Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 10
1.1 Фосфогипс 10
1.2 Способы производства гипсовых вяжущих из природного сырья и фосфогипса 11
ГЛАВА 2. Материалы, использованные при проведении работ и методики исследования 16
2.1 Фосфогипс Волховского алюминиевого завода 16
2.2 Методики исследований 26
ГЛАВА 3. Разработка технологии производства гипсового вяжущего из фосфогипса ваз 28
3.1 Гипсовые вяжущие, полученные в лабораторных условиях 28
3.2 Определение параметров технологии производства гипсового вяжущего из фосфогипса в опытно-производственных условиях 29
3.3 Определение оптимальных параметров технологии 37
3.4 Снижение приведенных затрат топлива, энергии и себестоимости гипсового вяжущего путем реконструкции оборудования и оптимизации технологии его производства 51
3.5. Изменение технологических свойств гипсового вяжущего при его хранении («старение») 53
Выводы по главе 3 63
ГЛАВА 4. Строительные материалы и изделия на основе фосфогипса волховского алюминиевого завода 65
4.1. Сухие строительные смеси на основе гипсового вяжущего 66
4.2. Гипсовые плиты для внутренней отделки 77
4.3. Плиты для перегородок и стеновые камни на основе вяжущего из фосфогипса 91
4.4. Монолитное домостроение 96
Общие выводы 102
Литература 104
Приложение 113
- Способы производства гипсовых вяжущих из природного сырья и фосфогипса
- Фосфогипс Волховского алюминиевого завода
- Определение параметров технологии производства гипсового вяжущего из фосфогипса в опытно-производственных условиях
- Плиты для перегородок и стеновые камни на основе вяжущего из фосфогипса
Введение к работе
Актуальность темы.
При производстве ортофосфорной кислоты и сложных минеральных удобрений образуется промышленный отход — фосфогипс. На 1 т основного продукта приходится до 3 т шлама, содержащего 15-40% жидкой фазы. В настоящее время фосфогипс не перерабатывается и направляется в накопители. В накопителе Волховского алюминиевого завода (ВАЗ) находится более 20 млн. т фосфогипса и он занимает 170 га земли. Фосфогипс содержит минеральные и органические примеси, в том числе растворимые в воде. Гипсонакопитель ВАЗ имеет выход в реку Волхов и является источником загрязнения воды, которая далее попадает в Ладожское озеро, являющееся основным источником питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга. В воду поступают фосфаты, фториды и другие вещества. По данным Ленкомэкологии в Ладожское озеро из гипсонакопителя ВАЗ ежегодно поступает 100-500 т фосфатов.
В то же время разведанные запасы гипсового сырья на Северо-Западе Российской Федерации отсутствуют. Гипсовые вяжущие и изделия изготавливают из природного гипсового камня Новомосковского месторождения, который перевозится на расстояние более 800 км. Единственным источником гипсового сырья на Северо-Западе РФ является фосфогипс.
Недостатком фосфогипса, как промышленного сырья, является сравнительно высокая влажность отхода после фильтрации жидкой фазы, достигающая 40 % по массе. Сравнительно высокая влажность фосфогипса приводит к увеличению расхода топлива и энергии при производстве гипсовых вяжущих и изделий. Основной задачей диссертационной работы является разработка эффективной технологии производства вяжущего и
строительных изделий из фосфогипса, позволяющей получать конкурентоспособную продукцию.
Цель и задачи исследований.
Целью работы является разработка технологии производства гипсового вяжущего, а также строительных материалов и изделий на его основе, из фосфогипса ВАЗ.
В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:
Разработать технологию производства гипсового вяжущего из отвального фосфогипса ВАЗ.
Оптимизировать параметры технологического процесса с целью снижения приведенных затрат топлива, энергии и себестоимости вяжущего, а также получения продукта со стабильными характеристиками.
3. Определить химико-минералогический, зерновой составы и свойства
фосфогипса, находящегося в накопителе ВАЗ, оценить качество фосфогипса,
как сырья для производства гипсового вяжущего, строительных материалов и
изделий.
