Спосіб виробництва в’яжучого із фосфогіпсу

Спосіб виробництва в'яжучого із фосфогіпсу, що включає подрібнення, висушування, дегідрата цію вихідної сировини і помел одержаного вяжучого, який відрізняється тим, що дрібнення грудкуватого фосфогіпсу здійснюють до фракції 0,3 1,0мм і одержану фосфоппсову масу висушують з доведенням фізико-хімічно непов'язаної вологи в ній до 0,2 - 1,0%, після чого проводять дегідратацію фосфоппсової маси при температурі 140 160°С з додаванням 1,0 - 2,0% змеленого вапняку, потім одержане в'яжуче подрібнюють протягом 1,0 - 2,0 хвилин і одночасно додають до суміші змелений кварцовий порошок в КІЛЬКОСТІ 8,0 10,0% від вихідної маси фосфогіпсу Винахід відноситься до технології виробництва в'яжучого із фосфогіпсу для використання його в якості інгредієнту оздоблювальних будівельних матеріалів, а також формувальних сумішей в ливарному виробництві та інших галузях Уже є ВІДОМІ способи виробництва в'яжучого із природного гіпсового каменю (CaSO4 2H2O) за допомогою теплової обробки у варильних котлах періодичної дії (дивись, наприклад, Л М Сулименко "Технология минеральных вяжущих материалов и изделии на их основе" М Высшая школа, 1983г) - аналог У варильний котел природний гіпсовий камінь завантажують у вигляді змеленого порошка Нагрівають його попередньо до температури 80°С, перемішуючи нахиленими лопатями на двох рівнях по висоті котла з обертовою частотою 0,3с Для отримання будівельного гіпсу (гіпсу рмодіфікації) нагрівання сировинного порошка у варильному котлі доводять до температури 120°С з продовженням дегідратації від 50 хвилин до 2,5 години в залежності від МІСТКОСТІ котла, ступеня сушення, тонкості помелу порошка та інших чинників При доведенні температури нагріву до 170 180°С відбувається повторне "кипіння" напівпдрату, яке супроводжується дегідратацією напівводного гіпсу з прошарком твердого матеріалу, що затрудняє вивантаження в'яжучого із котла і ускладнює процес виготовлення гіпсу Найближчим по технічній суті і досягаемому результату є технологія виробництва гіпсових в'яжучих матеріалів із фосфогіпсу (дивись, наприклад, П Ф Гордашевский и А В Долгарев "Производство гипсовых вяжущих материалов из гипросодержащих отходов" М Стройиздат, 1987г) прототип Відома технологія, яка зазначена в прототипі, заключається в тому, що вологий фосфогіпс (до 30%) і кварцевий пісок одночасно завантажують, а потім одночасно подрібнюють і висушують при температурі 70 - 90°С Одержаний таким чином матеріал депдратизують в ппсоварильному котлі МІСТКІСТЮ 2,5м при температурі 150°С впродовж однієї години Далі гіпсове в'яжуче із фосфогіпсу транснпортують в бункер для томління (вирівнювання) складу одержаного в'яжучого Недоліком відомих технологій виробництва в'яжучого із фосфогіпсу є необхідність нейтралізації шкідливих ДОМІШКІВ, що знаходяться у складі фосфогіпсу, великі (чотири - п'ятикратні) витрати води для промивання фофсфоппсу, який знаходиться в стані водяного розчину, необхідність повторної нейтралізації великої КІЛЬКОСТІ використаної води, велика грудкуватість вихідної сировини, повторна нейтралізація зумовлює велику металоємкість електричного та механічного обладнання СО (О о> сч ю В основу винаходу поставлена задача вилучення вологи вільної і пов'язаної фізико-хімічної шляхом термічної обробки фосфогіпсу Поставлена задача вирішується за рахунок виконання технологічного процесу виробництва, що включає подрібнення, висушування, дегідратацію фосфогіпсу, а потім одержане в'яжуче мелють і проводять вирівнювання складу готового матеріалу Подрібнення фосфогіпсу необхідно проводити до одержання фракції порошка 0,3 - 1,0мм тому, що висушування великих грудок призводить до збільшення енергетичних витрат та до подорожчання собівартості готового в'яжучого матеріалу Потім одержаний матеріал висушують для вилучення вільної (фізико - ХІМІЧНО не пов'язаної) вологи в ньому до КІЛЬКОСТІ 0,2 - 1,0% при температурі не нижче 80°С При температурі нижче 80°С збільшується термін вилучення вологи та вартість продукції Депдрацію (вилучення фізико-хімічно пов'язаної вологи) висушеного і змеленого порошку фосфогіпсу проводять при температурах 