CC BY
90
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ
УДК 666.9.017:[691.311+661.872'053.2-12] DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.280519.10.429
В'ЯЖУЧЕ НА ОСНОВ1 ФОСФОГ1ПСУ
_ 1 *
ДЕРЕВ'ЯНКО В. М.1 , д-р техн. наук, проф., КОНДРАТЬЕВА Н. В.2, канд. техн. наук, доц., ГРИШКО Г. М. , канд.
техн. наук, доц., МОРОЗ Л. В.4, канд. техн. наук, доц.
'* Кафедра технологи будшельних MaTepianiB, виробiв та конструкцш, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна aкaдeмiя будгвництва та архгтектури», вул. Чернишевського 24-а, 49600, Днiпpо, Укра!на, тел. +38(0562) 47-16-22, e-mail: derev@mailpgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0003-4131-0155
2 Кафедра xiмiчноl технологи в'яжучих мaтepiaлiв, Державний вищий навчальний заклад «Укра!нський державний xiMiKO-тexнологiчний унгверситет», просп. Гагарша 8, 49005, Днiпpо, Укра!на, тел.: +38(0562) 47-05-66, e-mail: natalivavk@vahoo.com
3 Кафедра експлуатацй гiдpомeлiоpaтивниx систем i технологи будiвництвa, Днiпpовський державний аграрно-екон^чний унiвepситeт, вул. Сepгiя Ефремова, 25, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 713-51-37, e-mail: grvshko.anna0101@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7046-1177
4 Кафедра експлуатацй пдромелюративних систем i технологи будiвництвa, Днiпpовський державний aгpapно-eкономiчний унiвepситeт, вул. Сергш Ефремова, 25, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 713-51-37, e-mail: linvsek-slv@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-3150-7472
Анотащя. Постановка проблеми. Гiпсовi в'яжучi речовини, отpимaнi з фосфогiпсу без попередньо! обробки, мають низьк1 фiзико-мexaнiчнi показники поpiвняно з в'яжучими, отриманими з природно! сировини. Це пов'язано з lx високою питомою поверхнею, що, у свою чергу, шдвищуе водопотребу. Кpiм того, у фосфогша пpисутнi також сполуки фтору i фосфору, як1 негативно впливають на шнцеву мiцнiсть. Тому нeйтpaлiзaцiя цих сполук i зменшення водопотреби гшсового в'яжучого, отриманого iз фосфогiсу, постае пpиоpiтeтним завданням. На пiдстaвi попередшх дослiджeнь ми запропонували наукову гшотезу, яка полягае в суxiй нейтратзацп фосфорних i фтористих сполук фосфогшсу активованою сумiшшю кремнезему i карбонату кальцш для виробництва гiпсовиx в'яжучих на основi фосфогiпсу. Мета cmammi - дослщження впливу piзниx домшок (вапна, карбонату кальцш i меленого тску) на гiпсовe в'яжуче, одержане iз фосфогiпсу, а також тдвищення водостiйкостi та полiпшeння тexнологiчниx фaктоpiв в'яжучого на основi фосфогiпсу (час тверднення, водогiпсовe вiдношeння та ш.), що зменшить його нeдолiки та розширить сферу застосування. Висновок. Дослщження показали, що введення меленого тску i карбонату кальцш як нeйтpaлiзaтоpiв водорозчинних домiшок фосфору i фтору дозволяе значно знизити шлькють водорозчинних фосфорних сполук, а водорозчинш домшки фтору зникають повнiстю (табл. 6), що дозволяе використовувати фосфогшс для одержання в'яжучих, як1 можна використовувати в цившьному будiвництвi. Кpiм того, за данного методу нeйтpaлiзaцil практично вщсутш видiлeння фтористих сполук тд час теплово! обробки, а фiзико-мexaнiчнi влaстивостi нaпiвгiдpaту CaSO4 • 0,5H2O на основi нeйтpaлiзовaного фосфогiпсу ввдповщають мapцi ГВФ-4.
