ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2052415

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Имя изобретателя: Макаров В.Н.; Маслобоев В.А.; Лебедев В.Н. 
Имя патентообладателя: Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента:  1992.02.25

Использование: для получения искусственного камня из двуводного гипса без предварительного превращения его в полуводный гипс. Сущность: в качестве сырья используется фосфогипс - отходы производства фосфорных удобрений, в частности отходы производства ортофосфорной кислоты из апатита. Изделия формуют из влажного фосфогипса, поступающего непосредственно с вакуум-фильтров при давлении 6-10 МПа. В сырьевую смесь предварительно добавляют известь из расчета 36-39 г/кг влажного фосфогипса. В процессе формования влажность смеси снижается с 28-40 до 17-19%.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых блоков для внутренних перегородок, облицовочных плит и дpугих изделий из фосфогипса отходов производства фосфорных удобрений, в частности отходов производства ортофосфоpной кислоты из апатита.

Наиболее широко распространенный способ изготовления гипсовых изделий предполагает использование сухого полуводного гипса. Применительно к отходам производства, в частности к фосфогипсу, это требует сложной и энергоемкой подготовки, которая включает отмывку продукта от остатков фосфорной кислоты, фильтрацию на вакуум-фильтрах, сушилку и варку с переводом двуводного гипса в полуводный [1]

Кроме значительных энергетических затрат, данный способ имеет и технологические трудности: фосфогипс после фильтров проявляет тенденцию к слеживанию, что усложняет его загрузку в варочные котлы и снижает равномерность дегидратации. Все это существенно ограничивает использование гипсосодержащих отходов.

Известен способ изготовления гипсовых изделий из двуводного гипса, включающий прессование в открытом объеме с одновременным прогревом до температуры 150-160оС при давлении прессования 800-1200 кг/см2 [2]

Этот способ малопроизводителен и связан с большими энергозатратами.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ изготовления гипсовых изделий [3] путем приготовления сырьевой смеси из молотого двуводного гипса (или гипсосодержащих отходов) и воды с водотвердым отношением 0,25-0,30, в которую последовательно вводят известковую суспензию с водотвердым соотношением 2,5-4,0 и гипсового вяжущего до получения композиции, содержащей, мас. двуводный гипс 50-70; гипсовое вяжущее 5-20; известь 15 40. Смесь формуют под давлением 7-10 МПа с одновременным удалением воды затворения до получения водовяжущего отношения 0,22-0,30.

Недостаток известного способа-использование сухого молотого двуводного гипса и гипсового вяжущего. Это не позволяет использовать отходы производства фосфатных удобрений фосфогипс без предварительной подготовки и требует сушки и помола отходов. Кроме того, около половины сырьевой смеси составляет первичное сырье: гипсовое вяжущее и известь.

Цель изобретения упрощение способа изготовления гипсовых изделий при одновременном снижении энергозатрат и расхода первичного сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления гипсовых изделий, включающем приготовление сырьевой смеси из фосфогипса и гашеной извести, формование изделий, выдержку их под давлением и сушку, в качестве фосфогипса используют свежеосажденный продукт фильтрации сернокислых отходов производства ортофосфорной кислоты из апатита после отделения редких земель. Гашеную известь вводят в количестве 36-39 г/кг фосфогипса. Выдержку изделий под давлением осуществляют до обеспечения влажности 17-19%

Сущность изобретения заключается в том, что используются свойства фосфогипса, который после извлечения из него редких земель переходит в двуводную метастабильную высокодисперсную форму. Сразу же после фильтрации на вакуум-фильтре к фосфогипсу произвольной влажности (28-40% без предварительной сушки) добавляют 5% по массе в пересчете на сухое вещество, что составляет 46-39 г/кг влажного фосфогипса гашеной извести, тщательно перемешивают и сырьевую смесь формуют прессованием при статическом давлении 6-10 МПа и выдерживают под нагрузкой до достижения влажности прессуемой массы 17-19% Отпрессованное изделие сушат до достижения равновесия влажности. В связи с тем, что прессование ведут таким образом, что изделие находится под нагрузкой до достижения необходимой оптимальной влажности, колебания влажности сырья учитываются дозировкой, не оказывая решающего влияния на свойства конечного продукта.

