СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКУСКОВАННОГО ФОСФОГИПСА Российский патент 1995 года по МПК C04B11/00 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству окускованного фосфогипса, используемого в качестве регулятора сроков схватывания взамен природного гипса.

Известен способ получения окускованного фосфогипса прессованием сырьевой шихты, состоящей из фосфогипса и фосфополугидрата в соотношении 2:1 [1] Однако, гранулы получаемого в результате окускованного фосфогипса имеют низкую прочность и требуют вылеживания, в течение нескольких часов, после чего имеют предел прочности при сжатии 0,5-1 МПа.

Известен также окускованный фосфогипс, полученный прессованием фосфополугидрата с добавкой ускорителя твердения, в качестве которого использовались соли аммония или фтористые соли, что позволяет сократить период вылеживания гранул. Однако применение в качестве ускорителя схватывания дорогостоящих солей представляется нецелесообразным [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является получение окускованного фосфогипса гранулированием сырьевой шихты, состоящей из фосфогипса-полугидрата и цементной пыли. При этом часть фосфогипса предварительно обезвоживается до образования растворимого ангидрита или полугидрата β-модификации. Соотношение сырьевых компонентов следующее, мас.

Фосфогипс 70-80
(в том числе 15-20 мас.

обезвоженного)
Пыль электрофильтров 20-30 [3]
Полученный окускованный фосфогипс при этом имеет следующие недостатки:
гранулы окускованного фосфогипса имеют низкую прочность, составляющую 1,3-1,5 МПа, что приводит к необходимости вылеживания гранул перед их использованием;
увеличиваются затраты на получение окускованного фосфогипса из-за необходимости обезвоживания фосфогипса-дигидрата.

Целью изобретения является повышение прочности и водостойкости гранул окускованного фосфогипса.

Это достигается тем, что сырьевая смесь для получения окускованного фосфогипса дополнительно содержит фосфополугидрат.

Фосфогипс и фосфополугидрат являются многотоннажными отходами производства экстракционной фосфорной кислоты.

По фазовому составу фосфогипс представлен в основном дигидратом сульфата кальция, а фосфополугидрат полугидратом. Кроме того, в небольших количествах присутствуют примеси водорастворимых солей фосфорной и фтористоводородной кислот, кремнезема, солей Мg, Al и щелочных металлов.

Цементная пыль пыль, уловленная электрофильтрами вращающихся печей при производстве цемента.

В ней присутствуют клинкерные минералы С₂S, С₃А, С₄АF, С₃S, карбонат кальция, глинистые частицы, оксид кальция. Кроме того, в цементной пыли содержится значительное количество щелочей (в основном сульфат калия). Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл.1. В табл.2 представлены составы сырьевых шихт и свойства окускованного фосфогипса.

Получение окускованного фосфогипса, используемого в цементной промышленности в качестве регулятора сроков схватывания цемента на основе сырьевой шихты, состоящей из фосфогипса, цементной пыли и фосфополугидрата, ранее не было известно.

Окускованный фосфогипс получают на основе сырьевой шихты со следующим соотношением сырьевых компонентов (в пересчете на сухое вещество), мас.

Фосфогипс 30-35
Фосфополугидрат 40-45
Цементная пыль 20-30
Введение в сырьевую смесь фосфополугидрата в количестве менее 40 мас. снижает прочностные характеристики окускованного фосфогипса, а увеличение содержания в сырьевой смеси фосфополугидрата сверх 45 мас. приводит к тому, что в окускованном фосфогипсе остается непрогидратировавшийся фосфополугидрат и при добавлении его в цемент наблюдается "ложное" схватывание.

Цементная пыль вводится в сырьевую смесь окускованного фосфогипса в количестве, необходимом для нейтрализации кислых примесей фосфогипса и фосфополугидрата, и в качестве заполнителя. При использовании окускованного фосфогипса с содержанием более 30 мас. цементной пыли повышаются требования к химическому составу цемента по содержанию щелочных оксидов.

