Научная статья на тему 'Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов'

Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
878
165
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОСФОГИПС / ЦЕМЕНТ / ПРОИЗВОДСТВО / СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / ПЕРЕРАБОТКА / PHOSPHOGYPSUM / CEMENT PRODUCTION / CONSTRUCTION MATERIALS PROCESSING

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Ильин Александр Павлович, Кочетков Сергей Павлович, Брыль Сергей Валерьевич, Рухлин Георгий Владимирович

В статье рассматриваются проблемы и перспективы использования вторичных про-дуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов. Подобная технология для получения комплексных удобрений осуществляется на химических предприятиях в РФ: Великом Новгороде, Дорогобуже и Кирово-Чепецке. Отмечается, что на 1 т P2O5 в апатите выход CaCO3 составляет 80 кг. Общий выход техногенного мела при использовании апатитового концентрата составляет 896 тыс. т и не решает проблему восполнения дефицита цемента в России техногенным сырьем, к тому же все получаемые в данной технологии жидкие отходы и твердые попутные продукты утилизируются внутри самих указанных предприятий без передачи в строительное производство. Для использования максимального количества фосфогипса из отвалов лучше всего перерабатывать на месте в серную кислоту, воз-вращаемую в производство с попутным получением цемента, агломерата для дорожного строительства или извести (в зависимости от потребности рынка). По классическому методу на 1 т 100%-й серной кислоты и 1 т портландцемента расходуется 2,05 т фосфогипса (в пересчете на сухой дигидрат).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Ильин Александр Павлович, Кочетков Сергей Павлович, Брыль Сергей Валерьевич, Рухлин Георгий Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROBLEMS AND PROSPECTS OF USAGE OF SECONDARY PRODUCTS OF PROCESSING OF NATURAL PHOSPHATES FOR CONSTRUCTION MATERIALS

In the article the problems and prospects of using of secondary products of processing of natural phosphates for obtaining building materials. This technology for production of complex fertilizers is carried out on a Chemical enterprises in Russia: Veliky Novgorod, Dorogouge and Kirovo-Chepetsk. It is noted that from 1 ton of P2O5 of apatite it is produced of CaCO3 about 80 kg. Total output of manmade chalk if you use apatite concentrate represented 896 thousand ton and does not solve the problem of the shortfall of cement in Russia technogenic raw materials, in addition, all obtained in this process, liquid wastes and solid by-products are utilized within these companies without reference to the construction industry. To use the maximum amount of phosphogypsum waste produced by the best Perera-motivate on the spot in sulphuric acid, the who-rotated in the manufacturing associated with obtaining cement, sinter for road construction or lime (depending on the needs of the market). According to classical method on 1 ton of 100% sulfuric acid and 1 ton port lancement spent 2.05 ton phosphogypsum (in terms of dry dihydrate).

Текст научной работы на тему «Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов»

УДК 502/504 : 661.632

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ФОСФАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Поступила 01.12.2016 г.

© Ильин Александр Павлович1, Кочетков Сергей Павлович2, Брыль Сергей Валерьевич2, Рухлин Георгий Владимирович2

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет», г. Иваново, Россия

2 Коломенский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет», г. Коломна, Россия

PROBLEMS AND PROSPECTS OF USAGE OF SECONDARY PRODUCTS OF PROCESSING OF NATURAL PHOSPHATES FOR CONSTRUCTION MATERIALS

Received on December 01, 2016

© Ilin Aleksandr Pavlovich1, Kochetkov Sergei Pavlovich2, Bryl Sergei Valerevich2, Rukhlin Georgii Vladimirovich2

1 Federal state budget educational institution of higher education «Ivanovo State University of Chemistry and Technology», Ivanovo, Russia

2 Kolomna Institute of Moscow Polytechnic University, Kolomna, Russia

В статье рассматриваются проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов. Подобная технология для получения комплексных удобрений осуществляется на химических предприятиях в РФ: Великом Новгороде, Доро-гобуже и Кирово-Чепецке. Отмечается, что на 1 т Р2О5 в апатите выход СаСОз составляет 80 кг. Общий выход техногенного мела при использовании апатитового концентрата составляет 896 тыс. т и не решает проблему восполнения дефицита цемента в России техногенным сырьем, к тому же все получаемые в данной технологии жидкие отходы и твердые попутные продукты утилизируются внутри самих указанных предприятий без передачи в строительное производство. Для использования максимального количества фосфогипса из отвалов лучше всего перерабатывать на месте в серную кислоту, возвращаемую в производство с попутным получением цемента, агломерата для дорожного строительства или извести (в зависимости от потребности рынка). По классическому методу на 1 т 100%-й серной кислоты и 1 т портландцемента расходуется 2,05 т фосфогипса (в пересчете на сухой дигидрат).

