CC BY
21УДК 666.914
А.С. БАГДАСАРОВ, канд. техн. наук, Д.А. УРУСОВ, инженер (dzhemal@list.ru), Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия (г. Черкесск)
Технологическая линия полусухого прессования производства фосфогипсовых стеновых изделий
На современном этапе развития строительной индустрии перспективным направлением в промышленности строительных материалов является совершенствование старых и разработка новых энергосберегающих способов и технологий производства строительных материалов и изделий. Применение в качестве сырья промышленных отходов, к числу которых относится фос-фогипс, также открывает широкие возможности для экономии ресурсов, энергии, снижении материалоемкости производства.
На кафедре «Технология строительного производства и строительные материалы» Северо-Кавказской ГГТА разработаны сырьевые смеси с высоким содержанием отвального непереработанного фосфогипса диги-драта (ФГД) ОАО «Невинномысский азот» для получения строительных стеновых изделий по технологии полусухого прессования в сочетании с механохимической активацией фосфогипса. Метод полусухого прессования смесей достаточно широко используется в производстве и характеризуется невысокими текущими и капитальными затратами [1, 2]. Однако исследований возможностей промышленной переработки фосфогипса дигидрата ОАО «Невинномысский азот» в строительные изделия практически не выполнялось.
В качестве основного компонента сырьевой смеси использовался отход производства экстракционной фосфорной кислоты — фосфогипс ОАО «Невинномысский азот». Данный фосфогипс хранится в отвалах химического предприятия и представляет собой сыпучую массу белого или слегка сероватого цвета. Содержание CaSO4•2Н2O составляет 93—95%, естественная влажность 38—42 %.
Удельная поверхность сухого порошка фосфогипса, определенная методом воздухопроницаемости, составляла для разных проб 2500—3100 см2/г. Усредненный химический состав: СаО — 31,7%; SОз — 46,76%; Н20 кристаллизационная - 19,8%; Р205 - 1,06%; R2Oз - 1,38%;
F, Cl — 0,19%. Таким образом, по химико-минералогическому составу фосфогипс ОАО «Невинномысский азот» является согласно ГОСТ 4013—82 аналогом гипсового сырья 1-го сорта. Однако из-за большого содержания воды и особенно примесей (фосфора и фтора) его использование без качественной нейтрализации технически затруднено. Практический интерес представляет получение строительных изделий непосредственно из фосфогипсового сырья, минуя цикл его переработки в гипсовое вяжущее.
В качестве нейтрализующей добавки использовалась известь строительная Джегонасского карьера ЗАО «Известняк» (г. Усть-Джегута), соответствующая ГОСТ 9179—77 «Известь строительная. Технические условия».
В качестве добавок — активаторов фосфогипса применялись гипсовое вяжущее ЗАО «Усть-Джегутинский гипсовый комбинат» (г. Усть-Джегута), цемент I/A 42,5H ОАО «Кавказцемент» (г. Усть-Джегута), гранулированный доменный шлак по ГОСТ 3476—74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов».
Для повышения гидрофобных свойств готовых стеновых изделий и водостойкости применялись стеарат натрия и жидкое стекло.
Состав исходных смесей, технологические переделы производства и основные физико-механические свойства прессованных изделий представлены в таблице.
С учетом особенностей свойств (удельная поверхность, естественная влажность, гранулометрический состав и др.) отвального фосфогипса и необходимость нейтрализации примесей, была спроектирована технологическая линия по производству фосфогипсовых мелкоштучных стеновых изделий способом полусухого прессования. При этом естественная влажность ФГД являлась важным фактором, влияющим на технологические переделы производства, поскольку качественное
Состав смеси, % В/Т Давление прессования, МПа Показатели качества
Фосфогипс Известь Добавка Прочность образцов, МПа Водопогло-щение, % Коэффициент размягчения
Высушенные до постоянной массы Водонасы-щенные
Фосфогипс
100 — — 0,16 25 3,2 0 — —
Фосфогипс, известь
90 10 — 0,16 25 8,9 3,2 19,4 0,36
Фосфогипс, известь, гипс
85 10 5 0,16 25 9,4 3,7 19,4 0,39
Фосфогипс, известь, шлак
85 10 5 0,16 25 9,14 4,6 20,3 0,5
Фосфогипс, известь, цемент
85 10 5 | 0,16 25 11,14 5,3 19,4 0,47
80
научно-технический и производственный журнал
май 2013
jVJ ®
Технологическая линия процесса производства прессованных мелкоштучных стеновых изделий на основе фосфогипса ОАО «Невинно-мысский азот»: 1 - бункер-накопитель высушенного до оптимальной влажности фосфогипса; 2, 3, 4, 5 - бункеры-накопители для извести-пушонки, вяжущего, добавок и воды; 6 - сито; 7 - дозатор инертный скиповой; 8 - двухвальный смеситель; 9 - ленточный конвейер; 10 - расходный бункер пресса; 11 - гидравлический пресс; 12 - тележка со свежеотформованными изделиями; 13 - поддоны с готовой продукцией на складе; 14 - весовые дозаторы; 15 - жидкостный дозатор
прессование возможно только при условии применения сырьевых смесей рациональной влажности.
