Введение к работе
Актуальность проблемы
При производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) методом сернокислотного разложения фосфатного сырья, в частности хибинского апатитового концентрата, побочным продуктом (отходом) является фосфогипс. Ежегодное образование фосфогипса на территории Российской Федерации составляет ~ 14 млн. т.
В настоящее время в РФ, выпуск ЭФК увеличивается, и как следствие этого увеличивается образование фосфогипса. Данный отход складируется в виде отвалов, при создании которых отчуждаются земли, эксплуатация отвалов требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат, которые отражаются на себестоимости удобрений. Использование фосфогипса не превышает 1% от общего объема образования.
Таким образом, вопрос переработки данного отхода является актуальным. Одним из самых перспективных направлений применения фосфогипса является его использование в промышленности строительных материалов.
Цель и задачи работы
Целью настоящей работы является разработка технологии получения гипсового камня, удовлетворяющего требованиям цементной промышленности. С этой целью решались следующие задачи:
поиск и исследование способов и условий формирования гипсового камня (содержание извести, температура, давление, рН);
разработка технологических приемов получения гипсового камня, удовлетворяющего требованиям потребителей;
разработка принципиальной аппаратурно-технологической схемы производства гипсового камня для цементной промышленности.
Научная новизна
В результате исследований процесса фазового перехода полугидрат сульфата кальция (ПСК) — дигидрат сульфата кальция (ДСК) в водных растворах сульфата и нитрата аммония установлено ускоряющее действие растворов вышеуказанных солей на процесс гидратации ПСК. Наилучшим ускорителем фазового перехода является 5 % масс, раствор сульфата аммония.
Получены данные по гидратации промышленных влажных образцов ПСК производства ООО «Балаковские минеральные удобрения» (000 «БМУ») в лабораторных и промышленных условиях, установлена зависимость сроков гидратации ПСК от температуры и кислотности (рН) среды.
Определены параметры (соотношение реагентов, рН среды) процесса нейтрализации кислых примесей ПСК известью-пушонкой.
Установлены необходимые условия получения гипсового камня заданной плотности и прочности (давление, рН, время, влажность).
Практическая значимость работы
На основе полученных экспериментальных и расчетных данных разработана технология получения нейтрализованного гипсового камня из полугидрата сульфата кальция, применительно к условиям 000 «БМУ» (получен патент №2396209 РФ). Установлена возможность применения искусственного гипсового камня на различных
предприятиях по производству портландцемента, в том числе на ОАО «Ульяновскцемент» и ОАО «Вольскцемент».
Реализация и внедрение результатов работы:
Основные материалы диссертации нашли применение при разработке исходных данных на проектирование производства нейтрализованного гипсового камня на площадке ООО «БМУ».
Методы исследования:
Для решения поставленных задач проводились лабораторные, опытно-промышленные и промышленные испытания с применением современных химических и физико-химических методов, в том числе: рентгенофазовый анализ, DTG-TG анализ, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, а также оптическая и растровая электронная микроскопия (Tesla BS 301).
Публикации:
По результатам диссертации опубликовано 13 печатных работ (6 статей и 6 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях, 1 патент РФ).
Объем и структура работы:
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, шести глав, выводов, приложений и списка цитируемой литературы, включающего 130 наименований. Работа изложена на 138 страницах печатного текста и содержит 37 рисунков, 23 таблицы и 4 приложения.
Личный вклад автора:
В основу диссертации положены результаты научных исследований, выполненных автором в ОАО «НИУИФ». Личный вклад автора состоит в непосредственном проведении экспериментов, обработке, анализе и обобщении полученных данных.
