книги / Эффективные строительные материалы на основе гипса и фосфогипса

используют продукты сгорания природного газа или мазута. При сушке фосфогипса около 55 % продукта уносится с дымовыми газами. Применяют двухступенчатую сухую очистку продукта от пыли в циклонах и мокрую очистку в адсорбере от пыли и фтора.

Фосфогипс, прошедший сушку и смешанный с материалом, поступившим из циклонов, подается в подпрессовщик валкового пресса "Цемаг-Цайц", где уплотняется перед загрузкой в валки. Прессование ведется при р = 450...

...550 МПа со скоростью до 1,3 м/с. Отпрессованный фосфогипс в виде ленты поступает в измельчитель, ломающий ее на мерные куски. Измельченный окускованный фосфогипс подается на вибрационный грохот, имеющий два сита с размером ячеек 50 мм и 3 мм. Товарная фракция (3...50 мм) виброкон­ вейером подается на склад готовой продукции, а мелкая фракция возращается в лопастный смеситель для перемешивания с исходным материалом. Хране­ ние окускованного фосфогипса может осуществляться и на открытых скла­ дах, оборудованных навесами, загрузка железнодорожных вагонов — из бун­ кера через течку при помощи ленточного конвейера, снабженного плужковыми сбрасывателями. Параметры режима динамического прессования приве­

дены в табл. 4.7,

Табл. 4.7. Параметры режима прессования порошкообразного фосфогипса

На торфопредприятии "Большевик" в Гомельской области в 1984 г. была изготовлена опытная партия (15 т) фосфогипсовых брикетов с использо­ ванием одноштемпельного торфобрикетного пресса БПС-3, арендованного для этих целей ГХЗ. С завода были доставлены две партии фосфогипсовых отхо­ дов (влажностью 25 и 12 %). Как показали испытания, фосфогипс с исходной влажностью 45 % плохо брикетируется, не обладает достаточной прочностью и разрушается при незначительных силовых воздействиях. Лишь после допол­ нительного двукратного пропускания через пресс фосфогипс подсушивался до влажности 10...12 % и прессовался. Фосфогипс второй партии влажностью порядка 10...12 % можно было прессовать сразу.

Параллельно велись работы по брикетированию фосфогипса Мелеузов-

ского химического завода на Кумертауской буроугольной брикетной фабри­ ке. В обоих рассмотренных случаях при влажности фосфогипсового порошка 10...12 % были получены брикеты фосфогипса, обладающие высокими проч­ ностью, водостойкостью и удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к сырьевым гипсовым материалам в условиях погрузки, транспортировки и складирования (см. табл. 3.20).

Одновременно совместно с ПО "Белорускалий" (Солигорск) и Гомель­ ским химическим заводом была выпущена опытная партия фосфогипса на валковом прессе фирмы "Гумбольд" (Ф РГ), используемом для окускования калийных удобрений. Подтверждена правильность выбора режима прессова­ ния (см, табл. 4.7) и допустимой влажности фосфогипса для окусковывания прокаткой. Опытная партия окускованного фосфогипса была испытана в качестве регулятора сроков схватывания цемента на Опытном заводе НИИцемента [79].

Химический состав брикетированного фосфогипса приведен в табл. 4.8. До испытаний окускованный фосфогипс хранился на открытой площадке в естественных условиях (осень и зима 1984 г.). В процессе хранения, пере­

валок и транспортировки состояние термопрессованного фосфогипса в ос­ новном не изменилось. Влажность большей части брикетов составляла око­ ло 5 %. Брикетированный фосфогипс подвергался дроблению на малогабарит­ ной щековой дробилке ДЛЩ 80x150. Чтобы исключить налипание материала на щеках дробилки, в промышленных условиях целесообразно получать кус­ ки размером не более 50 мм, что позволит избежать необходимости их дроб­ ления. Клинкерная шихта с фосфогипсом размалывались в мельнице диа­ метром 1 м и длиной 7 м, причем зависание ее в бункере и на питателе мель­ ницы не наблюдалось.