Ключевые слова: фосфогипс, цемент, производство, строительные материалы, переработка.

In the article the problems and prospects of using of secondary products of processing of natural phosphates for obtaining building materials. This technology for production of complex fertilizers is carried out on a Chemical enterprises in Russia: Veliky Novgorod, Dorogouge and Kirovo-Chepetsk. It is noted that from I ton of P2O5 of apatite it is produced of CaCO3 about 80 kg. Total output of manmade chalk if you use apatite concentrate represented 896 thousand ton and does not solve the problem of the shortfall of cement in Russia technogenic raw materials, in addition, all obtained in this process, liquid wastes and solid by-products are utilized within these companies without reference to the construction industry. To use the maximum amount of phosphogypsum waste produced by the best Perera-motivate on the spot in sulphuric acid, the who-rotated in the manufacturing associated with obtaining cement, sinter for road construction or lime (depending on the needs of the market). According to classical method on I ton of I00% sulfuric acid and I ton port lancement spent 2.05 ton phosphogypsum (in terms of dry dihydrate).

Keywords: phosphogypsum, cement production, construction materials processing.

Введение. Для производства строительных материалов, и прежде всего, минеральных вяжущих веществ (ВВ) можно использовать как природное сырье (минералы), так и техногенное (вторичные продукты переработки минерального сырья).

Наиболее распространенным химическим элементом, используемым в производстве ВВ является кальций, которого в литосфере и гидросфере 3,4 %. Среди природных минералов, содержащих кальций Ca, наиболее применяется сульфаты и карбонаты. Среди них сульфаты - это природный гипс (ангидрит и дигидрат сульфата кальция (CaSO4 и CaSO4 * 2H2O)). Карбонаты кальция представляют кальцит (известковый шпат), который является одним из самых распространенных минералов на поверхности Земли, а также арагонит и доломит (MgCO3 * CaCO3).

Сульфаты кальция используется для производства гипсовых вяжущих (гипсовых штукатурок, гипсокартонных плит), а также при получении самого многотоннажного стройматериала -портландцемента, где гипс является регулятором сроков схватывания. В процессе обжига разложение сульфата кальция ведет к образованию свободной извести CaO - катализатора твердения [1]. Карбонатное сырье (известняк, мел, мрамор и др.) используется для получения воздушной извести, гидравлической извести и романцемента, а в основном (на 70...78 %) для производства портландцемента. Однако, указанные известковые породы, как правило, содержат примеси глинистых веществ (Al2Oз, SiO2, Fe2Oз), магния, кварца и др.

Глинистые вещества в известняках участвует в твердофазных реакциях с образованием силикатов, алюминатов и ферритов кальция, присутствие которых замедляет гашение извести и делает его менее полным [2]. Количество указанных ингредиентов в известковых породах не хватает для обеспечения содержания их в клинкере согласно ГОСТ 5382-91 (Цементы, материалы цементного производства), поэтому для производства портландцемента используются также глиноземосодержащее природное сырье -бокситы, а также природные силикаты (кварц, полевой шпат и др.). Обычно содержание компонентов в клинкере в пересчете на оксиды колеблется в следующих пределах (% мас):

CaO 63.66

SiO2 21.24

Al2Oз 4.8

Fe2Oз 24

MgO 0,5.5

SOз 0,3.1

+ K2O 0,4.1

^2 + Cr2Oз 0,2.0,5

P2O5 0,1.0,3

Содержание отдельных оксидов оказывает влияние на свойства клинкера портландцемента [1, 3]. Так, повышенное содержание CaO (при условии связывания в химические соединения с кислотными оксидами) обуславливает повышенную скорость твердения и высокую прочность портландцемента, но несколько пониженную водостойкость. Повышение SiO2 в составе клинкера влияет на скорость твердения и нарастание прочности, а также повышает во-до- и сульфостойкость. При повышенном содержании Al2Oз цемент приобретает способность к ускоренному твердению в начальные сроки и интенсивному нарастанию прочности, но снижает водостойкость и морозостойкость. Соединения оксида железа способствуют снижению температуры спекание клинкера и повышению сульфостойкости. Повышение содержания MgO в клинкере вызывает неравномерность изменения объема цемента при твердении. Ангидрид серной кислоты в виде гипса необходим для регулирования сроков схватывания портландцемента. Диоксид титана TiO2 в количестве 0,5% способствует лучшей кристаллизации клинкерных минералов, способствует повышению прочности конечного продукта. Фосфорный ангидрид P2O5 и оксид хрома Cr2Oз в количестве (0,1.0,3 %) оказывает легирующие действие на клинкер, увеличивая интенсивность твердения.

