Мониторинг загрязнения ОС предприятиями по производству фосфорной кислоты

 Сточные воды

Стоки при производстве фосфорной кислоты

Стоки с установок по производству фосфорной кислоты содержат растворы, поступающие из конденсаторов с  вакуумным охлаждением и систем влажной очистки газа, используемых для конденсации и очистки  паров при технологических операциях. Конденсированные пары кислоты могут  содержать фтор и небольшие количества фосфорной кислоты. Воду, используемую для транспортировки фосфогипса (побочного продукта влажного производства фосфорной кислоты) после отделения от шлама можно сбрасывать в виде стоков, если не предусмотрен возврат воды в технологический процесс.

Стоки, образующиеся при  выведении гипса из технологического цикла, могут содержать значительное количество примесей, в том числе  соединения фосфора и фтора, кадмий и другие тяжелые металлы, а также  радионуклиды. Дренажные стоки из хранилищ материалов могут содержать  тяжелые металлы (например, Cd, Hg и Pb), фториды и фосфорную кислоту. При использовании термического процесса для производства фосфорной кислоты в воду могут сбрасываться соединения фосфора и фтора, твердые взвешенные вещества, тяжелые металлы и радионуклиды.

К рекомендованным мерам  по контролю сбросов относятся следующие:

• выбор фосфоритовых руд  с низким содержанием примесей для  получения чистого гипса и  уменьшения возможных воздействий  при его удалении;

• следует рассмотреть  возможность использования сухих  систем воздухоочистки (вместо мокрой очистки в скруббере), чтобы уменьшить образование сточных вод. Для уменьшения выбросов фторидов может потребоваться установка скрубберов с соответствующими скрубберными жидкостями;

• использование фтора, выделяющегося  из реакторов и испарителей, в  качестве коммерческого побочного  продукта ;

• перед отведением стоков скрубберов, если не предполагается извлечение фтора, следует предусмотреть нейтрализацию  стоков известью для осаждения фтора  в виде твердого фторида кальция;

• повторное использование  воды, применяемой для возвращения  в процесс фосфогипса со стадии осаждения;

• следует, по возможности, рассмотреть использование морской  воды в качестве скрубберной жидкости для ускорения реакции перехода фтора в безопасный фторид кальция;

• сведение к минимуму загрязнения  стоков скрубберов пентоксидом фосфора (P₂O₅) за счет направления паров от вакуумных холодильников и вакуумных испарителей в сепаратор для удаления капель фосфорной кислоты;

• сведение к минимуму загрязнения  скрубберных стоков пентоксидом фосфора Р₂О₅ с использованием сепарирующих ловушек. Дополнительное удаление фосфатов может обеспечиваться использованием фосфата магния и аммония (струвита) или осаждением фосфата кальция;

• следует рассмотреть  возможность удаления кадмия из H₃PO₄ до 95% путем реакционной экстракции с использованием органического растворителя.

Обработка технологических  стоков

К методам, применяемым для  обработки промышленных стоков в  данной отрасли, относятся: фильтрация для отделения фильтруемых взвешенных твердых частиц; усреднение потоков  и нагрузок; осаждение для снижения содержания взвешенных твердых частиц с использованием отстойников; удаление фосфатов с помощью физико-химических методов; удаление аммиака и азота  с использованием физико-химических методов обработки; сушка и вывоз  отходов очистки в места, специально оборудованные для их размещения. Могут потребоваться дополнительные инженерные мероприятия для удаления фторидов и более полного удаления металлов с использованием мембранной фильтрации или других физических/химических технологий обработки стоков.

Отходы

Неопасные твердые отходы могут образовываться при некоторых  технологических процессах производства фосфорных удобрений, в частности  фосфогипс – при влажном производстве фосфорной кислоты, а кварцевый песок – при производстве АФК с использованием нитрофосфатной технологии. Кварцевый песок следует отделять, промывать и повторно использовать в качестве строительного материала. Ограниченное количество опасных отходов образуется в процессе производства фосфорных удобрений.

