книги / Фосфогипс и его использование

теле или на прирельсовом складе и этими же разбрасывателя­ ми ее вносят на поля, подлежащие известкованию в соответст­ вии с утвержденными требованиями. Прямоточная технология работ при использовании тракторных агрегатов типа РУМ-5, РУМ-8, МВУ-16 экономически целесообразна в радиусах пере­

При перевалочной технологии смесь к месту известкования перевозят на автосамосвалах или тракторных и автомобильных прицепах. Ее укладывают в бурты согласно схеме размещения буртов, прилагаемой к проектно-сметной документации. Из буртов смесь загружают в разбрасыватели тракторными по­ грузчиками.

Перегрузочная технологическая схема предусматривает ис­ пользование при перевозке смеси автомобилей-самосвалов типа САЗ-3502 или автопогрузчиков типа АП-7.

Смеси пылевидных известковых материалов с фосфогипсом можно хранить (в период от доставки до внесения в почву) в прирельсовых складах павильонного типа. Допускается кратко­ временное хранение (до 3 мес.) на открытых площадках с твер­ дым покрытием в буртах, укрытых полимерной пленкой [1 1 1 J.

При работе по перевалочной технологии, когда смесь неко­ торое время хранится на краю поля в буртах под открытым небом, возможно ее переувлажнение атмосферными осадками. Вносить такую смесь возможно только после высыхания на воздухе до влажности не более 18%. Сроки и дозы внесения такой смеси корректируют по данным определения влаги.

2.3.6. Перспективные районы и эффективность использования смесей на кислых почвах

Предполагаемые примерные объемы производства описанных выше смесей для химической мелиорации кислых почв даны в табл. 2,9. Перспективные районы-потребители смесей для хи­ мической мелиорации почв, расположенные в радиусе наибо­ лее рациональных перевозок химических мелиорантов, приво­ дятся в работах [113, 111]. Вопросы, связанные с организаци­ ей и технологией производства смесей, излагаются в специаль­ ных методических рекомендациях [128].

Состав для химической мелиорации кислых почв (смесь пылевидных известковых материалов с фосфогипсом) содержит кальций в двух основных формах: карбонатной (СаСОз) и сульфатной (CaS04). Внесение смеси указанных соединений кальция способствует лучшему проявлению потенциального плодородия почв в результате его мобилизации под действием входящего в смесь фосфогипса.

Основным преимуществом смесей фосфогипса с пылевидны­ ми известковыми материалами перед исходными компонентами

является то, что они обладают благоприятными физико-механи­ ческими и мелиорирующими свойствами. Смесь не теряет сы­ пучести при хранении в поле без укрытия; дает возможность использовать такие отходы, как фосфогипс и сланцевая зола, обладающие плохими физическими свойствами каждый в от­ дельности и удовлетворительными в смеси; содержит фосфор, серу и ряд микроэлементов, являясь дополнительным источни­ ком элементов минерального питания растений [86, 105—109, 111, 113].

Растворимость в воде CaS04 на два порядка выше, чем СаСОз. Растворенная часть CaS04 повышает концентрацию ионов кальция в почвенном растворе.

При внесении смеси извести с фосфогипсом наряду с нейт­ рализацией почвенной кислотности создаются более благопри­ ятные условия для питания растений и коагуляции почвенных кол­ лоидных структур в результате повышения концентрации ионов кальция в почвенном растворе. При этом улучшается структу­ ра почвы, уменьшается вымывание гумусовых веществ из па­ хотного слоя, увеличивается водопроницаемость почвы, умень­ шаются средняя плотность, коркообразование и необходимое тяговое усилие при обработке почвы. Полевыми испытаниями, проведенными в Московской, Ленинградской, Липецкой облас­ тях, Латвийской ССР (1981—1985 гг.), установлена высокая эффективность смесей на кислых почвах. Положительный эф­ фект от совместного внесения доломитовой муки и других карбонатных форм кальция с фосфогипсом получен на кислых почвах Украины и Белоруссии [ПО, 113, 141, 142].

Применение смесей на кислых почвах позволяет резко со­ кратить потери химических мелиорантов и загрязнение окру­ жающей среды, расширить агросроки их внесения.

Экономический эффект от применения смесей образуется в результате действия следующих основных факторов:

снижение капитальных вложений на строительство складов и себестоимости хранения смесей в складах павильонного типа

ТАБЛИЦА 2,9. Предполагаемые объемы производства смесей для химической мелиорации кислых почв в 1990—2000 гг.

или под полиэтиленовой пленкой вместо дорогостоящих скла­ дов силосного типа для пылевидных известковых материалов; снижение себестоимости транспортирования и внесения сме­ сей машинами общего назначения вместо дефицитных специ­ альных машин с пневмоустройствами типа АРУП-8 для пыле­

видных известковых материалов; повышение прибавки урожаев сельскохозяйственных куль­

тур по сравнению с применением чистой известняковой муки в среднем на 1,5 ц/га зерновых единиц и по сравнению со слан­ цевой золой — на 1,0 ц/га;

снижение потерь химического мелиоранта в виде непылящей смеси по сравнению с пылевидными известковыми материала­ ми [381].

