Розділ 2
Сировинні матеріали та методи дослідження
Характеристики і властивості фосфогіпсу і золи–винос
Фосфогіпсові відходи є побічним продуктом у виробництві фосфорної кислоти
екстракційним способом. Залежно від температурно-концентраційних умов
розкладання фосфатної сировини тверда фаза сульфату кальцію може бути
представлена однією з трьох форм: дегідратом, напівгідратом або ангідритом.
Більшість досліджень виконано із застосуванням рядового фосфогіпсу (ФГ)
Віницького ДВО “Хімпром”, що утворюється у виробництві ортофосфорної кислоти
дегідратним методом, а також кондиційованого фосфогіпсу (ФГН), отриманого
шляхом нейтралізації рядового ФГ вапном відповідно ДСТУ Б.В 2.7-2-93.
Для дослідження фізико–механічних властивостей ФГ відібрано проби зі стрічки
фільтру і з відкритого відвалу. Проби відрізнялися різним вмістом сульфату
кальцію та домішок. Хімічний склад ФГ наведено в табл. 2.1.
Примітка: ФГ-1, АФ – проба фосфогіпсу взята із стрічкового фільтру; ФГ*–2,
ФГ**-2 – пробу фосфогіпсу взято з відвалу з двох різних місць при зберігані
протягом двох місяців у приміщенні за температури +18оС.
Накопичені у відвалах країн СНД фосфогіпси мають приблизно одинаковий хімічний
склад, оскільки використовувались ідентичні технологічні лінії виробництв
фосфорних добрив і одна і одна і таж сировина – Кольські апатити.
Таблиця 2.1
Хімічний склад фосфогіпсів ДВО "Хімпром" м. Вінниці
Основні складові
Вміст, % по масі
ФГ-1
ФГ*-2
ФГ**-2
АФ
Загальне P2O5
0,5-1,5
1,2
1,3
1,2-1,5
Водорозчинні P2O5
0,1-0,7
1,0
1,1
0,7-2,0
CaSO4
90
91
92
95
0,1-0,2
0,2
0,15
1,2-1,5
Водонерозчиний F
0,2
0,15
0,12
0,9-1,0
Вода гігроскопічна
21-29
25-35
26-34
18-22
Вода кристалогідратна
19-21
22-25
20-25
5,5-6,5
Із табл. 2.1, випливає ФГ Вінницького ДВО “Хіпром” задовольняє вимогам ДСТУ Б В
2.7-1-93 на рядовий ФГ відповідності до яких:
вміст сульфату кальцію повинен бути не менше 90%;
загальний вміст фосфатів (в перерахунку P2O5) не більше 1,5%;
водорозчинних фосфатів (в перерахунку P2O5) не більше 1,2%;
уміст фторидів (в перерахунку на F) не більше 0,3%;
вологість не більше 72%.
Однією з особливостей фосфогіпсу є підвищений вміст радіонуклідів, а саме
концентрація радію – 226 у фосфогіпсі іноземних держав становить близько 900
Бк/кг. У цих країнах через високий рівень радіації фосфатної сировини береться
до уваги та визначається колективна доза опромінення під час використання також
і фосфорних міндобрив з розрахунком їх накопичення у ґрунті та харчових
продуктах. В розрахунках беруть до уваги концентрацію урану 238ё300 Бк/кг і 200
Бк/кг, для радію–226 разом зі своїми продуктами розпаду. Активністю калію-40 та
торію-232 нехтують. Порівняльні дані радіоактивності фосфогіпсів та інших
матеріалів наведено в табл. 2.2.
Середня питома концентрація природних радіонуклідів будівельних матеріалів
різних країн відрізняється, що відображено в табл. 2.2. Вміст природних
радіонуклідів в різних будівельних матеріалах гіпсові та фосфогіпсові зручно
порівнювати за їх сумарною питомою активністю радіоактивності (Сеф) [91].
Таблиця 2.2
Вміст природних радіонуклідів у матеріалах і відходах різних країн [92,93]
Матеріал
Країна
Питома активність, Сэфф, бк/кг
Радій-226
Торій-232
Калій-40
Бк/кг
Гіпс
Україна
38
196
65
Фосфогіпс
ФРГ
600
110
616
Великобританія
800
20
70
832
США
1500
1509
Польща
580
580-740
Фосфорит
Йорданія
707
48,6
39,8
774
Фосфогіпс
Україна
32,9
13,6
51
56,9
Зола-винос
Україна
70
115
740
284
Згідно вимог сумарна питома активність природних радіонуклідів у будівельних
матеріалах, які використовуються для всіх видів будівництва без обмежень не
повинна перевищувати 370 Бк/кг, потужність експозиційної дози (ПЕД) зовнішнього
гамма-випромінювання в приміщеннях з постійним перебуванням людей - не більше
30-50 мкр/год, а еквівалентна рівноважна концентрація радону (ЕКР) в повітрі
приміщення - 50-100 Бк/м3. Перше значення ПЕД і ЕКР відносять до будівель, що
проектуються, будуються і реконструюються, друге граничне значення - до
будівель і споруд, що експлуатуються.
Наведені у таблиці 2.2 результати підтверджують можливість використання
вітчизняних фосфогіпсів у будівельних матеріалах та їх подальше використання
для усіх видів будівництва без обмежень.
Питому активність природних радіонуклідів (Асум. ПРН) визначали відповідно до
“Положення про радіоактивний контроль на підприємствах будіндустрії і
будматеріалів України”. Дані табл. 2.2 доводять, що для вибраних в дослідженнях
сировинних матеріалів, значення Асум також знаходиться в межах допустимих і не
перевищує 370 Бк/кг.
За дослідженнями фосфогіпсу Вінницького ДВО “Хімпром”, у них вміщуються зростки
кристалів (до 0,2 мм). До малорозчинних у воді домішок належить нерозкладена
сировина - кварц, до цієїж групи належать малорозчинні фосфати і фториди, а
також домішки, що входять до складу кристалічної гратки CaSO4 й утворюють
тверді розчини заміщення (CaHPO4·2H2O) і проникнення [94]. У фосфогіпсі у
вигляді домішку містяться апатит, що не розклався, і кремнезем.
За фізичним станом фосфогіпс відноситься до дисперсно вологого типу, на відміну
від природного гіпсового каменю, утвореного з кусків, з середньою вологістю
близько 3 %, що впливає на його переробку у в’яжуче. Дисперсність фосфогіпсу
виключає із процесу виробництва подрібнення. Однак висока вологість викликає
необхідність його переробки на місцях утворення, оскільки транспортування
потребує великих затрат, а на сушіння витрачається велика кількість палива.
Середньомозаїчний різновид, до якого відноситься структура фосфогіпсу, є
найрозповсюдженішим і не суттєво не впливає на техн
- Киев+380960830922