Ключовi слова: фосфогтс; гтсове в'яжуче; вплив; властивостi; межа M^mcmi на стиск; строки тужавлення; нормальна густина
ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ФОСФОГИПСА
1*
ДЕРЕВЯНКО В. Н. , д-р техн. наук, проф., КОНДРАТЬЕВА Н. В.2, канд.
техн. наук, доц.,
ГРИШКО А. Н. , канд.
техн. наук, доц., МОРОЗ Л. В.4, канд. техн. наук, доц.
'* Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38(0562) 47-16-22, e-mail: derev@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0003-4131-0155
2 Кафедра химической технологии вяжущих материалов, Государственное высшее учебное заведение «Украинский государственный химико-технологический университет», просп. Гагарина 8, 49005, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 47-05-66, e-mail: natalivavk@vahoo.com
3 Кафедра эксплуатации гидромелиоративных систем и технологии строительства, Днипровский государственный аграрно-экономический университет, ул. Сергея Ефремова 25, 49600, Днипро, Украина, тел. +38(0562) 713-51-37, e-mail: grvshko.annaQ 101@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7046-1177
4 Кафедра эксплуатации гидромелиоративных систем и технологии строительства, Днипровский государственный аграрно-экономический университет, ул. Сергея Ефремова 25, 49600, Днипро, Украина, тел. +38(0562) 713-51-37, e-mail: linvsek-slv@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-3150-7472
Аннотация. Постановка проблемы. Гипсовые вяжущие вещества, полученные из фосфогипса без предварительной обработки, имеют низкие физико-механические показатели по сравнению с вяжущими, полученными из природного сырья. Это связано с их высокой удельной поверхностью, что, в свою очередь, ведет к повышению водопотребности. Кроме того, в фосфогипсе присутствуют также соединения фтора и фосфора, которые негативно влияют на конечную прочность. Поэтому нейтрализация этих соединений и уменьшение водопотребности гипсового вяжущего, полученного из фосфогиса, являются приоритетным заданием. На основании предварительных исследований нами предложена научная гипотеза, которая заключается в сухой нейтрализации фосфорных и фтористых соединений фосфогипса активированной смесью кремнезема и карбоната кальция для производства гипсовых вяжущих на основе фосфогипса. Цель статьи -исследование влияния различных примесей (извести, карбоната кальция и молотого песка) на гипсовое вяжущее, полученное из фосфогипса, а также повышение водостойкости и улучшение технологических факторов вяжущего на основе фосфогипса (время твердения, водогипсове отношение и пр.), что уменьшит его недостатки и расширит сферу применения. Вывод. Исследования показали, что введение молотого песка и карбоната кальция в качестве нейтрализаторов водорастворимых примесей фосфора и фтора позволяет значительно снизить количество водорастворимых фосфорных соединений, а водорастворимые примеси фтора исчезают полностью (табл. 6), что позволяет использовать фосфогипс для получения вяжущих, которые можно использовать в гражданском строительстве. Кроме того, при данном методе нейтрализации практически отсутствуют выделения фтористых соединений при тепловой обработке, а физико-механические свойства полугидрат CaSO4 • 0,5H20 на основе нейтрализованного фосфогипса соответствуют марке ГВФ-4.
