Диссертация (1141458), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этои сдерживает ихиспользование в производстве гипсовых материалов [1, 2, 3, 4, 5]. Так,например, более 50 различныхвидов примесей могут содержаться вфосфогипсовом отходе [2]. Внедряя современные технологии, основанныена применением различных модифицирующих комплексов, включающихминеральные и химические добавки, возможно понизить или практическиполностью нейтрализовать действие малорастворимых или растворимых,органических, а также минеральных соединений, встречающихся вовторичном гипсовом или гипсосодержащем сырье.
Полученные продуктымогут быть эффективно использованы встроительном комплексе – припроизводстве вяжущих и материалов на их основе.В работах А.В. Ферронской, В.С. Лесовика, Ю.Г. Мещерякова и др.[6, 7, 8, 9] даны классификации видов и характеристики техногенногогипса, синтезируемыхиз гипсосодержащих отходов (рис.1), похимическому и фазовому составу, по происхождению и свойствам.17ГИПСОВЫЕ ОТХОДЫОтходы химического производстваОтходы форм для литьяПроизводство витаминов(Витаминный гипс)КерамическоепроизводствоМашиностроительноепроизводствоПроизводство солей из озерной рапы,морской и океанической воды(рапной гипс)Обработка водных растворов кислот(титаногипс)Очистка промышленных газов(сульфогипс)Отходы природного гипсаОбработка водных растворов солей(кремнегипс)Отсевы дробленияОтходы добычиХимическая переработка древесины(гидролизный гипс)МуравьинойПроизводство органических кислотМолочнойВинно-каменной (тартрогипс)Лимонной (цитрогипс)Плавиковой (фторангидрит и фторгипс)Производство минеральных кислотОртоборной (борогипс)Ортофосфорной (фосфогипс и фосфополугидрат)Рисунок 1 – Виды техногенного гипса, используемые в производствестроительной продукцииОтмечаетсядостаточновысокаяразнородностьхарактеристикгипсосодержащих продуктов, рассматриваемых в качестве сырья дляполучения гипсовых вяжущих, определяемых как количественно, так и по18характеру примесей, влияющих на их качество.синтезироватьвяжущиесвысокойЭто не позволяетпрочностьюилитребуетпредварительной подготовки отхода к переработке [10].Например, малорастворимые органические соединения могут бытьраспределены по всему объему шламов (поскольку больше всего отходовхимических производств, содержащихшламов), либо находиться нагабитус и морфологию,гипс, присутствуют в видеповерхности гипса, что определяет ихтем самымснижаяпрочность получаемогогипсового материала [5, 7].Известно, что гипсосодержащие отходы промышленных производствпо своему фазовому составу и свойствам продукты подразделяются на:мономинеральные, содержащие в составе не более 1 сульфата кальция(ангидрит, полугидрат или гипс), например– гидролизный гипс илицитрогипс, и полиминеральные, которые сульфата кальция имеют в своемсоставе более одного вида, такие какборогипс, фосфополугидрат илифторангидрит [7].Наибольшееиспользованиячислоисследованиймноготоннажныхвопросамотходов фосфогипса – продуктухимической промышленности [11, 14, 15,Волженскимпосвящено17, 18, 19, 20, 21].
А.В.показано, что принципиального отличия в технологияхпереработки фосфогипса в вяжущее – нет. Особенность таких технологийсостоит, прежде всего, в нейтрализации известью фосфогипсовойсуспензии, что обеспечивает быстрое преобразование кислых примесейфосфатов в инертные соединения. Далее следует обжиг при температуре150-170 0С [7, 22].Что касаемо переработкигипсовых отходов, тов литературеприведено немало примеров технологий [23, 24, 25, 27, 27, 127], многиеиз которых основаны на традиционной предварительной дегидратациигипсового камня и последующей гидратации получаемого вяжущего в19процессе твердения материала [2, 12, 22, 28]. Существуют примеры изарубежных технологий, использующихобжигили автоклавнуюобработку гипсовых отходов [7, 27].
Синтезируемые гипсовые вяжущиеимели марки – Г-5 или Г-7, в особых случаях достигали марки – Г-10.Во "ВНИИСТРОМе им. П.П. Будникова", на опытной промышленнойустановкенаосновефосфогипсовоговторичногосырьябылосинтезировано гипсовое вяжущее α-модификации – высокопрочный гипс.Из фосфогипса был получен также β-полугидрат сульфата кальция – вХарькове (Украина), на гипсовом заводе, который специализировался напроизводстве гипсовой продукции в гипсоварочных котлах. К сожалению,по ряду причин, обусловленных ограниченными технологическимивозможностями,полученныйгипсимелневысокиепрочностныепоказатели.В.Б. Ратинов и В.П. Балдин считают, что влияние фосфатов насвойства получаемых вяжущих ограничивают масштабное использованиефосфогипса в качестве исходного материала при получении изделий [11,132].
Увеличение сроков схватывания, уменьшение адгезии и снижениепрочностивяжущегообусловленынепосредственнорастворимымифосфатами. В России и за рубежом нейтрализацию примесей в процессеиспользования гипсосодержащих промышленных отходов, в том числефосфогипса, производят двумя основными способами:− удалением примесей фильтрацией, возгонкой, промывкой,рассевом;− включением дополнительных компонентов, которые образуют врезультате взаимодействия с примесями инертные соединения, невлияющие на качество материала.Способ, основанный на удалениипримесей, способствует ихвыбросу в атмосферу или вызывает их попадание в воду, используемуюдля промывания.
