- •Введение
- •1. Литературный обзор
- •Различные схемы производства вяжущего
- •Природное и техногенное сырье
- •2.1. Природный гипсовый камень
- •2.2. Техногенное сырье
- •2.2.1. Состав и свойства фосфогипса
- •2.2.2. Способы переработки фосфогипса в гипсовое вяжущее
- •2.2.3. Область применения фосфогипса ● Получение редкоземельных металлов из фосфогипса
- •● Производство цемента из фосфогипса
- •● Производство серной кислоты и извести из фосфогипса
- •● Переработка фосфогипса в сульфат аммония
- •Описание технологической схемы
- •4. Материальные и тепловые балансы
- •4.1. Материальный баланс котла непрерывного действия на часовую производительность гипсового вяжущего
- •4.1.1. Материальный баланс стадии первичного помола гипсового камня в щековой дробилке
- •Материальный баланс сушильно-помольной установки (мельница)
- •Материальный баланс стадии очистки газов в циклоне
- •Материальный баланс стадии варки гипса в котле непрерывного действия
- •4.2. Тепловой баланс стадии варки гипса
- •Тепловой баланс шахтной мельницы
- •Конструкционный расчет котла непрерывного действия
- •Экономическое обоснование Введение
- •Обоснование и расчет производственной мощности
- •Расчет дополнительных капитальных затрат
- •Расчет материальных затрат
- •Расчет изменения себестоимости продукции
- •7. Безопасность жизнедеятельности Введение.
- •7.1. Характеристики вредных веществ
- •7.2. Вентиляция рабочего помещения
- •7.3. Электробезопасность
- •7.4. Меры безопасности в случаях избыточного тепловыделения
- •7.5. Микроклимат производственного помещения
- •7.6. Производственное освещение
- •7.8. Пожарная безопасность, чрезвычайные ситуации
- •7.9. Чрезвычайные ситуации
- •Заключение
- •Сп 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция сНиП 23-05-95».
2.2.2. Способы переработки фосфогипса в гипсовое вяжущее
● Получение гипсового вяжущего энергосберегающим способом
Нами предложен способ переработки фосфогипса в вяжущие безобжиговым энергосберегающим способом с использованием химического водоотнимающего средства – концентрированной серной кислоты. Причем, в данном случае может быть использована серная кислота, которая также уже побывала в использовании и тоже является отходом производства.
При добавлении серной кислоты к фосфогипсу, который имеет влажность не менее 40%, происходит реакция гидратации серной кислоты. Реакция протекает с выделением большого количества тепла, что приводит к саморазогреву смеси. Для нейтрализации серной кислоты и остатков фосфорной кислоты к смеси добавляется CaO, который взаимодействует с компонентами реакционной смеси также с выделением тепла. В результате смесь разогревается до температуры, позволяющей осуществить дегидратацию CaSO4·2H2O и получить CaSO4·0,5H2O, обладающее вяжущими свойствами. Остатки фосфорной кислоты взаимодействуют с CaO и образуют Ca3(PO4)2. В результате реакции pH продукта реакции смеси имеет значение pH=8–9.
Фирмой «КНАУФ» предложены три варианта технологии производства вяжущего из фосфогипса в зависимости от области его дальнейшего использования. По I варианту предусмотрена репульпация фосфогипса, нейтрализация жидкой фазы известью, обогащение в гидроциклоне+ и фильтрация на барабанном фильтре. Далее фосфогипс сушится в вихревой сушилке и обжигается в гипсоварочном котле. Очистка отходящих газов осуществляется в циклоне и скруббере. По II варианту состав фосфогипса соответствует отношению ангидрита к полугидрату, равному 1/3 : 2/3. Стадия очистки от примесей может быть той же, что и по I варианту; степень очистки можно снизить за счет уменьшения дозировки химических реагентов на стадии флотации. В процессе грануляции к дегидратированному фосфогипсу добавляют воду и вещества, осаждающие нерастворимые соединения фосфора. Затем продукт выдерживают в специальных реакторах, где происходит образование фосфатов, которое заканчивается в процессе обжига и рассеивания. III вариант разработан для получения полугидратного фосфогипса непосредственно в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Так как полугидрат содержит намного меньше примесей по сравнению с дигидратом, то необходимость первых четырех стадий его очистки отпадает [30].
По технологии фирмы CdF Chimie Air Industrie (Франция), фосфогипс, отобранный с фильтра, разбавляется оборотной водой, обогащается в гидроциклоне, промывается чистой водой, далее производится нейтрализация жидкой фазы известью с последующей фильтрацией на вакуум-фильтре. Очищенный фосфогипс направляют в три последовательно расположенных аппарата термической обработки материалов во взвешенном состоянии для получения β-полугидрата сульфата кальция. В первом аппарате сушат фосфогипс, поступающий с влажностью от 15 до 18% мас., во втором – его обжигают, а в третьем – кристаллическая структура готового продукта стабилизируется. Отходящие газы очищают мокрым способом [31].
По другому способу фосфогипс нейтрализуют до значения рН от 5,0 до 6,0 молотым мелом. Дегидратация нейтрализованного гипса производится также в гипсоварочных котлах, но в присутствии кремнийорганического регулятора кристаллизации полугидрата сульфата кальция – полиметилсилоксановой жидкости – КМС–200. Перед загрузкой в котел материал подвергается совмещенной сушке и помолу в шахтно-молотковой мельнице до стандартной тонкости помола. В качестве сушильного агента и средств пневмотранспорта измельченного фосфогипса в шахтной мельнице используются отработанные под гипсоварочным котлом дымовые газы с температурой от 350 до 450 °С [17].
Строительные материалы из фосфогипса могут быть конкурентоспособными лишь в определенных условиях:
при отсутствии в данной стране или регионе разведанных запасов природного гипсового камня;
вследствие загрязнения среды обитания при складировании фосфогипса и неуклонном повышении затрат на хранение отхода в связи с ужесточением требований экологического характера;
при комплексной переработке фосфатного сырья, разработке и внедрении безотходных технологий.
В Свердловской области разведанные запасы природного гипса отсутствуют. На предприятия гипсовой промышленности гипсовый камень поступает, как уже было сказано, из Пермской и других областей, расстояние транспортировки превышает 400 км, что ведет к двукратному удорожанию сырья.
В нашей области расположено промышленное предприятия, на шламохранилище которого скопилось около 11 млн. т. фосфогипса – это ОАО «СУМЗ» г. Ревда. В условиях сравнительно высокой стоимости природного гипсового камня задача нашей работы изучить возможность производство конкурентоспособных гипсовых вяжущих из фосфогипса путем введения дополнительных стадий в существующую технологию на ОАО «Свердловский завод гипсовых изделий».