ФОСФОГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ ПОВЫШЕННОЙ ВОДОСТОЙКОСТИ И ОБЛАСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Специалисты ВНИИстром им. П. П. Будникова разработали способ получения из отходов химического производства, в частности из фосфогипса — отходов производства фосфорной кислоты, вяжущего повышенной водостойкости по схеме, представленной на рис. 1.

Фосфогипс, поступающей с химического предприятия, конвейером подается в репульпатор, в котором смешивается с водой до соотношения Ж-Т=1 с учетом влажности фосфогипса. Репульпатор снабжен якорной мешалкой, равномерно перемешивающей пульпу. Во время ее приготовления вводят добавку РКП (регулятор кристаллизации полу- гидрата). Пульпа фосфогипса с добавкой РКП центробежным насосом перекачивается в расходную емкость, снабженную рамной мешалкой и паровым змеевиком для нагрева пульпы до 60— 70°С. Подогретая пульпа из расходной емкости под давлением, создаваемым мембранным насосом, подается и автоклав. Работа насоса сблокирована с контактным манометром автоклава, благодаря чему обеспечивается равномерная подача сырьевой пульпы в автоклав при определенном давлении. Смесь комбинированной добавки готовят в специальной емкости, оборудованной пропеллерной мешалкой, в которой портландцемент н пуццолана смешиваются с водой до соотношения Ж : Т=4—5:1. Насосом комбинированная добавка и пульпа фосфогипса одновременно накачиваются в автоклав — происходит гидротермальная обработка сырьевой смеси.

Автоклав оборудован якорной мешалкой, сообщающей суспензии вращение в горизонтальной плоскости. Начиная с момента подачи сырьевой смеси (в верхнюю часть автоклава), до разгрузки готового продукта материал в процессе дегидратации проходит три основные стадии нагрева: до 105—ПО, ПО— 115 и П5—130°С. Длительность цикла автоклавной обработки составляет 35— 45 мин и зависит от интенсивности подачи тепла в паровую рубашку автоклава и острого пара в его рабочий объем.

Водно-полугидратная пульпа из автоклава подается в холодильник, откуда она после охлаждения до 100—98°С: поступает на ленту вакуум-фильтра. Здесь из пульпы отжимается вода и остается лепешка влажностью 10—15%. Она снимается с ленты фильтра и сбрасывается в сушильный барабан. Влажный материал, передвигаясь по наклонно установленному барабану, сушится топливными газами при температуре; 400—500°С; полученными от сжигания топлива в топке. Из сушильного барабана материал выходит нагретым до температуры 105—110°С. Он собирается в бункере, из которого потом направляется в помольный агрегат — обычную шаровую или вибрационную мельницу. Вяжущее повышенной водостойкости из фосфогипса характеризуется следующими физико-техническими свойствами:

Прочность стяжки при сжатии через 4 ч составила 100—120 кгс/см2, а в высушенном состоянии — 280—300 кгс/см2. Следует отметить, что при достигнутой подвижности массы и наличии механизмов, обеспечивающих непрерывную ее подачу к месту укладки, можно получать стяжки с самонивелирующейся поверхностью.

По данным ЦНИИпромзданий и Главмосстроя, потребность в гипсовом вяжущем повышенной водостойкости только для устройства наливных стяжек под полы составляет 275 тыс. т в год, так что использование этого вяжущего позволит ежегодно экономить сотни тонн дефицитного портландцемента; в то же время сократятся отвалы фосфогипса, что будет способствовать оздоровлению окружающей среды.

ВНПИстромом им. П. П. Будникова разработана экструзионная технология производства эффективных гипсоволокнистых изделий — перегородочных панелей с пустотностью до 60%, подоконных досок, декоративных панелей и др. На Опытном заводе института организовано экспериментальное производство экструзионных изделий, разработан и утвержден проект первого промышленного цеха по их выпуску на Новомосковском гипсовом комбинате.

Помимо высокой производительности и непрерывности процесса формования, экструзионная технология привлекает возможностью выпускать прогрессивные изделия и конструкции широкой номенклатуры благодаря вариации их сечения и изготовлению элементов любой требуемой длины. Последние имеют ровную гладкую поверхность, достаточно точные геометрические размеры и высокую прочность при значительной пустотности даже при использовании обычного строительного гипса; сип пе нуждаются в тепловлажностиой обработке. Пазогребневая конструкция боковых граней панелей, сравнительно небольшая масса и высокая степень заводской готовности обусловливают их индустриальность в строительстве. Расчеты показали, что применение экструзионных гипсоволокнистых перегородочных панелей высотой на комнату по сравнению с возведением кирпичной перегородки позволяет сэкономить 2—4 р. на 1 м2

Возрастающие темпы производства фосфатных удобрений в нашей стране выдвинули проблему утилизации фосфогипса: уже к 1980 г. годовое количество этого отхода, направляемого в отвалы, превысит 15 млн. т.

Наиболее перспективным направлением утилизации фосфогипса является производство из него вяжущих. Такое производство в промышленном масштабе организовано в ряде зарубежных стран: Японии, Франции, ФРГ и ДР- Наряду с получением высокопрочного гипса на основе а-модификации полугидрата сульфата кальция (а-ПСК) фирмы упомянутых стран изготовляют более дешевые вяжущие и изделия на основе Р-модификации полугидрата.

Основной недостаток большинства технологий, применяемых за рубежом, — обязательный процесс отмывки фосфогипса от водорастворимых примесей, в связи с чем создается новая проблема обезвреживания сточных вод, кроме того, это удорожает продукцию.

Проведенные в нашей стране исследования по получению [1-ПСК из фосфогипса базировались главным образом на применении традиционной технологии обжига природного гипса без учета особенностей состава и свойств фосфогипса. Получаемое вяжущее имело повышенную водопотребность и низкую прочность что приводило к выводу о необходимости предварительной промывки фосфогипса.

Исследования авторов показали, что главной причиной ухудшения вяжущих свойств продуктов обжига фосфогипса являются ускорение дегидратации н изменения в минералогии вяжущего, зависящие от количества и фазового состава кислых фосфатных и фтористых примесей. Правильный подбор режимов дегидратации, учитывающий специфику поведения обжигаемого фосфогипса, позволяет не только исключить отрицательное влияние примесей, но и повысить экономичность технологического процесса, причем получаемое вяжущее по техническим свойствам и себестоимости становится конкурентноспособным с обычным строительным гипсом 1-го сорта.

Научной основой разработанной нами технологии получения строительного гипса из фосфогипса без его предварительной промывки являются приводимые ниже результаты исследований.

Сырьем служил фосфогипс Кеданняйского химического завода ЛитССР.; Для исследования влияния кислых фосфатных и фтористых примесей на кинетику минералообразования при обжиге и на свойства продукта на технологическом оборудовании цеха экстракционнон фосфорной кислоты (ЭФК) было изготовлено 7 различных партий фосфогипса. Содержание Р2О5 и F в них изменили, варьируя режимы промывки фосфогипса на карусельном вакуум-фильтре цеха ЭФК в диапазоне, значительно перекрывающем все возможные колебания в ходе производства.