Портландцементный клинкер представлен не набором отдельных оксидов, а четырьмя основными «искусственными» минералами: 3CaO*SiO2 (алит); 2CaO*SiO2 (белит); 3CaO*Al2O3 (алюминат кальция); 4CaO*Al2Oз*Fe2Oз (алю-моферритная фаза - целит). В заводских клинкерах все эти минералы содержат изоморфные примеси [4].

Материалы и методы исследования. Для этих примесей относительно основных компонентов, как собственно, и указанные выше свойства конечного продукта зависят от качества исходного сырья и его предварительной подготовки

и могут регулироваться с помощью методов механохимической активации (МХА) непосредственно в технологии портландцемента, а также варьированием температуры при обжиге [1, 4, 5, 6]. Наглядным примером указанного аспекта может являться схема фазовых полиморфных превращений дикальциевого силиката - белита (сокращенное обозначение - C2S) [1].

1420 С , 1160С , 675 С

а — С25 <-» С25 <-> «вС25 <—>

675 С 530 С

<-> Р — С25<->у — С25.

МХА за счет тонины помола и количества высвобожденной свободной энергии позволяет корректировать указанные температурные интервалы в сторону понижения [4, 7].

Источником техногенного сырья для получения минеральных вяжущих (прежде всего сульфатов и карбонатов кальция) являются вторичные продукты кислотной переработки природных фосфатов.

В Российской Федерации наиболее крупными важными по запасам являются апатит-нефелиновые руды Хибинского месторождения на Кольском полуострове. В свете современных тенденций главная задача заключается в полноте и комплексности использования минеральных концентратов при их химической переработке (апатит источник P2O5 - 39,0...40,3 %; CaO - 50,0.51,6 %; SiO2 - 2,0.2,6 %; R2O3 - 0,5.1,5 %; РЗЭ - 0,8.1,0 %; нефелин-источник Al2Oз, Nа2O, K2O).

Из 55 млн т P2O5 мирового потребления сырья более 70 % в настоящее время перерабатывается сернокислотным способом. Попутным продуктом получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) является техногенный сульфат кальция (фосфогипс, фосфопо-лугидрат) содержащий до 5 % примесей. При указанных объемах кислотной переработки фосфатного сырья в мире образуется 180 млн т фос-фогипса (ФГ).

С каждой тонны ЭФК образуется приблизительно 4.6 тонн сухого гипса [4]. Основные предприятия, где получают фосфогипс, находятся в Череповце, Балаково, Воскресенске. Учитывая, что ежегодный выход ФГ составляет «1,5 млн т, по данным [8, 9] к настоящему времени в отвалах предприятий скопилось «430.530 млн т.

Химический состав фосфогипса в пересчете на сухое вещество (%) по данным этих авторов следующий:

CaO SO3 P2O5 SiO2 Al2O3

39...40 56.57 1,0.1,2 6,5.8,5 0,5.0,6

Fe2O3 F Р2О5 N2O K2O

0,1 0,3.0,4 0,51.0,68 0,087 0,03

Указанный состав характерен для свежеполученного ФГ, который имеет сильнокислую реакцию за счет присутствия остаточных фосфорной и кремнеф-тористоводородной кислот. Для промышленного использования таких ФГ, например, для производства стройматериалов требуется нейтрализация такого сырья, что вызывает непременное образование сточных вод от отработанных нейтрализующих растворов. Естественное хранение ФГ в отвалах в течение 2-х лет снижает содержание P2O5 до 0,5 %, F - до 0,1 % и снимает необходимость нейтрализации.

Фосфогипс, получаемый при переработке апатитового концентрата, содержит в своем составе более 95 % гипса, а следовательно, по данному параметру он может быть отнесен к гипсовому сырью 1-го сорта (ГОСТ 40 13-82).

Направления использования ФГ в строительстве следующие:

производство гипсовых вяжущих и строительных изделий (гипсовых панелей, гипсокартонных плит, гипсовой штукатурки);

производство гипсового камня - регулятора сроков схватывания цемента;

дорожное строительство (материал для оснований автомобильных дорог).

В России по ряду направлений ФГ в настоящее время имеет статус промышленной продукции согласно ГОСТ 12579 «Вяжущие гипсовые. Технические условия.» Фосфогипс наравне с природным гипсовым камнем является сырьем для производства гипсовых вяжущих (по действующей нормативно-

технической документации) [10].

Что касается природного гипса, то мировой объем его добычи составляет 100.120 млн т/год, а на долю России приходится 5.6 млн т/год (из них 70 % приходится на горнодобывающие предприятия компании «Knauf»), при этом увеличивается глубина добычи, ухудшается количество гипса и усложняются горно-геологические условия добычи [8].

Те же негативные тенденции что и в мировой добыче гипса характерные для России.