Фосфогипс

Фосфогипс является наиболее важным побочным продуктом при влажном производстве фосфорной кислоты (около 4–5 тонн фосфогипса производится с каждой тонной фосфорной кислоты в форме P₂O₅). Фосфогипс содержит большое число примесей (остаточная кислотность, соединения фтора, микроэлементы, например, ртуть, свинец и радиоактивные компоненты). Эти примеси, а также значительные количества фосфатов могут выделяться в окружающую среду (почву, подземные и поверхностные воды).

К отраслевым методам по предотвращению и контролю загрязнения относятся:

• с учетом потенциальной  опасности (например, испускает ли он радон) фосфогипс можно перерабатывать для улучшения его качества и повторно использовать (например, в качестве строительного материала). К возможным вариантам относятся:

- производство более чистого  фосфогипса из сырья (фосфоритовые руды) с низким содержанием примесей;

- использование репульпирования;

• использование ди- или полугидратного процесса рекристаллизации с двухступенчатой фильтрацией;

• если фосфогипс невозможно повторно использовать из-за отсутствия коммерчески и технически приемлемых способов, его следует удалять как опасный или неопасный вид отходов в зависимости от его характеристик .

Гипс содержит большое  число примесей (остаточная кислотность, соединения фтора, микроэлементы, например, ртуть, свинец и радиоактивные компоненты).

Фосфоритные руды, фосфогипс и стоки установок по производству фосфорной кислоты обычно имеют меньшую радиоактивность, чем предельные значения, приведенные в соответствующих международных указаниях и руководствах .

Классификация фосфогипса как опасного или неопасного вида отходов может зависеть от уровня выделения им радона. Дополнительные варианты удаления – размещение в горные выработки, сухое складирование и влажное складирование.

Наиболее серьезные опасности  с точки зрения охраны и гигиены  труда возникают в фазе эксплуатации предприятий по производству фосфорных  удобрений. К ним в первую очередь  относятся:

• технологическая безопасность;

• химически опасные факторы;

• разложение, пожары и взрывы.

Технологическая безопасность

Программы технологической  безопасности должны реализовываться  с учетом отраслевых особенностей, в том числе сложных химических реакций, использования опасных  материалов и многоступенчатых реакций.

Обеспечение технологической  безопасности включает следующие мероприятия:

• проверку материалов и  реакций с точки зрения физической опасности;

• анализ опасностей для  оценки химии процесса и инженерных методов, включая термодинамику  и кинетику;

• проверку профилактического  обслуживания и механической целостности  технологического оборудования и систем;

• подготовку персонала;

• разработку руководств по эксплуатации и мер экстренного  реагирования.

Химически опасные  факторы

В число токсичных химикатов  на предприятиях по производству фосфорных  удобрений входят аммиак и пары кислот, особенно HF. Пороговые значения, соответствующие  определенным воздействиям на здоровье, опубликованы в международных регламентирующих документах. Помимо указаний, касающихся воздействия химикатов, для предотвращения и контроля химического воздействия на предприятиях отрасли можно дать следующие рекомендации:

• не допускать контакта кислот с сильными едкими веществами. Реакция, возникающая при таком  контакте, является экзотермической  и может сопровождаться разбрызгиванием;

• контролировать накопление фторидных газов в емкостях для  хранения фосфорной кислоты;

• установить газовые детекторы  в опасных местах;

• обеспечить достаточную  вентиляцию (например, системы вытяжки  и фильтрации воздуха) во всех местах, где продукция производится, хранится и перемещается;

• обучить персонал и  обеспечить его средствами индивидуальной защиты.

