Способ утилизации фторангидрита

Изобретение относится к технологиям утилизации фторангидрита, попутного продукта технологии получения плавиковой кислоты. Способ включает введение в состав фторангидрита компонента, содержащего известь, с целью нейтрализации сернокислотной составляющей, грануляцию полученной смеси с последующим применением гранул в производстве строительных материалов. В качестве компонента, содержащего известь, используют дисперсный электросталеплавильный шлак в количестве от 5 до 85% от массы фторангидрита. Технический результат - повышение прочностных свойств продукта утилизации, упрощение и удешевление технологии утилизации фторангидрита. 5 табл.

 

Изобретение относится к технологиям утилизации едких продуктов переработки минеральных концентратов и рекомендуется к применению в процессах с участием сернокислотной их обработки.

Известен способ утилизации, включающий разбавление фторангидрита, выходящего из печи, 20-30%-ной добавкой шлака с последующим использованием полученного вяжущего в дорожном полотне или в составе мелких стеновых блоков /RU 2046097 С1/. Недостатком указанного способа является использование в смеси компонента с повышенным, 4-9%, содержанием хрома. Кроме того этот вид шлака не относится к распространенным видам отходов и поэтому его применение связано с существенными затратами на его дальнее транспортирование.

Известен способ утилизации фторангидрита, включающий нейтрализацию остатков кислоты в составе продукта известью, которую вводят в 28-73%-ном избытке от стехиометрического количества, дальнейшее разбавление полученной смеси 10-30% добавкой отвального фторгипса и последующей грануляцией полученной трехкомпонентной смеси /RU 2171791 С1/. Недостатком данного способа следует считать использование больших количеств извести и влажного фторгипса, отбираемого из шламохранилища, что усложняет и удорожает процесс нейтрализации, а также затрудняет утилизацию ее продукта ввиду низкой прочности и водостойкости гранул.

Техническими задачами изобретения являются:

- упрощение и удешевление технологии утилизации фторангидрита, повышение прочностных свойств продукта утилизации и расширение области его применения.

Указанная задача решается путем введения в состав фторангидрита дисперсного электросталеплавильного шлака в количестве 5-85% от массы исходного фторангидрита и грануляции полученной смеси.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на фторангидрите Полевского криолитового завода, содержащем разное количество серной кислоты, с использованием вспомогательных материалов, наименование и химический состав которых приведен в табл.1.

Химический состав использованных материалов

Таблица 1
Наименование компонента Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
Шлак сталеплавильный 15,14 27,16 0,86 43,27 5,93 4,70
Печной фторангидрит 2,06 - - 40,15 - 56,93
Отвальный фторгипс 3,47 4,45 2,00 37,53 0,53 45,82

Для оценки уровня нейтрализации кислоты в составе фторангидрита использовали косвенный показатель в виде прочности на сжатие шлакогипсового вяжущего, поскольку его величина обратно пропорциональна содержанию кислоты во фторангидрите. Показатель прочности оценивали на образцах-таблетках диаметром 28 и высотой 20 мм, сформованных на тесте полужесткой консистенции. Полученные образцы хранились в воздушно-влажных условиях. Непосредственно перед испытанием они высушивались, а затем испытывались на прочность по сжатию.

Таблица 2
Способ нейтрализации Условия и результат нейтрализации Гранулированный продукт
Т, °С H2SO4, мас.% τнейтр, сут r, % W,% ρн, г/дм3 Rсж, МПа
По прототипу 350 0,70 >6 5 8 900 5
Заявляемый 95-100 0,40 1 - 5 1460 10

τнейтр, сут - длительность процесса нейтрализации в сутках; r (ретур) - количество фракции размером до 1,25 мм, необходимое для получения гранул заданной крупности; W, % - влажность полученных гранул; ρн, г/см3 - насыпная плотность гранул; Rсж, МПа - предел прочности гранул при сжатии их в цилиндре.

В табл.2 сравниваются результаты заявляемого способа нейтрализации и прототипа. Количество шлака, используемого для нейтрализации, составляло 1 часть на 9 частей ангидрита. При нейтрализации по прототипу в состав смеси кроме извести дополнительно вводили 30% отвального фторгипса, отобранного из отвала.

Из представленного следует, что в сравнении с прототипом процесс нейтрализации исходной смеси возможен при пониженной температуре. При этом в 6 раз сокращается продолжительность процесса нейтрализации, а остаток кислоты в продукте значительно ниже.

В табл.3 содержатся данные по составу и прочностным свойствам образцов таблеток, полученных на продукте по заявляемому способу нейтрализации в зависимости от количества шлака, использованного для нейтрализации фторангидрита.