Ключевые слова: фосфогипс; гипсовое вяжущее; влияние; свойства; предел прочности при сжатии; сроки схватывания; нормальная густота
PHOSPHOGYPSUM BASED GYPSUM BINDER
1 *
DEREVIANKO V.M.1 , Dr. Sc. (Tech.)., Prof, KONDRATIEVA N.V 2, Cand. Sc. (Tech.)., Ass. Prof, HRYSHKO H.M.3, Cand. Sc. (Tech.)., Ass. Prof, MOROZ L.V4, Cand. Sc. (Tech.)., Ass. Prof
'* Department of Technology of Construction Materials, Products and Structures, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 47-16-22, e-mail: derev@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0003-4131-0155
2 Department of Chemical Engineering of Binding Materials, State Higher Educational Institution "Ukrainian State University of Chemical Technology", 8, Hagarina Ave., 49005, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 47-05-66, e-mail: nataliyavk@yahoo.com
3 Department of Operation of Hydromelioration Systems and Construction Technology, Dnipro State Agrarian-Economic University, 25, Serhiia Yefremova St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 713-51-37, e-mail: gryshko.anna0101@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7046-1177
4 Department of Operation of Hydromelioration Systems and Construction Technology, Dnipro State Agrarian-Economic University, 25, Serhiia Yefremova St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 713-51-37, e-mail: linysek-slv@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-3150-7472
Abstract. Problem statement. Phosphogypsum-based binding materials without pretreatment have poor physical and mechanical characteristics compared to binders made of natural raw materials. This is due to the high value of their specific surface area, which in turn leads to an increase in water demand. Besides, phosphogypsum contains fluorine and phosphorus compounds adversely affecting the final strength. Therefore, neutralization of these compounds and decreasing water demand of phosphogypsum-based gypsum binder is the priority. Based on the preliminary research, we offered a scientific hypothesis of dry neutralization of fluorine and phosphorus compounds in phosphogypsum by an activated silica/calcium carbonate mixture used in the production of phosphogypsum-based binders. Purpose. The research of the effect of various impurities (lime, calcium carbonate, crushed sand, etc.) on gypsum binder obtained from phosphogypsum as well as the improvement of water resistance and manufacturing processes of phosphogypsum-based gypsum binder (setting time, water-to-gypsum ratio, etc.) that mitigate its disadvantages and extend the scope of application. Conclusion. The research has shown that after adding crushed sand and calcium carbonate as neutralizers of water-soluble phosphorus and fluorine impurities can significantly reduce the amount of water-soluble phosphorus compounds and make water-soluble fluorine impurities disappear completely (Table 6), which makes it possible to use phosphogypsum to produce binders that can be used in civil construction. Moreover, this neutralization method almost
doesn't involve emissions of fluoride compounds during the thermal treatment, and besides, physical and mechanical properties of the neutralized phosphogypsum-based hemihydrate CaSO4-0,5H2O correspond to GVF-4 Grade.
Keywords: phosphogypsum; gypsum binder; effect; properties; ultimate compressive strength; setting time, normal density
Постановка проблеми. Бшьшють хiмiчних виробництв характеризуются виходом значно! кшькосп побiчних продуктiв. Утилiзацiя !х, з одного боку, сприяе суттевому пщвищенню ефективностi роботи хiмiчних пiдприемств i спрямована на охорону навколишнього середовища, а з iншого являе собою один iз шляхiв хiмiзацii виробництва будiвельних матерiалiв, зниження витрат, штенсифшацп
технолопчних процесiв, розширення асортименту та пщвищення якостi будiвельних виробiв.
Для виробництва будiвельних матерiалiв найбiльш цiнную сировиную з вiдходiв хiмiчноi промисловостi становлять шлаки електротермiчного виробництва фосфору, гшсовмюш, вапнянi i залiзистi вiдходи, полiмернi продукти та iн. [1-3].
Гiпсовi в'яжучi речовини, отриманi з фосфоппсу без попередньо! обробки, мають низью фiзико-механiчнi показники порiвняно з в'яжучими, отриманими з природно! сировини. Це пов'язано з !х високою питомою поверхнею, що, у свою чергу, зумовлюе пiдвищення водопотреби. Крiм того, у фосфоппа присутнi також сполуки фтору i фосфору, якi негативно впливають на кiнцеву мiцнiсть. Тому нейтралiзацiя цих сполук i зменшення водопотреби ппсового в'яжучого отриманого, з фосфоппсу, - це приорпетне завдання. На пiдставi попереднiх дослiджень ми запропонували наукову ппотезу, яка полягае в сухш нейтралiзацii фосфорних i фтористих сполук фосфогiпсу активованою сумiшшю кремнезему i карбонату кальцiю для виробництва ппсових в'яжучих на основi фосфоппсу [1-8].
