Технология перерабатки фосфогипса
Гомельский химический завод перерабатывает апатиты по сернокислотной технологии. Из 1 т привозной руды получается 0,7 т фосфорных удобрений и небольшое количество других веществ. На каждую тонну апатита расходуется 1,35 т серной кислоты, в результате образуется 1,6 т фосфогипса, который и идет в отвалы. Там его уже накопилось около 12 млн т.
Использование фосфогипса в качестве строительного материала требует дополнительной его переработки. Именно это и предрешило появление горы.
Кроме этого, есть еще одна проблема. В накопившихся отвалах фосфогипса содержится в общей сложности 65 000 т редкоземельных элементов. Среди них - церий, лантан, неодим, европий и иттрий. Цены на них на мировом рынке составляют от $11,6 до $1640 за килограмм. Исходя из стоимости и массы содержащихся в ней редкоземельных металлов, гомельскую гору можно оценить в $6,6 млрд.
Минский НИИ радиоматериалов как головная организация обобщил опыт ведущих организаций химического и оборонного комплекса бывшего СССР и предложил технологию комплексной безотходной переработки апатитового концентрата, которая устраняет появление отвалов. При существующей на заводе технологии из 1 т апатита производится продукции на $150; в результате предлагаемой реконструкции этот объем продукции увеличится настолько, что будет стоить уже $780.
Не располагая значительными ресурсами полезных ископаемых, мы их завозим и не очень тщательно храним.
Предлагаемая технология позволяет полностью перерабатывать фосфогипс. Опираясь на полученные результаты, начальник научно-исследовательского отделения высокочистых материалов В. Н. Щурин выражает уверенность, что после внедрения технологии отходы будут без остатка разделены на различные вещества, каждое из которых весьма необходимо народному хозяйству. Конечная продукция, очищенная от фтора и прочих элементов, может без всякого опасения использоваться в качестве кормовых добавок на основе фосфора. Они весьма высоко ценятся на мировом рынке. Усвоение животными фосфора из моноаммонийфосфата значительно выше, чем из растительных кормов. Использование кормовых добавок в сельском хозяйстве республики может увеличить производство мяса.
Основную долю гомельской горы отходов составляет гипс. После извлечения из него всех полезных компонентов: редкоземельных металлов, фосфора, фтора и при условии отсутствия в нем различных кислот он может использоваться для производства стройматериалов, в частности различных вяжущих. Они-то и будут самой массовой продукцией Гомельского химзавода.
При работе на полную мощность завод производит 292 000 т фосфорных удобрений, одновременно ежегодно образуется 432 000 т отходов фософгипса. В случае запуска предлагаемой технологии будет возможно производить 305 000 т вяжущих и стройматериалов на их основе. В том числе перегородочные плиты пазогребневой конструкции, гипсоволокнистые подоконные доски, звукопоглощающие декоративные элементы и мраморовидные плиты.
В дальнейшем объемы переработки фосфогипса будут возрастать за счет внедрения дополнительных технологических процессов. Ассортимент продукции расширится вследствие начала производства пищевого фосфата кальция. Его можно будет использовать в качестве наполнителя для зубных паст, а также извести высокой степени очистки для использования в качестве кормовой добавки и для медицинских нужд.
По мнению главного инженера отделения В. Н. Степаненко, на первом этапе следует встроить технологическую линию в существующий техпроцесс завода. В таком случае предприятие начнет переработку производимого фосфогипса и перестанет сваливать его в отвал.
Хранящиеся под открытым небом отвалы отходов давно промыты атмосферными осадками. Содержавшиеся в них вредные вещества и кислоты давно нанесли свой ущерб природе. Теперь главная задача состоит в прекращении поступления в отвалы новых порций фосфогипса, а с ними - и новых источников загрязнения.