Цементной пыли, вводимой в окускованный фосфогипс в количестве менее 20 мас. не хватает на полную нейтрализацию кислых примесей, содержащихся в фосфогипсе и фосфополугидрате. При этом сырьевая шихта имеет повышенную влажность, что затрудняет окускование фосфогипса.

Увеличение содержания фосфогипса в сырьевой смеси сверх 35 мас. нецелесообразно, поскольку при этом снижается прочность гранул окускованного фосфогипса. При снижении количества фосфогипса ниже 30 мас. приводит к увеличению доли в сырьевой смеси цементной пыли.

Гранулы окускованного фосфогипса, полученные на основе сырьевой смеси предложенного состава, имеют начальную прочность на сжатие, равную 2,0-2,4 МПа. С течением времени происходит дальнейший рост прочности и на 3 сутки твердения предел прочности при сжатии достигает 7,0-9,0 МПа. Высокая прочность в ранние сроки твердения позволяет использовать окускованный фосфогипс непосредственно после формования, исключая сушку или вылеживание гранул, обеспечивает возможность транспортировки окускованного фосфогипса любым видом транспорта. Кислые водорастворимые примеси, содержащиеся в фосфогипсе и в фосфополугидрате, отрицательно влияющие на строительно-технические свойства цемента, в котором в качестве регулятора сроков схватывания используется окускованный фосфогипс, нейтрализованы щелочными составляющими цементной пыли и марочная прочность цемента, при этом повышается на 10-15%
В сырьевой смеси для получения окускованного фосфогипса используются отходы производства минеральных удобрений и цемента, что имеет важное экологическое и экономическое значение.

П р и м е р. Сырьевую смесь для получения окускованного фосфогипса готовят перемешиванием в лопастном смесителе следующих компонентов: фосфогипса, фосфополугидрата и цементной пыли. Перемешивание производят до получения однородной массы. Полученную сырьевую шихту влажностью 20% прессуют на гидравлическом прессе при давлении прессования 1,6 МПа. Полученные после прессования образцы имеют цилиндрическую форму следующих размеров, мм: высота 15; диаметр 20.

После этого образцы испытывались на сжатие. Прочностные характеристики образцов окускованного фосфогипса, полученных на основе сырьевых смесей предлагаемого состава и прототипа, приведены в табл.2.

Образцы окускованного фосфогипса, полученные на основе сырьевых смесей предложенного состава, имеют начальную прочность при сжатии 2,0-2,4 МПа, а образцы на основе сырьевой шихты прототипа не более 1,5 МПа. В дальнейшем при твердении в воздушных условиях происходит дальнейший рост прочности у образцов предложенного состава предел прочности при сжатии в семисуточном возрасте составляет 6,6-7,0 МПа, у прототипа 4,5 МПа.

Коэффициент водостойкости определенный на 7 сутки воздушного твердения составлял у образцов прототипа 73,9% а у образцов предложенного состава 78-79,4%
Сроки схватывания цемента, у которого в качестве регулятора сроков схватывания используют окускованный фосфогипс, удовлетворяют требованиям ГОСТ 10178-85 "Портландцемент и шлакопортландцемент". Технические условия.

Использование: в промышленности строительных материалов. Сущность: сырьевая смесь содержит, мас.%: фосфогипс (в пересчете на сухой дигидрат) 30-35; фосфополугидрат (в пересчете на сухой полугидрат) 40-45; цементная пыль остальное. Прочность при сжатии окускованного фосфогипса в ранние сроки твердения 2,0-2,4; водостойкость 78-79,4%. 2 табл.

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКУСКОВАННОГО ФОСФОГИПСА, включающая фосфогипс и цементную пыль, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и водостойкости гранул окускованного фосфогипса, сырьевая смесь дополнительно содержит фосфополугидрат при следующем соотношении компонентов, мас.

Фосфогипс (в пересчете на сухой дигидрат) 30-35
Фосфополугидрат (в пересчете на сухой полугидрат) 40-45
Цементная пыль Остальное