2.4.4. Фильтрационный и транспортерно-моечный осадки
2.4.4.1. Фильтрационный осадок
Фильтрационный осадок образуется при взаимодействии несахаров диффузионного сока с известью и диоксидом углерода. Влажность фильтрационного осадка непосредственно после вакуум-фильтров составляет до 50 % по отношению к общей массе. Он представляет собой густую, липкую, сильно мажущуюся массу, которую трудно транспортировать. Насыпная плотность его 1225 кг/м3, угол естественного откоса 50-60°С.
Количество образующегося осадка составляет 8-12 % к массе переработанной свеклы и зависит от суммарного количества извести, израсходованной для очистки. Расход извести, в свою очередь, определяется качеством перерабатываемой свеклы, оптимальным технологическим режимом и особенностями подготовки известкового молока.
Примерный химический состав сухих веществ фильтрационного осадка, % :
| - углекислый кальций | 74 |
| - органические вещества: | |
| · безазотистые | 9,5 |
| · азотистые | 6 |
| - известь в виде солей разных кислот | 3 |
| - сахар | 2 |
| - пектиновые вещества | 1,5 |
| - прочие минеральные вещества (включая фосфорную кислоту) | 4 |
Фильтрационный осадок удаляют из сахарных заводов в отвалы, как правило, гидравлическим способом, разбавляя его пятикратным количеством воды. На ряде заводов фильтрационный осадок направляют в отстойники совместно с осадком транспортерно-моечных вод.
Отвалы предназначены для хранения одно-двухгодичного количества фильтрационного осадка. Здесь осадок подсыхает до 40 % влажности, затем вывозится в так называемые сухие отвалы.
Гидравлический способ транспортирования осадка нецелесообразен, так как не только велико энергопотребление насосами, перекачивающими большое количество сильно разжиженной смеси, требуются большие площади земель для сооружения отвалов, нерационально используется одно из основных богатств планеты - пресная вода, трудно решаются экологические проблемы и т.д., но главное - фильтрационный осадок является ценным вторичным сырьем.
Осадок может использоваться как удобрение, в качестве добавки в комбикорма, наполнителя резины, при приготовлении красок, в производстве бумаги, для получения воска и т.д.
Возможна замена традиционного гидравлического (с разбавлением водой) способа удаления осадка из сахарных заводов пневматическим в полусухом виде (то есть без разбавления). Но на практике такая работа не привилась.
В настоящее время для хозяйственных целей в России используется примерно 20 % из ежегодных 2,5 млн. т осадка . Остальное количество накапливается в отвалах, часть смывается водами в реки, загрязняя их.
 |
Схема использования фильтрационного осадка |
На схеме показаны возможные пути использования фильтрационного осадка.
Рассмотрим некоторые наиболее целесообразные способы утилизации фильтрационного осадка.
Внесение в почву для нейтрализации и улучшения структуры почв.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в ряде регионов необходимо нейтрализовать повышенную кислотность почв, что достигается известкованием. Под его влиянием уменьшается кислотность почв и связанное с ней вредное действие подвижного алюминия. В почву вносится необходимое для растений питательное вещество - кальций, усиливается жизнедеятельность полезных организмов. Известкование способствует переходу в доступное для растений состояние различных питательных веществ - соединений азота, фосфора, калия, магния и других, а также улучшению физических свойств почвы, в частности, её структуры, придавая ей рыхлость.
Почв с повышенной кислотностью в странах СНГ насчитывается около 35 млн. га , ежегодная потребность в известковых материалах составляет около 20 млн. т .
Для производства известковых удобрений обычно используют карбонатные породы - известняк, доломит и мел. Дефицит в известковых удобрениях восполняется использованием отходов металлургической промышленности, промышленности стройматериалов, а также фильтрационного осадка свеклосахарного производства. Положительное действие фильтрационного осадка на Урожайность выше, чем стандартных известковых удобрений, это связано с наличием в осадке помимо карбоната кальция различных полезных для растений примесей. При этом фильтрационный осадок - самый дешевый из мелиорантов.
Однако при использовании фильтрационного осадка в сельском хозяйстве возникают проблемы, связанные с его технологическими особенностями. Так, из-за высокого содержания влаги нецелесообразна транспортировка свежеполученного осадка на дальние расстояния, невозможно равномерное распределение его по полю.
За рубежом кроме естественной подсушки фильтрационного осадка его стали сушить в установках различных конструкций, а затем размалывать и просеивать. Это позволяет равномерно рассеивать его по полю.
Производство извести и сатурационного газа при дефекации сока.
Так как фильтрационный осадок содержит до 75 % карбоната кальция, эффективным для свеклосахарного производства является регенерация из него и повторное использование извести и сатурационного газа. Это может значительно сократить потребность в известняковом камне, уменьшить объем образующихся отходов и земельные площади, занятые отвалами, что будет способствовать охране окружающей среды.
Применение для обжига осадка шахтных и вращающихся печей (по типу цементных) не дало положительных результатов из-за большой влажности осадка и чрезвычайно низкого содержания диоксида углерода в отходящем газе (с экономической и технологической точек зрения содержание диоксида углерода в отходящем газе должно быть не ниже 35 %).
Была испытана установка по обжигу пылевидного осадка во взвешенном состоянии. Фильтрационный осадок влажностью 50 % смешивали с частью высушенного осадка для получения смеси влажностью 20 %, затем высушивали в вертикальной трубе в потоке паров. Степень обжига составляла до 97 % .
Также на одном из зарубежных сахарных заводов испытана установка, состоящая из пневматической конвейерной сушилки для сушки осадка и многоступенчатой струйной печи для его обжига. Степень обжига составляла 90-93 %, однако, содержание СО2 в газе было низким - 18-18,5 % .