Результаты испытаний (табл. 4.9, 4.10) показывают, что цементы с добав­ лением окускованного фосфогипса полностью соответствуют требованиям ГОСТ 310 .1 -76 - ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81, причем их активность на 10...15 % выше, чем цементов с природным гипсом. Это можно объяснить тем, что брикетированный фосфогипс обладает повышенной активностью вследствие более дефектной структуры кристаллов дигидрата сульфата каль­ ция, подвергнутых пластическим и сдвиговым деформациям в условиях скоростного динамического прессования.

Отметим,, что по всем показателям брикетированный фосфогипс соответ­ ствует требованиям ТУ 6-08-409—78 "Фосфогипс гранулированный для

ресчете на Р20 5) составляло 0,81 %, фтора — 0,15, гигроскопической влаги — 3...5 %. Нормативные показатели гранулированного фосфогипса по содержа­ нию фосфатов — 1,5 % (как минерализаторов) и 1,2 % (как регуляторов схватывания), по фтору — соответственно 0,8 и 0,3 % и гигроскопической влаги — 12 %. Плотность и прочность гранул, а также условия транспортиров­ ки и хранения гранулированного фосфогипса в ТУ 6-08-409-78 не регламенти­ рованы.

На Гомельском химическом заводе выпущена опытная партия окускованного фосфогипса на установке, смонтированной на базе валкового пресса "Цемаг-Цайц " Технология окускования фосфогипса и опытная партия бри­ кетированного материала были приняты Межведомственной комиссией Гос­ строя, Госплана и Минвуза БССР с участием представителей НИИцемента, Гомельского химического завода, ПО "Волковыскцементошифер", МАДИ и ЛитНИИСиА и рекомендована к внедрению на предприятиях Минудобрений

СССР.

4.5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОБЛАСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ГИПСОВЫХ И ФОСФОГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Разработанные новые способы и пресс-технологии позволяют получать на основе гипсового вяжущего и фосфогипса ряд эффективных строительных материалов с широким диапазоном свойств [49].

Испытание технологии фильтрационного прессования мраморовидных гипсовых плит впервые было осуществлено в 1976 г. на Павловском заводе силикатных изделий (Павлово-на-Неве Ленинградской обл.) [97], опытно­ промышленное ее внедрение — на Усть-Джегутинском гипсовом заводе (Став­ ропольский край) в 1979 г. [81]. В настоящее время эксплуатируются 10 опытно-промышленных установок, в стадии пуска находятся 5, строятся

6установок.

Кдостоинствам разработанной технологии производства высокопроч­ ных облицовочных мраморовидных гипсовых изделий относятся возмож­ ность получения стабильной и повторяемой цветовой гаммы рисунка, соз­ дания зачастую не встречающихся в природе фактуры и текстуры материала, объемных рисунков и фактуры поверхности изделий (наплывов, углублений,

орнаментальных рисунков и д р .). Масса изделий существенно ниже (на 35...

...40 % ), чем мраморных, а их теплозащитные свойства, кислото- и огнестой­ кость выше. При производстве мраморовидных гипсовых плит отпадает необходимость в добыче природного камня, его транспортировке из отдален­ ных районов страны, пилении и шлифовке, значительно снижаются трудоем­ кость и энергоемкость процесса, транспортные расходы, не требуется дорого­ стоящее, дефицитное и сложное оборудование (табл. 4.11).

По сравнению с традиционной технологией производства гипсовых изде­ лий литьевым способом технология фильтр-прессования позволяет значитель-

получать непосредственно после распрессовки необходимую их конструк­ ционную прочность и тем самым исключить из технологического процесса сушку изделий. Показатели прессованных гипсовых материалов намного пре­ восходят показатели традиционных гипсовых материалов, в частности по пол­ ной энергоемкости технологии их получения более чем в 5 раз. Отметим, что разработанная технология позволяет использовать стандартное оборудование для складирования исходных сырьевых материалов, дозирования, смешения и укладки смесей.