2.4. СУШКА И ОТГРУЗКА ФОСФОГИПСА НА ЗАВОДЕ

Фосфогипс по ТУ 6-08-418—80 (см. табл. 2,2) поставляется сельскому хозяйству двух сортов.

Продукт I сорта получают сушкой фосфогипса текущей вы­ работки до конечной влажности 5±1%. В результате получа­ ется монодисперсный (частиц размером более 5 мм не более 1 %, более 1 мм — не более 6%), сыпучий, неслеживающийся и практически не смерзающийся фосфогипс, который можно пе­ ревозить в любое время года. Однако перевозить его следует в крытых вагонах и хранить в закрытых складах.

В СССР построена установка сушки фосфогипса мощностью 650 тыс. т/год в расчете на сухой дигидрат (проект и оборудо­ вание поставлены фирмой «Babkoc-BSH», ФРГ). Сущность про­ цесса заключается в том, что часть фосфогипса высушивают до содержания кристаллизационной влаги («14% ), а затем сме­ шивают ее с исходным влажным фосфогипсом для получения продукта необходимой влажности (рис. 2-6).

На установку сушки из производства фосфорной кислоты фосфогипс по­ дается в виде пульпы. Большая часть отфильтрованного на барабанном ва­ куум-фильтре 3 кека поступает в забрасыватель трубы-сушилки 10, меньшая часть — в смеситель 12. Высушенный фосфогипс отделяют от потока горячего газа в циклоне 11 и электрофильтре 14. Уловленный продукт поступает в сме­ ситель 12 или в силосный склад (в этом случае смешение производится при погрузке в вагоны или автотранспорт).

Выходящие из электрофильтра газы очищаются от соединений фтора в промывной башне 15, орошаемой известковым молоком.

Проектные расходные коэффициенты (на 1 т готового продукта в пересчете на сухой дигидрат): 53 кг условного топлива; 26,3 кВт-ч электроэнергии; 5,2 кг известкового молока (100% СаО).

Хотя себестоимость фосфогипса I сорта выше отгружаемого из отвала фосфогипса II сорта, а значит, должна быть выше и оптовая цена, но только высушенный продукт может обеспе­ чить равномерное распределение его по поверхности почвы и более полный контакт с ней. Мы полагаем, что для достижения одинакового эффекта фосфогипса I сорта потребуется значи-

воды в парообразном состоянии. Они содержат в основном полугидрат сульфата кальция р-формы.

ляют тепловой обработкой сырья при 120—150 °С под избыточ­ ным давлением 0,13—0,4 МПа в паровой или водной среде с выделением кристаллизационной воды из гипса в жидком со­ стоянии, поэтому они состоят преимущественно из полугидрата сульфата кальция а-формы.

Ангидритовые вяжущие можно получить помолом ангидрит­ содержащего сырья (фторангидрит^Г или природного ангидри­ тового камня) или обжигом при 600—850 °С гипсо- и полугидратсодержащего сырья (фосфогипса, фосфополугидрата, борогипса, природного гипсового камня и др.) с последующим помолом продуктов обжига. В процессе обжига или помола мо­ гут вводиться добавки — катализаторы твердения (гидратации) ангидрита.

Перечисленные вяжущие, а также их смеси относятся к группе воздушных вяжущих, прочность изделий из которых при длительном нахождении в воде снижается. Это объясняет­ ся высокой растворимостью и способностью к перекристалли­ зации во влажных условиях гипса (CaS0 4-2H20), который яв­ ляется конечным продуктом твердения гипсовых и ангидрито­ вых вяжущих:

тавляемых изделий являются мерами, обеспечивающими лишь временное сохранение прочности изделий при их нахождении в воде. В конечном счете свойства и области использования из­ делий определяются низкой водостойкостью гипса.

Из большого числа предложенных мер по повышению водо­

гидрата и ангидрита гидравлические компоненты. К последним относятся цементы, шлаки, золы, нефелиновый (белитовый) шлам, содержащие силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция и другие минералы, продукты гидратации которых, а также продукты их взаимодействия с сульфатом кальция яв­ ляются водостойкими.

В связи с этим в особую группу следует выделить компози­ ционные вяжущие (повышенной водостойкости. Из-за многооб­ разия и отсутствия апробированной классификации такие вя­ жущие в настоящее время подразделяют только по составу

(другие виды классификации недостаточно опробированы): гипсоцементнопуццолановое, гипсоизвестковошлаковое, гипсобелитопуццолановое, гипсоцементношлакопуццолановое, ангидритоцементнопуццолановое и т. п. Обязательным при подборе состава указанных вяжущих является создание условий, пре­ дотвращающих образование в затвердевшей системе высокоос­ новного гидросульфоалюмината кальция (ЗСаО- АЬОз-ЗСаБО^ •31Н20), или эттрингита, называемого иногда «цементной ба­ циллой». В противном случае происходит разрушение изделий и конструкций, так как объем твердой фазы эттрингита в не­ сколько раз больше абсолютного объема исходных твердых фаз [154—156].