4. Исследовать изменения фазового состава и технических свойств
гипсового вяжущего при длительном хранении с целью повышения его
качества.
5. Определить оптимальные составы, разработать технологию
производства и исследовать свойства строительных материалов и изделий на
основе гипсового вяжущего из фосфогипса ВАЗ - сухих строительных
смесей, облицовочных гипсовых плит, пазогребневых плит для устройства
перегородок, пустотелых гипсовых блоков.
6. Разработать методику определения водоудерживающей способности
отделочных смесей - клеевых, шпатлевочных и штукатурных.
7. Подобрать составы формовочных смесей и разработать технологию монолитного строительства стен домов усадебного типа из гипсового арболита.
Научная новизна.
1. Разработана технология производства гипсового вяжущего из фосфогипса ВАЗ путем совмещенных сушки и обжига в шаровой мельнице или трубе-сушилке.
2. Исследован химико-минералогический состав фосфогипса из
накопителя ВАЗ. Проведена оценка качества фосфогипса как сырья для
производства вяжущего.
3. Исследование влияние длительного хранения («старения») на
строительно-технические свойства гипсового вяжущего из фосфогипса ВАЗ.
4. Разработаны составы и исследованы свойства сухих смесей на
основе вяжущего из фосфогипса - клеевых, шпатлевочных и растворных.
5. Разработана технология формирования высокопрочных гипсовых
плит для внутренней отделки.
6. С целью замедления процессов схватывания и твердения предложено
«горячее формование» пазогребневых плит на основе гипсового вяжущего из
фосфогипса.
Предложена методика оценки водоудерживающей способности отделочных смесей (клеевых, шпатлевочных) при нанесении их на сухую поверхность тонким слоем.
В лабораторных и производственных условиях разработана технология монолитного строительства стен домов усадебного типа из гипсового арболита путем формования жестких смесей в подвижной опалубке.
Практическое значение работы.
1. Разработан технологический регламент производства гипсового
вяжущего из фософогипса ВАЗ. Получена лицензия № 728054 per. № ПЛО
263003397 от 26.04.2000г. на право производства вяжущего.
Систематическое производство вяжущего осуществляется с 1991г.
(Ассоциация «Волховгипс»). С 2000г. гипсовое вяжущее аттестовано к
применению для медицинских целей. Разработаны ТУ 9391-003-11168205-00
«Гипс медицинский быстродействующий ГМ-«Волховгипс» [62]. Получена
лицензия № 012110 per. № 42/99-1919-1140 от 25.05.2000г. на право
производства медицинского гипса. «Гипс медицинский быстротвердеющий
ГМ-«Волховгипс» зарегистрирован в Российской Федерации и внесен в
Государственный реестр медицинских изделий, регистрационное
удостоверение № 29/12030400/0572-00 от 05 июля 2000 года.
Последовательная оптимизация параметров технологического процесса производства вяжущего из фосфогипса; а также замена и модернизация оборудования позволили сократить приведенные расходы топлива и энергии соответственно в 6 и 10 раз, по сравнению с исходными показателями, и приблизить их средним по отрасли. В этих условиях конкурентоспособность продукции обеспечивается сравнительно невысокими затратами на сырье — фосфогипс.
Произведена оценка длительного хранения^ («старения») на технические свойства гипсового вяжущего из фосфогипса. Показано, что при производстве вяжущего путем скоростного обжига фосфогипса, старение в регулируемых условиях является важной и необходимой технологической операцией.
4. Разработан технологический регламент производства
высокопрочных плит для внутренней отделки на основе гипсового вяжущего
и ТУ 5742-001-11168205-95 [59] «Плиты гипсовые сборные декоративные».
Плиты использованы при реставрации дворца А.А. Безбородко, отделке
школ, вестибюлей, служебных помещений в Санкт-Петербурге и Ленинградской области.
Предложены составы сухих смесей на основе гипсового вяжущего из фосфогипса и разработан технологический регламент их производства. Разработаны ТУ 6808-001-11168205-95 «Сухая шпатлевочная смесь. Гипсовый клей» [61]. Получена лицензия на производство сухих смесей. Систематическое производство смесей и их реализация осуществляются с 1995г.