140 - 160°С з довведенням в шихту 1,0 - 2,0% змеленого вапняку Інтервал температур визначається оптимальною КІЛЬКІСТЮ гідратної води, що дорівнює 6,3% необхідної для гідратації в'яжучого гіпсу (гіпсового каменю) певної якості При температурі випарювання фосфогіпсу нижче 140°С одержана КІЛЬКІСТЬ гідратної води рівняється 8,7% та межа МІЦНОСТІ при стисненні через 1,5 години - Rcm = 6,7кгс/см2, при температурі випарюваннявище 160°С КІЛЬКІСТЬ гідратної води дорівнює 3,5% і межа МІЦНОСТІ при стисненні через 1,5 години - Rcm = 18кгс/см2 В інтервалі температур випарювання фосфогіпсу 140 - 160°С отримано оптимальну КІЛЬКІСТЬ гідратної води в'яжучого 5,5 - 7,1% і межа МІЦНОСТІ при стисненні через 1,5 години максимально дорівнює 19,0 - 22,0кгс/см2 Склад вихідної сировини містить у собі різні домішки, в тому числі фториди Для нейтралізації розчинених сполук фториду шляхом утворення нерозчиненої сполуки CaF2 дептратацію води із фосфогіпсу проводять з додаванням 1,0 - 2,0% змеленого вапняку Якщо додати більше 2,0% змеленого вапняку, то одержимо межу МІЦНОСТІ на стиснення через 1,5 години - 17кгс/см2 і величину розчиненого осадку HF в перерахунку на фтор 0,02%, а при додатку змеленого вапняку менше ніж 1,0% одержимо межу МІЦНОСТІ на стиснення зразка через 1,5 години - 28кгс/см2 і величина осадку HF в перерахунку на фтор дорівнює 0,05% Таким чином виходячи із ДСТУ Б В 2 7-4-93, в складі в'яжучого величина HF не повинна перевищувати 0,03%, а тому збільшення КІЛЬКОСТІ змеленого вапняку більше 2,0% не приводить до помітного зменшення КІЛЬКОСТІ розчинного осадку HF, 52963 але спостерігається деяке зниження межі МІЦНОСТІ ГІПСОВОГО каменю, який одержано для в'яжучого із фосфогіпсу Гідратируюча частина фосфогіпсу складається із монокристалу з великою внутрішньою пористою і волокнистою структурою, яка має велике загальне та внутрішнє водоспоживання Окрім того, внутрішня пористість монокристалів фосфогіпсу зумовлює внутрішні процеси гідратації та структуроутворення тому, що вихідна материнська частинка зовнішньо залишається малозміненою та має дуже слабкі зв'язки з іншими материнськими частинками Отже зразок, виготовлений із в'яжучого, має невелике значення межі МІЦНОСТІ при стисненні Тому при виробництві в'яжучого із фосфоппсової сировини застосовують короткочасний помел в'яжучого в млині з метою руйнування первісної волокнистої структури та зменшення внутрішньої пористості елементарної частинки Як показує експеримент, короткотермінове подрібнення в'яжучого на протязі 1,0 - 2,0 хвилини приводить до переходу внутрішньої пористості кристала на ЗОВНІШНІ частинки і при цьому, зменшується показник водоспоживання гіпсового тіста від НГ = 130% до НГ = 62 65 % Після помелу при показнику водоспоживання гіпсового тіста від НГ = 51 - 6 1 % межа МІЦНОСТІ на стиснення дорівнює 42кгс/см2 Звідси випливає, що при збільшені тонкості помелу в'яжучого із фосфогіпсу зменшується показник водоспоживання НГ гіпсового тіста і межа МІЦНОСТІ висушеного зразку через 7 діб вища в 3 4 рази, ніж межа МІЦНОСТІ висушеного зразку через 1,5 години, а для в'яжучого із природної сировини це зростання межі МІЦНОСТІ на стиснення збільшується в 1,5 - 2 рази З метою додаткового зниження розчинених домішок фторної кислоти нейтралізацію залишків кислоти проводять шляхом помелу в'яжучого із фосфогіпсу з додатком 8 - 10% меленого кристалічного піску від загальної маси шихти Експериментом доведено, що при додаванні менше ніж 8% кристалічного піску буде недостатнє зниження КІЛЬКОСТІ водорозчинних сполук фторної кислоти, а при збільшенні за межу 10% піску значного поліпшення КІЛЬКОСТІ водорозчинних сполук фторної кислоти не зменшується Таким чином доведено, що додавання меленого кристалічного піску 8 - 10% є оптимальною КІЛЬКІСТЮ, що зменшує водорозчинні фтористі сполуки в перерахунку на фтор до КІЛЬКОСТІ 0,0022%, яка в 10 разів менша ніж по нормі вище зазначених технічних умов Запропонована технологія вигідно відрізняється від відомих технологій і зможе знайти застосування та принести економічну вигоду при використанні її в виробництві ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24