Минский НИИ радиоматериалов создавался с целью разработки и создания новых материалов для радиоэлектронной промышленности. Его продукция поставлялась оборонно-космическому комплексу бывшего СССР. Поэтому в обсуждаемом проекте следует особо выделить возможность получения кремнефторида натрия. Из этого вещества без вреда для природы можно получать кремний особого, "солнечного" качества. Производство этого материала из обыкновенного песка проблематично из-за больших расходов энергии и с точки зрения экологии. Обычно с этой целью организуют добычу особо чистых кварцитов, которых в РБ нет. Значительно проще без всякой угрозы для природы получать "солнечный" кремний как продукт переработки фосфогипса.
Перспектива использования солнечной энергии на территории РБ несколько спорна. Более верным будет вывод, что экономический эффект неявно очевиден. (По очень многим причинам - технологическим, финансовым, а также надуманным.) Я присутствовал на многих обсуждениях, в процессе которых каждый раз возникала дискуссия: разворачивать солнечную энергетику или нет, производить или закупать необходимое оборудование или же вообще не вспоминать об этом виде получения энергии. Экономические расчеты ставят в тупик: рентабельность, что называется, на грани допустимой, и сделать выбор чрезвычайно трудно. Кроме этого, налицо психологический барьер - перед нами лишь панель с черными пластинами, ничего не крутится, не шумит, а по проводам идет ток...
Между тем есть бесспорное решение. Солнечную энергетику в республике нужно создавать, если она нам даже и не нужна. Дело в том, что она нужна другим. Тем, кто живет вдоль экватора в зоне, ограниченной 30° широты в обе стороны. Это - территория бесспорной экономической эффективности солнечных фотоэлементов. И чем дешевле обходится поставляемое оборудование, тем больше отдача. Страны, расположенные в этой зоне, не вводят квот на подобную продукцию и не практикуют антидемпинговую политику. Главное условие - надежность и дешевизна.
Не будем забывать и об южных районах РБ, особенно выведенных из оборота сельхозугодьях, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС. Чистые продукты там выращивать нельзя, а вот радиация по проводам не передается. В любом случае электроэнергия физически не может быть грязной продукцией.
Между тем прогресс в области развития солнечной энергетики в республике есть. Несколько лет в Минске действует производственная фирма "Электрет", производящая фотоэлементы и фотоэлектрические установки на их базе. Кремниевые пластины поступают из Светловодска (Украина). Начиная со второй половины 1996 г. в Боровлянах действует цех по сборке солнечных панелей проектной мощностью 10-15 тыс. пластин в месяц. Сейчас ежемесячный уровень производства достиг 4-5 тыс.т ежемесячно.
Каждая кремниевая пластина площадью 100 см 2 способна производить примерно 1 Вт электрической мощности. Коэффициент преобразования солнечного света в электроэнергию составляет 0,128. На мировом рынке цены на каждую пластину составляют от $6 до $7 за штуку. Для белорусских же потребителей отпускная цена составляет $4.
Директор фирмы "Электрет" А. Н. Полещук сообщил о завершении разработки новой фотоэлектрической установки. Она предназначена для электроснабжения потребителей мощностью до 300 Вт. При ее помощи электронасос сможет подавать 2 м 2 воды в час. Для обеспечения круглосуточной работы установка оснащена аккумулятором. Блок питания позволяет подключаться различным потребителям; мощность же, равную 300 Вт, обеспечивают солнечные батареи общей площадью 3м 2 .
Основное назначение солнечной фотоэлектрической установки - обеспечивать электроснабжение водонапорных башен в колхозах. Обычно там стоят электродвигатели мощностью от 3 до 5 кВт. Несколько солнечных установок смогут обеспечить работу насоса меньшей мощности на протяжении светового дня. Ночью, а также в каких-либо кризисных ситуациях можно выходить из положения при помощи аккумуляторов. В случае пожара возможно переключение на централизованное электроснабжение. Особенно явным представляется преимущество солнечных батарей при прекращении подачи электроэнергии на объект, при обрывах линий электропередач, авариях на подстанциях.
Продукция фирмы "Электрет" изготовлена по технологии, аналогичной той, по которой сделаны солнечные батареи станции "Мир" и других космических аппаратов. Образцы солнечных элементов в течение двух лет проходят испытания в Техасе и Алжире для последующей сертификации.
