|
| |
  |
Перейти на главную Журналы Добавки  Рис. 4.5. Схема комплексного производства серной кислоты и портландцемента на основе фосфогипса; отделения: /- измельчения; - приготовления сырьевой муки; /- сушки фосфогипса; IV- серной кислоты; V- печное; VI- помола цемента Добавка фосфогипса не влияет на активность цемента, лишь в ранние сроки твердения может наблюдаться незначительное снижение прочности. Широкое применение фосфогипса как добавки при производстве цемента возможно лишь при его подсушке и гранулировании. Влажность гранулированного фосфогипса не должна превышать 10-12%. Применяется способ гранулирования фосфогипса, который заключается в обезвоживании части исходного фосфогипсового шлама при температуре 220-250 °С до состояния растворимого ангидрита с последующим смешиванием его с остальной частью фосфогипса. При смешивании фосфоангидрита во вращающемся барабане обезвоженный продукт гидратируется за счет свободной влаги исходного материала и в результате этого образуются твердые гранулы двуводного фосфогипса. Предложены и другие методы гранулирования фосфогипса: прессование на торфобрикетных и других прессах, при котором в условиях динамического сжатия достигается «холодное» спекание кристаллов дигидрата сульфата кальция; введение упрочняющих добавок, например ипритных огарков, и др. Фосфогипс может служить и основным сырьевым компонентом в производстве цемента, что обеспечивает эффективный процесс одновременного получения цементного клинкера и серной кислоты (рис. 4.5), сущность которого заключается в термохимическом разло- жении сульфата кальция в восстановительной среде. При этом реакции идут по схеме: CaS04 + 2С = CaS + 2002?; 3CaS04 + CaS = 4СаО + 4SO2T. Сернистый газ улавливается и переводится в серную кислоту Оксид кальция вступает во взаимодействие с Si02, AI2O3 и Ре20з, образуя клинкерные минералы. Минералообразование клинкера в результате каталитического влияния сульфата кальция и восстановительной среды идет при температуре на 50-70 °С ниже, чем обычно. Основным требованием к составу шихты является ограничение содержания Р2О5 не более 2,5% при оптимальном количестве фторидов, устанавливаемом отдельно для каждого сочетания сырьевых материалов. Наличие даже небольшого количества остаточных сульфатов в клинкере усиливает вредное действие фосфатов и фторидов. Фосфогипс до введения в шихту целесообразно высушивать до образования фосфо-ангидрита. Структура получаемого клинкера отличается большей пористостью, благодаря чему он размалывается легче, чем обычный. По данным Шпроцемента, из фосфогипса можно получать цементы средних марок. Основным недостатком такого способа комплексной переработки фосфогипсового сырья являются его высокая энергоемкость, а также более низкое содержание SO2 в обжиговом газе по сравнению с газом, получаемым при сжигании серы или колчедана. Капитальные затраты на строительство завода, работающего по этой технологии, в 5 раз, а потребление энергии - в 2 раза выше, чем на строительство завода, работающего на сере. В последние десятилетия проведены работы по получению быстротвердеющих и высокопрочных сульфоалюминатно-белитовых цементов на основе фосфогипса (марок М400-М600). Получение таких цементов возможно при температурах на 200-250 °С ниже характерных для портландцемента, что позволяет экономить значительное количество тепла, производительность печей при этом повышается на 15-25%. Сульфоалюминатно-белитовые цементы, наряду с интенсивным ростом прочности, характеризуются высокой коррозионной стойкостью, по сульфатостойкости они превосходят даже глиноземистый цемент, обладают незначительной усадкой или практически безусадочны. В состав сырьевой шихты входят фосфогипс, алюмосиликатные компоненты и восстановитель в количестве, обеспечивающем неполное разложение сульфата кальция, Неразложившаяся часть CaS04 идет на образование минералов: 3 (СА) • CaS04, 2 (C2S) • CaS04, а также остается в несвязанном виде. Остальная часть CaS04 разлагается с выделением в газовую среду SO2, который перерабатывается в серную кислоту. Полученный на основе фосфогипса безалитовый цемент - быст-росхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее с пределом прочности при сжатии 20-25 и 30 МПа через 1 и 28 сут нормального твердения соответственно, устойчивое к воздействию минеральзованных вод. При использовании маложелезистых видов сырья могут быть получены белый, а при введении красителей - цветные сульфосодер-жащие цементы. Особенности твердения сульфосодержащих минералов позволили разработать сверхбыстротвердеющий цемент - бесалит: предел прочности цемента при сжатии составляет 7-12,6; 16-21,7 и 18-30,8 МПа через 2; 6 и 24 ч соответственно; на 28-е сут прочность составляет 40-52,3 МПа. Высокая эффективность производства сульфатированных цементов может быть достигнута при наличии соответствующих запасов глиноземсодержащего сырья. Полученные при использовании фосфогипса сульфоалюминатные и кальциево-сульфатные спеки могут применяться в производстве расширяющихся и напрягающих цементов. При получении напрягающего цемента продукт спекания фосфогипса и мела, взятых примерно поровну, измельчают до удельной поверхности 2500-3000 си/т и вводят в портландцемент в количестве до 15%. Варьируя содержание добавки, можно получать напрягающие цементы с малой НЦ-20 и средней НЦ-40 энергией самонапряжения. Введение фосфогипсо-известковых спеков в портландцемент Здолбу-новского ЦШК позволило получить напрягающий цемент с устойчивым линейным расширением 0,2-0,5% и самонапряжением 1,8-2,7 МПа. Применение фосфогипсо-известкового спека как расширяющей добавки в производстве асбестоцементных изделий на Киевском асбесто-шиферном комбинате дало возможность повысить прочность листов на 15%, ударную вязкость - на 6, без уменьшения несущей способности снизить толщину листа на 10%, что в расчете на производительность комбината позволяет получить существенный экономический эффект. Возможно комбинированное производство белого цемента и сернистого газа при неполной диссоциации фосфогипса в слабовосстановительной среде при 1200-1250 °С. При отсутствии месторождений природного карбонатного сырья эффективна переработка фосфогипса в серную кислоту и известь. Кроме производства вяжущих и изделий на их основе, известны и другие пути утилизации фосфогипса. Опыты показали, что добавка до 5% фосфогипса в шихту при производстве кирпича интенсифицирует процесс сушки и способствует повышению качества изделий. Объясняется это улучшением керамико-технологических свойств глиняного сырья за счет присутствия основного компонента фосфогипса - двуводного сульфата кальция. Положительно влияют на процесс формования и обжига примеси фосфогипса - неразложившийся апатит и неотмытая фосфорная кислота. На основе фосфогипса получа- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 |
