Способ получения @ -полугидрата сульфата кальция Советский патент 1986 года по МПК C04B11/00 

Изобретение относится к способам получения строительных вяжущих ве- ществ и может быть использовано в производстве гипсовых вяжущих на основе фосфогипса.

Цель изобретения - повышение . прочности.

Изобретение реализуется следующим образом.

Фосфогипс из цеха экстракционной фосфорной кислоты непрерьгоно или(и) с промежутками подают в реактор, в котором находится заранее приготовленная водная суспензия извести (предпочтительно негашеной) с концентрацией СаО 5-25 г/л или концентрацией 0,2-3,0 мас.% СаО. Время гашения извести 10-30 мин. Подачу фосфогипса в суспензию извести начинают непосредственно после достижения максимального пepecьш eния жидкой фазы по СаО. Скорость снижения рН суспензии зависит от концентрации в фосфогипсе кислых соединений фосфора, фтора и др., исходной концентрации известковой суспензии и интенсивности перемешивания, ее ре- .гулируют изменением во времени количества подаваемого в суспензию фосфогипса. Скорость снижения рН суспензии: в интервале рН 12,8-12,0 не более 0,16 ед. рН/мин, в интервале рН 12,0-6,5 не более 0,6 ед.рН/м

Контроль процесса ведут путем непрерывного автоматического измере ния и записи кривых рН пульпы, которые в течение всего процесса нейтрализации должны находиться в заданных пределах.

Положительный, эффект обеспечивается тем, что осуществление данного способа позволяет полностью отказаться от стадии промывки и гидросепарации фосфогипса, а также применить замкнутый цикл технологических вод: нейтрализованную пульпу фильтруют и подвергают дальнейшим стадиям переработки фосфогипса в вяжущее, а фи 1ьтрат из вакуум-фильтра полностью использ5пот для приготовления суспензии извести. Содержание растворимого PjO- в исходном фосфогипсе при его переработке указанным способом допустимо до 2,8%, что особенно актуально при нарушениях технологического режима в производстве экстракционной фосфорной кислоты.

При нейтрализации фосфогипса данным способом обеспечивается ста- , бильность связываемых в фтористый кальций соединений фтора, и предотвращается их выделение в атмосферу в процессе термической обработки.

Пример 1. 1,66 кг негашен- ной кальциевой извести, содержащей 65% CaOg , перемешивают 20 мин, с

2418 кг воды. В полученную суспензию с концентрацией 1,8% СаО со скоростью 0,04 кг на 1 кг исходного СаО в мин вводят 4900 кг фосфогипса, содержащего 26% свободной

влаги и 1,2% водорастворимого Р,.. Скорость снижения рН суспензии составляет 0,16 ед. рН/мин в интервале рН 12,8-12,0 и 0,6 ед. рН/мин в интервале рН 12,0-6,5. Пульпу перемешивают пропеллерной мешалкой (200 об/мин).

Подачу фосфогипса в реакторах продолжают до снижения рН пульпы до 6,5 с достижением водотвердого соотношения . Готовую пульпу после вьщержки 10 мин погружным насосом подают к барабанному вакуум- фильтру, а отфильтрованный продукт с вла7 :ностью 27% подвергают сушке

в барабанной, сушилке до влажности 2%, дегидратации в гипсоварочном котле до полугидрата Полученное вяжущее подвергают испытанию по ГОСТ 125-79.

Пример2. 30,1 кг негашеной кальцитной извести, содержащей 65% (CaO+MgO)gx , перемешивают 20 мин с 2,35 м воды. В полученную суспензию вводят 4,9 т фосфогипса, содержащего, %: 26,-0,5% свободной влаги, 1,2% водорастворимого , и 0,15% водорастворимого фтора. Пульпу перемешивают пропеллерной мешалкой (100 об/мин).

