Карбонатна конверсія природної фосфатної сировини у поживні фосфати

Зростання народонаселення і його добробут вимагає інтенсифікацію сільськогосподарського виробництва, яке у наш час досягається не за рахунок збільшення посівних площ, а завдяки використанню мінеральних добрив. Особливе значення мають фосфорні добрива. 

       Найбільш поширений   в   природних  рудах  кальційфторапатит, який хімічно чистий містить 3,77%  фтору. В світі природна фосфатна сировина в основному переробляється у фосфорні добрива з використанням сильних кислот, що зумовлює перетворення  фтору у водорозчинні і газові сполуки. При традиційному виробництві і використанні фосфорних добрив в навколишнє середовище потрапляють токсичні сполуки фтору, що є протоплазматичними отрутами. Гранично допустимі  концентрації  (ПДК) сполук фтору в повітрі населених пунктах 0,1 мг/м3, а у воді промислово-побутового використання 1 мг/л .  Сучасне світове виробництво  фосфору в перерахунку на Р2О5 в 1996 році складало 141,3 млн. т, що зумовило попадання в навколишнє середовище близько 6 млн. т фтору у вигляді токсичних водорозчинних сполук. Виключити утворення токсичних сполук фтору можливо заміною в технології добрив фосфатів сильних кислот на слабкі. Розкладання природної фосфатної сировини вугільною кислотою, згідно термодинамічним розрахункам, може проходити з утворенням нерозчинного у воді фториду кальцію.

       У роботі розглянуті можливості проведення екологічно чистої технології конверсії  природної  фосфатної сировини з отриманням поживних фосфатів. Це досягається  шляхом обробки водної суспензії фосфориту вуглецевим газом. Промислова реалізація цієї технології  дозволить виключити перехід нерозчинних сполуки фтору, що містяться в природній сировині, в розчинні, тим самим перешкоджаючи попаданню в навколишнє середовище токсичних з'єднань фтору.  Розкриття  природної  фосфатної сировини з отриманням мінерального добрива досягається  шляхом обробки водної суспензії фосфориту вуглекислим газом, який запропоновано утворювати з органічних речовин у присутності каталізаторів. На карбонати, що містяться у фосфатній сировині, не витрачається кислота. Заміна в технології фосфатних добрив сильних кислот на вуглекислий газ - побічний продукт теплоенергетики  дозволить одержувати екологічно чисте фосфорне добриво і понизити надходження в атмосферу планети  отруйних викидів.  

       Використання вугільної кислоти веде до вирішення ще однієї важливої екологічної проблеми. У документах Всесвітньої метеорологічної організації ще в 1976-1977 роках була визнана можливість зміни глобального клімату із-за зростання концентрації СО2  в атмосфері за рахунок господарської діяльності людини. При отриманні 1 кВт?год електричної енергії на тепловій електростанції, що працює на вугіллі, утворюється приблизно 2 кг вугільної кислоти. Попадання вуглекислого газу в атмосферу сприяє розвитку парникового ефекту. Одним з шляхів зниження надходження СО2 в атмосферу може бути шлях використання вуглекислоти для отримання мінеральних фосфорних добрив. На сьогодні, використовуючи вугільну кислоту замість сірчаної кислоти, можливо запобігання попаданню в атмосферу близько 45 млн. тонн СО2  в рік.

1. Molchanov P.A.,  Denzanov G.A., Podobna Y.Y., Goleva T.G..  The Ways to Prevent Formation of Water-Soluble Fluorine Compounds when Producing Phosphate Fertilizers // Global Nest: the International Journal, Greece, 2001, Vol 3/ No3, pp.185-188.

2. Дензанов Г.О., Молчанов П.А. Спосіб одержання фосфорного добрива. Патент України №55530, 7 С05В11/00. Бюл.№4, 2003р.

3. Дензанов Г.О. Спосіб одержання фосфорних добрив. Патент України №47112, 7 С05В11/00. Бюл.№6, 2002 р.

 

МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р.

Вінницький національний технічний університет

Секція 5 “Інженерні шляхи вирішення екологічних проблем України. Альтернативні (відновлювальні) джерела енергії ”.

Скачати в форматі pdf: