2.1. Сырье для производства гипсовых вяжущих

Основное сырье для производства гипсовых вяжущих — гипсовый камень или природный двуводный гипс (CaSO₄2H₂O) с теоретическим химическим составом, %: 32,56 СаО; 46,51 SO₂ и 20,93 Н₂О. Однако обычно он содержит примеси других материалов: известняка, доломита, глинистых веществ. Гипсовый камень — мягкий минерал. Его твердость по шкале Мооса 2; плотность 2200—2400 кг/м³.

При оценке качества сырья нужно знать не только его химический состав, но и физическую структуру, вид и количество примесей, характер их распределения в массе материала. Содержание примесей по ГОСТ 4013—82 в гипсовом камне для производства гипсовых вяжущих материалов должно быть для гипса 1—4-го сорта соответственно не более 5, 10, 20 и 30 %. Важное значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса. Мелкокристаллический гипс обезвоживается быстрее и при более низкой температуре.

Несколько реже в качестве сырья для получения гипсовых вяжущих используют ангидрит — безводный CaSO₄. Во многих месторождениях он залегает вместе с гипсовым камнем. Химический состав природного ангидрита, %: 41,19 СаО и 58,81 SO₃. Твердость по шкале Мооса 3—3,5; плотность 2900—3100 кг/м³.

Гипсовое сырье добывают в основном открытым способом. Гипсодобывающие предприятия в основном представляют собой крупные высокомеханизированные производства с объемом добычи до 1—2 млн. т камня в год. Один Новомосковский гипсовый комбинат, мощность которого составляет 2 млн. т гипсового камня в год, обеспечивает самым дешевым камнем Москву и центральные районы европейской части СССР. Почти на всех предприятиях камень отгружается потребителю после первичного дробления и рассева на фракции 0—300, 0—60 и 60—300 мм. Однако, к сожалению, гипсовое сырье на карьерах и рудниках практически не обогащается.

Важный резерв сырьевой базы гипсовой промышленности страны — гипсосодержащие отходы химической, пищевой и других отраслей, к которым относятся фосфогипс, борогипс, фторогипс, отходы производства лимонной кислоты и др. Ежегодный объем их выпуска составляет около 20 млн. т.

Фосфогипс получают при переработке природных фосфатов в фосфорную кислоту и фосфорные удобрения. При производстве каждой тонны фосфорной кислоты получается 4 т фосфогипса. Отфильтрованный от фосфорной кислоты фосфогипс состоит на 80—98 % из CaSO₄2H₂O, но содержит до 25 % влаги и загрязнен примесями фосфатов (0,5—1,2% Р₂О₅) и фтора. Он отличается очень высокой дисперсностью — размер частиц колеблется в пределах 0—150 мкм. Возможность утилизации фосфогипса для производства гипсовых вяжущих лимитируется главным образом содержанием в нем Р₂О₅. При высоком содержании Р₂О₅ фосфогипс после тепловой обработки либо имеет низкую прочность, либо совсем не твердеет.

Борогипс — отход производства борной кислоты — представляет собой шлам влажностью 40—50%. Основная его составляющая — сульфат кальция; содержание кремнезема достигает 20—25%, В₂О₃ — 0,5—1,5 %.

Фторогипс — отход производства фтористоводородной кислоты из плавикового шпата. Он представляет собой плотную массу с влажностью 15—20%, состоящую в основном из сульфата кальция (80—85 %) с примесью 2—2,5 % фтористого кальция.