Таким образом, техногенный гипс можно рассматривать как значимую сырьевую базу, сопоставимую по масштабам с природными запасами.

Затраты на подготовку ФГ к переработке на квалифицированные строительные материалы минимальные, если использовать техногенное сырье в мес-

тах его хранения. В данном случае нейтрализация и отмывка ФГ от примесей происходит естественным образом и используются защитные функции инженерно-технических сооружений по хранению, как уже указывалось выше.

В таблице приведены расходные коэффициенты на 1 т гипсового вяжущего при переработке свежеполученного ФГ (регламент) и взятого с мест хранения (достигнутый) по данным [8].

Расходные коэффициенты на 1

т гипсового вяжущего

Наименование Ед. изм. Расходный коэффициент

регламент достигнутый

Исходный фосфогипс (сухой дигидрат) т 1,280 1,280

Карбоксиметилцеллюлоза кг 0,312 0,255

Электроэнергия Квт*ч 64,2 50,49

Газ природный ТУТ 0,08 0,044

Пар (5 атм. насыщ.) Гкал 0,8 0,293

Вода промышленная м3 6,0 2,49

Сжатый воздух нм3 0,33 0,21

К концу 90-х годов прошлого столетия выход побочного ФГ-продукта от производства ЭФК составил более 3 млн т/год.

По экологическим показателям влияния на окружающую среду при хранении, транспортировке и промышленному использованию ФГ имеется достаточно исследований и публикаций [11-17]. Общий вывод такой: ФГ с точки зрения токсикологии не опасен в транспортных условиях и при хранении; ФГ является веществом пожаро- и взры-вонеопасным; ФГ не обладает едкими и коррозионными свойствами; ФГ не является веществом токсичным и может быть отнесен к 5 классу опасности (практически не опасен).

Таким образом, с точки зрения экологической опасности препятствий для использования техногенного гипса не имеется. Тем не менее, по мнению специалистов для строительных вяжущих материалов необходимо использовать очищенный ФГ [12]. Здесь речь идет прежде всего о влияние техногенных примесей в составе ФГ на технологические параметры и главные свойства вяжущих, регламентируемых нормативными документами.

И, все-таки, начиная с 70-х годов 20 века имеется положительный мировой опыт использования фосфогипса для получения промышленных строительных материалов. Подробный историчес-

кий ракурс этих тенденций рассмотрен в работах [8, 9].

Технология производства строительных изделий из фосфогипса хорошо отработанна двумя немецкими фирмами «Salzgitter» и «Knauf». С использованием этих технологий схема частичной утилизации функционировала в составе Воскресенского ОАО «Минудобрения» с 1982 года, где был достигнут годовой объем производства гипсового

вяжущего - 250 тыс. т, из которого производились панели и другие изделия. Аналогичное производство мощностью 216 тыс. т/год гипсового вяжущего было запроектировано для Балаковского ООО «БМУ» с закупкой импортного оборудования. В течение последних десятилетий такие производства не функционируют, не совершенствуются и не создаются по причинам не технического и не экономического характера, хотя спрос на эти изделия до сих пор остается.

Положительным примером практически полного использования образующегося фосфополугидрата служит практика европейской компании «Prayon» применяющей ФГ для производства цемента, гипсокартона, гипсовых блоков, гипсовой штукатурки. Указанной компанией выполняются жесткие требования к подготовительным и технологическим операциям, включая и очистки ФГ от примесей. Детальный анализ действия примесей,

а также сравнение состава и условии получения изделий из природного и техногенного гипса приведен в работе [16]. По данным автора такие примеси как P2O5, Al2Oз, Fe2Oз, свободной фтор оказывают негативное влияние на размеры и форму кристаллов, а также скорость перекристаллизации полугидрата в дигидрат, и на процессе фильтрации осадка за счет увеличения вязкости.

TR2Oз (лантаноиды) при небольших концентрациях (0,02.0,05 % La2Oз) адсорбируются на поверхности CaSO4 и замедляют указанную перекристаллизацию. Как уже указывалось выше, позитивную роль для перекристаллизации полугидрата в ди-гидрат играет механохимическая активация [4, 7], которая так же может оказывать благоприятное влияние на процессы очистки ФГ от указанных примесей.

