10532

70

Температура изотермической выдержки принята равной 85 ° С. Режим обработки принят в соответствии с параметрами, характерными для ПО «Баррикада», использующего волховский портландцемент.

Установлено, что замена новомосковского гипсового камня гранулированным фосфополугидратом ВАЗ практически не изменяет прочность образцов после пропаривания. Оптимальный расход гранул соответствует 5 % массы клинкера.

2.4.3.4. Размалываемость клинкера портландцемента в присутствии гранулированного фосфополугидрата

Размалываемость клинкера определена в лабораторной двухкамерной шаровой мельнице. Расход добавки при помоле принят равным 5 % массы клинкера. Гранулированный ФПГ получен при введении пыли электрофильтров (3 % массы). Одновременно проведен помол клинкера с новомосковским гипсовым камнем. При помоле были отобраны пробы портландцемента и определена величина удельной поверхности методом воздухопроницаемости. Результаты определений представлены в табл. 2.17.

Из табл. 2.17 следует, что удельная поверхность 0,30–0,32 м2/г при помоле клинкера с гранулированным фосфополугидратом достигается через 35–40 мин помола. Для получения цемента с такой же удельной поверхностью при помоле клинкера с добавкой природного гипса необходимо 45–50 мин. Это может быть связано с лучшей размалы-ваемостью и более тонким измельчением гранулированного фосфопо-лугидрата по сравнению с новомосковким гипсовым камнем.

Таблица 2.17 – Размалываемость клинкера портландцемента ВАЗ при помоле с гранулированным ФПГ и гипсовым камнем.

71

Параллельно и одновременно с исследованиями проведены испытания цементов с гранулированым фосфополугидратом на Волховском алюминиевом заводе. С этой целью автором приготовлен гранулированный фосфополугидрат методом пластического формования и представлен для испытаний в лабораторию Волховского цементного завода. Гранулы получены из

Соотношение компонентов формовочной смеси взято с таким расчетом, чтобы содержание сульфата кальция в гранулах (в пересчете на SO3) соответствовало его количеству в природном гипсовом камне Новомосковского месторождения. Из материалов акта испытаний следует, что портландцементы, полученные помолом клинкера c гранулированным фосфополугидратом, имеют более высокую нормальную густоту теста (на 0,24–0,25 %) по сравнению с портландцементом, содержащим природный гипс. Это объясняется более высокой дисперсностью портландцементов, содержащих попутный продукт. Превышение величины удельной поверхности составляет 0,02− 0,03 м2/г (метод воздухопроницаемости). Принимая во внимание, что продолжительность помола всех проб в условиях лаборатории была одинаковой, наблюдаем лучшую размалываемость клинкера с гранулированием фосфополугидратом. Об этом свидетельствует более высокая величина удельной поверхности портландцемента всех пяти проб по сравнению с портландцементом, полученным помолом клинкера с природным гипсовым камнем.

С целью сравнения размалываемости гранул фосфополугидрата и природного гипсового камня Новомосковского месторождения приведен помол гранулированного фосфополугидрата и гипсового камня фракции 10− 20 мм в шаровой мельнице. В качестве мелющих тел использовали цильпебс. Соотношение добавки и мелющих тел принято равным 1 : 3.

72

Через определенные промежутки времени отбирали пробы и определяли величину удельной поверхности методом воздухопроницаемости. Результаты определений приведены в табл. 2.18.

Таблица 2.18 – Размалываемость гранулированного фосфополугидрата и гипсового камня

Из табл. 2.18 следует, что повышение удельной поверхности портландцементов, содержащих попутный продукт, объясняется более тонким измельчением гранулированного фосфополугидрата. В связи с этим нами рекомендуется производить помол клинкера с гранулированным фосфополугидратом до величины удельной поверхности на 0,02–0,04 м2/г выше, чем принято в настоящее время в заводских условиях. Общая продолжительность помола при этом не изменяется.

2.4.3.5. Влияние времени хранения на свойства портландцемента

Портландцементы, полученные помолом клинкера с гранулированным фосфополугидратом в количестве 5 % массы клинкера, хранили в течение 6 месяцев в открытых полиэтиленовых мешках. Затем были проведены стандартные испытания портландцементов по ГОСТ 310.4. Результаты испытаний приведены в табл. 2.19.

Из этой таблицы следует, что при хранении в течение 6 мес. активность портландцементов, содержащих фосфополугидрат, не понижается по сравнению с портландцементом, содержащим новомосковский гипсовый камень. Замена природного гипсового камня гранулированным фосфополугидратом не изменяет скорости процессов твердения в более поздние сроки (3 года и более).