По разработанной технологии строительства монолитных стен из арболита на гипсовом вяжущем путем формования жестких смесей построены дома усадебного типа в Ленинградской области. За построенными домами ведется наблюдение.
Достоверность полученных результатов.
Достоверность результатов подтверждается соответствием данных, полученных в лабораторных, опытно-промышленных и производственных условиях, а также практическим опытом работы цеха по производству вяжущего и изделий в течение более 10 лет.
Внедрение результатов исследований.
Все основные результаты исследований внедрены в производство в условиях ассоциации «Волховгипс». (С 1995 года ОАО «Завод по переработке промышленных отходов «Волховгипс» ).
1. Производство гипсового вяжущего из фосфогипса в том числе гипса
медицинского.
Составы сухих строительных смесей и технология их производства.
Технология производства облицовочных гипсовых плит.
4. Производство пустотелых гипсовых блоков и малоэтажные дома,
построенные с их использованием.
5. Технология и практический опыт строительства домов усадебного типа из арболита на основе гипсового вяжущего путем формования жестких смесей.
Апробация работы.
Основные положения работы доложены и обсуждены на V Международном горно-геологическом форуме «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ» СПб, 1997; Международной конференции «Экология жилища» Любек, Германия 1998г.; 54; 55; 58 и 61 научных конференциях СПбГАСУ, 1997; 1998; 200 и 2004 гг.; научно-практическая конференция «Переработка отходов производства. Состояние, перспективы, проблемы», г. Волхов, Ленинградской области, 2000г. Продукция ОАО «Волховгипс» экспонировалась на Международной Лейпцигской строительной ярмарке, Лейпциг, Германия, 1997 г.; Всероссийской выставке «Российские традиции качества», СПб, 1997г; выставках «Волхов - 1999» и «Волхов - 2000»; специализированной выставке «Наука на службе производства Ленинградской области», СПб, 2001г.
По результатам работы опубликовано 6 статей, разработаны 4 нормативных документа.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 23 рисунка, 15 фотографий, список цитированной литературы содержит 97 наименований.
Способы производства гипсовых вяжущих из природного сырья и фосфогипса
Технологические процессы производства гипсовых и ангидритовых вяжущих (сухой процесс) можно разделить на три основных группы, различающиеся скоростью процессов дегидратации сырья, и, как следствие, продолжительностью тепловой обработки.
А). Обжиг сырья в виде щебня в сушильных барабанах или вращающихся печах. Характеризуется сравнительно невысокой скоростью дегидратации сырья. Образуется фронт реакции, который перемещается от поверхности к центру куска. Скорость реакции дегидратации лимитируется диффузионным массопереносом. Обжиг может продолжаться несколько часов в зависимости от максимального размера куска.
Б). Обжиг в гипсоварочных котлах (бесконтактный обогрев). Сырье предварительно измельчается. Нагревание сырья и его дегидратация обеспечиваются через стенку теплового агрегата. Продукты сгорания топлива удаляются. Продолжительность обжига обычно не превышает 2 часа, в зависимости от массы сырья: (в аппаратах периодического действия), зернового и фазового состава сырья и условий теплообмена.
В). Обжиг во взвешенном состоянии (мельницах, аппаратах «кипящего слоя» и др.). Обжигается измельченное сырье, которое контактирует с теплоносителем. Характеризуется высокой скоростью процессов дегидратации. Скоростной обжиг («термоудар») приводит к образованию гетерогенного продукта, состоящего из метастабильных сульфатов кальция. В этих условиях важной и необходимой технологической операцией является охлаждение вяжущего (выдержка, магазинирование, томление).