Как считает А. Н. Полещук, в использовании солнечной энергетики особенно показателен опыт Китая. Там принята специальная государственная программа, осуществление которой начинается с этого года. В соответствии с ней солнечные установки различных типов сначала будут закупаться, потом будет налажена их сборка на китайских предприятиях. На конечном этапе все узлы и детали должны будут производиться собственными силами.
Солнечные фотоэлектрические установки дорого стоят, но стоимость производимой ими электроэнергии не реагирует на повышение цен на энергоносители. Они не влияют на экологическую обстановку. А главное - это высокая технология, которой обладает республика и для которой открыты рынки зарубежных стран. По всей видимости, до насыщения этих рынков еще далеко.
Вот такой комплекс проблем может решить внедрение безотходной технологии переработки апатита на Гомельском химическом заводе. Технико-экономические расчеты показали, что для решения всей проблемы требуется $166 000 000, но возможны варианты. Например при строительстве сначала первой очереди потребуется $52 000 000 (срок окупаемости - 3,1 года) или $26 000 000 на пусковой этап первой очереди (срок окупаемости - 1,6 года). Работы планируется проводить таким образом, чтобы каждый последующей этап частично финансировался за счет прибыли от реализации продукции предыдущего этапа или очереди. Существует постановление Кабинета министров Республики Беларусь от 15 октября 1996 года "О национальной программе рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей cреды на 1996-2000 годы". В соответствии с ним должны быть выделены необходимые средства. Согласно этой программе на решение проблемы определено финансирование в размере $115 500 000. Реальное финансирование не началось.
Вполне может случиться так , что фосфогипс останется потомкам вместе со всеми проблемами и возможностями. Почти половина заводов в мире работает по подобной схеме на сырье с подобным составом. Только в России 5 аналогичных производств. Пойдя на необходимые затраты, республика не только избавится от отвалов фосфогипса, но и приобретет экспортную технологию. Если будем внедрять технологию поэтапно, то и экспортные возможности будут расширяться таким же образом. Подобным технологическим процессом никто в мире не располагает, и есть возможность прибыльно реализовать интеллектуальный потенциал специалистов РБ.
Виктор ОСАДЧИЙ
Использование фосфогипса в качестве строительного материала требует дополнительной его переработки. Именно это и предрешило появление горы.
Кроме этого, есть еще одна проблема. В накопившихся отвалах фосфогипса содержится в общей сложности 65 000 т редкоземельных элементов. Среди них - церий, лантан, неодим, европий и иттрий. Цены на них на мировом рынке составляют от $11,6 до $1640 за килограмм. Исходя из стоимости и массы содержащихся в ней редкоземельных металлов, гомельскую гору можно оценить в $6,6 млрд.
Минский НИИ радиоматериалов как головная организация обобщил опыт ведущих организаций химического и оборонного комплекса бывшего СССР и предложил технологию комплексной безотходной переработки апатитового концентрата, которая устраняет появление отвалов. При существующей на заводе технологии из 1 т апатита производится продукции на $150; в результате предлагаемой реконструкции этот объем продукции увеличится настолько, что будет стоить уже $780.
Не располагая значительными ресурсами полезных ископаемых, мы их завозим и не очень тщательно храним.
Предлагаемая технология позволяет полностью перерабатывать фосфогипс. Опираясь на полученные результаты, начальник научно-исследовательского отделения высокочистых материалов В. Н. Щурин выражает уверенность, что после внедрения технологии отходы будут без остатка разделены на различные вещества, каждое из которых весьма необходимо народному хозяйству. Конечная продукция, очищенная от фтора и прочих элементов, может без всякого опасения использоваться в качестве кормовых добавок на основе фосфора. Они весьма высоко ценятся на мировом рынке. Усвоение животными фосфора из моноаммонийфосфата значительно выше, чем из растительных кормов. Использование кормовых добавок в сельском хозяйстве республики может увеличить производство мяса.