Анал1з останн1х досл1джень та публжацш. Гiпсовмiснi вiдходи
утворюються тд час виробництва таких продуктiв: мшеральних кислот (фосфогiпс i фосфонапiвгiдрат, бороппс, фтор ангiдрит, фторогiпс), органiчних кислот (цитрогшс та iн.), пiд час хiмiчноi обробки деревини
(гiдролiзний ппс), обробки водних розчинiв деяких солей i кислот (кремнегiпс, титаногiпс та ш.), очищення промислових газiв, що мiстять SО2 (сульфогiпс); виробництва солей з озерно'1' ропи (ропний ппс) [3; 7].
1з гiпсовмiсних продук^в в найбiльшiй кiлькостi утворюеться фосфоппс. На 1 т екстракцшно1 фосфорно'1' кислоти (у перерахунку на 100 % Н3РО4) утворюеться 3,6...6,2 т фосфоппсу в перерахунку на суху речовину. На деяких пщприемствах рiчний вихщ фосфогiпсу досягае 2,5 млн т. Вартють транспортування i зберiгання його у вщвалах становить до 30 % загально'1 вартостi споруд i експлуатаци основного виробництва.
Фосфогiпс являе собою вщходи арчанокислотно1 переробки апатшив або фосфоритiв на фосфорну кислоту, концентроваш або фосфорнi добрива.
У процес розкладання природних фосфатiв арчаною кислотою в розчин переходить фосфорна кислота i утворюеться важкорозчинний сульфат кальщю. В загальному випадку реакщя розчинення апатитiв у сумiшi арчано1 i фосфорно1 кислот мае вигляд:
Ca5 F (PO4)3 + 5H tSO4 = 5CaSO4 + HF + 3H 3PO4
(1)
Кристал1чний осад сульфату кальщю вщокремлюють вщ фосфорно'1 кислоти фшьтруванням.
Фосфоппс мютить вщ 80 до 98 % ппсу i може бути вщнесений до ппсово'1 сировини. Висока дисперснють фосфогiпсу (Sпит = = 3 500...3 800 см /г) дозволяе виключити з технологiчного процесу подрiбнення i грубий помел. Разом i3 тим висока вологiсть фосфоппсу (до 40 %) ускладнюе його транспортування i тдготовку i спричинюе значнi витрати палива на сушшня. Наявнiсть у фосфогiпсi водорозчинних, особливо фосфоро- i фторовмюиих домiшок, ускладнюе переробку вiдходiв порiвняно з переробкою природного ппсового каменю,
викликае необхщшсть промивання, нейтрал1заци та ш. 1 зумовлюе вщповщно бшьш висок теплов1 витрати.
За звичайною технолопею виробництва гшсов1 в'яжуч1 на основ1 фосфоппсу низькояюсш, що пояснюеться високою водопотребою фосфоппсу 1 зумовлюе велику пористють утвореного натвпдрату. Якщо водопотреба звичайного буд1вельного гшсу становить 50...70 %, то для отримання тюта нормально! густини 1з фосфоппсового в'яжучого без додатково! обробки потр1бно води 120...130 %. Негативний вплив на буд1вельш властивост фосфоппсу дом1шок, яю в ньому присутш, можна дещо знизити помелом фосфоппсу 1 формуванням вироб1в методом в1броукладання. В цьому випадку яюсть фосфоппсового в'яжучого тдвищуеться, хоча 1 залишаеться нижчою, тж буд1вельного гшсу з природно! сировини.
Основш методи пщготовки фосфоппсу у виробницт гшсових в'яжучих можна подшити на 4 групи:
1) промивання фосфоппсу водою;
2) промивання в поеднанн з нейтрал1защею 1 осадженням дом1шок у воднш суспензп;
3) метод терм1чного розкладання дом1шок;
4) введення добавок, що нейтрал1зують, мшерал1зують 1 регулюють кристал1защю перед випалюванням 1 тсля нього.