Основные свойства получаемых гипсовых изделий после сушки при комнатной температуре: прочность при одноосном сжатии -12,0-18,0 МПа; прочность при згибе 4,5-5,0 МПа; средняя плотность -1200-1500 кг/м3; водопоглощение -10-15% коэффициент водостойкости -0,8.

Предложенный способ предполагает производство изделий из гипса непосредственно в основном технологическом переделе производства фосфатных удобрений. Необходимо вести формовку изделий из материала, поступающего непосредственно с фильтров, исключая операции сушки и помола, что снижает энергозатраты. Предварительная сушка, обезвоживание или хранение фосфогипса после извлечения редких земель существенно ухудшают технологические свойства сырья: происходит собирательная перекристаллизация микрокристаллов гипса и окомкование сырья, вследствие чего прочность гипсового камня снижается. После полного высыхания фосфогипс становится непригодным для реализации согласно предложенному способу.

Пример 1. 2 кг влажного фосфогипса, полученного при производстве ортофосфорной кислоты из апатитового концентрата на Череповецком ПО "Аммофос", обрабатывают 10 л раствора серной кислоты с концентрацией 10 г/л при перемешивании в течение 0,5 ч для выщелачивания редких земель. Осадок отфильтровывают на вакуум-фильтре. Свежеотфильтрованный фосфогипс влажностью 28% смешивают в лабораторном смесителе с гашеной известью из расчета 39 г на 1 кг влажного фосфогипса. Из смеси берут навески, из которых отпрессовывают образцы цилиндрической формы с высотой, равной диаметру, при прессовом давлении 6,0 МПа для проведения испытаний на сжатие. Выдержку под давлением осуществляют до достижения влажности образцов, раной 19% Из других навесок отпрессовывают образцы для испытаний на изгиб при том же давлении и выдержке. Определение прочности при одноосном сжатии и изгибе проводили по стандартной методике после сушки при комнатной температуре до постоянной массы. Плотность образцов составила 1250-1320 кг/м3, прочность при одноосном сжатии 12,0-13,9 МПа, прочность при изгибе 4,5-4,65 МПа, водопоглощение 15%

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1. Свежеотфильтрованный фосфогипс влажностью 39% смешивают с гашеной известью из расчета 36,0 г на 1 кг влажного фосфогипса. Давление прессования увеличивали до 10,0 МПа, а остаточную влажность снизили до 17% Плотность образцов составила 1450-1500 кг/м3, проч-ность при одноосном сжатии 17,0 18,0 МПа, прочность при изгибе 4,85-5,0 МПа, водопоглощение 10%

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1. Свежеотфильтрованный осадок фосфогипса выдерживают при комнатной температуре и влажности в течение трех суток. Средняя влажность фосфогипса снизилась до 22% Остаточная влажность после прессования составила 17% Средняя прочность образцов при одноосном сжатии составила лишь 5 МПа.

Пример 4. Процесс ведут аналогично примеру 1. Полученный осадок фосфогипса высушивают и дегидратируют до полуводного гипса, что контролируется по стандартной методике. Полученный материал доизмельчался и испытывался по ГОСТ 23789-79. Прочность гипсового камня в возрасте 2 ч составила 3,5-5,0 МПа, а после высыхания до постоянной массы -5,0-7,5 МПа.

Из вышеприведенных примеров видно, что предложенный способ обеспечивает стандартное качество гипсового камня, одновременно позволяет упростить технологический процесс изготовления гипсовых изделий, снизить энергоемкость способа за счет исключения предварительной сушки фосфогипса. Кроме того, снижается расход первичного сырья с 20-60% полуводного гипса и извести по прототипу до 5% извести по предложенному способу.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий приготовление сырьевой смеси из фосфогипса и гашеной извести, формование изделий, выдержку их под давлением 6 - 10 МПа и сушку, отличающийся тем, что в качестве фосфогипса используют свежеосажденный продукт фильтрации сернокислых отходов производства ортофосфорной кислоты из апатита после отделения редких земель, гашеную известь используют в количестве 36 - 39 г/кг фосфогипса, а выдержку под давлением осуществляют до обеспечения влажности изделий 17 - 19%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фосфогипс имеет влажность 28 - 40%.

Версия для печати
Дата публикации 23.05.2007гг


вверх