Основную долю гомельской горы отходов составляет гипс. После извлечения из него всех полезных компонентов: редкоземельных металлов, фосфора, фтора и при условии отсутствия в нем различных кислот он может использоваться для производства стройматериалов, в частности различных вяжущих. Они-то и будут самой массовой продукцией Гомельского химзавода.
При работе на полную мощность завод производит 292 000 т фосфорных удобрений, одновременно ежегодно образуется 432 000 т отходов фософгипса. В случае запуска предлагаемой технологии будет возможно производить 305 000 т вяжущих и стройматериалов на их основе. В том числе перегородочные плиты пазогребневой конструкции, гипсоволокнистые подоконные доски, звукопоглощающие декоративные элементы и мраморовидные плиты.
В дальнейшем объемы переработки фосфогипса будут возрастать за счет внедрения дополнительных технологических процессов. Ассортимент продукции расширится вследствие начала производства пищевого фосфата кальция. Его можно будет использовать в качестве наполнителя для зубных паст, а также извести высокой степени очистки для использования в качестве кормовой добавки и для медицинских нужд.
По мнению главного инженера отделения В. Н. Степаненко, на первом этапе следует встроить технологическую линию в существующий техпроцесс завода. В таком случае предприятие начнет переработку производимого фосфогипса и перестанет сваливать его в отвал.
Хранящиеся под открытым небом отвалы отходов давно промыты атмосферными осадками. Содержавшиеся в них вредные вещества и кислоты давно нанесли свой ущерб природе. Теперь главная задача состоит в прекращении поступления в отвалы новых порций фосфогипса, а с ними - и новых источников загрязнения.
Минский НИИ радиоматериалов создавался с целью разработки и создания новых материалов для радиоэлектронной промышленности. Его продукция поставлялась оборонно-космическому комплексу бывшего СССР. Поэтому в обсуждаемом проекте следует особо выделить возможность получения кремнефторида натрия. Из этого вещества без вреда для природы можно получать кремний особого, "солнечного" качества. Производство этого материала из обыкновенного песка проблематично из-за больших расходов энергии и с точки зрения экологии. Обычно с этой целью организуют добычу особо чистых кварцитов, которых в РБ нет. Значительно проще без всякой угрозы для природы получать "солнечный" кремний как продукт переработки фосфогипса.
Перспектива использования солнечной энергии на территории РБ несколько спорна. Более верным будет вывод, что экономический эффект неявно очевиден. (По очень многим причинам - технологическим, финансовым, а также надуманным.) Я присутствовал на многих обсуждениях, в процессе которых каждый раз возникала дискуссия: разворачивать солнечную энергетику или нет, производить или закупать необходимое оборудование или же вообще не вспоминать об этом виде получения энергии. Экономические расчеты ставят в тупик: рентабельность, что называется, на грани допустимой, и сделать выбор чрезвычайно трудно. Кроме этого, налицо психологический барьер - перед нами лишь панель с черными пластинами, ничего не крутится, не шумит, а по проводам идет ток...
Между тем есть бесспорное решение. Солнечную энергетику в республике нужно создавать, если она нам даже и не нужна. Дело в том, что она нужна другим. Тем, кто живет вдоль экватора в зоне, ограниченной 30° широты в обе стороны. Это - территория бесспорной экономической эффективности солнечных фотоэлементов. И чем дешевле обходится поставляемое оборудование, тем больше отдача. Страны, расположенные в этой зоне, не вводят квот на подобную продукцию и не практикуют антидемпинговую политику. Главное условие - надежность и дешевизна.
Не будем забывать и об южных районах РБ, особенно выведенных из оборота сельхозугодьях, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС. Чистые продукты там выращивать нельзя, а вот радиация по проводам не передается. В любом случае электроэнергия физически не может быть грязной продукцией.
Между тем прогресс в области развития солнечной энергетики в республике есть. Несколько лет в Минске действует производственная фирма "Электрет", производящая фотоэлементы и фотоэлектрические установки на их базе. Кремниевые пластины поступают из Светловодска (Украина). Начиная со второй половины 1996 г. в Боровлянах действует цех по сборке солнечных панелей проектной мощностью 10-15 тыс. пластин в месяц. Сейчас ежемесячный уровень производства достиг 4-5 тыс.т ежемесячно.