Методи першо! 1 друго! груп пов'язат з утворенням значно! кшькосп забруднено! води (2...5 м3 на 1 т фосфоппсу), великими витратами на !х видалення й очищення. Бшьшють метод1в терм1чного розпаду дом1шок (3-я група) базуеться на випалюванн фосфоппсу до утворення розчинного анпдриту з подальшою його гщрататею 1 повторним випалюванням до натвпдрату. Широкого застосування вони поки не мають, так само як 1 метод 4-! групи. Для реал1зацп остантх необхщт дефщитш добавки, але 1 вони не забезпечують постшних властивостей в'яжучого.
Провщне мюце в розробленн 1 практичному застосуванш технологи
гшсових в'яжучих 1з фосфоппсу належить Японп, Францп, ФРН.
Ф1рма Кnauf пропонуе три вар1анти виробництва в'яжучих 1з фосфоппсу залежно вщ сфери його подальшого використання.
За 1-м вар1антом забруднений фосфоппс промивають 1 флотують для видалення водорозчинних 1 твердих дом1шок, пот1м депдратують у котлах перюдично! або безперервно! ди. Отриманий чистий продукт не чинить руйтвно! ди на картон, що покривае поверхню панелей або плит.
За 2-м вар1антом склад фосфоппсу вщповщае стввщношенню ангщриту до натвпдрату, яке дор1внюе 1 : 2. Стад1я очищення вщ дом1шок може бути т1ею ж, що 1 за першим вар1антом; стутнь очищення можна знизити за рахунок зменшення дозування х1м1чних реагент1в на стадп флотацп. В процес грануляци до депдратованого фосфоппсу додають воду 1 речовини, як осаджують нерозчинш сполуки фосфору. Пот1м продукт витримують у спещальних реакторах, де вщбуваеться утворення фосфат1в, яке закшчуеться в процес випалювання 1 розаювання [1-3; 7].
Мета статт - дослщження впливу р1зних дом1шок (вапна, карбонату кальцш 1 меленого тску) на гшсове в'яжуче, одержане 1з фосфоппсу, а також тдвищення водостшкосп та покращення технолопчних фактор1в в'яжучого на основ1 фосфоппсу (час тверднення, водоппсове вщношення та ш.), що зменшить його недолши та розширить сферу застосування.
Виклад матер1алу. Для проведення дослщжень використано фосфоппс 1з конвеера Дншродзержинського заводу мшеральних добрив ТУ У 26.5.30299063003-2004 «Фосфоппс др1бнозернистий марки ФМГ». Вмют СаБ04 • 2Н20 в осушеному продукт - 91,2 %; волопсть пгроскотчна - 15,7 %; питома поверхня 3 000 см2/г. Вмют фтористих 1 фосфорних сполук наведено в таблиц 1.
Наявшсть фосфору i фтору в фосфогшс^ вказаних у таблиц 1, пiдтверджуe рентгенограма (рис. 1 а).
Методика дослщжень полягала в такому: вологий фосфогшс перемшували з певною кiлькiстю активно! добавки. Сумш витримували протягом 48 годин. Рентгешвський аналiз фосфогiпсу проводили до i тсля нейтралiзацiï, що давало можливють судити про перехiд водорозчинних Р2О5 i F в нерозчинш сполуки. Також проводили теплову обробку конвеерного i нейтралiзованого фосфогiпсу для визначення оптимального режиму варшня, токсикацп процесу i якостi отриманого в'яжучого (натвгщрату сульфату кальцiю).
Як активну добавку застосовували: негашене вапно, мелений тсок iз питомою поверхнею 2 000...2 500 см/г, карбонат кальщю, а також сумiшi зазначених компонент.
Порiвняння проводили за кшьюстю водорозчинних сполук фосфору i фтору фосфогiпсу до i пiсля нейтралiзацiï i фiзико-механiчними властивостями в'яжучих речовин, отриманих на основi фосфогшсу конвеерного i нейтралiзованого. У процес варiння конвеерного фосфогiпсу спостерiгаеться сильне видшення летючих домiшок фтору i це не дозволяе вести технолопчний процес у виробничих умовах. В'яжуче мае високу водопотребу, а показники мщносп вщповщають марцi Г2-Г3 (табл. 2-4), що значно обмежуе область застосування отриманого натвпдрату сульфату кальщю.
