книги / Фосфогипс и его использование

К разделу 1.6

1. В 1990—1995 гг. намечается [401] значительное увеличение производства гипсовых вяжущих, в том числе высокопрочных из фосфогипса, что видно из следующих цифр (млн. т):

2. Предложено [402] изготовление на базе фосфогипса медленнотвердеющего ангидрито-белитового вяжущего. При обжи­

заменителем низко- и среднемарочного цемента и может быть использовано в количестве 10—12 млн. т/год, в первую очередь для малоэтажного, в том числе монолитного строительства [403].

4. В Японии в 1987 г. было использовано 2498 тыс. т фос­ фогипса, в том числе 428 тыс. т в цементной промышленности, 1916 тыс. т — для производства гипсовых вяжущих и изделий, 154 тыс. т было экспортировано [404].

ДОПОЛНЕНИЯ К ГЛАВЕ 2

Кразделу 2.2.4

Вработе Сибирского научно-исследовательского института зем­ леделия и химизации сельского хозяйства [405] приведены данные об эффективности использования фосфогипса для хи­

мической мелиорации солонцовых комплексов в Западной Си­ бири, Зауралье и Северном Казахстане, где общая площадь этих комплексов составляет 26,4 млн. га в том числе 10 млн. га пашни.

В работе указывается на то, что «Сыромолотый гипс при увлажнении быстро комкуется, цементируется в глыбы и после слеживания требует вторичного измельчения. В отличие от гипса фосфогипс не теряет первоначальную сыпучесть при ув­ лажнении и последующем высыхании, замерзании и оттаива­ нии, годами сохраняя свои технологические свойства. Если гипс необходимо хранить в специальных хранилищах, то фосфогипс можно буртовать в поле без укрытий». Эффективность исполь­ зования фосфогипса и сыромолотого гипса показана в табл. 3 (CaS04-2H20 в норме 40 т/га) по годам.

Использование гранулированного фосфогипса достаточно эффективно. Важно, что его можно транспортировать круглый год, так как он не смерзается.

По данным авторов, ежегодная прибавка от мелиорации гипсом или фосфогипсом корковых и мелких солонцов в зави­ симости от погодных условий колеблется в Северном Казахста­ не от 3 до 5, в Западной Сибири от 6 до 12 ц корм, ед./га. Тон-

Фосфогипс как серосодержащее удобрение Сера входит в состав белков, содержится в цистине и метиони­

филла. При недостатке серы возникает хлороз листьев, резко уменьшается содержание цистина, увеличивается содержание свободных аминокислот.

Почвенные микроорганизмы могут использовать серу самых

род токсичны для растений. Внешнее проявление серного го­ лодания растений часто остается незамеченным, так как обыч­ но маскируется почти полным сходством с признаками азотно­ го голодания.

В сене содержится 0,1—0,4% S, солома зерновых содержит 0,08—0,1% S. Больше серы в семенах и листьях растении. Среднее содержание общей серы в почве составляет 0,04%, редко достигает 0,2—0,3%. Более 80% серы содержится в ор­ ганической форме и только 10—20%— в минеральной (K2SO4, Na2S04 CaS04 MgS04). Совершается беспрерывное превраще­ ние форм соединений серы в процессе обмена веществ между почвой и растениями в результате жизнедеятельности микро­ организмов.

Количество серы в почве, обеспечивающее нормальное пи­ тание растений, составляет в среднем 10—15 кг/га. По данным выборочного агрохимического обследования, в 24 из 30 регио­ нов СССР содержание минеральной серы ниже оптимального уровня на 30—70% площадей пахотных земель.

Одним из наиболее предпочтительных источников серы для внесения в почву является гипс или фосфогипс, так как они не подкисляют почву.

Попадание 10—11 кг/га серы из атмосферы с осадками обычно бывает достаточным для нормального питания расте­ ний серой.

Наблюдениями на Раменской опытной станции НИУИФ (Московская область) установлено, что поступление серы с атмосферными осадками за 20 лет колебалось от 30 до 174кг/гя серы в год, т. е. вполне возмещало потребности растений н этом элементе. Подобные наблюдения за содержанием серы и атмосферных осадках должны вестись всеми метеостанциями и выдаваться проектно-изыскательским станциям для опреде­ ления потребности сельского хозяйства в серных удобрениях. Избыток минеральных соединений серы может подавлять про­ цесс нитрификации и приводить к накоплению аммиака.

Для почв, бедных серой, достаточно внести 3—6 ц/га фосфогипса в год, чтобы обеспечить нормальное питание растении

Учитывая экономичность и перспективность энергосберегаю­ щей «мокрой» технологии изготовления гипсовых изделий из фосфогипса без промежуточного получения порошкообразного вяжущего (см. разд. 3.3.4), вызывают значительный интерес результаты последних исследований, направленных на совер­ шенствование такой технологии и соответствующего оборудо­ вания.