Разработаны и апробированы экстракционные и сорбционные методы извлечения примесей из ФГ, для осуществления которых необходим перевод его в жидкую фазу [18, 19]. Особое место среди подобных манипуляций занимает извлечение и утилизация редкоземельных металлов (РЗЭ). Апатитовое сырье в Российской Федерации является основным источником РЗЭ, извлечение и утилизация которых является важнейшей государственной задачей стратегического значения. Извлечение РЗЭ из апатитового концентрата осуществляется при кислотной переработке (серной, азотной, соляной). При доминирующей сернокислотной переработке 55.90 % РЗЭ переходит фо-сфогипс, а 10.45 % процентов в ЭФК. Разработаны методы извлечения РЗЭ из ФГ, которые пока не имеют промышленного применения в РФ, но значительно увеличивают технико-экономические показатели использования ФГ, для получения стройматериалов [6, 7, 20-22]. При комплексной переработке фосфогипса с получением химически осажденного мела, очищенного от фосфора и фтор гипса и концентрата РЗЭ даже опытно-промышленное производства переработка фосфогипса становится экономически выгодной при выделении всего комплекса ценных компонентов производство будет безубыточным и решит связанные с ним экологические проблемы [21-22]. По данным [22] 60 % выручки при переработке ФГ приходится на гипс, а 40 % на РЗЭ.

Тем не менее, имеющиеся в практике примеры успешного применения ФГ скорее являются исключением. Только 2 % от получаемого ежегодно в мире ФГ имеет прямое применение на практике в настоящее время [8]. В Российской Федерации лишь 4 % от производимого ФГ используют в основном для получения гипсокартонных плит. В экономически развитых странах (США, Японии, Германии) примерно 20 % от общего количества различных вяжущих изготавливаются из гипса, при этом в Японии ФГ перерабатывается полностью, а это 5,5 млн т/год. Количество, например, гипсокартонных плит производимых на душу населения в России меньше чем Саша в 10 раз и меньше чем в Японии в 3,5 раза [9]. Таким образом, чтобы перейти от складирования ФГ к его крупномасштабной переработке нужно прежде всего изменить отношение к нему. При получении в Российской Федерации полного ассортимента указанных строительных материалов из гипса при условии полной замены природного гипса на ФГ годовая потребность в последнем составляет «1млн т [9].

Наибольшую перспективу для крупномасштабной переработки ФГ представляет использование последнего непосредственно на цемент исходя из того, что в настоящее время сложилась благоприятная обстановка. В Российской Федерации планировалось с 2010 года вводить в строй более 80 млн м2 жилья (0,56 м2/год на 1 жителя). Для выполнения этой программы понадобится 85.100 млн т цемента [9]. В РФ на 1 м2 общей площади строительства требуется 350 кг цемента (В США этот показатель в 3 раза меньше). Если не вводить новые мощности, то дефицит цемента составит «30 млн т в год.

Российский рынок цемента уже сейчас дефицитен [8, 9]. Основным сырьем для производства цемента является природный известняк (кальцит, мел). Состояние природного сырья и проблемы его переработки те же, что и с природным гипсом. Напрямую техногенный мел может получаться при азотнокислотном разложении апатитового концентрата.

Подобная технология для получения комплексных удобрений осуществляется на химических предприятиях в РФ: Великом Новгороде, Дорогобуже и Кирово-Чепецке. При азотнокислотной переработке вторичным продуктом (тве-

рдым) является нитрат кальция, который в случае выпуска «чистого» мела конвертируется до карбоната кальция. При этом на 1 т P2O5 в апатите выход CaCO3 составляет 80 кг. Общий выход техногенного мела при использовании апатитового концентрата составляет 896 тыс т и не решает проблему восполнения дефицита цемента в России техногенным сырьем, к тому же все получаемые в данной технологии жидкие отходы и твердые попутные продукты утилизируются внутри самих указанных предприятий без передачи в строительное производство [25].

Дефицит в России цемента может еще более увеличивается, так как Правительством РФ поставлена задача достичь среднеевропейский уровень по вводу общей жилой площади на одного жителя в год - 1 м2.

Выводы

Для решения вопроса крупномасштабной переработки ФГ предложено 3 способа.

Авторами [10, 16, 23] показана возможность использования фосфогип-сового камня как регулятора срока схватывания цемента. Проведенные опытные и промышленные испытания (на Нижнетагильском, Подольском, Ульяновском и Вольском цементных заводах показали большее замедляющее действие фосфогипсового камня на сроки схватывания цемента по сравнению с природным гипсовым камнем; более дешевую технологию получения фосфо-гипсового камня по сравнению с добычей и транспортировкой природного сырья; возможность использования фос-фогипсового камня (нейтрализованного и рядового) взамен природного в количестве 3-6% от массы клинкера для производства портландцемента).

Разработана технология комплексной переработки фосфогипса на сульфат аммония и карбонат кальция методом углеаммонийной конверсии с попутным извлечение РЗЭ [24]. Наиболее эффективной в мировой практике была признана жидкостная схема конверсии, согласно которой фосфогипс (отмытый) обрабатывается раствором (NH4^CO3. Эффект такой конверсии фосфогипса основан на большой разнице (примерно в 140 раз) растворимостей CaSO4*2H2O и CaCO3. Представленная схема хорошо вписывается в технологию комплексных

удобрений и может быть реализована на соответствующих предприятиях.