Каждая кремниевая пластина площадью 100 см 2 способна производить примерно 1 Вт электрической мощности. Коэффициент преобразования солнечного света в электроэнергию составляет 0,128. На мировом рынке цены на каждую пластину составляют от $6 до $7 за штуку. Для белорусских же потребителей отпускная цена составляет $4.
Директор фирмы "Электрет" А. Н. Полещук сообщил о завершении разработки новой фотоэлектрической установки. Она предназначена для электроснабжения потребителей мощностью до 300 Вт. При ее помощи электронасос сможет подавать 2 м 2 воды в час. Для обеспечения круглосуточной работы установка оснащена аккумулятором. Блок питания позволяет подключаться различным потребителям; мощность же, равную 300 Вт, обеспечивают солнечные батареи общей площадью 3м 2 .
Основное назначение солнечной фотоэлектрической установки - обеспечивать электроснабжение водонапорных башен в колхозах. Обычно там стоят электродвигатели мощностью от 3 до 5 кВт. Несколько солнечных установок смогут обеспечить работу насоса меньшей мощности на протяжении светового дня. Ночью, а также в каких-либо кризисных ситуациях можно выходить из положения при помощи аккумуляторов. В случае пожара возможно переключение на централизованное электроснабжение. Особенно явным представляется преимущество солнечных батарей при прекращении подачи электроэнергии на объект, при обрывах линий электропередач, авариях на подстанциях.
Продукция фирмы "Электрет" изготовлена по технологии, аналогичной той, по которой сделаны солнечные батареи станции "Мир" и других космических аппаратов. Образцы солнечных элементов в течение двух лет проходят испытания в Техасе и Алжире для последующей сертификации.
Как считает А. Н. Полещук, в использовании солнечной энергетики особенно показателен опыт Китая. Там принята специальная государственная программа, осуществление которой начинается с этого года. В соответствии с ней солнечные установки различных типов сначала будут закупаться, потом будет налажена их сборка на китайских предприятиях. На конечном этапе все узлы и детали должны будут производиться собственными силами.
Солнечные фотоэлектрические установки дорого стоят, но стоимость производимой ими электроэнергии не реагирует на повышение цен на энергоносители. Они не влияют на экологическую обстановку. А главное - это высокая технология, которой обладает республика и для которой открыты рынки зарубежных стран. По всей видимости, до насыщения этих рынков еще далеко.
Вот такой комплекс проблем может решить внедрение безотходной технологии переработки апатита на Гомельском химическом заводе. Технико-экономические расчеты показали, что для решения всей проблемы требуется $166 000 000, но возможны варианты. Например при строительстве сначала первой очереди потребуется $52 000 000 (срок окупаемости - 3,1 года) или $26 000 000 на пусковой этап первой очереди (срок окупаемости - 1,6 года). Работы планируется проводить таким образом, чтобы каждый последующей этап частично финансировался за счет прибыли от реализации продукции предыдущего этапа или очереди. Существует постановление Кабинета министров Республики Беларусь от 15 октября 1996 года "О национальной программе рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей cреды на 1996-2000 годы". В соответствии с ним должны быть выделены необходимые средства. Согласно этой программе на решение проблемы определено финансирование в размере $115 500 000. Реальное финансирование не началось.
Вполне может случиться так , что фосфогипс останется потомкам вместе со всеми проблемами и возможностями. Почти половина заводов в мире работает по подобной схеме на сырье с подобным составом. Только в России 5 аналогичных производств. Пойдя на необходимые затраты, республика не только избавится от отвалов фосфогипса, но и приобретет экспортную технологию. Если будем внедрять технологию поэтапно, то и экспортные возможности будут расширяться таким же образом. Подобным технологическим процессом никто в мире не располагает, и есть возможность прибыльно реализовать интеллектуальный потенциал специалистов РБ.
Виктор ОСАДЧИЙ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 37 за 1997 год в рубрике экология
