Комплексная безотходная технология переработки фосфогипса

Фосфогипс - крупнотоннажный отход производства минеральных удобрений. В настоящее время в отвалах промпредприятий России накоплено около 200 мл. тонн фосфогипса и ежегодно эти цифры увеличиваются на 10-15 млн. тонн отходов. Отвалы фосфогипса образуют огромные белые горы, занимающие значительные земельные площади, они пылят на ветру, попадают в почву, загрязняют водоносные слои  вредными растворимыми соединениями фтора, фосфора и другими примесями. 

Processing of technical waste


Phosphogypsum - bulk waste from fertilizer production. At present, in the dumps of the Russian industrial enterprises have accumulated about 200 million tons of phosphogypsum and every year these numbers are increasing by 10-15 million tonnes of waste. Phosphogypsum dumps form huge white mountains, which occupy large areas of land, they are dusting on the wind, enter the soil, contaminating aquifers with harmful soluble compounds of fluorine, phosphorus and other impurities.

Опытно-промышленная установка. Производительность по фосфогипсу-200 кг/час, по РЗК-14 кг в день. Pilot plant. Phosphogypsum yield 200 kg / hour, for REC - 14 kg per day. 

Опытно-промышленная установка. Производительность по фосфогипсу-200 кг/час, по РЗК-14 кг в день.

Pilot plant. Phosphogypsum yield 200 kg / hour, for REC - 14 kg per day. 

 

Фосфогипс содержит от 80 до 98% гипса и может быть отнесен к гипсовому сырью. Современная строительная промышленность свидетельствует о большой востребованности гипса и изделий на его основе, поэтому использование фосфогипса в производстве гипсовых вяжущих при имеющемся дефиците естественных сырьевых источников природного гипса относится к наиболее перспективным направлениям переработки фосфогипса.  Кроме гипса в отвалах фосфогипса крупнейших российских предприятий содержится около  100 000 тонн редкоземельных металлов (РЗМ). Их выделение может существенно изменить положение с редкоземельными элементами не только в России, но и в мировой экономике. 

Переработка отходов фосфогипса кроме решения проблемы редкоземельных элементов и строительных материалов решает проблемы рационального использования сырьевых ресурсов и экологии, так как складирование фосфогипса неизбежно наносит экологический ущерб окружающей среде за счет загрязнения водных ресурсов вредными веществами, в первую очередь растворимыми соединениями фтора и фтора, пыления в атмосфере, неэффективного использования земель, занятых отвалами.

Специалистами группы компаний была разработана комплексная технология переработки фосфогипса. Из промывного сернокислого раствора на первой стадии выделяли групповой редкоземельный концентрат нейтрализацией аммиаком, на второй стадии при нейтрализации известью - гипс и сопутствующие нейтрализованные примеси фосфора и фтора, одновременно утилизируя аммиак. Маточный раствор от глубокой нейтрализации использовали в голове процесса промывки фосфогипса, а гипс с примесями фосфата кальция (трикальцийфосфата) и фторида кальция направляли в производство вяжущих.

Сущность технологии.

1. Отмывка фосфогипса от водорастворимых солей фосфора и фтора осуществляется разбавленным раствором серной кислоты  с получением:

- отмытого фосфогипса;

- сернокислого раствора, содержащего примеси фосфора, фтора и РЗЭ (редкоземельных элементов).

2. Переработка сернокислого раствора производится с получением:

- РЗК (содержание РЗО-98,5-99,5%);

-оборотного аммиака, направляемого на нейтрализацию сернокислого раствора;

- щелочной пульпы гипса.

По результатам испытаний были разработаны исходные данные для проектирования опытно-промышленного производства по переработке отвального фосфогипса производительностью 60 тыс. тонн в год с получением концентрата РЗМ, гипсового вяжущего и строительных изделий на его основе - сухих строительных смесей в ассортименте и пазогребневых плит.

Основные преимущества разработанной технологической схемы переработки фосфогипса:

-технология безотходная, отличается от известных отсутствием жидких и твердых отходов, низким расходом реагентов и воды;

-позволяет рассматривать фосфогипс как стратегическое сырье для производства РЗМ;

-технология отличается высокой глубиной переработки фосфогипса с получением широкого ассортимента готовой продукции для различных отраслей народного хозяйства и военно-промышленного комплекса.

Разработанная комплексная безотходная технология переработки фосфогипса реализована на полупромышленной установке ООО «ЛИТ» в режиме полной циркуляции оборотной воды с получением высокопрочного и строительного гипса (α – и β-полугидрата сульфата кальция) и редкоземельного концентрата.

Phosphogypsum contains from 80 to 98% of gypsum and may be assigned to the gypsum raw material. Modern construction industry indicates a large demand for gypsum-based products, so the use of phosphogypsum in the production of gypsum binders with existing shortage of natural sources of raw gypsum is among the most promising areas of phosphogypsum processing. In addition to gypsum in the phosphogypsum dumps the largest Russian enterprises contains about 100,000 tons of rare earth metals (REM). Their separation can significantly change the situation with rare earth elements, not only in Russia but also in the global economy.

 

Recycling of waste phosphogypsum than solving the problem of rare earth elements and building materials solves problems of rational use of natural resources and the environment, as the storage of phosphogypsum inevitably causing ecological damage to the environment due to water pollution by harmful substances, especially soluble compounds of fluorine and phosphorus, dusting the atmosphere, the inefficient use of land occupied by dumps.

 

Specialists of a group of companies have developed a comprehensive technology of phosphogypsum processing. From sulfate leaching solution in the first stage was isolated a group rare earth concentrate by neutralization with ammonia, in the second stage by neutralization with lime - gypsum and related neutralized phosphorus and fluorine impurities while utilizing ammonia simultaneously. The mother liquor from the neutralization used in the deep head cleaning process of phosphogypsum and gypsum with calcium phosphate (tribasic calcium phosphate), and calcium fluoride impurities directed to the production of binders.

The essence of technology.

1. Washing of phosphogypsum from soluble fluorine and phosphorus salts is carried out with dilute sulfuric acid to obtain:

 

- Scrubbed phosphogypsum;

- Sulfuric acid solution containing phosphorous, fluorine and REM (rare earth elements) impurities.

2. Processing of sulfuric acid solution is made to obtain:

- REC (content REO-98 ,5-99, 5%);

- circulating ammonia, directed at neutralizing the sulfuric acid solution;

- alkaline pulp of gypsum.

 

According to the results of tests, basic data for the design of a pilot production of phosphogypsum waste processing, with capacity of 60 tons per year, to produce REM concentrate, gypsum and building products based on it - dry mixes in stock and gypsum partition plates have been developed.

The main advantages of the proposed flowsheet of processing of phosphogypsum:

- wasteless technology differs from the known technologies lack of liquid and solid waste, low consumption of reagents and water;

- phosphogypsum can be considered as a strategic raw material for the production of rare-earth metals;

- technology is characterized by high processing depth of phosphogypsum to produce a wide range of finished products for various fields of the economy and the military-industrial complex.

 

Developed complex wasteless technology of processing of the phosphogypsum implemented at semi-industrial plant Ltd. "LIT" at full circulation of the recycled water to obtain high-strength and plaster gypsum (α - and β-calcium sulfate hemihydrate) and rare earth concentrate.