Для использования максимального количества ФГ из отвалов лучше всего перерабатывать на месте в серную кислоту, возвращаемую в производство ЭФК с попутным получением цемента, агломерата для дорожного строительства или извести (в зависимости от потребности рынка). По классическому методу на 1 т 100% -й серной кислоты и 1 т портландцемента расходуется 2,05 т ФГ (в пересчете на сухой дигидрат) [9].

Указанная технология разработана в США фирмой «Деви Мак Ки» (DMC), в Германии фирмой «Knauf» и в Китае (Shandong).

Разработанная в Китае собственная технология комбинированного производства цемента и серной кислоты имеет особенности: дигидратный ФГ должен содержать SO3 > 40 %, SiO2 < 8 %, P2O5 < 1 %, F < 0,35 %; нет необходимости в очистке ФГ. В 1999 году на основном заводе Shandong Lubei Chemical Industry был запущен проект, производящий 200 тыс т/г серной кислоты и 300 тыс т/год цемента.

Аналогичная технология в РФ была разработана ОАО «НИУИФ» и Воскресенским филиалом еще в 1980-х годах.

Целесообразно данные технологии по всем 3-м направлениям внедрять на Воскресенском, Балаковском, Череповецком предприятиях, где скопились в отвалах огромные запасы ФГ, а также поблизости расположены цементные заводы.

Библиографический список

1. Андреева НА. Химия цемента и вяжущих веществ: учеб. пособие. - С.-Пб.: СПбГАСУ, 2011. - 67 с.

2. Барабанщиков Ю.Г. Строительные материалы и изделия: учебник. - М.: «Академия», 2010. - 368 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества: технология и свойства: учебник для вузов. - М.: Строиздат, 1979. - 476 с.

4. Усов БА. Химия и технология цемента: Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М, 2015. - 158 с.

5. Кочетков С.П., Брыль С.В., Рухлин Г.В. Современные экологические тенденции в технологии переработки природ-

ных фосфатов //Системные технологии. - 2016. - Вып. 1/19. - С. 115-120.

6. Кочетков С.П., Брыль С.В. Основные экологические аспекты комплексной переработки природного фосфатного сырья // Экология и строительство. -2016. - № 2. - С. 9-17.

7. Кочетков С.П. Научные основы новых высокоэффективных роцессов комплексной переработки фосфорсодержащего сырья: дисс. ... д-ра техн. наук. - Иваново: ИГХТУ, 2004.

8. Левин БА. Фосфогипс: выбор стратегически перспективных направлений переработки использования // Сб. материалов II Международной научно практичесской конференции «Фосфогипс. Хранение и направления использования». - М.:-2010. -С. 10-24.

9. Бабкин В.В. Переработка фосфоги-пса-насущная проблема национальной экономики // Ybid. - С. 25-37.

10. Давыденко В.В., Кержнер А.М., Терсин ВА., Трошин МА. Основные направления использования фосфогипса ООО «Балаковские минеральные удобрения» // Ybid. - С. 50-69.

11. Горленко А.С. Влияние отвалов фосфогипса на окружающую среду // Ybid. - С. 38-50.

12. Херосфельд Бад. Строительные материалы из фосфогипса // Ybid. - С. 84-97.

13. Мартынюк АА., Кураев В.Н, Коженков Л.Л., Миронов В.Е. Лесобио-логическая рекультивация полигонов складирования фосфогипса. - М.: ВНИНЛМ, 2006. - 120 с.

14. Терсин ВА, Левин Б.В., Кержнер А.М., Сеник Я.В. Об оценке транспортной опасности отходов экспериментальным методом // Труды НИУИФ: 85 лет НИУИФ. -М., 2004. - С. 302-306.

15. Гудашева В.М., Сырченков А.Я., Терещенко Л.Ф. Исследование транспортной опасности фосфогипса // Ybid. - С. 306-316.

16. Левин Б.В. Природный и техногенный гипс, методология обеспечения экологической безопасности при размещении техногенного гипса // «Труды НИУИФ 95 лет». - М.: 2014. - С. 479505.

17. Кочетков С.П., Баринов А.М., Малявин А.С. Сорбционные процессы и нанотехнологии при комплексной пре-реработке апатитов // Ybid. - С. 355360.

18. Кочетков С.П., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Комплексная механохими-ческая переработка фосфатов // Сб. материалов международной научно-практической конференции «Фосфатное сырье: производство и переработка». -М., 2012. - С. 98-103.

19. Кочетков С.П., Баринов А.М. О влиянии примесей в составе различного фосфатного сырья и его структуры на переработку различными методами и физико-химические свойства продуктов // УШ. - С. 157-164.