Ниже рассмотрены основные свойства вяжущих и образцов на их основе.

Т о н и н а ( с т е п е н ь ) п о м о л а характеризуется остатком при просеива­ нии на сите с ячейками (в свету) определенного размера и выражается в про­ центах к массе просеиваемого вяжущего. Наиболее распространенным ситом является сито с размером ячеек 0,2 мм (сито № 02). В соответствии с требо­ ваниями ГОСТ 125—79 по степени помола гипсовые вяжущие подразделяют на грубого (14—23% остатка на таком сите), среднего (2— 14%) и тонкого (менее 20%) помола. Основная доля выпускаемых вяжущих относится к про­ дуктам среднего помола. В ряде случаев дополнительно определяют остаток на ситах с меньшим размером ячеек, а также удельную поверхность — по ме­

теста с консистенцией, определяемой по ГОСТ 125—79 на вискозиметре Суттарда и соответствующей диаметру расплыва 180 ± 5 мм. Водопотребность — основной фактор, определяющий прочность и плотность образцов. В зависимо­

рости твердения гипсовых и композиционных вяжущих. Гипсовые вяжущие по срокам схватывания подразделяют на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. У быстротвердеющих начало схватывания должно наступать не ранее 2 мин, конец— не позднее 15 мин, у нормальнотвердеющих — соответственно 6 и 30, у медленнотвердеющих начало — не ранее 20 мин, а конец схватывания не регламентируется.

П р о ч н о с т ь и з д е л и й — важный, но в ряде случаев не решающий показатель свойств вяжущих. Для гипсовых вяжущих нормативными доку­ ментами предусматривается определение прочности только в первоначальные

высушивания образцов после их предварительной выдержки в течение опре­ деленного времени во влажных условиях. Марка гипсовых вяжущих опре­ деляется пределом прочности при сжатии через 2 ч (в МПа), а композицион­ ных и ангидритовых — пределом прочности сухих образцов (обычно в кгс/см2) . Стандартными размерами образцов для определения прочности являются балочки размером 4X4X16 см, которые вначале испытывают на изгиб, а затем

их половники — на сжатие.

Гипсовые вяжущие могут иметь марку от Г-2 до Г-25, т. е. иметь проч­ ность при сжатии (через 2 ч после их изготовления) от 2 до 25 МПа. Для композиционных вяжущих установлены марки от 100 до 450, т. е. эти вяжущие имеют предел прочности в сухом состоянии от 10 до 45 МПа.

чески чистого гипса [168]. Такую прочность предложено принимать за потен­

вания потенциальной прочности (/Си.п.п):

/Сн.п.п — /?факт/^потенЦ|

где Яфакт — фактическая прочность, полученная прямым испытанием образцов, МПа; Япотенц — потенциальная прочность при том же расходе вяжущего или при той же средней плотности образцов, МПа.

В о д о с т о й к о с т ь имеет значение только при применении гипсовых ма­ териалов и изделий в помещениях с влажным и мокрым режимом и характе­ ризуется коэффициентами размягчения и гидравличности, а также деформа­ циями влажных изделий под нагрузкой.

К о э ф ф и ц и е н т р а з м я г ч е н и я (/Сразм) — отношение прочности во­ донасыщенных образцов к прочности сухих образцов. Он является основным показателем свойств композиционных вяжущих и показывает величину потери прочности гипсовых изделий при увлажнении. Для вяжущих обычной водо­ стойкости он составляет преимущественно 0,2—0,35, а при высокой средней плотности может достичь 0,45—0,5; для композиционных — 0,5—0,8, в зависи­ мости от состава и плотности. Перед определением /Сразм образцы выдержива­ ют определенное время (преимущественно 1 сут.) в комнатных условиях, за­ тем сушат. Одну половину образцов испытывают в сухом состоянии, а дру­ гую — после насыщения водой.

Для более полной характеристики композиционных вяжущих используют к о э ф ф и ц и е н т г и д р а в л и ч н о с т и (/СгнДР) — отношение прочности об­

иамортизационные затраты). Для полной гидратации гипсовых, ангидритовых

икомпозиционных вяжущих требуется 160—250 кг воды на 1 т вяжущего;

практически для изготовления изделий литьевым способом вводят до 800— 900 кг воды с целью придать формуемой смеси требуемую консистенцию. Соот­ ветственно даже после полной гидратации изделия содержат до 500 кг воды на 1 м3, которую необходимо частично или полностью удалить при сушке. Вместе с тем чем ниже водопотребиость вяжущего и влажность изделий, тем больше расход вяжущего, средняя плотность и масса изделий. Поэтому в каж­ дом конкретном случае в зависимости от свойств вяжущего и требований