Таблица 3
Содержание шлака, мас.% 10 25 50 70 85
Водопотребность смеси, % 10,5 20 15 45 35,5
Предел прочности при сжатии, МПа, 7 суток 2,20 9,40 10,90 23,30 18,10

Из представленного в таблице следует, что прочность брикетов в значительной степени определяется содержанием шлака. С увеличением содержания шлака с 10 до 50% прочность образцов увеличивается примерно в 5 раз, а для 70-85% она возрастает в 10 раз. Исходя из указанного, целесообразно использовать смеси с 10-20% содержанием шлака как добавку, регулирующую сроки схватывания портландцемента. При более высоком содержании шлака гранулированную смесь целесообразно использовать как пористый заполнитель для легких бетонов, а также в качестве комплексной гипсошлаковой добавки в составе портландцемента, одновременно заменяющей гипсовый камень и доменный гранулированный шлак. Содержание шлака менее 5 и более 85% нецелесообразно, так как прочность брикетов в указанном интервале максимальна и достаточна как при использовании гранул в качестве заменителя гипса в составе цемента (5-30% шлака), так и для замены щебня в составе бетона (30-85% шлака).

В табл.4 сравниваются результаты испытания фторангидритовых гранул в качестве добавки, регулирующей сроки схватывания цемента с гипсовым камнем, традиционной добавкой, и гранулами, полученными по прототипу. Во всех составах содержание SO3 составляло 2,5%. Помол цемента, включающего 20% доменного гранулированного шлака, осуществляли в одинаковых условиях. Полученные цементы испытывали по ГОСТ 310.1-3-76 и ГОСТ 310.4-81.

Таблица 4
Вид гипсового компонента % в цементе Sуд, м2/кг В/Ц, % Сроки схватывания Rизг/Rсж, МПа
начало окончание пропарка 28 сут
Гипсовый камень 5,7 304 25,2 3 час 45 мин 4 час 50 мин 4,9/29,8 6,9/49,4
Гранулы по прототипу 5,0 311 25,7 5 час 25 мин 6 час 15 мин 4,7/28,7 6,8/51,7
Гранулы по заявляемому способу 4,2 485 28,8 5 час 20 мин 8 час 30 мин 4,2/26,5 6,8/50,5

Sуд, м2/кг - величина удельной поверхности цемента; * - по прототипу. Величина В/Ц соответствует тесту нормальной густоты. Количество сталеплавильного шлака в гранулах составляет 30%. Из табл.4 следует, что фторангидритовые гранулы с добавкой сталеплавильного шлака в составе портландцемента являются полноценным заменителем гипсового камня. При этом доля клинкера в составе по заявляемому способу ниже на количество шлака, содержащегося в гранулах, то есть в этом случае обеспечивается некоторое удешевление цемента.

Гранулы на основе фторангидрита и 70% шлака размером 8-10 мм твердели в воздушно-влажных условиях в течение 7 суток, а затем использовались как заполнитель в составе бетона в сочетании с кварцевым песком и цементом М400Д20 при водоцементном отношении 0,5. Насыпная плотность гранул составила 1100 г/л, средняя плотность - 1,57 г/см3, а точеная прочность 30-70 кг/гранулу. Бетонную смесь формовали в образцы-кубы с ребром 70 мм, твердевшие в нормальных условиях 7 суток. В контрольном составе гранулы заменяли гранитным щебнем фракции 5-10 мм. В качестве мелкого заполнителя использовали песок с модулем крупности 2,5. Из смеси указанного состава формовали образцы с ребром 70 мм, твердевшие во влажных опилках. В табл.5 содержатся результаты по составам и прочностным свойствам бетонов на шлакогипсовых гранулах.

Таблица 5
Состав бетонов, кг/м3 В/В Свойства бетона
цемент щебень гранулы песок ρ, г/л Rсж, МПа Rсж28с, МПа
1 300 1200 - 600 0,5 2250 5,6 11,9
2* 300 - 900 600 0,5 1650 2,2 4,9
3 300 - 900 600 0,5 1950 5,1 10,8
4 400 - 900 500 0,5 1950 20,7 35,2
* - по прототипу

Из представленного следует, что фторангидритовые гранулы, полученные по заявляемому способу, пригодны как заполнитель для получения облегченных бетонов плотностью ниже 2000 кг/м3, что существенно расширяет область их возможного эффективного применения. В сравнении с прототипом прочность бетона на данных гранулах при равном расходе цемента вдвое выше.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет обеспечить более эффективную нейтрализацию кислотной составляющей фторангидрита, а полученный гранулированный продукт отличается улучшенными потребительскими свойствами - ускоренным твердением и повышенной прочностью. В том случае, когда гранулы применяются для регулирования сроков схватывания цемента возможно уменьшить долю клинкера в составе цемента на количество шлака, содержащегося в гранулах. Когда гранулы используются как искусственный заполнитель, то на их основе возможно получение высокопрочного бетона марки М300 - состав 4, табл.5. Высокие скорость твердения и показатель прочности фторангидрита с добавкой композиции, вероятно, обусловлены присутствием в составе электроплавильного шлака алюминатов кальция, которые, как известно, обеспечивают аналогичные показатели у глиноземистого цемента. Благодаря добавке шлака гранулы на основе фторангидрита можно использовать в материалоемких направлениях в качестве заменителя природного гипса - как регулятора сроков схватывания в составе портландцемента и как заменителя щебня в составе строительного бетона.