Таблиця1
Вмкт фтори.мв i фосфамв на осушений продукт в дослiджуваному фосфопмсч / The content of fluorides and phosphates in the studied phosphogypsum sample (dry matter basis)
3 Вм^т фторидiв (у пе-рерахунку на F),% по мас^ не бiльше 0,4 0,37
4 Вмiст водорозчинних фторидiв (у перера-хунку на F),% по масi, не бiльше 0,3 0,20
Таблиця 2
Вмлив CaO накiнцевiхарактеристикифосфогiмсу / The effect of CaO on the final properties of phosphogypsum
Таблиця 3
Вплив молотого nicKy на KiH^Bi характеристики фосфогшсу / The effect of crushed sand on the final properties of phosphogypsum
Фосфоппс, % Шсок, % Мщтсть через 2 години, МПа В/Г Термши тужавлення, хвсек
згин стиск поч. юн.
100 - 2,3 3,4 0,9 330 800
100 5 2,2 3,5 0,8 330 500
100 10 2,5 3,7 0,8 400 500
100 15 2,4 3,6 0,83 500 630
Таблиця 4
Bii.iiib k'apftoiia'iy Ka. ii>iiiio Ha KiHieBi xapaKTepi cthkh ^oc^orincy / The effect of calcium carbonate on the final properties of phosphogypsum
Фосфогшс, % Карбонат кальщю, % Мщшсть через 2 години, МПа В/Г Термши тужавлення, хвсек
згин стиск згин стиск
100 - 2,3 3,4 0,9 330 800
100 1 2,2 3,6 0,75 500 700
100 2 2,0 3,4 0,76 530 1000
100 3 1,9 3,4 0,78 530 930
Результата дослщжень показали, що послщовне введення негашеного вапна, кремнеземистого компоненту i карбонату кальщю знижуе видшення летючих домшок фтору (табл. 2-6) i тдвищуе мщнють затвердшого в'яжучого. Теоретично аналiз переходу водорозчинних Р2О5 i F в нерозчинш сполуки дозволив зробити припущення, що з метою бшьшо! ефективносп нейтралiзацiï вказаних домiшок слщ застосувати комплекс компонентiв.
№ п/п Найменування показниюв Ввдповвдно ДСТУ Б В.2.7-1-93 Фактичне значення
1 Вм^т загального фосфору (в перерахунку на P2O5),% по мас^ не б^ьше 1,5 1,0
2 Вм^т водорозчинних фосфамв (у перерахунку на Р2О5),% по мас^ не б^ьше 1,2 1,2
Фосфогшс, % CaO, % Мщтсть через 2 години, МПа В/Г Термши тужавлення, хвсек
згин стиск поч. кн.
100 0 2,3 3,4 0,90 330 800
100 1 1,5 2,4 0,75 600 1000
100 3 1,3 2,1 0,83 730 1800
100 5 0,7 1,3 0,80 1000 2200
За такий комплекс вибрано сум1ш акти-вованого кремнезему i карбонату кальщю (табл. 5). Характеристики м1цност1 в1дпов1дають марц1 в'яжучого Г-4 i е ймов1рн1сть у раз1 оптим1заци режиму вар1ння нейтрал1зованого фосфог1псу п1двищити Г! до Г-5-Г-6. Також в1дсутн1й запах п1д час вар1ння.
