Гипсовые композиции из отходов промышленности и изделия на их основе

• Автор: Недосеко, Игорь Вадимович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 303 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1 Фосфогипс как вторичное гипсовое сырье и основные направления его использования.

1.2 Проблемы получения гипсовых вяжущих из фосфогипса

1.3 Проблемы утилизации сточных вод в технологии переработки фосфогипса.

1.4 Технология использования естественного фосфогипса и двуводного гипса в производстве строительных материалов и изделий
1.5 Проблемы использования ряда отходов химической промышленности в произвдстве бесклинкерных сульфатношлаковых вяжущих

1.6 Цели и задачи исследований.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ДИГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ.

2.1 Теоретическое обоснование возможности твердения систем

на основе дву водного гипса
2.2 Механизм гидратации сульфатношлаковых систем при различносм соотношении активирующего компонента в составе сырьевой смеси
2.3 Объемные изменения в реакции гидратации и перекристаллизации сульфатношлаковых вяжущих
3 СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ФОСФОГИПСА
3.1 Анализ существующих способов очистки жидких сред и вы
бор сорбента для очистки и нейтрализации фосфогипса от кислых растворимых примесей .
3.2 Нейтрализация фосфогипса активированными природными алюмосил и катны ми веществами.
3.3 Исследование физикохимических превращений при терми
ческой активации природного минерала каолинита
3.4 Изучение взаимодействия активированного каолина с фториди фосфатионами.
3.5 Выводы.
4 ПОЛУЧЕНИЕ ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО ИЗ ФОСФОГИПСА С
СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКОЙ.
4.1 Особенности технологии и свойств получаемых вяжущих
4.1.1 Влияние кислотности фосфогипсового сырья на параметры его дегидратации и свойства получаемого вяжущего.
4.1.2 Определение оптимальных параметров термообработки сорбционнонейтрализованного фосфогипса
4.1.3 Определение оптимальной степени помола вяжущего
4.1.4 Влияние химических добавок на процессы твердения вяжущего из фосфогипса с адсорбционной нейтрализацией.
4.1.5 Гигроскопичность гипсового камня из адсорбционно очищенного фосфогипса
4.2 Промышленная апробация разработанной технологии полу
чения гипсового вяжущего из фосфогипса с адсорбционной очисткой.
4.3 Экологическая оценка технологического процесса.
4.4. Экономическая эффективность разработанной технологии.
4.5 Выводы
5 ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВОВ СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ И СВОЙСТВ СУЛЬФАТНОШЛАКОВЫХ И АНГИДРИТОВЫХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ. ОТХОДОВ И ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРЕДПРИЯТИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ЮЖНОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА
5.1 Исследование возможности использования известесодержа
щих отходов химической промышленности в качестве активаторов твердения известковошлаковых вяжущих.
5.2 Исследование возможности использования известесодержа
щих и сульфатосодержащих отходов в составах сульфатношлаковых вяжущих
5.2.1 Оценка активности шлаков в составах сульфатношлаковых вяжущих.
5.2.2 Исследование возможности использования сульфатосодержащих отходов в составах сульфатношлаковых вяжущих
5.2.3 Исследование возможности использования в качестве активаторов твердения сульфатношлаковых вяжущих известесодержащих отходов
5.2.4 Исследование возможности использования в качестве нейтрализующих и активирующих компонентов ангидритовых вяжущих известесодержащих отходов производства
5.2.5 Получение ангидритового вяжущего на основе отходов производства и изучение его свойств.
5.3 Сульфатношлаковые композиции с пониженным содержанием шлака в составе сырьевой смеси.
5.4 Строительнотехнологические характеристики сульфатношлаковых вяжущих оптимальных составов.
5.5 Выводы
6 ГИПСОВЫЕ КОМПОЗШЩИ НА ОСНОВЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ОТХОДОВ В СОСТАВАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ, БЕТОНОВ И СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ.
6.1 Получение стеновых материалов и изделий на основе двуводного фосфогипса.
6.2 Строительнотехнологические характеристики растворов и бетонов на основе сульфатношлаковых вяжущих