20. Локшин Э.П., Калинников В.Т. Извлечение редкоземельных элементов из отходов и промпродуктов сернокислотной переработки хибинского апатитового концентрата // Сб. материалов международного научно-практического семинара «Переработка и утилизация попутных фтористых соединений и извлечение редкоземельных металлов в производстве минеральных удобрений. -М., 2011. - С. 125-148.

21. Комплексная переработка апатита с получением химически осажденного мела, гипса и концентрата РЗЭ / Косы-нкин В.Д., Селивановский А.К., Феду-лова Т.Т. [и др.] // УЫа. - С. 163-168.

22. Глушенко Ю.Г., Козырев А.Б., Ла-ричкин Ф.Д. Вопросы технологии и экономики при выделении РЗЭ из фосфогипса // УЫа. - С. 149-163.

23. Трошин МА. Фосфогипсовый камень-регулятор срока схватывания цемента // «Труды НИУНФ 95 лет». - М., 2014. - С. 516-522.

24. Цикин М.Н., Бризицкая Н.М., Букколини Н.В., Долгов В.В. Технология комплексной переработки фосфогипса на сульфатамония и карбонат кальция // УЫа. - С. 474-479.

25. Ильин А.П., Ильин А.А. Свремен-ные проблемы химической технологии неорганичеких веществ: уч. пособие. -Иваново: ИГХТУ, 2011. - 133 с.

Сведения об авторах

Ильин Александр Павлович, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой технологии неорганических веществ; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет»; 153000, г. Иваново, пр. Шереметевский, 7; е-шаП: [email protected].

Кочетков Сергей Павлович, доктор технических наук, старший научный сотрудник, профессор кафедры строительного производства; Коломенский инстиут (филилал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет»; 140402, г. Коломна, ул. Октябрьской революции, д. 408.

Брыль Сергей Валерьевич, кандидат технических наук, заведующий кафедрой строительного производства; Коломенский инстиут (филилал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет»; 140402, г. Коломна, ул. Октябрьской революции, д. 408; e-mail: [email protected].

Рухлин Георгий Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства; Коломенский инстиут (филилал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет»; 140402, г. Коломна, ул. Октябрьской революции, д. 408.

References

1. Andreeva NA. Himija cementa i vjazhushhih veshhestv: ucheb. posobie. -S.-Pb.: SPbGASU, 2011. - 67 s.

2. Barabanshhikov Ju.G. Stroitel'nye materialy i izdelija: uchebnik. - M.: «Aka-demija», 2010. - 368 s.

3. Volzhenskij A.V. Mineral'nye vjazhushhie veshhestva: tehnologija i svojstva: uchebnik dlja vuzov. - M.: Stroizdat, 1979. - 476 s.

4. Usov BA. Himija i tehnologija cementa: Uchebnoe posobie. - M.: INFRA-M, 2015. - 158 s.

5. Kochetkov S.P., Bryl' S.V., Ruhlin G.V. Sovremennye jekologicheskie tendencii v tehnologii pererabotki prirodnyh fosfatov //Sistemnye tehnologii. - 2016. - Vyp. 1/19. - S. 115-120.

6. Kochetkov S.P., Bryl' S.V. Osnovnye jekologicheskie aspekty kompleksnoj pere-rabotki prirodnogo fosfatnogo syr'ja // Jekologija i stroitel'stvo. - 2016. - № 2. - S. 9-17.

7. Kochetkov S.P. Nauchnye osnovy novyh vysokojeffektivnyh rocessov

kompleks-noj pererabotki

fosforsoderzhashhego syr'ja: diss. ... d-ra tehn. nauk. - Ivanovo: IGHTU, 2004.

8. Levin BA. Fosfogips: vybor strategicheski perspektivnyh napravlenij pere-rabotki ispol'zovanija // Sb. materialov II Mezhdunarodnoj nauchno praktichesskoj konferencii «Fosfogips. Hranenie i napravlenija ispol'zovanija». -M.:-2010. -S. 10-24.

9. Babkin V.V. Pererabotka fosfogipsa-nasushhnaja problema nacional'noj jekono-miki // Ybid. - S. 25-37.

10. Davydenko V.V., Kerzhner A.M., Tersin VA., Troshin MA. Osnovnye napravlenija ispol'zovanija fosfogipsa OOO «Balakovskie mineral'nye udobrenija» // Ybid. - S. 50-69.

11. Gorlenko A.S. Vlijanie otvalov fosfogipsa na okruzhajushhuju sredu // Ybid. - S. 38-50.

12. Herosfel'd Bad. Stroitel'nye materialy iz fosfogipsa // Ybid. - S. 8497.

13. Martynjuk A.A., Kuraev V.N., Kozhenkov L.L., Mironov V.E. Lesobiologicheskaja rekul'tivacija poligonov skladirovanija fosfogipsa. - M.: VNINLM, 2006. - 120 s.