Подачу фосфогипса в реактор продолжают до снижения рН пульпы до 4,5 с достижением соотношенияЖ/Т 1.Готовую пульпу после выдержки 10 мин погруж-) ным насосом подают к барабанному вакуум-фильтру, а отфильтрованный продукт с влажностью 27% подвергается сушке в барабанной сушилке до влажности 2%, дегидратации в гипсоварочном котле до полугидрата. Полученное вяжущее подвергают помолу в шаровой мельнице и испытаниям согласно ГОСТ 125-79. Определены сроки схватывания вяжущего: начало

3

6 мин, конец 11 мин, водопотребность 63%, прочность через 2 ч: при сжатии 6,2 Mlla, при изгибе 3,6 МПа, прочность в сухом состоянии: при сжатии 15 Mlla, изгибе 7,5 МПа.

П р и м е р 3. Процесс нейтрализации и дальнейшие операции по получению вяжущего проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что подачу фосфогипса в реактор нейтрализации прекращают при значении рН 5,5. Сроки схватывания вяжущего: начало 9 мин, конец 16 мин, водопотребность 64%, прочность через 2 ч: МПа при сжатии 5,8,изгибе 2j9, прочность в сухом состоянии, МПа: при сжатии 12,6, изгибе 6,5.

П р и м е р 4. Для подготовки известковой суспензии аналогично примеру 1 ,., берут 66,9 кг негашеной кальцитной извести, содержащей 65% (CaO+MgO) , свойства, количество и скорость введения фосфогипса, а также дальнейшие операции получения вяжущего соответствуют примеру 1, за исключением того, что подачу фосфогипса в реактор прекращают при рН 8. Сроки схватывания вяжущего: начало 10, конец 17 мин, водопотребность 65%; прочность через 2ч: при сжатии 5,5 МПа, при изгибе 2,8 МПа; в сухом состоянии;при сжатии 11,9 МПа при изгибе 5,9 МПа.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Допустимое содержание Pj О - в исходно фосфогипсе, мас,%: общего

растворимого Количество сточных вод,

Основные стадии технологии

рН вяжущего

Содержание в вяжущем, мас.%

224287

(

Продолжение таблицы

ziizi:

Сроки схватывания, мин:

начало

конец

Прочность через 2 ч, МПа:

сжатие

изгиб

Прочность в сухом состоянии, МПа: сжатие

изгиб

6-10 11-17

5,5-6,2 2,8-3,6

11,9-15,0 5.9-7,5

30

40

Из таблицы видно: вяжущее, полу25 ченное из фосфогипса, нейтрализованного данным способом до рН 6,5, способно к быстрому схватыванию и твердению в композициях с известью Ш1Н портландцементом и вследствие этого является пригодным для изгото ления быстротвердеющих водостойких гипсоцементно-опуццолановых смесей, что является преимуществом над известными решениями.

Для получения гипсового вяжущего

35 не предназначенного к использованию совместно с известьсодержащими (или выделяющими) материалами, подачу фосфогипса в реактор заканчивают в интервале рН 4,5-5,5, что позволяет снизить расход извести для получения 1 т вяжущего. В данном варианте конечным продуктом нейтрализации фофорной кислоты и дигидроортофосфата кальция является гидроортофосфат

5 кальция СаНРО -2Н О, положительно влияющий на сокращение сроков схватывания гипсового вяжущего.

Осуществление данного способа позволяет полностью отказаться от стадии промывки и гидросепарации фосфогипса с применением замкнутого цикла технологических вод: нейтрализованная пульпа фильтруется и подвергается дальнейшим стадиям пере55 работки фосфогипса в вяжущее, а

фильтрат из вакуум-фильтра полностью используют для приготовления суспензии извести. Содержание растворимо50

5 1224287

го P. Oj в исходном фосфогипсе при Глубокая нейтрализация фосфогилего переработке указанным способомса данным способом обеспечивает стадопустимо до 2,87,f что особенно ак-бильность соединений фтора и предоттуально при нарушениях технологичес-j вращает их выделение в атмоского режима в производстве экстрах-феру в процессе термической

ционной фосфорной кислоты,обработки.