На основании результатов испытания нескольких видов ак­ тиваторов влажного полуфабриката (продукта автоклавной обработки фосфогипса, в основном состоящего из полугидрата сульфата кальция) сформулированы основные требования, да­ ны принципы расчета и определена рациональная конструкция активатора [406].

Установлено, что наибольшей эффективностью обладают агрегаты с ударно-истирающим воздействием на материал, причем основным является усилие истирания, которое зависит от влажности материала, подаваемого в активатор.

Описана конструкция рекомендуемого для промышленности активатора, методика его расчета и основные характеристики. При сравнительных испытаниях различных видов активаторов получены данные, приведенные в табл. 6.

ТАБЛИЦА 6. Свойства полугидрата, активированного в различных агрегатах

тор ИСАР

Полученные результаты использованы при разработке опыт­ ного образца активатора производительностью 4—6 т/ч, кото­ рый в настоящее время проходит испытания на Ново-Кокандс- ком химзаводе.

Исследовано [407] влияние свойств продукта автоклавной обработки фосфогипса на свойства изделий, изготовленных по «мокрой» технологии. Сделан вывод о том, что для получения изделий высокой прочности удельную поверхность продукта необходимо увеличить на 50—100 м2/кг. Предложено с целью снижения затрат создавать условия, обеспечивающие образо­ вание в автоклаве кристаллов различного размера (крупных и мелких).

При активировании смеси продукта автоклавной обработки

1АЬЛИЦА 7. Влияние водотвердого отношения на сроки схватывания активированного полуфабриката

* Исходный полуфабрикат (без активации).

фосфогипса и воды при различном водотвердом (В/т) отноше­ нии получена [408] зависимость, приведенная в табл. 7.

Как следует из полученных данных, с увеличением В/Т уд­ линяются сроки схватывания. Прочность образцов при этом также снижается и, например, при В/Т 0,35; 0,50 и 0,65 состав­ ляет соответственно 40; 20 и 12,5 МПа. На основании резуль­ татов исследования влияния добавок сульфата калия, фторида и кремнефторида натрия сделан вывод о том, что наряду с су­ щественным сокращением сроков схватывания (в 4—7 раз) указанные добавки снижают конечную прочность. Исключени­ ем является сульфат калия, который при добавке до 0,3% по­ вышает прочность. Делается вывод о возможности изготовле­ ния по «мокрой» технологии кроме стеновых камней также перегородочных плит.

В развитие ранее выполненных работ (см. разд. 3.5) изуче­ на [409] зависимость скорости твердения фосфополугидрита от pH суспензии. Отмечается, что большое значение имеет под­ держание pH на протяжении всего периода гидратации в пре­ делах 5—6. Учитывая понижения pH при твердении чистого фосфополугидрата, предложено в качестве добавки, регулирую­ щей pH, вводить цемент. Данные табл. 8 свидетельствуют об эффективности введения в исследуемый образец фосфополугид­ рата около 1 % цемента. В связи с колебанием кислотности промышленного фосфополугидрата рекомендуемая добавка це­ мента может изменяться от 0,5 до 2,0%. Получены образцы с прочностью более 20 МПа.

Изучено [410] высолообразование на поверхности гипсовых и ангидритовых образцов из фосфогипса и фосфополугидрата. Предложена методика определения склонности образцов к высолообразованию и подтверждено, что высолы состоят в основ­ ном из сульфата натрия.

Сообщается [411] о вводе в эксплуатацию опытно-промыш­ ленной установки производительностью 4 тыс. т/год вяжущего

из борогипса на ПО «Бор» (пос. Дальнегорск, Приморского края). Установка включает сушильный барабан, циклонную топку, дисковый фильтр, флотационную машину и бункер том­ ления. Особенностью технологии является наличие в сушиль­ ном барабане металлических шаров, которые обеспечивают измельчение вяжущего, т. е. в барабане происходит сушка, об­ жиг и помол.

Получено вяжущее со следующими показателями:

На базе этого вяжущего организовано производство стено­ вых камней размером 390x190x188 мм на автоматических станках. Прочность камней 2,5—6,0 МПа. Планируется прово­ дить помол в струйных мельницах, а также наладить производ­ ство декоративных и перегородочных плит.

ДОПОЛНЕНИЯ К ГЛАВЕ 4

К разделу 4.1.6

Предлагается получение из фосфогипса элементной серы путем разложения его анаэробными микроорганизмами вида Desul-

там, где имеются соответствующие условия, а также присутст­ вуют сульфаты и органические вещества. Бактериальное вос­ становление сульфатов может быть следующим образом:

Н + SCV- —*• H2s + Н2+ он-.

Предлагается смешивать фосфогипс с жидким навозом сви­ ней.

Экспериментальные работы были проведены с использова­ нием фосфогипса завода в Визове (Болеславец, Польша), со­

Разложение фосфогипса проводят в 5-и последовательно рас­

Отходящий из 5-и реакторов H2S перерабатывают в элемент­ ную серу по способу Клауса.