Различные способы обжига фильтрационного осадка были предложены и опробованы в некоторых странах СНГ. Это схемы с регенерацией осадка в сушилке и электропечи, с использованием циклонной печи, в барабанных печах. К сожалению, до настоящего времени эти способы не нашли применения в промышленности.
На одном из сахарных заводов Республики Беларусь испытана установка получения извести и сатурационного газа из фильтрационного осадка путем его декарбонизации в обжиговой печи. При этом фильтрационный осадок влажностью 45 % предварительно высушивают в двух распылительных сушилках одновременно. В обеих сушилках температура в зоне сушки составляет 120-140 о С, что предотвращает разложение органической части сырья с образованием вредных легко летучих соединений и попадание этих вредных примесей в сатурационный газ. Высушенный материал смешивается и из сушилок подается в зону циклонно-вихревой обжиговой печи с температурой 950-1000 о С . При попадании осадка в эту зону его органическая часть сгорает без образования легко летучих вредных соединений (СО и др.) .
Полученная при обжиге известь поступает в охладитель и затем на приготовление известкового молока. Отработанные газы поле сушилки очищаются от пыли в скруббере и поступают в завод на очистку диффузионного сока.
Испытания построенной установки показали надежную работу сушильных агрегатов. Была получена известь с содержанием СаО до 80-82 % . Однако, не удалось добиться содержания СО2 в отходящих газах более 21-24 % .
Производство цемента
 |
Принципиальная схема производства цемента |
Фильтрационный осадок можно использовать в качестве одного из компонентов при производстве цемента.
На одном из сахарных заводов Китая имеется цех по производству цемента. Получение цемента основано на классической технологии - по "мокрому способу" с некоторыми изменениями. Так, вместо известняка используют фильтрационный осадок, а добавками служат руда (отход сернокислого производства) и шлак (отход чугунного производства).
Горизонтальная обжиговая печь работает на угле. Из обжиговой печи выходит клинкер в виде гранул, который транспортерами подается в склад для охлаждения и дозревания. Затем клинкер измельчается в шаровой мельнице, куда добавляется также руда и гипс. Из мельницы выходит цемент (марки 425 и выше), который направляется либо в силоса для бестарного хранения, либо на упаковку в мешки.
Производство силикатного кирпича и других строительных материалов
 |
Схема производства силикатного кирпича |
Фильтрационный осадок может служить сырьем для получения строительных материалов.
Применение фильтрационного осадка для других целей
Осадок (после соответствующей обработки) может служить заменителем кормового известняка и мела в составе кормовых смесей (совместно с мелассой и другими веществами) для птиц и скота.
Фильтрационный осадок, пролежавший в отвалах не меньше года, пригоден для производства асфальтобетонных материалов.
Фильтрационный осадок применяется как наполнитель вместо мела при изготовлении резинотехнических изделий с улучшенными свойствами. Наличие органических веществ в осадке улучшает реагирование с полимерами и резинами, делает изделия прочнее, тверже, более стойкими к истиранию.
Фильтрационный осадок применяется для укрепления грунтов при строительстве автомобильных дорог. Он входит в вяжущий состав, включающий каменноугольную смолу. Благодаря фильтрационному осадку достигается активизация поверхности грунтовых частиц известью, уменьшение водопоглощения и повышение адгезии к частицам грунта.
Из фильтрационного осадка может быть получен коагулянт, который применим для интенсификации отстаивания транспортерно-моечных вод. Осадок обрабатывается соляной кислотой, щелочью и используется вместо известкового молока.
2.4.4.2. Транспортерно-моечный осадок
Транспортерно-моечный осадок, образующийся при отстаивании в отстойниках воды, применяемой для транспортировки и мойки свеклы, состоит из частиц почвы и органических примесей (ботва, солома, мелкая свекломасса). Основную часть примесей (в среднем 94 %) составляют частицы верхнего плодородного слоя почвы.
Количество образующегося осадка зависит в первую очередь от степени загрязненности свеклы примесями, эффекта очистки при приемке свеклы и составляет в среднем 18 % к массе переработанной свеклы.
В настоящее время разбавленный транспортерно-моечный осадок вместе с фильтрационным осадком или раздельно сбрасывается в производственные сточные воды и затем после отстаивания в земляных отстойниках в летнее время вывозится в овраги или на не пригодные для сельскохозяйственного производства земли и реже - на поля. Основная трудность при возврате осадка на сельскохозяйственные угодья заключается в его высокой влажности и в связи с этим возникающих сложностях при разбрасывании его по полю. Ежегодное практически безвозвратное удаление части плодородного верхнего слоя почвы ведет в её истощению.
Транспортерно-моечный осадок, накапливаемый в земляных отстойниках, представляет собой удобрение с большим количеством питательных веществ. В связи с этим целесообразен его полный возврат на поля.
Вопросам утилизации транспортерно-моечного осадка на зарубежных сахарных заводах уделяется большое внимание. Так, опыты по обезвоживанию осадка на вакуум-фильтре и ленточном фильтре дали положительные результаты, но из-за значительных дополнительных затрат на оборудование и электроэнергию такой метод обезвоживания не получил дальнейшего распространения.
Разработан способ обезвоживания транспортерно-моечного осадка на отстойной горизонтальной шнековой центрифуге непрерывного действия. Образующийся фугат очищается в вертикальном осветлителе и возвращается в оборотную систему, а обезвоженный осадок является транспортабельным и может использоваться как удобрение.
| 2.4.3 Свекловичная меласса | 2.4.5 Прочие ресурсы |
2 )
КОММЕНТАРИИ