Из трех, названных выше, вариантов обжиг во взвешенном состоянии имеет преимущества: Прямой тепло- и массообмен с теплоносителем позволяет существенно ускорить процессы обжига и понизить удельный расход топлива и энергии, по сравнению с аналогичными показателями технологических процессов по вариантам А и Б. Повышение температуры в зоне реакции, увеличение скорости процессов дегидратации, оказывает влияние на морфологию дегидратированных фаз, например путем увеличения концентрации дефектов кристаллических структур [6;38;82;97]. С повышением температуры обжига сырья увеличиваются размеры микропор, образующихся при дегидратации гипса [73;95]. При быстром обжиге возможно также образование метастабильных, например аморфных гидратов сульфата кальция [82].
Изменение морфологии дегидратированных фаз и фазового состава продукта обжига оказывает сильное влияние на технические; свойства гипсового вяжущего, полученного путем обжига сырья во взвешенном состоянии. Фосфогипс - влажный дисперсный промышленный отход. Вяжущие из фосфогипса можно получать обжигом во взвешенном состоянии и гипсоварочном котле. При тепловой обработке в гипсоварочных котлах фосфогипс, отобранный с фильтра или из накопителя, необходимо высушить. Варка влажного фосфогипса вызывает коррозию оборудования, в первую очередь гипсоварочного котла.
Предпочтительным является обжиг фосфогипса во взвешенном состоянии. По этой технологии процессы сушки, разрушения гранул, образовавшихся при сушке и в накопителе, и дегидратации можно совместить в одном агрегате - шаровой мельнице, трубе-сушилке и др. За рубежом разработаны различные технологии производства вяжущих из фосфогипса.
Фирмой Кнауф разработаны три варианта технологии производства вяжущего из фосфогипса. Предусмотрена репульпация фосфогипса, нейтрализация жидкой фазы известью, обогащение в гидроциклоне и фильтрация на барабанном фильтре. Далее фосфогипс сушится в вихревой сушилке и обжигается в гипсоварочном котле. Очистка отходящих газов осуществляется в циклоне и скруббере.
По второму и третьему вариантам с целью увеличения размеров кристаллов гипса и снижения водопотребности вяжущего обжиг фосфогипса производится два раза. После первичного обжига продукт увлажняется, гранулируется, повторно обжигается и измельчается [18;96].
В СССР технология производства гипсового вяжущего из фосфогипса была разработана и реализована Литв. ИСИА [22;54]. Предусматривалась репульпация фосфогипса, нейтрализация жидкой фазы известью, фильтрация на барабанном фильтре, сушка в сушильном барабане, обжиг в; гипсоварочном котле, охлаждение вяжущего и его помол в шаровой мельнице. Цех по производству вяжущего был построен в г. Кедайняй, однако проектная мощность не была достигнута из-за ошибки при определении скорости фильтрации жидкой фазы на барабанном фильтре.
По технологии фирмы CdF Chimie Air Industrie (Франция), фосфогипс, отобранный с фильтра, разбавляется оборотной водой, обогащается в гидроциклоне, промывается чистой водой, производится нейтрализация жидкой фазы известью с последующей фильтрацией на вакуум-фильтре. Тепловая обработка производится в вертикальных сушилках. В первой сушилке фосфогипс высушивается, во второй — обжигается И; в третьей осуществляется регидратация обезвоженных сульфатов кальция, что позволяет получить гомогенный продукт [5;26;89]. По технологии Allied Chemical Corp. (США) фосфогипс пропускается через сито для удаления крупных фракций, репульпируется и жидкая фаза частично удаляется в; гидроциклоне. Остаточная жидкая фаза нейтрализуется аммиаком с последующим обезвоживанием на центрифуге. Далее следует сушка фосфогипса, его измельчение в шаровой мельнице и обжиг в гипсоварочном котле [76];
Фирма Salzgitter Anlagenbau (Германия) разработала технологию производства вяжущего из фосфогипса, включающую операции сушки влажного фосфогипса, обжига во взвешенном состоянии, помола и охлаждения в бункере путем продувки воздухом [21;25;92].
Фосфогипс Волховского алюминиевого завода
В 1989 т. котельная ВАЗ была переведена на природный газ. Ранее в котельных агрегатах использовался высушенный и измельченный каменный уголь. В связи с переводом была прекращена эксплуатация оборудования цеха углеподготовки, предполагался демонтаж оборудования. Цех имеет 4 технологических линии, включающие совмещенные сушку и помол каменного угля в шаровых мельницах (рис. 7). К моменту остановки только одна линия находилась в рабочем состоянии.