Рассматривались три варианта доведения фосфогипса до рациональной влажности:
— применение фосфогипса естественной влажности, соответствующей рациональной, или его сушка в естественных условиях складских площадок (выветриванием и испарением);
— сушка всей массы фосфогипса до рациональной влажности в сушильных агрегатах;
— сушка части фосфогипса до минимального содержания влаги в сушильных агрегатах с последующим добавлением части естественного фосфогипса. Наименее затратным является первый вариант, который приемлем при организации производства строительных изделий как на территории химического завода ОАО «Невинномысский азот» вблизи отвала, так и в регионе.
Схема технологической линии производства мелкоштучных стеновых изделий на основе ФГД представлена на рисунке.
Производство изделий включает дозирование исходных компонентов (подготовленный фосфогипс, нейтрализующая добавка, соответствующее вяжущее, при необходимости замедлитель твердения вяжущего), приготовление формовочной смеси и формование изделий в пресс-формах под давлением по рекомендациям [2, 3].
Продолжительность цикла изготовления кирпича зависит от технических характеристик применяемого пресса. Например, для гидравлического пресса РН-М 100h (модифицированного для прессования мелкоштучных стеновых изделий) цикл составил 24 с. После прессования свежеотформованные изделия укладывают на тележки и перемещают на склад готовой продукции, где их укладывают на поддоны.
Полученный фосфогипсовый кирпич имеет следующие технические характеристики:
Размеры, мм ................................................250x120x65
Марка по прочности................................................М100
Средняя плотность, кг/м3................................... 1500±50
Масса, кг .............................................................3,2±0,2
Таким образом, установлена принципиальная возможность изготовления мелкоштучных стеновых изделий правильной формы на смесях из предлагаемых композиций по разработанной технологии, которые
удовлетворяют требованиям ГОСТ 6133—99 «Камни бетонные стеновые. Технические условия» для строительства малоэтажных зданий коттеджного типа и возведения самонесущих поэтажных стен и перегородок в каркасных зданиях.
Учитывая, что в составе сырьевой смеси содержание фосфогипса в перерасчете на сухое вещество составляет 80—85%, разработанная технология позволяет организовать крупнотоннажную утилизацию фосфогипса ОАО «Невинномысский азот».
Данная технологическая схема была апробирована в цехе индивидуального предпринимателя М.Н. Кат-чиева по производству облицовочного силикатного кирпича, где получена опытная партия прессованного кирпича, изготовленного способом полусухого прессования из фосфогипса ОАО «Невинномысский азот» в количестве 500 шт. (Акт от 30.08.2012 индивидуального предпринимателя М.Н. Катчиева). Кафедрой «Технология строительного производства и строительные материалы» Института строительства и электроэнергетики Северо-Кавказской государственной гуманитарно-технологической академии разработан технологический регламент «На проектирование опытно-промышленной линии по производству мелкоштучных стеновых строительных изделий способом полусухого прессования на основе фосфогипса дигидрата, отхода производства экстракционной фосфорной кислоты ОАО «Невинномысский азот».
полусухое прессование,
Ключевые слова: фосфогипс, прессованный кирпич.
Список литературы
1. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. 369 с.
2. Недосеко И.В., Бабков В.В., Юнусова С.С. и др. Гипсовые и гипсошлаковые композиции на основе природного сырья и отходов промышленности // Строительные материалы. 2012. № 8. С. 66—67.
3. Михеенков М.А., Ким В., Полянский Л.И. Производство искусственного гипсового камня // Строительные материалы. 2010. № 6. С. 13-18.
ПОДПИСКА
и О О А с Т о п и и и 1Л ММ иМ1.М I I ииили
о с о г I м.п
!Л-1 -ИИ
журнала «Строительные материалы»®
Г; научно-технический и производственный журнал
М ® май 2013 81