Таблиця 5
Вплив п1ску i карбонату кальц1ю на кшцев1 характеристики фосфог1псу / The effect of sand and calcium carbonate on the final properties of phosphogypsum
Фосфоппс, % ni- сок, % Карбонат кальщю, % Мщнють через 2 години, МПа В/Г Термши тужав-лення, хвсек
згин стиск згин стиск
100 0 0 2,3 3,4 0,9 330 800
100 10 1 2,2 4,3 0,73 430 700
100 15 1 1,8 3,1 0,72 530 1000
100 10 0,5 2,5 3,3 0,74 400 530
100 10 1,5 2,4 3,3 0,76 530 1 000
100 15 1,5 2,5 3,6 0,76 530 800
100 5 1,5 2,1 3,2 0,77 500 900
100 5 1 2,0 3,3 0,82 400 830
25 35 45
а
б (b)
Рис. 1. Рентгенограма фосфогтсу: а - конвеерного; б - нейтрал1зованого / Fig. 1. X-rayphotographof (a) conveyortypeand (b) neutralizedphosphogypsum Рентгешвський анал1з показав, що у нейтрал1зованого фосфоппсу (рис. 1 б),
утворюються нов1 сполуки пор1вняно з1 зви-чайним фосфогшсом (рис. 1 а).
На рентгенограм! а) можна в1дм1тити: СаСОз - 2,44; 1,91; 1,86; 1,48; 1,41; CaSO4-2H2O - 7,56; 4,29; 3,72; CaSO4 -2,46; 2,19; 1,64; 1,59; 1,48; 1,42; 1,27; Р2О5 -3,15; 3,72; 2,44; 2,24; Na2SiF6 - 1,96; 1,66; 1,39. На на рентгенограм1 б) присутш нерозчинш сполуки фтору 1 фосфору: SiO2 -3,31; 2,28; 1,63; 2,05; CaF2 - 3,16; 1,93; 1,37; CaHPO42H2O - 7,62; 3,03; 2,62; слщи гвдросилжа^в 3,3; 2,7.
П1сля нейтрал1заци комплексною добавкою, що складаеться з кремнеземистого компоненту 1 карбонату кальщю, проведено х1м1чний анал1з 1з визначення вм1сту водорозчинних сполук фтору 1 фосфору. Результати наведеш в таблиц1 6.
Малий вм1ст водорозчинних сполук фосфору i фтору дозволяе
перекласиф1кувати отриманий продукт на фосфоппс кондиц1йний.
Таблиця 6
Вмкт (фтори.пв i фосфатчв на осушений продукт у фосфогiпсi пiсля нейтралiзацil / The content of fluorides and phosphates in the phosphogypsum sample (dry matter basis) after neutralization
№п/п Найменування показни^в Вщповщно ДСТУ Б В.2.7-1-93 Фактичне значення
1 Вм^т загального фосфору (у перерахунку на P2O5),% по мас^ не б^ьше 1,5 0,50
2 Вм^т водорозчинних фосфа^в (у перерахунку на Р2О5),% по мас^ не б^ьше 0,15 0,05
3 Вм^т фторидiв (у перерахунку на F),% по мас^ не б^ьше 0,4 0,05
4 Вм^т водорозчинних фторидiв (у перерахунку на F),% по мас^ не б^ьше 0,03 0,00
Висновки. Дослщження показали, що введення меленого п1ску 1 карбонату кальщю як нейтрал1затор1в водорозчинних дом1шок фосфору 1 фтору дозволяе значно знизити к1льк1сть водорозчинних фосфорних сполук, а водорозчинш дом1шки фтору зникають повшстю (табл. 6), що дозволяе використовувати фосфоппс для
одержання в'яжучих, як1 можна використовувати в цившьному буд1вництв1. Кр1м того, за цього методу нейтрал1заци практично вщсутш вид1лення фтористих
сполук п1д час теплово! обробки, а ф1зико-механ1чн1 властивост1 натвгщрату CaSO4 • 0,5H2O на основ1 нейтрал1зованого фосфог1псу в1дпов1дають марц1 ГВФ-4.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Мчедлов-Петросян О. П. Химия неорганических строительных материалов : монография / О. П. Мчедлов-Петросян. - Москва : Стройиздат, 1988. - 304 с.
2. Термодинамика силикатов / [В. И. Бабушкин, Г. М. Матвеев, О. П. Мчедлов-Петросян]. - Москва : Стройиз-
дат, 1986. - 408 с.