Разложение, пожары и взрывы

Опасность разложения, пожаров  и взрывов может быть связана  со взрывами шламовых насосов из-за недостаточного потока через насос или неправильной конструкции; разложением шлама при низком pH, высокой температуре и загрязнении сырья; а также выделением газообразного водорода при контакте фосфорной кислоты с черными металлами. Опасность разложения, пожаров и взрывов можно свести к минимуму, принимая, в частности, следующие меры:

• запасы аммиака, азотной  и фосфорной кислот должны поддерживаться на максимально низком уровне. В  интегрированных химических комплексах рекомендуется транспортировка  по трубопроводам;

• разложение удобрений  АФК необходимо предотвращать за счет контроля температуры при производстве, регулирования состава и снижения  содержания примесей. Необходимо избегать накопления смеси на входных лопатках сушильного агрегата и поддерживать равномерный профиль температуры  входного воздуха;

• разделять производственные участки, зоны хранения, вспомогательные  участки и зоны безопасности с  введением безопасных расстояний;

• соблюдать тщательно  контролируемый порядок и процедуры  для предотвращения образования  опасных смесей газов и шлама;

• хранилища АФК следует  проектировать в соответствии с  указаниями и требованиями, признанными  на международном уровне. Следует  установить необходимую систему  выявления и тушения пожара;

• территория хранилищ должна очищаться перед загрузкой любого удобрения. Утечки следует ликвидировать  максимально быстро. При хранении необходимо предотвращать загрязнение  удобрений органическими веществами;

• не следует хранить  удобрения вблизи источников тепла, под прямым воздействием солнечных  лучей или в условиях, при которых  возможно циклическое изменение  температуры;

• следует избегать контакта фосфорной кислоты с черным металлом. Детали, которые могут контактировать с этой кислотой, должны изготовляться  из нержавеющей стали.

Мониторинг состояния  окружающей среды

Программы мониторинга состояния  окружающей среды для данной отрасли  следует выстраивать с учетом необходимости охвата всех видов  деятельности, которые потенциально могут оказать существенное воздействие  на состояние окружающей среды при  их осуществлении как в нормальном, так и нештатном режиме. Мониторинг состояния окружающей среды следует вести по прямым или косвенным показателям выбросов, стоков и используемых ресурсов, применимым к данному проекту. Частота проведения мониторинга должна быть достаточной для получения репрезентативных данных по параметру, мониторинг которого проводится. Мониторинг должны осуществлять специально подготовленные лица в соответствии с процедурами мониторинга и учета данных, и с использованием оборудования, прошедшего надлежащее тарирование и техническое обслуживание. Данные мониторинга необходимо регулярно анализировать и изучать, сравнивая их с действующими стандартами в целях принятия любых необходимых мер по исправлению недостатков.

Мониторинг соблюдения норм гигиены и охраны труда

Следует вести мониторинг рабочей среды на предмет наличия  вредных производственных факторов, характерных для данного проекта. Процесс мониторинга должны разрабатывать  и осуществлять уполномоченные специалисты  в рамках программы мониторинга соблюдения норм гигиены и охраны труда. Предприятиям следует также вести журналы учета случаев производственного травматизма и профессиональных заболеваний, а также опасных происшествий и несчастных случаев.

 Применение. Основная область использования H₃PO₄ - производство фосфорных и сложных концентрированных удобрений, а также получение кормовых фосфатов, синтетических моющих и водоумягчающих средств. В металлообрабатывающей промышленности H₃PO₄ применяют для фосфатирования, в текстильной - для обработки и крашения шерсти, растительных и синтетических волокон, в органическом синтезе - как катализатор. H₃PO₄ и ее производные используют также для приготовления буровых суспензий при нефтедобыче, в производстве различных марок специального стекла, в фотографии (для производства светочувствительных эмульсий), в медицине (приготовление медикаментов, зубных цементов), при обработке древесины (для придания огнестойкости). Производные H₃PO₄ применяют в пищевой промышленности - от хлебопекарных порошков и приготовления плавленых сыров до колбасного производства и сахароварения.

H₃PO₄ при высоких концентрациях вызывает ожоги, пары - атрофические процессы в слизистой носа, носовые кровотечения, крошение зубов, изменение формулы крови и др.; ЛД₅₀ 1,25 г/кг (внутрижелудочно), ПДK₅₀ 25,5 кг/м³ (ингаляция) - для мышей и крыс.