Использование изобретения позволит не только упростить и удешевить нейтрализацию фторангидрита, но также значительно увеличить объем утилизации фторангидрита, который на текущий момент не превышает нескольких процентов. Это позволит существенно снизить потери пространства под их отвальное складирование.

Способ утилизации фторангидрита, включающий введение в его состав компонента, содержащего известь с целью нейтрализации сернокислотной составляющей, грануляцию полученной смеси с последующим применением гранул в производстве строительных материалов, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего известь, используют дисперсный электросталеплавильный шлак в количестве от 5 до 85% от массы фторангидрита.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, более конкретно, к сырьевой смеси для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы при получении конструкционных материалов для низко- и среднемарочных стеновых мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек.

Изобретение относится к способам получения гипсового вяжущего из отходов производства фтористого водорода и может быть использовано при переработке кислых фторангидритовых отходов производства плавиковой кислоты в вяжущее.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. .
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и продуктов, в частности к способам получения сырья для гипсового вяжущего из промышленных отходов. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, конкретно к переработке гипсосодержащих отходов, и может быть использовано при производстве экологически чистых гипсовых вяжущих, в частности, из фосфогипса.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса.

Изобретение относится к строительству, в частности к получению стенового конструкционного материала на основе двуводного вторичного гипса - отходов фарфоро-фаянсового производства.

Изобретение относится к способам получения вяжущих на базе пылевидных фракций карбонатного сырья. .

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам для устройства основания автомобильных дорог. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. Способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: ппп - 21,12, SiO2 - 0,05, Fe2O3 - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO3 - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении. Технический результат изобретения - улучшение экологической обстановки за счет утилизации отходов, а также снижения энергозатрат на производство вяжущего, возможность его использования в штукатурных растворах. 3 табл.

Изобретение относится к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса. Технический результат заключается в получении качественных, экологически чистых строительных материалов при низких энергозатратах. Способ получения однородной мелкодисперсной высокоактивной массы сыпучего материала (гипсового вяжущего) при утилизации фосфогипса содержит шаги, на которых просушивают исходный фосфогипс, используя отходящие горячие газы обжиговых печей; нейтрализуют просушенный фосфогипс путем добавления нейтрализаторов; производят окончательную сушку нейтрализованного сырья посредством обжиговой печи; охлаждают окончательно просушенное сырье; подают охлажденное сырье на линии активации для последующего измельчения, механоактивации, химической и электрической активации, которую осуществляют активатором аэродинамическим вертикальным гравитационного типа, который содержит вертикальную камеру измельчения, выполненную в виде полого цилиндра, в крышках которого установлен вал с возможностью вращения, на валу закреплены по меньшей мере два рабочих диска, при этом дополнительно содержит стержни, установленные в стенке вертикальной камеры измельчения, била, радиально установленные на каждой поверхности рабочего диска и выступающие за края диска, при этом стержни установлены таким образом, что при вращении упомянутых дисков с билами стержни располагаются между билами, закрепленными на дисках. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Вяжущее // 2538556
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих смесей, используемых для изготовления строительных материалов и изделий. Технический результат заключается в повышении прочности и водостойкости материала. Вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5; кремнеземсодержащий компонент природного происхождения опока, или трепел, или диатомит - 10,0-20,0; стеарат цинка - 2,5-3,0. 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

Вяжущее // 2540706
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих смесей, используемых для изготовления строительных материалов и изделий. Технический результат заключается в повышении прочности и водостойкости материала. Вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5; кремнеземсодержащий компонент техногенного происхождения - мелкодисперсный бой керамического кирпича (МБКК) или керамзитовая пыль из циклонов (КП) - 10,0-20,0; стеарат цинка - 2,5-3,0. 4 табл.
Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, сырьевым смесям для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы для получения конструкционных материалов, для низко- и среднемарочных стеновых и мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек. Технический результат заключается в повышении прочности материала, удешевлении технологии, улучшении качества изделия. Сырьевая смесь для получения гипсового вяжущего и изделий на его основе включает компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: фосфогипс 0,46-0,54, негашеная известь 0,04-0,12, молотый кварцевый песок 0,19-0,23, вода (в/т=0,-0,4, t=80-90°C) остальное, которую перемешивают в течение 45-50 мин при температуре смеси 60-65°C. 1 табл.
Наверх