В6-м реакторе массу продувают воздухом в течение 24 ч. При этом анаэробные бактерии погибают и образуется колло­ идная система; в осадок выпадает минеральная часть, содер­ жащая РЗЭ, которую отделяют от раствора. После добавки полиэлектролита большая часть массы осаждается. Ее подвер­ гают дегидратации и гранулированию.

Вотфильтрованной минеральной части содержание РЗЭ

составляет 70%.

Полученное органоминеральное удобрение содержит 40% органического вещества, 30% кальция, 6% фосфора и 2% азо­ та. Из 1 т фосфогипса можно получить 1,3—1,5 т такого мед­ леннодействующего удобрения, особенно эффективного на за­ кисленных легких почвах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Новиков А. А .//Х им. пром-сть. 1984. № 12. С. 727—732.

2. Industrie Chimique. 1970. N 634. С. 111— 117; Przem. Chem. 1966. N 45.

L. 174.

3.Becker P. Phosphates and Phosphoric Acid. Marcel Dekker. Inc. New York and Basel, 1983. 585 p. and Second ed. 1989. 740 p.

4. Мальцева И. M. и д р .//Тр. НИУИФ. М.: НИУИФ. 1989. Вып. 256.

С.18—34.

5.Phosphorus and Potassium. 1988. N 155. Р. 25—27.

6. КПСС. Съезд [XXVII; 1986; Москва]. М.: Политиздат. 1986. 352 с.

7. Комплексная программа химизации народного хозяйства СССР на пе­ риод до 2000 г. М.: Политиздат. 1985. 32 с.

8. Копылев Б. А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Л.: Хи­ мия, 1981. 221 с.

9.Волженский А. В., Ферронская А. В. Гипсовые вяжущие и изделия. М.: Стройиздат, 1974. 327 с.

10.Бутт Ю. М., Сычев М. М., Тимашов В. В. Химическая технология вяжу­ щих материалов. М.: Высшая школа. 1980. 472 с.

11. Чепелевецкий М. Л ., Бруцкус Е . Б. Суперфосфат. Физико-химические ос­ новы производства. М.: Госхимиздат. 1958. 272 с.

12. Таперова А. А., Шульгина М. Я .//Ж П Х . 1950. Т. 23. № 1. С. 32.

13.Lehrecke //.//C hem . Fabr. 1933. N 50. S. 505; Sanfourshe A .//Ind. Chim. 1934. N 244. P. 331; N 245. P. 406.

14.Классен П . В., Куртева О . И ., Гриневич А. В .//Тр. НИУИФ. М.: НИУИФ. 1983. Вып. 243. С. 157— 162.

15.Самигулина JI. И., Шуб Б. И .// Там же. С. 163— 167.

16.Технология фосфорных и комплексных удобрений/Под ред. С. Д. Эвенчика и А. А. Бродского. М.: Химия, 1987. 452 с.

17.Carmichael J. В .//Condensed Papers of the Second Intern. Symp. on Phosphogypsum. Miami. 10—12 December 1986. P. 29—34.

18.Chemische Industrie. 1988. N 3. S. 85—86.

19.Weterings K. Utilization of Phosphogypsum. Proc. N 208. The Fertilizer Soc. London, 1982. 43 p.

20.Utilization of the Phosphogypsum Produced in the Fertilizer Industry. UNIDO/YS. 533. 23 May 1985. P. 2, 7, 20.

21.Phosphorus and Potassium. 1984. N 130. P. 7.

22.Phosphogypsum. Proc. of the Intern. Symp. on Phosphogypsum. Lake Buena Vista, Florida. 5—7 November 1980. P. IV.

23.ECE UN. Third ad hoc Meeting for the Study on the Use and Disposal of

24.Мещеряков Ю. Г. Гипсовые попутные промышленные отходы и их приме­ нение в производстве строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1982. 144 с.

25.Гордашевский П. Ф., Догорев А. В. Производство гипсовых вяжущих ма­ териалов из гипсосодержащих отходов. М.: Стройиздат, 1987. 105 с.

26.Chemie-Ingenieur-Technik. 1986. N 11. S. А. 574.

27.Marakami К Tanaka Н ., Sato К .//Secco S. 1967. N 91. Р. 249—255.

28.Гриневич А. В., Классен П. В., Кармышов В. Ф.//Хим. пром-сть за рубе­ жом. М.: НИИТЭХИМ, № 1 (277). 1986. С. 1—31.

32.Гриневич А. В., Воронина И. А., Новикова А. А .//Науч.-техн. сб. НИУИФ

«Минеральные удобрения и серная кислота». М.: НИИТЭХИМ, 1981. № 5.

С j_з

33.Куртева О. И., Бруцкус Е. Б .//ЖПХ. 1961. Т. 34. № 8. С. 1714.