Получение гипсового камня из полугидрата сульфата кальция - отхода производства ЭФК

• Автор: Трошин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Литературный обзор.

1.1 Производство фосфогипса и ФПГ

1.2 Экологический аспект.

1.3 Примеси в фосфогипсе и их влияние на вяжущие свойства

1.4 Нейтрализация фосфогипса

1.5 Гранулирование фосфогипса.

1.6 Гипс регулятор сроков схватывания цемента.

1.7 Влияние фосфогипса на свойства цемента

1.8 Заключение

Экспериментальная часть.
2 Методы анализа и характеристика исходных материалов.
2.1 Методы анализа и исследования.
2.2 Химический состав применяемых материалов
3 Влияние аммонийных соединений на скорость фазового перехода ПСКДСК.
3.1 Исследование гидратации ПСК в дистиллированной воде.
3.2 Влияние сульфата аммония на процесс гидратации ПСК
3.3 Влияние нитрата аммония на процесс гидратации ПСК.
3.4 Выводы по третьей главе.
4 Получение кислого гипсового камня.
4.1 Исследование гидратации ПСК.
4.2 Испытания кислого гипсового камня в производстве портландцемента
4.3 Выводы по четвертой главе.
5 Получение нейтрализованного гипсового камня.
5.1 Нейтрализация кислых примесей ПСК.
5.2 Прессование ПСК после нейтрализации кислых примесей.
5.3 Испытания нейтрализованного гипсового камня как регулятора сроков
схватывания портландцемента.
5.4 Выводы по пятой главе.
6 Разработка технологической схемы переработки ПСК в нейтрализованный гипсовый камень.
6.1 Назначение и мощность производства
6.2 Описание технологической схемы
6.3 Характеристика готовой продукции.
6.4 Экономическое обоснование производства нейтрализованного гипсового камня
Выводы.
Список использованных источников


Наиболее значительное влияние оказывают соединения фосфора, фтора, редкоземельных элементов и активной двуокиси кремния []. Примесные соединения, присутствующие в ФГ, оказывают существенное влияние на свойства получаемых из него материалов и изделий. Растворимые в воде примеси (фосфорная и серная кислоты, кремнефториды натрия и калия, фторид натрия, фосфаты и сульфаты натрия и калия) могут приводить к появлению высолов на поверхности изделий, изготовленных из фосфогипса и к коррозии оборудования. Присутствующая в ФГ неотмытая фосфорная кислота и ее соли замедляют схватывание и твердение, снижают прочность вяжущих материалов на его основе. Согласно работам [-] одной из причин, замедляющих скорость фазового перехода полу гидрата в дигидратную форму является внедрение в кристаллическую решетку ФПГ ионов Р3'. Различная длительность фазового перехода ФПГ согласно [-] определяется не только внедрением иона Р3', но и поверхностными явлениями на границе кристалл-раствор. На границе образуется пленка, тормозящая растворение ФПГ и его гидратацию. Свойства пленки зависят от концентрации и температуры фосфорной кислоты. Низкую активность ФПГ авторы [1, -] объясняют образованием на поверхности кристаллов фосфорнокислых пленок с изменением формы кристаллов в результате внедрения примесей, вероятно, в виде соответствующих фосфатов. В работе [] использовался ФПГ производства ОАО «Воскресенские минеральные удобрения». Было показано, что в ФПГ с низким содержанием Р2О5~0, % масс, гидратируется быстрее, чем ФПГ с высоким содержанием Р5=1,3 % масс. Также было показано, что механически активированный ФПГ гидратируется и схватывается быстрее, чем необработанный ФПГ. Так для активированного ФПГ начало/конец схватывания составляет 5/1 Оч. При этом прочность на сжатие через суток составляет 5МПа. Ряд исследователей указывает на положительное влияние небольших количеств Р2О5 до 0,-0, % масс, на свойства вяжущего из фосфогипса []. В работе [] указывается, что примеси фосфогипса, образующиеся при нейтрализации и находящиеся в форме гидроксилапатита Са5(Р)з0Нт1Н, трехзамещепного фосфата кальция Са3(Р)2*Н, а также СаР2 не оказывают влияния на гипсовое вяжущее, получаемое из фосфогипса. Замедление гидратации сульфата кальция может быть объяснено уменьшением его растворимости при дополнительном введении в жидкую фазу иона Са2+ и, кроме того, образованием малорастворимых фосфатов кальция, которые адсорбируясь на активных точках, замедляют рост зародышей новой фазы. В фосфогипсе могут содержаться Н1Р6 или их соли - КаБ и Ыа^Рб []. Н1Р6 и ее малорастворимые соли, например, №1Р6. Автором [] указывается, что кислая среда фосфогипса обуславливается прежде всего наличием фтористых соединений, в частности Н^Рб- В то же время указывается, что имеет место ускоряющее действие фтористых солей на сроки схватывания вяжущих из фосфогипса, а также понижение прочности изготавливаемых образцов. Соединения стронция, церия, лантана и других редкоземельных элементов также являются замедлителями твердения вяжущих из фосфогипса. Имея близкие с кальцием кристаллохимические радиусы ионов, они могут внедряться в кристаллическую решетку сульфата кальция. Наличие этих примесей приводит к резкому снижению растворимости полугидрата сульфата кальция и ухудшению его вяжущих свойств. В работах [, -] отмечается повышение стабильности ПСК при наличии стронция. Так ФПГ с содержанием 8Ю 3,1 и 7,0 % масс, в воде и смеси кислот ( % масс. Р2С>5 и 5 % масс. НоЗО. ПСК. Торможение гидратации авторы объясняют внедрением примесей стронция в кристаллическую решетку (подтверждено рентгенографически), что может объясняться меньшей растворимостью сульфата стронция по сравнению с ПСК. Содержание примеси Се =1,8-2,8 % масс, также стабилизирует ПСК [,]. Автор работы [] показывает, что технологические примеси по степени замедления фазового превращения ПСК—>ДСК в воде образует ряд: Се»8г0>Р5> (А,+Г). Органические примеси замедляют схватывание и твердение вяжущею из фосфогипса и отрицательно влияют на прочность гипсового камня.