Способ переработки гипсосодержащего отхода для использования в промышленности строительных материалов

Изобретение относится к переработке гипсосодержащих отходов и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - получение качественных, экологически чистых строительных материалов при низких энергозатратах. В способе переработки гипсосодержащего отхода для использования в промышленности строительных материалов, включающего смешение указанного отхода с нейтрализующей добавкой, с последующей термообработкой и объемно-динамическим прессованием на валковых брикетных прессах с усилием 150-400 МПа, термообработку осуществляют воздействием ИК-излучения длиной волны 5-25 мкм продолжительностью 2-5 мин, а в качестве нейтрализующей добавки используют известь негашеную и гидроокись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: негашеная известь - 1-7, гидроокись алюминия - 0,01-3; гипсосодержащий отход - остальное. 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к способу переработки гипсосодержащих отходов для использования в промышленности строительных материалов и может найти применение при производстве гипсовых вяжущих и цементов.

Известен способ переработки гипсосодержащих отходов, например фосфогипса, для использования в промышленности строительных материалов путем нейтрализации гидроксидом кальция с последующим фильтрационным прессованием и отводом фильтрата (см., например, патент РФ №2215707, опубликован 10.11.2003 г).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки гапсосодержащего отхода для использования в промышленности строительных материалов, включающий репульпацию в воде фосфогипса, смешение указанного отхода с нейтрализующей добавкой извести, с последующей термообработкой и прессованием прокаткой под давлением 300-2000 МПа с получением пластин толщиной 4-10 мм (см., например, авторское свидетельство СССР №1839167, опубликовано 26.01.86 г.)

Недостатком перечисленных способов является появление в процессе прессования фильтрационной и репульпированной жидкости, что неизбежно приводит (в многотоннажном производстве) к организации очистных сооружений с большими капитальными вложениями, с одновременным повышением энергозатрат.

Целью настоящего изобретения является получение качественных, экологически чистых строительных материалов при низких энергозатратах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки гипсосодержащего отхода для использования в промышленности строительных материалов, включающем смешение указанного отхода с нейтрализующей добавкой с последующей термообработкой и прессованием на валковых брикетных прессах с усилием 150-400 МПа, термообработку осуществляют воздействием инфракрасного излучения длиной волны 5-25 мкм в течение 2-5 минут, а в качестве нейтрализующей добавки используют известь негашеную и гидроокись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь	1-7
гидроокись алюминия	0,01-3
гипсосодержащий отход	остальное

В качестве гипсосодержащего отхода может быть использован, например, фосфогипс, или борогипс, или цитрогипс.

Используемые в качестве нейтрализующей добавки негашеная известь и гидроксид алюминия способствуют нейтрализации кислых соединений с образованием, например, труднорастворимых трикальцийфосфатов, фтористого кальция и гидроалюминатов. Воздействие ИК-излучения с длиной волны 5-25 мкм в течение 2-5 минут приводит к удалению большей части свободной и частично кристаллизационной влаги до остаточного влагосодержания 1-7 мас.%. Создаются предпосылки для образования более высокой дисперсности частиц кристаллической фазы за счет наиболее плотной их упаковки и развития новых контактов кристаллизационного типа. При меньших длинах волн ИК-излучения и продолжительности облучения не достигаются требуемые температуры нагрева сырья, а при выходе за заявленные пределы возможны необратимые нежелательные изменения в ходе процесса.

В условиях объемно-динамического прессования на валковых брикетных прессах с усилием 150-400 МПа происходит увеличение внутренней энергии исходного сырья за счет разрушения гипсососдержащих кристаллогидратов до образования мелкокристаллической структуры, а также вскрытия и вывода кислых ионов фтора, фосфора и др..

Приводим примеры реализации предлагаемого способа (таблица).

Таблица ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА
№ п/п	Содержание СаО, мас.%	Содержание Al(OH) мас.%	Количество исходного сырья, мас.%	Длина волны ИК-излучения, мкм	Продолжительность ИК-излучения, мин	Усилие прессования, МПа	Прочность гипсового камня, МПа
1	1,0	0,01	98,91	5,0	2,0	150,0	7,5
2	7,0	1,0	92,0	15,0	3,0	200,0	10,0
3	5,0	3,0	92,0	25,0	5,0	400,0	8,0
4	0,5	0,0	99,5	5,0	2,0	150,0	3
5	8,0	4,0	88,0	15,0	3,0	200,0	3
6	1,0	3,0	96,0	3,0	10,0	150,0	2
7	1,0	3,0	96,0	30,0	3,0	150,0	3
8	1,0	3,0	96,0	15,0	3,0	100,0	2
9	1,0	3,0	96,0	15,0	3,0	500,0	9,0*
• - экономически нецелесообразно В примерах 1-3 сырье - фосфогипс; 4-6 сырье - борогипс; 7-9 сырье - цитрогипс

Предлагаемый способ позволяет достигать высокой степени нейтрализации исходного сырья: рН постепенно изменяется в заданном режиме от слабокислой (2,5-3,5) до слабощелочной (7,5-8,0).

Изменяя интенсивность внешней нагрузки, можно управлять процессами гидратации и структурообразования систем для формирования высокопрочной кристаллической структуры искусственного гипсового камня и получения на его основе гипсовых вяжущих прочностью от Г-7 до Г-10 и выше, а также ангидритовых вяжущих.

В производственных условиях опробована технологическая линия полного цикла от разработки отвалов до получения искусственного гипсового камня в виде стандартных брикетов (50×45×25 мм). Предлагаемый способ прошел опытные испытания в производственной лаборатории Евроцемента и промышленные - на отечественных предприятиях стройиндустрии (ОАО «Щуровский цемент», ОАО «Спассскоцемент», ОАО «Михайловский цементный завод»), где получил заключение о «промышленной пригодности в цементной и гипсовой отрасли». На основании опытно-производственных испытаний разработаны и утверждены технические условия ТУ 5743-001-58460580-2004 от 01.05.2004 г. получены Сертификат соответствия № РОСС RU.СЛ 38.С00002 от 23.08. 2004 г. (ВНИИстром РОСС RU №001.11 СК38 10.06.2004 г.) и Санитарно-эпидемиологическое заключение №66.01.10.570. Т. 002672.04.04 от 21.04.2004 г.

Проведены опытно-промышленные испытания полученного искусственного гипсового камня на пригодность в качестве гипсового вяжущего (ВНИИстром им. Будникова, НИИ Стройфизика, фирма «Erisim Makina», Турция, фирма «Ceric» Франция), которые дали положительные результаты.

Способ переработки гипсосодержащего отхода для использования в промышленности строительных материалов, включающий смешение указанного отхода с нейтрализующей добавкой с последующими термообработкой и прессованием на валковых брикетных прессах с усилием 150-400 МПа, отличающийся тем, что термообработку осуществляют воздействием инфракрасного излучения с длиной волны 5-25 мкм в течение 2-5 мин, а в качестве нейтрализующей добавки используют известь негашеную и гидроокись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Негашеная известь	1-7
Гидроокись алюминия	0,01-3
Гипсосодержащий отход	Остальное