73

Таблица 2.19 – Влияние времени хранения на свойства портландцементов

Это свидетельствует о возможности использования гранулированного фосфополугидрата ВАЗ вместо природного гипсового камня при производстве портландцемента.

2.5. Технологическая схема получения искусственного камня на основе фосфополугидрата

На основании исследований, проведенных в лабораторных и опытнопромышленных условиях, предложена технологическая схема (рис. 2.16) производства гранул из фосфополугидрата ВАЗ в опытно-промышленном цехе .

а) фосфополугидрат с карусельного фильтра по существующей системе сухого удаления 1 поступает в смеситель 3, где перемешивается с активатором; б) добавка-активатор пневмотранспортом подается в бункер 2 и через

весовой дозатор также поступает в смеситель 3; в) смесь шлама активатора из бункера 2 поступает на установку для

механической обработки (бегуны); г) активированная смесь через расходный бункер и питатель подается на

формование; д) сформированные гранулы поступают на склад готовой продукции.

Разработан технологический регламент производства гранул из фосфогипса. На

74

основании регламента Всесоюзным алюминиево-магниевым институтом (ВАМИ) подготовлено проектное решение цеха грануляции фосфополугидрата ВАЗ мощностью 200 тыс. т гранул в год.

Рис. 2.16 –

Технологическая схема гранулировния и производства изделий из ФПГ:

1 – дозатор;

2 – бункер хранения;

3 – бегуны;

4 – конвейер схватывания; 5 – склад гранул

Предложенная схема может быть использована для производства плит для межкомнатных перегородок и стеновых камней.

При производстве гранул для цементных заводов предложено заменить формовочное оборудование конвейером. Смесь после МХА поступает на конвейер, разравнивается, транспортируется и сбрасывается в складское помещение. Конвейер обеспечивает схватывание и начальное твердение смеси, далее образовавшийся слой разрушается при сбрасывании в склад.

Замена конвейера схватывания на пост формования на технологической схеме рис. 2.16 позволит осуществить производство строительных изделий:

–гипсовых плит межкомнатных перегородок по ГОСТ 6628;

–гипсовых блоков стен малоэтажных зданий.

При производстве гипсовых плит способом литья в кассетах (фирма Кнауф-гипс. Колпино) В/Г формовочной смеси достигает 0,90. Для превращения полуводного сульфата кальция в гипс необходимо 10–12 % воды от массы гипсового вяжущего (в зависимости от состава формовочной смеси). Но по условиям производства отделочных работ отпускная влажность плиты не должна превышать 6 %. Следовательно, до 70 % воды от массы твердых компонентов необходимо испарить в сушильной камере.

75

При производстве ФПГ влажность остатка на фильтре не превышает 30 %. Полуводный сульфат кальция образуется путем кристаллизации из пересыщенного раствора (α– полугидрат). Водопотребность ФПГ после МХА не превышает 35–40 %. При формовании изделий способом литья расход воды необходимо увеличить на 10–15 % ( массы сухих твердых компонентов). Следовательно, в сушильной камере следует испарить не более 30 % воды. При производстве изделий способом экструзии или при уплотнении низкочастотной виброобработкой (В/Г = 0,20–0,30) следует предусмотреть либо кратковременную подсушку в камере, либо выдержку сформованных изделий в складском помещении.

Следовательно, предложенные варианты технологии относятся к энергосберегающим, т.к. отсутствует сложный и энергоемкий передел, связанный с производством гипсового вяжущего (сушка и дегидратация сырья), а также сокращается расход топлива и энергии на сушку сформованных изделий.

76

3. ФОСФОПОЛУГИДРАТ ОАО «ВОСКРЕСЕНСКИЕ МИНУДОБРЕНИЯ»

В настоящее время на предприятии работают четыре техноло-гические линии по производству ортофосфорной кислоты. На двух технологических линиях разложение апатитового концентрата осуществ-ляется по полугидратному режиму производительностью 300 тыс. т продукции в год в пересчете на Р2О5. Перед транспортировкой в накопитель производится нейтрализация кислоты в жидкой фазе известью. В накопителе находится до 50 млн т фосфогипса. Предусмотрен отдельный накопитель для фосфополугидрата объемом до 1 млн т. В этот накопитель ФПГ доставляется автотранспортом.

С первой и второй линий цеха экстракции были отобраны и исследованы более 50 проб ФПГ. (см. табл. 3.1)

Таблица 3.1 – Химический состав ФПГ ОАО «Воскресенские минудобрения»

Содержание компонентов, %

На ВАЗ и ОАО «Воскресенские минудобрения» используются одинаковые сырье (кольский апатитовый концентрат) и технология его переработки. Поэтому по химическому составу фосфополугидраты различаются несущественно (см. табл. 3.1).