Известна технология производства гипсового вяжущего из природного сырья путем совмещенных сушки и обжига [10]. Термическая обработка сырья может проводиться в шаровой мельнице. Технология включает приведенное ниже оборудование: дробилки, систему подачи гипсового сырья, шаровую мельницу и систему пылеосаждения - сепаратор, циклон и батарейный циклон. Технология имеет существенные недостатки и в настоящее время не применяется для производства вяжущего из природного гипсового камня. Существенный недостатком является неравномерный обжиг сырья и, как следствие, невысокое качество вяжущего. На обжиг поступает гипсовый щебень, при его измельчении в шаровой мельнице образуются зерна различных размеров, что приводит к неравномерному обжигу. Другой недостаток технологии заключается в том, что температуру теплоносителя на входе в шаровую мельницу необходимо повышать до 600-800С, что требует применения специального оборудования.
По компоновке основных технологических агрегатов эта технология практически не отличается от технологии сушки и помола каменного угля в цехе углеподготовке ВАЗ.
Следовало предположить, что оборудование цеха углеподготовки может быть использовано для производства гипсового вяжущего из отвального фосфогипса.
Необходимо отметить, что по зерновому составу фосфогипс существенно отличается» от измельченного природного гипсового камня и изготовленных из него вяжущих. По условиям производства ортофосфорной кислоты фосфогипс и фосфополугидрат состоят из зерен размером не более 60 мкм, в них отсутствуют более крупные зерна [38]. Как будет показано ниже, аналогичный зерновой состав имеет отвальный фосфогипс ВАЗ, образовавшийся путем превращения фосфополугидрата в гипс. Это может позволить, осуществить более равномерный обжиг сырья в шаровой мельнице. Поэтому в цехе углеподготовки были проведены опытно-промышленные исследования с целью определения оптимальных параметров производства вяжущего из отвального фосфогипса. В цехе углеподготовки были проведены ремонтно-восстановительные и профилактические работы на технологической линии № 3, которая была приведена в рабочее состояние. Были проведены пробные обжиги фосфогипса, доставленного из накопителя №2. Характеристика процесса: расход сушильного агента - 28-32 тыс. куб м/час, температура - 400 и 420С, влажность фосфогипса соответственно: 38,2% (проба №1) и 28,0% (проба №2). Некоторые другие характеристики процесса и продукта обжига приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 следует, что при выбранном режиме идет преимущественно сушка фосфогипса, содержание полуводного сульфата кальция в продукте обжига не превысило 20% по массе. Следует отметить, что дальнейшее повышение температуры теплоносителя (выше 600 С) в условиях цеха углеподготовки невозможно, что обусловлено конструкцией мельницы и материалами, из которых она изготовлена.
Известно, что максимальная температура при обжиге фосфогипса изменяется в пределах о 175 до 185С, что выше аналогичного показателя при обжиге природного гипсового камня [54]. В проведенных опытах эта температура не достигнута. Поэтому, было принято решение о подаче части теплоносителя в газоход за шаровой мельницей для повышения температуры пылевоздушной смеси в сепараторе и пылеосадительных агрегатах. С этой целью были произведены необходимые конструктивные изменения в технологической схеме (см. рис. 7) и проведена вторая серия обжигов. Количество фосфогипса, переработанного за один пуск технологической линии изменялось в пределах от 5 до 17 т. Температура сушильного агента изменялась в пределах от 420 до 520С, расход сушильного агента - от 20 до 32 тыс. м3/час, влажность фосфогипса - от 21% до 34%. Расход теплоносителя, подаваемого после мельницы, изменялся. Пробы продукта обжига отбирались из циклона, батарейного циклона и электрофильтра. В циклоне выпадают сравнительно крупные зерна и образуется максимальное количество продукта обжига (до 70%). Обработка результатов показала, что пробы, отобранные из циклона, содержат максимальное количество недожога (дигидрата). Поэтому в. некоторых опытах пробы вяжущего отбирались только из циклона.
