Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА СОЛЕЙ В СССР56-61
Солевые промыслы являлись старейшими химическими производствами в России. Производство поваренной соли из природных рассолов возникло в России еще в XII в., а с XIV в. началось селитроварение. Кроме поваренной соли и селитры, в допетровской Руси вырабатывался поташ, который экспортировался и в другие страны. В небольших количествах вырабатывались купоросы и некоторые минеральные краски. Выработка селитры особенно увеличилась к началу XVIII в. в связи с расширением пороходелия.
В течение XIX в. были построены заводы, производившие минеральные кислоты (серную, соляную) и соли (сульфаты, сернистый натрий и др.). В 1850 г. был основан Кокшанскнй завод, вырабатывавший соли хрома, медный и железный купоросы, поташ. Бон^ дюжский завод (основанный в 1868 г.) производил сернокислый глинозем и квасцы. В 1875 г. в Петербурге был построен Тентелев - ский химический завод, цо тому времени наиболее совершенный, вырабатывавший серную, азотную и соляную кислоты и на их основе минеральные соли — сернокислый глинозем и др. В 1896 г. На этом заводе было освоено производство суперфосфата. В 1900 г. В России насчитывалось 526 химических предприятий, многие из которых вырабатывали различные минеральные соли.
Тем не менее масштабы химического производства были сравнительно небольшими. Политика царского правительства, покровительствовавшего иностранному капиталу, не способствовала развитию отечественной химической промышленности. Расширение источников химического сырья и рост русского производства не поощрялись, а химические товары ввозились из-за границы по повышенным ценам. В нашей стране, в недрах которой скрывались самые богатые в мире залежи солей калия, глауберовой соли и других, добыча этих солей не производилась. Калийные соли ввозились из Германии (за исключением поташа, вырабатывавшегося из золы растений). Глауберова соль также ввозилась, хотя некоторое количество ее производилось путем растворения и кристаллизации сульфата натрия, получавшегося при выработке соляной кислоты и переработке импортной натриевой селитры на азотную •кислоту. Ввозились и другие соли и сырье для их производства, в частности фосфориты, борные минералы и пр.
В 1913 г. в Россию были ввезены (в числе прочих):,
Тыс. т
TOC o "1-3" h z Калиевые соли..................................... 77,0
Натриевая селитра................................ 43,4
Суперфосфат................................... 196,7
Фосфориты..................................... 53,5
Борные минералы. -........................ 3,8
На отечественных заводах в 1912 г. было выработано:
ТЫС. т
TOC o "1-3" h z Суперфосфата.................................. 150,1
Сульфата натрия......................... 71,0
Хлорной извести......................... 26,3
Сернокислого глинозема и
• квасцов........................................... 19,6
Поташа......................................... 16,4
Сернистого натрия...................... 2,9
Хлористого бария................. 2,1
Медного купороса................. 1,0
Тыс. т
Силикатов Na и К................................. 12,8
Сульфата аммония............................... 11.0
Хлористого цинка. . . . . . ' 6,7
Железного купороса.............................. 1,7
Сульфата магния................................... 1,0
Хромпика натриевого.... 0,9
Тиосульфата натрля......................... 0,04
Кремнефторида натрия.... 0,04 Фторидов и HF 0,02
После Октябрьской революции вместе с созданием в СССР мощной химической промышленности получило широкое развитие и производство минеральных солей.
В период гражданской войны большинство химических предприятий было полностью или частично разрушено. В 1920—1921 гг. было произведено всего около 25 тыс. т разных солей. В связи, с
Выполнением плана ГОЭЛРО были восстановлены и построены новые солевые производства на ряде химических заводов, превратившихся в крупные предприятия (Щелковский, Чернореченский, Бон - дюжский и др.). Были пущены новые производства сернистого натрия, тиосульфата, магнезии, квасцов, хлористого цинка и пр.
В результате широко развернувшихся геологоразведочных работ уже в годы первой пятилетки (1928/1929—1932/1933 гг.) основная химическая промышленность получила возможность использовать хибинские апатиты, соликамские калиевые соли, карабогаз - ский сульфат и многие другие виды отечественного сырья. Это создало предпосылки для широкого развития производства минеральных солей, в первую очередь минеральных удобрений. Наряду с коренной реконструкцией старых предприятий в годы первой пятилетки построили крупные химические комбинаты (Воскресенский, Невский, Константиновский, азотно-туковые заводы — Берез - никовский, Новомосковский, Г'орловский, Соликамский калийный комбинат и др.), производящие значительные количества минеральных удобрений и других солей. За первую пятилетку производство суперфосфата увеличилось почти в 4 раза, а минеральных солей для промышленных нужд — на 30%. Заново организовали и значительно расширили производства плавиковой кислоты и фтористых солей, борной кислоты, солей мышьяка и хрома, сернокислого глинозема и др.
