CC BY
18
УДК 691
Кузибоев Ш.Ш. ассистент
кафедра производства строительных материалов и конструкций Ферганский политехнический институт
Узбекистан
КРАТКИЙ ОБЗОР ДАННЫХ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОСФОГИПСА НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Аннотация. В статье рассматривается использование гипсовых теплоизоляционных композиционных материалов на основе сельскохозяйственных и промышленных отходов в энергоэффективном строительстве.
Ключевые слова: энергоэффективность, сохранение тепла, промышленные отходы, гипсовые композиционные материалы.
Kuziboev Sh.Sh. assistant
department production of construction materials and construction
Fergana Polytechnic Institute
Uzbekistan
BRIEF OVERVIEW OF DATA ON THE USE OF PHOSPHOGYPSE IN
CONSTRUCTION
Annotation. The article discusses the use of gypsum heat-insulating composite materials based on agricultural and industrial waste in energy-efficient construction.
Key words: energy efficiency, heat preservation, industrial waste, gypsum composite materials.
Фосфогипс — это гидрат сульфата кальция, образующийся как побочный продукт при производстве удобрений из фосфоритной породы. В основном он состоит из гипса (CaSO4 • 2H2O). Хотя гипс является широко используемым материалом в строительной индустрии, фосфогипс находит свое применение гораздо реже. Большая часть фосфогипса размещается в отвалах на долгосрочное хранение из -за слабой радиоактивности. Радиоактивность фосфогипса связана с присутствием в нем естественных радионуклидов их дочерних изотопов.
Производство. Фосфогипс является побочным продуктом при производстве фосфорной кислоты в процессе обработки фосфатной руды (апатита) серной кислотой по следующей реакции:
Са5(РО 4)зХ + 5И2804 + 1ОН2О ^ ЗН3РО4 + 5 (СаБ0 4 • 2 Н2О) + НХ
где X может включать ОН, F, С1 или Вг
Фосфогипс радиоактивен из-за присутствия в природе урана и тория и их дочерних изотопов — радия, радона, полония и т. Д. Морские отложения фосфата обычно имеют более высокий уровень радиоактивности, чем отложения вулканического фосфата, из-за присутствия урана в морской воде. Другими компонентами фосфогипса являются кадмий Cd (5-28 частей на миллион), фторид (около 1 %) и кремнезем [1].
Фосфогипс - сырье для сухих строительных смесей. Сегодня экономическая ситуация в строительстве диктует применение материалов, обеспечивающих снижение материалоемкости, трудоемкости, стоимости возводимых зданий и сооружений.
Для предприятий сухих строительных смесей это явилось стимулом увеличения ассортимента и объемов выпуска продукции на основе гипсового вяжущего. Гипсовые материалы имеют значительные преимущества:
• в процессе строительства - сокращения технологического цикла, ускорение сдачи объектов, снижение стоимости работ;
• в процессе эксплуатации - повышение качества строительных конструкций за счет низких тепло и звукоизоляционных свойств, высокой огнестойкости и пр.
В перспективе востребованность гипсовых строительных материалов будет увеличиваться.
При этом ежегодно возрастает потребность в высокопрочных гипсовых вяжущих. В общем объеме производства гипсовых вяжущих доля высокопрочного вяжущего не превышает 5%. Это является сдерживающим фактором организации производства широкого ассортимента гипсовых сухих строительных смесей, в том числе композиционных, стеновых изделий, облицовочных материалов и пр. Дефицит высокопрочного гипсового вяжущего покрывается за счет импорта.
По различным данным, всего производство гипсового вяжущего в стране составляет 3-3,5 млн тонн, для чего необходимо 3,6-4,2 млн тонн гипсового камня.
Фосфогипс образуется в процессе производства экстракционной фосфорной кислоты при взаимодействии природных фосфатов с серной кислотой. Химическая реакция иллюстрирует образование дигидрата сульфата кальция при разложении кальцийфтораппатита.
Са3(Р04)3Б +5Н2Б04 + 10Н20 = 5(СаБ04 * 2Н20) + 3Н3Р04 + ОТ
Кристаллизация фосфогипса происходит в растворах с высокими концентрациями фосфат ионов (P2O5). Поэтому, наряду с соединениями фосфора в растворе присутствуют примеси фтора, кремния, магния, железа, алюминия, редкоземельных элементов. Эти же химические соединения присутствуют в различных количествах и в фосфогипсе.