Влажность ФПГ, отобранного с фильтра, изменяется в пределах от 21 до 25 % по массе, насыпная плотность – 670–740 кг/м3.

Фазовый анализ проб ФПГ показал, что остаток на фильтре по фазовому составу также отличается несущественно, содержание полуводного сульфата кальция в пробах достигает 87 % массы (в расчете на сухой).

77

Зерновой состав

Зерновой состав 10 проб ФПГ, отобранных с фильтра, определен методом лазерного сканирования с последующей статистической обработкой результатов и приведен на рисунке.

Зерновой состав ФПГ

Из рисунка следует, что ФПГ по зерновому составу существенно отличается от гипсовых вяжущих, изготовленных из природного сырья. ФПГ содержит сравнительно немного зерен размером более 60 мкм, преобладают зерна размером 10− 60 мкм.

Удельная поверхность сухого ФПГ, определенная методом воздухопроницаемости, изменяется в пределах от 1300 до 1600 см2/г, методом термотемпературной адсорбции азота — от 6,1 до 9,8 м2/г.

Результаты испытаний ФПГ, отобранного с карусельного фильтра по

78

Испытания показали, что по скорости процессов гидратации, схватывания и твердения ФПГ ОАО «Воскресенские минудобрения» не может быть использован для производства строительных изделий без предварительной механохимической активации.

Исследования проб ФПГ, проведенные центральной химической лабораторией и автором, показали, что по химическому, фазовому и зерновому составам ФПГ, образующийся на ВАЗ и ОАО «Минудобрения», различается несущественно. Поэтому механохимическая обработка отхода должна быть эффективной как для изменения реологических свойств формовочных смесей, так и для ускорения процессов гидратации, схватывания и твердения полуводного сульфата кальция.

С 1995 г. в Воскресенске организовано производство строительных изделий из ФПГ с предварительной механохимической активацией отхода (фирма «ЭСМА») по технологии, разработанной автором (см. рис. 2.16).

В качестве активатора используется пыль электрофильтров цементного завода «Гигант», расход активатора — 3 % массы сухого ФПГ (см. табл. 2.5).

Из ФПГ изготавливаются:

–плиты межкомнатных перегородок (ГОСТ 6628);

–стеновые камни (ТУ 10-61-387-87);

–архитектурно-декоративные изделия.

Объем переработки ФПГ на предприятии «ЭСМА» достигает 120 тыс т в год.

79

4. ФОСФОГИПС ПО «ФОСФОРИТ» (г. КИНГИСЕПП)

На ПО «Фосфорит» применяется дигидратный режим разложения кольского апатитового концентрата.

Количество фосфогипса, приходящегося на 1 т ортофосфорной кислоты (по Р2О5), зависит от качества флотоконцентрата. При работе на сырье Ковдорского горно-обогатительного комбината образуется 4,30 т фосфогипса, а при использовании смеси Кировского и Ковдорского флотоконцентратов – 4,51 т фосфогипса.

Полученный при фильтрации фосфогипс подвергается двукратной промывке. Его удаление осуществляется тремя способами: автосамосвалами, канатной дорогой и гидротранспортом. Первыми двумя способами («сухое удаление») удаляют до 90 % фосфогипса.

Использование автотранспорта для перевозки фосфогипса связано с большими затратами. Накопление фосфогипса особенно затруднительно в дождливую погоду и в осенне-зимний сезон, т. к. влажный фосфогипс разжижается. Необходимо иметь большой парк автосамосвалов и специальное ремонтное хозяйство, сооружать автодороги тяжелого типа.

На ПО «Фосфорит» фосфогипс удаляется по канатной дороге маятникового типа длиной 2000 м. На погрузочную станцию фосфогипс подается ленточным конвейером длиной 900 м и на высоте 8 м над уровнем земли. Производительность системы 1,020 млн т в год. В условиях ПО «Фосфорит» при небольшом расстоянии, отсутствии перепадов по высоте, умеренной ветровой нагрузке (до 10 м/с) данный способ удаления является эффективным. По подсчетам экономистов, он целесообразен при транспортировании до 1,5 млн т фосфогипса в год. При «сухом» способе нейтрализация жидкой фазы не производится.

При обследовании шламонакопителей третьей и четвертой технологической карты «сухого» удаления фосфогипса было пробурено 6 скважин глубиной от 9 до 20 м. На рис. 4.1 дан план участка отбора проб в