3. Минеральные вяжущие вещества (технология и свойства) : учеб. для студ. вузов / [А. В. Волженский, Ю. С. Буров, В. С. Колокольчиков]. - Москва : Стройиздат, 1979. - 476 с.
4. Бушуев Н. Н. О структурных особенностях полугидрата сульфата кальция / Н. Н. Бушуев // Доклады Акаде-
мии Наук СССР. - 1980. - Т. 255. - № 5. - С. 1104-1109.
5. Ратинов В. Б. Исследования механизма твердения гипсовых вяжущих веществ в присутствии добавок / В. Б. Ратинов, Я. Л. Забежинский, Т. И. Розенберг // Доклады АН СССР, Физическая химия. - 1956. - Т. 109. - № 5. - С. 979-981.
6. Фишер Х.-Б. Исследование процесса стабилизации свойств гипсовых вяжущих / Х.-Б. Фишер, П. В. Кривенко, M. А. Саницкий // Строительные материалы и изделия. - 2013. - № 1. - С. 3-6.
7. Вяжущие материалы : учеб. для вузов по спец. "Хим. технология вяжущих материалов" / [А. А. Пащенко, В. П. Сербин, Е. А. Старчевская]. - Киев : Вища школа, 1985. - 439 с.
8. Functional graphene nanomaterials based architectures: biointeractions, fabrications, and emerging biological applications / Chong Cheng, Shuang Li, Arne Thomas, Nicholas A. Kotov, Rainer Haag // Chemical Reviews. -2017. - Vol. 117 (3). - Iss. 3. - Pp. 1826-1914.
REFERENCES
1. Mchedlov-Petrosvan O.P. Khimiya neorganicheskih stroitelnyih materialov [Chemistry of inorganic building materials]. Moscow : Strovizdat, 1988, 304 p. (in Russian).
2. Babushkin V.I., Matveev G.M. and Mchedlov-Petrosvan O.P. Termodinamika silikatov [Thermodvnamics of silicates]. Moscow : Strovizdat, 1986, 408 p. (in Russian).
3. Volzhenskiv A.V., Burov Yu.S., and Kolokolchikov V.S. Mineralnyie vyazhuschie veschestva (tehnologiya i svoystva) [Centmy. Mineral binders (technologv and properties)]. Moscow : Strovizdat, 1979, 476 p. (in Russian).
4. Bushuev N.N. O strukturnyih osobennostyah polugidrata sulfata kaltsiya [On the structural features of calcium sulfate hemihvdrate]. Dokladyi Akademii Nauk SSSR [Papers of Science Academv]. 1980, vol. 255, no. 5, pp. 11041109. (in Russian).
5. Ratinov V.B., Rozenberg T.I. and Smirnova I.A. O mehanizme deystviya dobavok - uskoriteley tverdeniya betona [About the mechanism of action of additives - concrete hardening accelerators]. Beton i zhelezobeton [Concrete and reinforce concrete]. 1964, no. 6, pp. 282-285. (in Russian).
6. Fisher H.B., Krivenko P.V. and Sanitskiv M.A. Issledovanie protsessa stabilizatsii svoystv gipsovyih vyazhuschih [Studv of the process of stabilization of the properties of gvpsum binders]. Stroitelnyie materialyi i izdeliya [Construction materials and products]. 2013, no. 1, pp. 3-6. (in Russian).
7. Paschenko A.A., Serbin V.P. and Starchevskava E.A. Vyazhuschie materialyi [Binding materials]. Kviv : Vvscha shkola, 1985, 43 p. (in Russian).
8. Cheng Chong, Li Shuang, Thomas Arne, Kotov Nicholas A. and Haag Rainer Functional graphene nanomaterials based architectures : biointeractions, fabrications, and emerging biological applications. Chemical Reviews. 2017, vol. 117 (3), iss. 3, pp. 1826-1914. (in Russian).
Надшшла до редакци: 23.03.2019 p.