В 1933—1937 гг. выпуск фосфорных удобрений вырос в 3,2 раза, а азотных — в 18 раз. Всего в 1937 г. было выработано около 3,2 млн. т минеральных удобрений (в условных единицах[2]), в том Ч>исле ~1,5 млн. т суперфосфата. За счет широкого использования апатитового концентрата среднее содержание усвояемого Р2О5 в суперфосфате повысилось с 14,6 до 18,5%. В эти годы также расширилось производство калийных удобрений, солей бария, солей сульфитного ряда, медного купороса и др.
XVIII съезд ВКП(б) объявил третью пятилетку (1938—1942гг.) пятилеткой химии. За эти годы продукция химической промышленности должна была вырасти в 2,4 раза. В первые годы пятилетки вошли в строй многие химические предприятия, в том числе Кемеров-ский и Днепродзержинский азотно-туковые комбинаты (1939 г.), Чирчикский комбинат (1940 г.) и др. Производство суперфосфата в 1940 г. по сравнению с 1913 г. увеличилось в 66 раз (в натуре). К началу Великой Отечественной войны СССР располагал развитой основной химической промышленностью и мощными сырьевыми ресурсами для ее дальнейшего роста. Были открыты новые месторождения природных солей и минералов — фосфорных, калийных, борных и многих других.
Ущерб, нанесенный химической промышленности войной, был быстро ликвидирован. Уже в 1944 г. продукция химической промышленности превысила довоенный уровень. В последующие годы были построены новые предприятия (Кокандский, Джамбульский, Сумской, Северодонецкий, Руставский, Навоийский, Кейдайнский и другие заводы и комбинаты, Березниковские и Солигорские калийные фабрики и прочие предприятия), вырабатывающие минеральные удобрения и разнообразные соли.
Резко изменилась техника производства. Были освоены непрерывные способы производства (в частности, суперфосфата), новая мощная аппаратура, в значительной мере механизированы трудоемкие работы, стала широко использоваться автоматизация. Стали выпускаться новые виды удобрений и солей, в частности гранулированные продукты (суперфосфат, аммиачная селитра и др.). В 1954 г. производилось уже 14 видов минеральных удобрений и 16 видов неорганических ядохимикатов (а вместе с органическими 45).
Большое значение для дальнейшего развития производства минеральных удобрений и многих других солей имели решения сентябрьского (1953 г.) Пленума ЦК КПСС по развитию сельского хозяйства, майского (1958 г.) Пленума ЦК КПСС по ускоренному развитию химической промышленности и утвержденные XXI съездом КПСС (1959 г.) контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. В соответствии с этими решениями производство минеральных удобрений в 1965 г. достигло 31,3 млн. т в условных единицах или 7,4 млн. т в виде питательных веществ (N + Р205 + КгО). В 1966 г. сельскому хозяйству были поставлены (в условных единицах): 12,9 млн. т азотных,
ТАБЛИЦА 4 Динамика роста производства минеральных удобрений в СССР (в условных единицах)
|
* 8,4 млн. т питательных веществ. ** 9,4 млн. т питательных веществ. '* 10,2 млн. 7 питательных веществ. ** 10,Ь млн. т питательных веществ. |
4,6 млн. т калийных, 8,9 млн. т фосфорных удобрений и 4,0 млн. т Фосфоритной муки61. Динамика роста производства минеральных удобрений в нашей стране показана в табл. 4 и на рис. 1.
Директивами XXIII съезда КПСС (1966 г.) было предусмотрено дальнейшее значительное увеличение выпуска минеральных удобрений. В соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР (май 1968 г.) общая мощность производств, вырабатывающих удобрения за период с 1968 по 1972 гг., должна увеличиться на 48 млн. т.
Дальнейший рост производства минеральных удобрений и солей должен будет сопровождаться глубокими усовершенствованиями в методах их получения, ростом производительности труда, повышением степени использования сырья и энергии, улучшением качества продукции и снижением ее стоимости. Развитие Рис. 1. Производство минеральных удо - промышленности минеральных бреннй в СССР (в млн. т). удобрений должно, в частно
Сти, идти по пути увеличения выпуска комплексных, высококонцентрированных удобрений, расширения их ассортимента. Важной задачей является освоение новых видов сырья и строительство новых туковых предприятий в районах значительного потребления удобрений, особенно да востоке страны.