По некоторым данным /5/ состав примесей нерастворимых в HCl следующий:
Таблица 1
SiO-> Fe:03 TiO-> Сао Na:0 SO, АЬОз МаО К:0 п.п.п. Сум.
33.18 23.80 22.20 8.56 3.72 3.50 0.64 0.24 0.14 3.55 93.53
Петрографическими исследованиями идентифицированы различные минералы: Na7PO4F*19H2O, авгит, эпидот, циозит и пр.
Кроме того, в составе кристаллов фосфогипса до 4-5% содержатся примеси и редкоземельных элементов. Химический состав примесей, выделенных из кристалла фосфогипса, включает следующие соединения /1/.
Таблица 2
SO? Si02 СаО R:03 Р205 SrO Ge203 La:03 Nd:03 Pr,03 H:0
29,73 16.18 18,16 14.00 4,30 2,20 5,50 3,20 1,70 0.50 6,00
Это осложняет его переработку. Примеси могут отрицательно влиять на качество гипсового вяжущего, полученного из фосфогипса. [2].
Технологии производства гипсовых вяжущих материалов из
фосфогипса. В настоящее время разработан и опробован в производственных условиях ряд технологий получения гипсовых вяжущих из фосфогипса. Технологические процессы получения гипсовых вяжущих, основным компонентом которых служит полугидрат сульфата кальция или ангидрит, включают подготовку исходного продукта к обжигу и обжиг. Основные методы подготовки фосфогипса в производстве гипсовых вяжущих можно разделить на 4 группы:
1 - промывка фосфогипса водой;
2 - промывка в сочетании с нейтрализацией и осаждением примесей в водной суспензии;
3 - метод термического разложения примесей;
4 - введение нейтрализующих, минерализующих и регулирующих кристаллизацию добавок перед обжигом и после него.
Методы 1-й и 2-й групп связаны с образованием значительного количества загрязненной воды (2—5 м 3 на 1 т фосфогипса), большими затратами на их удаление и очистку. Большинство методов термического распада примесей (3-я группа) основано на обжиге фосфогипса до образования растворимого ангидрита с дальнейшей его гидратацией и повторным обжигом до полугидрата. Широкого применения они пока не имеют так же, как и методы 4-й группы. Для реализации последних
необходимы дефицитные добавки и они не обеспечивают постоянные свойства вяжущего.
Одна из технологий получения высокопрочного фосфогипсового вяжущего реализована на Воскресенском химическом заводе (Московская обл.).
В соответствии с данной технологией фосфогипс от фильтров линии фосфорной кислоты подают в мешалку, разбавляют до получения суспензии с концентрацией 400 г/л и транспортируют по трубопроводу к установке по его переработке. Суспензию принимают в емкости и центробежными насосами подают в барабанные вакуумные фильтры, предназначенные для промывки и фильтрации фосфогипса. Промытый кек вновь разбавляют водой до концентрации около 700 г/л и полученную суспензию перекачивают в автоклавы. Образовавшуюся в автоклавах суспензию а-полугидрата охлаждают и нагнетают в вакуум-фильтры. Отфильтрованный и промытый горячей водой кек с влажностью около 12—15% высушивают в прямоточных трубах-сушилках до 4,5 % содержания кристаллизационной воды. Высушенный полугидрат измельчают в шаровых мельницах и транспортируют в силосы для хранения готового продукта. [3].
Заключение. Вторичный продукт при производстве ортофосфорных удобрений существенно отличается от природного гипсового сырья. Наличие различных примесей требует дополнительных операций: нейтрализации, обогащения и сушки. Такие операции повышают себестоимость гипсовых вяжущих и снижают конкурентность по сравнению с гипсовыми вяжущими на основе гипсового камня. Такие материалы могут быть конкурентноспособными только в определнных условиях:
- при отсуствии в данном регионе природных запасов гипсового камня;
- вследствие загрязнения окружающей среды при складировании, которое ежегодно повыщает затраты на хранение;
- при комплексной переработке фосфатного сырья и ведении безотходных технологий [4].
Использованные источники:
1.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1 %81 %D1 %84%D0%B E%D0%B3 %D0%B8%D0%BF%D1 %81
2. https ://3smarket.com/articles/1268
3. Солдаткин Степан, & Хохлов А.Е. (2019). Проблемы использования фосфогипса в дорожном строительстве. Недра Поволжья и Прикаспия, (97), 58-61.