Следует отметить, что при проведении этой серии, опытно-промышленных обжигов фосфогипс разрабатывался в накопителе экскаватором без предварительной оценки его стабильности (см. глава 2 диссертации) и перемешивания. Параметры некоторых характерных режимов обжига приведены в таблице 3. Из таблицы 3 следует, что путем подачи части теплоносителя за мельницу, достигается достаточно хорошее регулирование температуры пылевоздушной смеси и можно получить продукт обжига, содержащий преимущественно полуводный сульфат кальция. В таблице 3 приведено, содержание химически-связанной воды в пробах, отобранных из различных пылеосадительных агрегатов, что объясняет значительное расхождение результатов при каждом отборе. Результаты определений содержания химически-связанной воды в пробах, отобранных в процессе опытного обжига № 3 из отдельных агрегатов, приведены в таблице 4. Из таблицы 4 следует, что содержание химически-связанной воды в пробах, отобранных из пылеосадительных агрегатов с интервалом 15 мин. при проведении опытных обжигов, остается достаточно стабильным. Наибольшее количество недожога содержат пробы, отобранные из циклона, что обусловлено размерами зерен фосфогипса. Все пробы являются вяжущи ми веществами обжига, содержащими полуводный сульфат кальция и гипс.
Определение параметров технологии производства гипсового вяжущего из фосфогипса в опытно-производственных условиях
Следовательно, качество вяжущего из отвального фосфогипса и стабильность его свойств можно повысить путем удаления крупных (сепаратор) и мелких (батарейный циклон и электрофильтр) фракций. Эти фракции можно использовать для других целей; например производства гипсовых облицовочных плит прессованием жестких смесей и др.
Сравнительно невысокая прочность искусственного камня обусловлена повышенной водопотребностью вяжущих из фосфогипса. Известно, что водопотребность гипсовых вяжущих, изготовленных из природного сырья, изменяется в пределах от 45-70%. Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от их удельной поверхности и зернового состава, а,также связанного с последним объема межзерновых пустот. Как было показано, в пылеосадительных агрегатах осаждаются зерна различных размеров. С целью снижения объема межзерновых пустот и водопотребности вяжущего были приготовлены и исследованы смеси продукта обжига, отобранного из различных пылеосадительных агрегатов. Составы смесей по массе: 1. Из циклона — 25% и батарейного циклона — 75%. 2. Из циклона — 50% и батарейного циклона — 50%. 3. Из циклона- 75% и батарейного циклона - 25%.. 41 Из циклона - 90% и сепаратора - 10%. Смешанные вяжущие приготовлены путем перемешивания 5 компонентов лабораторной шаровой мельнице с ограниченным количеством мелющих тел (1 кг цильпебса на 1 кг вяжущего). Результаты испытаний приведены в таблице 7.
Из таблицы 7 следует, что активность гипсового вяжущего из фосфогипса можно повысить путем раздельного использования продукта обжига из циклона, батарейного циклона и электрофильтра. Водопотребность вяжущего можно понизить смешиванием продуктов обжига из циклона и сепаратора. Это связано с высокой дисперсностью фосфогипса и гипсового вяжущего на его основе.
Зерновой состав вяжущего определен микроскопическим методом на оптическом микроскопе, оснащенном сканером и компьютером, в институте «Механобр». Размер зерна определен как средний из наибольшего и наименьшего.