Следовательно, необходимы дополнительные затраты на20обезвреживание и утилизацию отходов – вторичных загрязнений. Второйспособ может рассматриваться как более эффективный, так как не требуетувеличения расходов (на утилизацию) ине вызывает загрязнениеокружающей среды. Однако оба способа не являются перспективными изза необходимости нейтрализации или утилизации отходов, усложняющихтехнологический процесс и требующих дополнительных затрат [7].Исследователифосфогипса.ВпроявляютсвоихинтереспубликацияхнетолькоЮ.Г.котходамМещеряков[7,12]рассматривает методы получения гипсовых изделий на основе какфосфогипса, так и цитро- и борогипса. Борогипса занимает средигипсосодержащих отходов место вслед за фосфогипсом по объемампопутного продукта,Полученный из борогипса полугидратимеетдовольно низкую прочность, что объясняется высоким содержаниемаморфного SiO2 в его составе (27,1 % от сухого вещества) [5, 7, 30].Использование цитрогипса для получения вяжущих, согласно мнениюЮ.Г.
Мещерякова [7] – неудобно из-за относительно небольшого объемапроизводства, около 40 000 тонн в год.Кремегипс включает менее 70 % двуводного сульфата кальция сприсутствиембольшогочисла примесей. Кроме того, полученныйпродукт представляет собой высокодисперсныйпозволяет определитьегопорошок, чтонекак техногенное сырье высокого качествадля производства полугидрата.По сравнению с вышеупомянутыми промышленными отходамирапной гипс характеризуется меньшим содержанием примесей (менее7%)инизкимсодержаниемвнемвлаги,чтопозволяетклассифицировать продукт как сырье более высокого качества [7].Всепримесей,вышеуказанныекоторыепродукта, а такжеотходызначительносодержатпонижаютбольшоекачествоколичествополученногоего технологическую пригодность, поскольку они21требуютпредварительнойдополнительныхобработки,включающуюиспользованиекомпонентов: воды, кислот и других веществ.
Приполучении полугидрата по схеме обжига такая обработка синтетическогосырья также усложняет технологию, увеличиваетэнергопотребление[30].Продукты,которыетрудозатраты ипредставляютсобойвлажные порошки или осадки с содержанием влаги от 15 до 150 % [7],требуют использования дополнительных энергоемких технологическихопераций: гранулирования, сушки и т. д. [30]. Более того, даже впределаходногопроизводства(технологическогопроцесса),компонентный состав отходов может варьироваться в достаточнобольших пределах, что затрудняет производство гипсовых вяжущих сиспользованием традиционных технологий или делает их использованиепросто недопустимым. В этом отношенииимеют преимуществаинновационные технологии и оборудование, предназначенные дляутилизациитехногенного сырья, разнящегосяпо свойствамсприродным гипсовым камнем.Гипсосодержащиеотходыпроизводства представляютфаянсовогов наибольшейикерамическогостепени интерес длястроительной отрасли по своей экологичности и обрабатываемости.
Онихарактеризуются химической чистотой, не требуют предварительнойнейтрализации и другихкерамическом заводедополнительных операций [30, 117]. Нагорода Конаковогипсовое вяжущее былополучено из отходов традиционным обжигом [31]. Вторичный гипс,полученный из высококачественного сырья, отличается отсутствиемпримесей, но, тем не менее, имеет недостаток: высокий показательводопотребности,и,какследствие,низкуюпрочность.обстоятельство делает существование такого производстваЭтогипсанецелесообразным.
Традиционный способ обжига влечет за собойнеобходимость потребления больших объемов энергии, но не позволяет22эффективноиспользоватьпромышленныегипсовыеотходыкерамического производства.Есливопросопрактическойреализациипромышленногопроизводства вяжущего β-модификации из фосфогипса обсуждаетсядостаточно давно, и В.
В. Иваницким [17, 29] подтверждено, что вовремя автоклавирования фосфогипса(мокрый способ) потреблениетоплива и электроэнергии ниже, чемих потребление в случаеиспользования сухого способа, то вопрос энергопотребления в случаеполучения безобжигового гипса не исследован.
При использовании«сухого» методадля получения вяжущего из природного гипсовогокамня он обычно обходится дешевле.По литературным данным возможность получения гипсовыхизделий без использования традиционного обжига не исключена.Дегидратация отходов лимонной кислоты (citrogypes) предполагаетпредварительную обработку дигидратас применениемраствораконцентрированной серной кислоты и последующей – известью (СаО),чтопозволяетустранитьпроцессавтоклавированияиполучитьвысокопрочные вяжущие (с пределом прочности до 30 МПа) [13].
Этотметод снижает затраты на энергию в 4,5 раза, стоимость технологии - в 3раза,нодляоборудования,этоготребуетсясоблюдениеиспользованиекрайнедорогостоящегожесткогомониторингатехнологического процесса и создание опасных условий труда. Такимобразом, эффективность производства резко падает.С. А. Погорелов(БелГТАСМ, Белгород), А. Е. Грушевский, В. П. Балдин и др.
[77, 13]проводилиисследованиявозможностиполучениягипсовыхполугидратов из цитроотходов Белгородского завода лимонной кислоты.Основным недостатком цитрогипса является присутствие в его составеорганических примесей (ацетон, метанол, этанол, α- и β-ионона). Ихсодержание составляет 5,7 ... 8,8 %. Они создают значительные барьеры23ворганизациипроизводствагипсовоговяжущегоиз-заналичиянеприятного запаха, создаваемого примесями, а также влияют как накачество вяжущего, так и на характеристики материалов.В основе проекта Ю.Б. Потапова [127] по организации производствавяжущеголежит использованиечастичной дегидратации сульфатакальция добавкой негашеной извести и организации высокоскоростногоперемешивания дигидратат с добавкой, что приводит в дальнейшем куплотнениюструктурыматериала.значительно снижает стоимостьсульфата кальциятехнологияУпразднениеоперацииобжигаперевода дигидрата в полугидрати требуемого последующего его измельчения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