14. Tersin V.A., Levin B.V., Kerzhner A.M., Senik Ja.V. Ob ocenke transportnoj opasnosti othodov jeksperimental'nym metodom // Trudy NIUIF: 85 let NIUIF. -M., 2004. - S. 302-306.

15. Gudasheva V.M., Syrchenkov A.Ja., Tereshhenko L.F. Issledovanie transportnoj opasnosti fosfogipsa // Ybid.

- S. 306-316.

16. Levin B.V. Prirodnyj i tehnogennyj gips, metodologija obespechenija jekolo-gicheskoj bezopasnosti pri razmeshhenii tehnogennogo gipsa // «Trudy NIUIF 95 let». - M.: 2014. - S. 479-505.

17. Kochetkov S.P., Barinov A.M., Maljavin A.S. Sorbcionnye processy i nanoteh-nologii pri kompleksnoj prererabotke apatitov // Ybid. - S. 355360.

18. Kochetkov S.P., Smirnov N.N., Il'in A.P. Kompleksnaja mehanohimicheskaja pe-rerabotka fosfatov // Sb. materialov mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konfe-rencii «Fosfatnoe syr'e: proizvodstvo i pererabotka». - M., 2012.

- S. 98-103.

19. Kochetkov S.P., Barinov A.M. O vlijanii primesej v sostave razlichnogo fos-fatnogo syr'ja i ego struktury na

pererabotku razlichnymi metodami i fiziko-himicheskie svojstva produktov // Ybid. - S. 157-164.

20. Lokshin Je.P., Kalinnikov V.T. Izvlechenie redkozemel'nyh jelementov iz ot-hodov i promproduktov sernokislotnoj pererabotki hibinskogo apatitovogo koncen-trata // Sb. materialov mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara «Pererabotka i utilizacija poputnyh ftoristyh soedinenij i izvlechenie redkozemel'nyh metallov v proizvodstve mineral'nyh udobrenij. - M., 2011. - S. 125-148.

21. Kompleksnaja pererabotka apatita s polucheniem himicheski osazhdennogo mela, gipsa i koncentrata RZJe / Kosynkin V.D., Selivanovskij A.K., Fedulova T.T. [i dr.] // Ybid. - S. 163168.

22. Glushenko Ju.G., Kozyrev A.B., Larichkin F.D. Voprosy tehnologii i jekonomiki pri vydelenii RZJe iz fosfogipsa // Ybid. - S. 149-163.

23. Troshin M.A. Fosfogipsovyj kamen'-reguljator sroka shvatyvanija cementa // «Trudy NIUNF 95 let». - M., 2014. - S. 516-522.

24. Cikin M.N., Brizickaja N.M., Bukkolini N.V., Dolgov V.V. Tehnologija kom-pleksnoj pererabotki fosfogipsa na sul'fatamonija i karbonat kal'cija // Ybid. - S. 474-479.

25. Il'in A.P., Il'in A.A. Svremennye problemy himicheskoj tehnologii neorga-nichekih veshhestv: uch. posobie. -Ivanovo: IGHTU, 2011. - 133 s.

Information about the authors

Ilin Aleksandr Pavlovich, professor, doctor of technical sciences, head of the construction production department; Federal state budget educational institution

of higher education «Ivanovo State University of Chemistry and Technology»; 7, Sheremetievskiy Avenue, Ivanovo, 153000, Russia; e-mail: [email protected].

Kochetkov Sergei Pavlovich, doctor of technical sciences, senior researcher, professor of the construction production department; Kolomna Institute of Moscow Polytechnic University; 140402, Moscow region, town Kolomna, ul. Oktyabrjskoy revolutsii, 408.

Bryl Sergey Valerjevich, candidate of technical sciences, head of the construction production department; Kolomna Institute of Moscow Polytechnic University; 140402, Moscow region, town Kolomna, ul. Oktyabrjskoy revolutsii, 408; e-mail: [email protected].

Rukhlin Georgii Vladimirovich, candidate of technical sciences, senior lecturer of the construction production department; Kolomna Institute of Moscow Polytechnic University; 140402, Moscow region, town Kolomna, ul. Oktyabrjskoy revolutsii, 408

Для цитирования: Ильин А.П., Кочетков С.П., Брыль С.В., Рухлин Г.В. Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов // Экология и строительство. - 2016. - № 4. - С. 2129.

For citations: Ilin A.P, Kochetkov S.P., Bryl S.V., Rukhlin G.V. Problems and prospects of usage of secondary products of processing of natural phosphates for construction materials // Ekologiya & Stroitelstvo. - 2016. - № 4. - Р. 21-29.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.