При длительном хранении в накопителе фосфогипс слеживается, что создает определенные проблемы при дозировании и обжиге. На сырьевой склад из накопителя фосфогипс поступает в виде агрегатов. Агрегаты образуются преимущественно за счет молекулярных сил. При кратковременном измельчении фосфогипса в шаровой мельнице разрушение агрегатов может происходить по контакту между кристаллами гипса, и зерновой состав и удельная поверхность исходного фосфогипса будут определять соответствующие показатели полученного из него вяжущего. С целью определения влияния измельчения фосфогипса в шаровой мельнице были отобраны 2 пробы вяжущего из винтового транспортера. 1. При работе шаровой мельницы в нормальном режиме (№1). 2. После сокращения рабочего пространства мельницы и массы мелющих тел в 2 раза (№2), с целью снижения приведенных затрат энергии на помол (раздел 3.4 диссертации). На рисунке 15 и 16 приведены дифференциальная и интегральная кривые распределения зерен вяжущего по размерам. Максимальный размер зерна практически не превышает 40 мкм, средний размер не превышает 9 мкм. Содержание зерен менее 10 мкм достигает 50% пробы. Для сравнения, гипсовые вяжущие, изготовленные из Новомосковского гипсового камня, содержат не более 30% зерен размером до 10 мкм, а содержание зерен размером более 200 мкм может достигать 3-5% по массе. Данные микроскопического анализа свидетельствуют о том, что гипсовое вяжущее из фосфогипса по ГОСТ 125-79 относится к тонкомолотым. Этим, в частности, можно объяснить повышенную водопотребность гипсовых вяжущих из фосфогипса и сравнительно невысокую марку вяжущего. С другой стороны, применение высокодисперсных вяжущих в отделочных работах (клеи, шпатлевки) и производстве изделий из гипсовой пасты позволяет получить поверхность высокого качества. Следует отметить, что различие дифференциальных и интегральных кривых распределения зерен вяжущих по размерам проб №1 и №2 несущественно. Незначительное изменение зернового состава вяжущего после реконструкции мельницы позволяет сделать вывод о том, что зерновой состав вяжущего определяется преимущественно размерами кристаллов фосфогипса и в наших условиях не зависит от условий помола. Цех углеподготовки и технология! проектировались для сушки и измельчения каменного угля, предназначенного для? котельной ВАЗ. Разработанная технология и оборудование не являются оптимальными для производства гипсового вяжущего из фосфогипса. В частности необоснованно велик расход электроэнергии, затрачиваемой на работу шаровой мельницы. Мощность электродвигателя-составляет 360 КВт. Как было показано ранее, измельчение практически не изменяет зернового состава фосфогипса и вяжущего. Энергия затрачивается на разрушение агрегатов, а также вращение мельницы и мелющих тел. Основные мероприятия по реконструкции оборудования цеха углеподготовки, проведенные в 1990-2001 гг. приведены в таблице 8. Целью работ являлось снижение приведенных затрат топлива и энергии на производство вяжущего и повышение конкурентоспособности продукции. Одним из основных недостатков фосфогипса, как промышленного сырья, является сравнительно высокая влажность отхода в накопителе, достигающая; 40% по массе, что в 4-6 раз выше влажности природного гипсового камня. Поэтому промышленная переработка фосфогипса требует более высокого расхода топлива на сушку отхода, по сравнению с аналогичным показателем при использовании природного гипсового камня.
Плиты для перегородок и стеновые камни на основе вяжущего из фосфогипса
Известно, что повышение температуры гипсовой пасты до 42 С приводит к ускорению процессов превращения полуводного сульфата кальция в гипс [87]. Дальнейшее повышение температуры замедляет эти процессы. При температуре, близкой к равновесной, (по разным данным в пределах от 101 до 105С) гипсовую пасту можно перемешивать, транспортировать, укладывать и уплотнять в течение длительного времени.
Продолжительность подготовительного периода при формовании пазогребневых плит была увеличена путем повышения температуры формовочной смеси (горячее формование). Для затворения вяжущего использовалась вода, предварительно нагретая до температуры, близкой к 100С. Методика испытания формовочных смесей была изменена в соответствии с приведенным выше технологическим режимом. При определении водопотребности вяжущего диаметр образца определен в возрасте 80 с, вместо 45 с по методике ГОСТ 125-79. результаты испытаний приведены в таблице 16.
Повышение температуры до 50-65С существенно увеличивает продолжительность периода, в течение которого формовочная смесь сохраняет необходимую текучесть. Несмотря на то, что продолжительность перемешивания при приготовлении смеси увеличена в 2 раза, а общая продолжительность испытания до 90 с, водопотребность смеси понизилась на 2-3%, по сравнению со стандартной характеристикой.