Кроме того, процесс изготовления изделий является безотходным, может быть полностью автоматизирован и механизирован. При этом улучшаются культура производства и условия труда.

Суммарный экономический эффект от внедрения технологии производ­ ства мраморовидных гипсовых плит на предприятиях стройиндустрии в 1986 г. составил около 900 тыс. р., а в 1987 г. превысил 1,0 млн р.

Экономическую эффективность новых материалов можно без суще­ ственного снижения их'прочностных показателей повысить за счет частичной (до 50 %) замены гипсового вяжущего фосфогипсом, пульповыми отходами камнеобработки, дефекатом и другими инертными материалами, которые в условиях фильтрационного прессования приобретают свойства активного сырьевого компонента.

Область применения фильтр-прессованных изделий на основе гипсового вяжущего весьма широка (табл. 4 .12). Область использования материалов ма основе фосфогипсовых отходов без традиционного перевода последних путем обжига в вяжущее — облицовочные работы, возведение ограждающих конструкций, внутренних стен зданий и перегородок, устройство пешеходных дорожек, тротуаров и площадок.

Табл. 4.13. Технико-экономические показатели производства гипсового сырьевого окускованного материала для цементной

Себестоимость прессованного фосфогипса ниже, чем гранулированного, выпускаемого Гомельским химическим заводом по технологии Института общей и неорганической химии АН Армянской ССР, более чем в 2 раза (табл. 4.13).

Предусмотренный технологией окускования технологический передел — сушка фосфогипса перед прессованием до влажности 0,5...4,0 % — позволяет достичь экономии топливно-энергетических ресурсов на последующих стадиях переработки фосфогипса. Так, отпадает необходимость в сушке фосфогипса перед его дегидратацией при производстве гипсового вяжущего и перед сов­ местным его помолом с цементным клинкером (при использовании фосфо­ гипса в качестве регулятора сроков схватывания цемента), снижаются энерго­ затраты на обжиг клинкера при использовании фосфогипса в качестве мине­ рализатора. Таким образом, окускованный фосфогипс является аналогом природного гипсового камня не только по минералогическому составу, но и по остаточной (гигроскопической) влажности, возможности транспорти­ ровки и хранения при любых погодных условиях, а также по оптимальным

вого вяжущего. Так, путем помола окускованного термопрессованием полугидратного гипсового камня можно получать высокопрочное гипсовое вяжу­ щее марки Г-25 и выше [134]. Из брикетированного прессованием фосфогип­ са в Институте технической теплофизики АН УССР путем автоклавной обра­ ботки без введения специальных добавок было получено высокопрочное вяжущее a-модификации. Была также изучена возможность использования окускованного фосфогипсового щебня в качестве заполнителя для бетонных смесей и для устройства оснований конструкций автодорог III и IV категорий

(сельских, местных, подъездных), а также площадок, тротуаров и т.д. Тре­ буется проведение дополнительных исследований по сочетанию фосфогипсового щебня с битумом, асфальтобетоном, а также фосфополугидратным отходом производства экстракционной фосфорной кислоты.

Всоответствии с республиканской научно-технической программой

35.01.06 "Разработать и внедрить новые виды строительных материалов и изделий на основе фосфогипса и гипса, энергосберегающие технологические процессы и оборудование для их производства, обеспечивающие экономию энергоресурсов на 50 % и снижение стоимости строительства" и соответствую­ щим постановлением ЦК КПБ и СМ БССР до 1992 г. предусмотрено ввести в

действие мощности по производству строительных материалов и изделий из фосфогипса ГХЗ по описываемой технологии на Гомельском гипсовом заво­ де — цехи по производству 40 тыс. м2 облицовочных фосфогипсовых плит и 20 млн шт. фосфогипсового кирпича в год; на Минском заводе гипса и гипсо­ вых стройдеталей и Осиповичском картонно-рубероидном заводе — подокон­ ных плит производительностью 60 тыс. м2 в год. При этом преполагается использование волокнистых отходов этих предприятий и древесных опилок. В Гомельском ПО "Стройматериалы" Минместпрома БССР вводится в эксплуатацию установка по производству облицовочных плит из обожжен­