6.3 Получение опытнопромышленной партии сульфатношлакового вяжущего на АО Сода.
6.4 Техникоэкономическая эффективность производства и применения сульфатношлаковых вяжущих на основе промышленных отходов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Содержащиеся в промывных водах соединения различной степени замещения фосфаты, фториды, фторсиликаты, сульфаты при понижении кислотности среды путем добавления гидроксида кальция полностью или частично выпадают в осадок и таким образом можно добиться очистки раствора от находящихся в нем примесей. Как показывают исследования , при нейтрализации промывного раствора до различной степени в осадок выпадает определенная группа веществ таблица 1. Данные этой таблицы показывают, что основные компоненты промывных вод фосфаты, фториды и сульфаты имеют различную растворимость в зависимости от кислотности среды. Таблица 1. Можно сказать, что в кислой среде раствора находятся практически все три кальцийсодержащих компонента. При понижении кислотности раствора происходит следующее фосфаты выпадают в осадок преимущественно в интервале рН5, фториды в основном в интервале рН, растворимость сульфата кальция постепенно уменьшается и он выпадает в осадок до рН7. Таким образом, при ступенчатом понижении кислотности среды возможно некоторое удаление растворенных в воде фосфатов и фторидов путем выпадения их в осадок. При изменении среды от 2 до 5 в осадке оказываются преимущественно фториды, а при дальнейшем повышении до в осадок выпадают фосфаты. Удалив таким путем из раствора основные вредные примеси, очищенный фильтрат можно было бы использовать для повторной промывки фосфогипса, но, как показывают данные тех же исследований , указанным способом удаляются только соли щелочноземельных элементов и тяжелых металлов, а щелочные остаются в растворе. Вяжущее, полученное из фосфогипса, промытого водой, содержащей повышенное количество ионов Са2, Ыа, оказывается не вполне качественным. При многократном использовании фильтрата для промывки фосфогипса происходит постепенное накопление солей щелочных металлов. Данные, подтверждающие этот вывод, приводятся в таблице 1. Таблица 1. Как видно из приведенных данных, при повторном использовании фильтрата после промывки фосфогипса, несмотря на его нейтрализацию, в нем происходит постоянное накопление ионов щелочных металлов, в первую очередь натрия и кальция и, следовательно, дальнейшее использование фильтрата весьма затруднительно, так как оно ведет к значительному ухудшению качества получаемого вяжущего. Поэтому на Воскресенском ПО Минудобрения, где работает производственная линия по переработке фосфогипса на высокопрочное вяжущее, предусмотрена его промывка перед автоклавной обработкой, а промывные воды повторно не используются. Чтобы избавиться от этих стоков, предприятие было вынуждено создать цех упарки, в котором предусмотрено упаривание более 0м3 стоков за 1 час, а стоимость выпаривания одного м3 сточных вод в печах с кипящим слоем составляет руб, в ценах г Кроме того, после выпаривания оставшиеся водорастворимые соли складируют, при этом под влиянием атмосферных осадков возможно их попадание в грунтовые воды, что приводит к загрязнию окружающей среды. Следовательно, непосредственная химическая нейтрализация фильтрата после промывки фосфогипса неэффективна, и поэтому необходимо производить глубокую очистку сточных вод после переработки фосфогипса. Имеются различные способы очистки сточных вод химический, электрохимический, с использованием мембранных технологий, биохимический и др. В каждом конкретном случае предпочтение тому или иному способу базируется на сопоставлении многих параметров исходной загрязненности различными соединениями, необходимой степени очистки, объема сточных вод, подлежащих очистке и нейтрализации. В большинстве случаев на предприятиях химической промышленности для очистки сточных вод от ионов растворенных веществ используются методы химической нейтрализации, связанные с последовательным осаждением растворенных веществ. Например, предложенный способ очистки сточных вод, содержащих растворимые фториды и фосфаты 5, предусматривает многоступенчатую очистку, заключающуюся в нейтрализации химическими реагентами с последующим осаждением. На первой стадии сточные воды нейтрализуют щелочным реагентом СаС СаО СаОН2 до 3,5 6,5 при перемешивании, осадок осаждают в отстойнике.