ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОГИПСА 1.1. Стандарты и технические характеристики фосфогипса Фосфогипс — это материал, получаемый при переработке фосфоритов и апатитов. Фосфогипс — белое, твердое вещество, состоящее в основном из сульфата кальция, а также рядом примесей, которые зависят от технологии обработки фосфоритного сырья и условий хранения. Мировые запасы фосфатов оцениваются в 69 млрд т. В Российской Федерации запасы фосфатов в фосфоритах оцениваются в 217 млн т и ещё 708 млн т в апатитах. Есть два вида фосфогипса — дигидрат и полугидрат. Дигидрат используют в сельском хозяйстве для мелиорации и восстановления почвы, а также для снижения загрязнения почв рядом с автомагистралями. А полугидрат — это новый материал, который можно применять в дорожном строительстве. Фосфогипс содержит не менее 80 % гипса (CaSO4·2H2O либо CaSO4·0,5H2O) в виде мелких кристаллов и 1-2 % водорастворимого оксида фосфора (P2O5), являющихся его полезными составляющими. Также он содержит примеси растворимых (серная кислота, фосфорная кислота, моно- и дикальций фосфат) и нерастворимых (кремнезем, фосфаты, фториды, оксиды) веществ, в т.ч. редкоземельных и радиоактивных элементов, тяжелых металлов и иных вредных и токсичных элементов. Нежелательные примеси-элементы (например, уран, торий, радий, полоний, кадмий, радон, неодим, диспрозий, тербий, церий, лантан, празеодим) как ценное сырье могут быть извлечены из фосфогипса. Химический состав фосфогипса в пересчете на окислы следующий: CaO – 30-42 %; SO3 – 44-52 %; P2O5 – 1-2 %; F – 0,1-1 %; Al2O3 – 0,3-5 %; Fe2O3 – 0,2-2 %; SiO2 – 0,3-10 %; H2O – 25-40 %. Фосфогипс может существовать в трех видах: в виде ангидрита (CaSO4), полугидрата (CaSO4·0,5H2O) или дигидрата (CaSO4·2H2O) в зависимости от концентрации P2O5 и температуры. Фосфогипс получают как побочный продукт (как отходы) при производстве фосфорной кислоты и фосфорных удобрений из апатитов и фосфоритов. Как правило, предприятия, занимающиеся производством фосфорных удобрений и фосфорной кислоты, выпускают дигидрат или полугидрат фосфогипса в виде влажного порошка, содержащего 25 – 40 % воды. Дигидрат и полугидрат фосфогипса обычно вывозятся в отвалы и нередко смешиваются друг с другом. В настоящее время в России в отвалах промышленных предприятиях и химических заводов накопилось порядка 320 миллионов тонн фосфогипса, что приводит к загрязнению окружающей среды, занимает сотни гектаров пахотных земель; для его хранения и транспортирования в отвалы требуются большие материальные и трудовые затраты. Дигидрат фосфогипса не обладает какими-либо вяжущими свойствами, в отвалах постепенно теряет воду, превращаясь в сухой белый порошок. Полугидрат фосфогипса (фосфогипс-полугидрат сульфата кальция), отфильтрованный от фосфорной кислоты, охлаждаясь с 90 – 105 °С до температуры окружающей среды, постепенно переходит в дигидрат, кристаллизуясь и превращаясь в гипсовый камень. Длительность этого перехода зависит от температуры окружающей среды и количества оставшейся в фосфогипсе фосфорной кислоты и может достигать нескольких часов или суток. И только лишь свежий фосфогипс-полугидрат сульфата кальция обладает вяжущими свойствами и может быть использован для устройства конструктивных слоев дорожных оснований. Причем свежим называется только полугидрат фосфогипса, имеющий возраст до 3 сут с момента выпуска. Полугидрат фосфогипса, пролежавший более 3 суток, теряет свою прочность на 40 – 50 %. Для сельского хозяйства разработан ГОСТ на фосфогипс - ГОСТ Р 58820-2021 «ФОСФОГИПС ДЛЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА». Настоящий стандарт распространяется на фосфогипс для сельского хозяйства, применяемый в качестве мелиоранта для химической мелиорации почв, кальцийсеросодержащего удобрения, сырья для приготовления компостов (далее - фосфогипс). В зависимости от состава исходного сырья и свободной (физико-механически связанной) воды фосфогипс выпускают следующих марок: · А-1 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 92%, высушенный до содержания свободной воды 6%; · А-2 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 92%, подсушенный при естественных условиях с содержанием свободной воды 20%; · Б-1 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 85%, высушенный до содержания свободной воды 6%; · Б-2 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 85%, подсушенный при естественных условиях с содержанием свободной воды 20%; · В-1 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 77%, высушенный до содержания свободной воды 6%; · В-2 - фосфогипс с массовой долей основного вещества 77%, подсушенный при естественных условиях с содержанием свободной воды 20%. Таблица 1.1 Физико-химические показатели фосфогипса | Наименование показателя | Норма для марки | | А-1 | А-2 | Б-1 | Б-2 | В-1 | В-2 | | 1 Массовая доля основного вещества | 92 | 92 | 85 | 85 | 77 | 77 | | ( | | 
), в пересчете на сухое вещество, %, не менее | | 2 Массовая доля свободной воды, %, не более | 6 | 20 | 6 | 20 | 6 | 20 | | 3 Массовая доля водорастворимых фтористых соединений, в пересчете на фтор (F), %, не более | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | Источник: по данным ГОСТ Р 58820-2021 Фосфогипс содержит неорганические фосфаты - от 0,7% до 3,0% в пересчете на пентаоксид фосфора ( ).
|