По предложенной технологии «горячего формования», на производственной базе строительного треста № 20 выпущена опытная партия 11111 в количестве 120 шт. Испытания плит показали, что они соответствуют требованиям ГОСТ 6428-83 (см. приложение).
Пустотелые гипсовые блоки размерами 390x190x190 мм применяются в строительстве малоэтажных домов. Свойства ПГБ регламентируются ТУ 10-61-383-87. гипсовые блоки применяются без облицовки и с облицовкой в Уг кирпича, внутренняя облицовка стены - штукатурка, облицовочная доска, листы ДВП и ДСП, обшивочные гипсовые листы и другое [2;4;15;29;46;55;64].
В условиях ассоциации «Волховгипс» производство ПГБ размерами? 250x200x500 мм на основе гипсового вяжущего из фосфогипса организовано по технологии ЦНИИП реконструкции городов (А.Н.Юдицкий и др.) [68].. Блоки изготавливаются на карусельной машине. На поворотном круге карусельной машины размещены формы. Гипсовое тесто подается шнековым смесителем и заливается в форму, поверхность блока затирается и форма движется по кругу. По окончании процессов схватывания блок выталкивается из формы и подается транспортером к месту укладки в штабель. Организовано производство блоков с одной шатровой пустотой и пределом прочности при сжатии не менее 3,5 МПа. При кладке стен из гипсовых блоков используется гипсовый клей, изготовленный ассоциацией «Волховгипс» (см. раздел 4.1. диссертации). Блоки используются при строительстве домов усадебного типа в Волховском районе Ленинградской области (фото 7, 8, 9, 10, 11, 12). За некоторыми домами ведется наблюдение в течение 10 лет. Применение гипсовых вяжущих. Б строительстве малоэтажных домов, в том числе монолитный вариант строительства, имеет существенные преимущества. Высокая скорость процессов схватывания и твердения гипсовых вяжущих обеспечивает соответствующую оборачиваемость инвентарной опалубки. Как будет показано ниже, в ряде случаев съем, и перемещение щитовой опалубки можно произвести сразу после окончания процессов укладки и уплотнения легкобетонной смеси, т. е. через 19-30 мин, в зависимости от размеров щита и количества укладываемой смеси. Это позволяет использовать минимальное количество щитов и обеспечивает высокую скорость производства работ. Имеется значительный опыт применения гипсовых вяжущих в строительстве малоэтажных домов [1;2;29;30;31;38;44;45;51;54]. Разработаны проекты и ведется строительство домов из легких бетонов на основе ГЦПВ (Волженский А.В., Феронская А.В.) [12;36;44;45] Ограждающие конструкции малоэтажных зданий изготовлены из керамзитобетона со средней плотностью 11ОО кг/м 3 на гипсовом вяжущем [54] В Латвийской Республике для строительства монолитных жилых домов использовался газогипс со средней плотностью 700-800 кг/м3 и расходом вяжущего - 700 кг/м3 [ 54]. Уфимский НИИПромстрой разработал проект и осуществил строительство монолитного жилого дома из керамзитобетона на гипсовом вяжущем марок Г-5 и Г-6 со средней плотностью 1000 кг/м3[ 2]. Опыт такого строительства в условиях влажного климата Северо-Запада РФ отсутствует. Северо-Запад РФ располагает значительными запасами древесины ив этих условиях в качестве заполнителя в легких гипсобетонах можно использовать отходы лесоперерабатывающих предприятий -древесные стружку и опилки. В качестве перспективного и конкурентоспособного выбран вариант изготовления гипсового арболита из жестких легкобетонных смесей. Этот вариант имеет существенные преимущества. 1. Сравнительно невысокий расход гипсового вяжущего ЮО-250 кг/м3, в зависимости от гранулометрии легкого заполнителя и класса арболита по прочности. 2. Формование жестких смесей с пониженным В/Г позволяет использовать гипсовые вяжущие невысоких марок — Г-2 — F-4 и получать конструкционно-теплоизоляционный арболит классов В 3,5 по прочности.