Некоторым резервом поставок удобрений сельскому хозяйству является устранение их потерь при доставке от производителей к потребителям за счет рационализации методов транспорта, перегрузок и т. п. Эти потери пока еще чрезвычайно велики — они со - ; ставляют 15—20%. Их уменьшение равнозначно повышению по - t лезной мощности предприятий без капитальных затрат. j:
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МИРОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ УДОБРЕНИИ
И СОЛЕЙ62-76
Производство минеральных удобрений во всем мире в 1965/66 гг. составило 48,1 млн. т питательных веществ (N + Р2О5 + КгО) 62. Средняя концентрация питательных веществ в удобрениях (1966 г.) — в США 37,6%, в ФРГ 31,5%. На основании данных комиссии по пищевым и сельскохозяйственным ресурсам (FAO) при Организации Объединенных наций, учитывающих рост населения земного шара, прогнозируется следующая мировая годовая по
требность в питательных веществах для растений, необходимая для предотвращения голода во многих странах мира (в млн. т)63: В 1975 г. 86 млн. т (39N + 28Р205 + 19КгО); в 1985 г. 144 млн. т (67N + 47Р20г + ЗОКгО). На эти же годы общая потребность в фосфоритной руде (в натуре) должна составить соответственно 130 и 220 млн. т, потребность в сере (все виды сырья для производства серной кислоты и др.) 53 и 93 млн. т, потребность в аммиаке 60 и 102 млн. т.
Мировое производство азотных удобрений (в пересчете на элементарный азот) составило в 1967/68 г. 24,6 млн. т, а мощность заводов аммиака достигла 36 млн. т N®4. Около трех четвертей вырабатываемого аммиака расходуется на производство удобрений65. Особенно значительно растут производства аммиачной селитры, карбамида и комплексных азотных удобрений. Доля жидких азотных удобрений превысила 15 % N. В США потребление жидких удобрений составило в 1964/65 г. 4,9 млн. т, т. е. 18% от общего количества удобрений (питательных веществ); около 2 млн. т или 47% внесенного в почву азота поступило в виде жидких удобрений, из них более 1,3 млн. т в виде безводного аммиака и более 0,5 млн. т в виде солевых растворов66'87. Потребление последних превысило 1 млн. т и составило ~6% от общего потребления тукосмесей в США 68.
Мировая добыча фосфоритов в 1967 г. составила 76,6 млн. г, в том числе в США 35,4 млн. т ив странах Африки 19,3 млн. тп. 80% от общего количества фосфоритов добывается в США, СССР и Марокко. Общее производство фосфорных удобрений к 1967 г. достигло 18 млн. т Р205, в том числе в Америке 5,7 (в США ~5), В Западной Европе 4,9 (из них ~25% в виде основных шлаков), в Азии 1,5, в Океании 1,3 (в Австралии ~1), в Африке 0,6 млн. т. В последние годы резко увеличивается производство фосфорной кислоты, двойного суперфосфата, фосфатов аммония и непрерывно снижается выпуск простого суперфосфата. Доля Р205, выпускаемая в виде смешанных и сложных удобрений, значительно возрастает. Производство кормовых фосфатов колеблется в пределах 2—3 млн, т в год Р205 72■
В США для производства удобрений используют около 50% добытого фосфорита, 25% расходуют для нужд других отраслей промышленности и 25% экспортируют. Производство простого суперфосфата в США уменьшилось с 1,63 млн. т P2Os (80% от всего Р205) в 1952 г. до 0,9 млн. т Р205 (20%) в 1966 г.; в виде двойного суперфосфата и аммофосов выпускают около 80% Р205. В 1967 г. мощность цехов двойного суперфосфата достигла 2,! 7 млн. т РгОд, а фосфата аммония — 3,08 млн. т Р?,05. Число установок сухого смешения удобрений достигло в США 2500, на них смешивают более 20% всех вырабатываемых удобрений73. Мощность установок по производству фосфора к 1970 г. 720 тыс. г74. 80% всей
производимой в США фосфорной кислоты получают экстракционным способом 74.
Мировое производство калийных солей составило в 1965 г. 13,4 млн. г К20, в том числе в США 2,85, в ФРГ 2,38, в ГДР 1,83, во Франции 1,81, в Канаде 1,25 млн. г. В 1966 г. во всех странах было выработано 14,4 млн. т К20 75. Большая часть калийных удобрений выпускается в виде хлористого калия, содержащего 50—60% К20. Меньше 10% от общего количества КгО выпускается в виде - сульфата калия.
Производство некоторых минеральных солей и других продуктов в США в 1966 г. |
Среднее потребление всех видов удобрений (сумма питательных веществ) в кг на 1 га пахотной земли составляет: в Голландии более 500, в Бельгии, ФРГ, Японии 300—400, в Англии, Франции
ТАБЛИЦА 5
|
• 1965 г. *» 1967 г. |
И некоторых других странах Западной Европы 150—200, в США 50—60. В СССР в 1967 г. среднее потребление питательных веществ составило около 50 кг/га (при общей посевной площади 207 млн. га).
В табл. 5 приведены данные о производстве некоторых минеральных солеи в~США в ГЭббТГ76.