфат кальция разлагается при температуре выше 1450 С, образуя оксид кальция, оксид серы и кислород.
Старый лежалый фофсогипс по своим физико-химическим характеристикам фосфогипс является идеальным наполнителем для строительных бетонов. Но именно из-за загрязненности фосфатными, фтористыми и другими соединениями фосфогипс не находит применения. Слишком энергетически затратны технологии по его очистке, которые заключаются в промывке, обжиге для удаления вредных соединений и т.п.
Высокотемпературный огнеупор
Обратим внимание на получение высокотемпературного огнеупора, в котором главная составляющая представлена оксидом щелочного металла второй группы (берилий, магний, кальций) периодической системы Д.И. Менделеева, а именно – оксид кальция.
Практические работы в этом направлении не проводятся. Это связано с высокой гидратационной способностью таких огнеупоров, где главная составляющая представлена оксидом кальция. Такой огнеупор должен иметь температуру спекания выше 1700 градусов. Чем выше температура спекания – тем меньше гидратационной способности.
При этом характерно, что аналог оксида кальция – оксид магния является основным видом огнеупоров (периклаз), который относится также ко второй группе периодической системы Д.И. Менделеева и лишён этого основного недостатка.