ного фосфогипса ГХЗ, предназначенного для получения гранулированного фосфогипса. Годовой экономический эффект при объеме производства 10 тыс. м2 составит 107,3 тыс. р. Намечена также реконструкция цеха мрамо­ ровидных гипсовых плит на Минском заводе гипса и гипсовых стройдеталей с доведением его производительности до 40 тыс. м2 и последующим перево­ дом производства на фосфогипсовое вяжущее. Расчетный экономический эффект в этом случае составляет 624 тыс. р. в год.

’ Внедрение технологии окускования фосфогипса на Гомельском химиче­ ском заводе позволит выпускать ежегодно до 600 тыс. т полуфабрикатного продукта, расчетный эффект от внедрения превысит 1 млн р. Отметим, что в экономических расчетах не учитывались экологический и народнохозяйствен­ ный эффекты. Так, например, на ГХЗ ежегодные расходы только на отвод новых земельных участков для отвалов и их содержание превышают 2,5 р на 1 т фосфогипса.

По результатам исследований предложена схема комплексной утили­ зации фосфогипса - использование его в строительных полуфабрикатных материалах и изделиях. Полная утилизация только ежегодного выхода фос­ фогипса может дать дополнительно строительной индустрии республики около 150 тыс. м2 облицовочных плит, 40 млн шт. кирпича, 250 тыс. м2 стеновых панелей и 600 тыс. т окускованного фосфогипса, который может быть использован при производстве гипсового вяжущего и цемента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований разработаны принципиальные схемы фильтрационного прессования пластичных и жестких смесей на основе гипсового вяжущего, позволяющие получать широкую номенклатуру эффек­ тивных строительных материалов и изделий, в том числе с высокими проч­ ностными показателями, со специальными адгезионными и электрическими свойствами, повышенной водостойкостью, ударной прочностью и твердостью,

износостойкостью [49]. Показана принципиальная возможность исполь­ зования для этих целей не только (3- и а-полуводного сульфата кальция, но и растворимого ангидрита, эстрих-гипса, а также таких мономинеральных вя­ жущих веществ, как известь и каустический магнезит [58,121]. Прочностные показатели материалов могут быть повышены при их фильтрационном прессо­ вании и использовании смесей каустического магнезита и доломита с опилка­ ми и асбестом (производство ксилолитовых и совелитовых плит и панелей).

Представляет значительный практический интерес развитие работ по полу­ чению метаморфизированного карбонатного камня — аналога природного мра­ мора по химико-минералогическому составу и таким специфическим декора­ тивно-эстетическим показателям, как характерное зернистое строение, нали­ чие эффектов внутренней подсветки и глубины при отражении световых лучей.

Требует промышленной проверки экспериментально выявленная [51, 55] возможность использования в гипсо- и известьсодержащих композициях следующих карбонатсодержащих промышленных отходов: дефеката - отхо­ да сахарного производства, содержащего до 75 % СаС03; карбонатных шла­ мов химических производств (до 90 % СаС03) ; пульповых отходов камнеоб-

вания материалов, самоупрочнение их во времени) открывает возможность получения на основе традиционных низкопрочных мономинеральных вяжу­ щих новых видов прессованных материалов и изделий с высокими физико-ме­ ханическими и эксплуатационными показателями. Необходимо, однако, уточнить область применения высокопрочных прессованных материалов, полученных на основе известковых, магнезиальных и смешанных вяжущих с карбонатсодержащими и гипсосодержащими промышленными отходами.

Весьма перспективным в фильтр-прессовых композициях представляется, на наш взгляд, использование необожженных мокрых отходов асбоцементно­ го производства, содержащих гидратированный портландцемент и асбестовые волокна. В качестве дисперсно армирующих компонентов целесообразно ис­ пользовать также отходы других минеральных и растительных волокон, опилки, лигнин и др.

В настоящее время прослеживается тенденция перехода технологии произ-