IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Проблема переработки и утилизации промышленных отходов считается одной из самых крупных проблем XXI века. Масштабы образования промышленных отходов в России в расчете на уровень производства в 2000 году можно оценить примерно в 2,6 млрд тонн в год (Девяткин и др.,2004). Производство фосфогипса по этим данным составляет 6, 4 млн тонн.

Фосфогипс - побочный продукт производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемой при разложении фосфатного сырья или апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот дигидратным способом, и является вторичным материальным ресурсом. Одним из основных направлений утилизации фосфогипса является получение на его основе гипсовых вяжущих, использование фосфогипса в технологии портланд-цемента является вторым наиболее распространенным способом его переработки.

Заслуживают внимания и другие пути утилизации, например, изготовление серной кислоты и извести. Фосфогипс в сельском хозяйстве использовался в чистом виде для гипсования солонцовых почв, в смеси с пылевидными известковыми материалами - для химической мелиорации кислых почв. Однако использование фосфогипса в сельском хозяйстве в последние годы снизилось из-за сокращения государственных программ мелиорации земель.

На сегодняшний день широкое применение получило использование фосфогипса в дорожном строительстве. Согласно «Методическим рекомендациям по устройству оснований дорожных одежд с использованием свежего фосфополугидрата сульфата кальция» (1987) по санитарно-химическим показателям фосфогипс характеризуется незначительными уровнями миграции химических соединений (SO₃, P₂O₅, F), не превышающими предельно допустимые концентрации для атмосферного воздуха над проезжей частью дорог.

Ввиду малой растворимости в воде отдельных химическихсоединений, входящих в состав фосфогипса, и незначительного содержания других компонентов основания дорог, отличающихся большей водорастворимостью, считается, что его использование практически не будет являться источником загрязнения окружающей среды.

Е.С. Яцун и Б.Г. Печеный исследовали возможность применения фосфогипса в качестве материала для основания дорог. Было выявлено, что фосфогипсовое основание независимо от влажности является весьма прочным и ровным при постоянном движении бульдозеров и большегрузных автомобилей. Шеном с соавт. (Wei-guoShen, 2009) была разработана смесь из твердых промышленных отходов (стальной шлак, летучая зола, фосфогипс) для ее последующего использования в качестве дорожного материала. Опытным путем была доказана более высокая прочность и износостойкость смеси по сравнению со смесью известь - летучая зола.

Необходимо отметить, что фосфогипс, наряду с основным действующим веществом, содержит различные токсичные элементы-примеси, такие как фтор, мышьяк, стронций, уран, тяжелые металлы и др. Следует дать оценку опасности загрязнения почвогрунтов, растительности элементами Sr, F, Ni, Cu,Zn, As, Pb, при строительстве и функционировании фосфогипсовой дороги после нескольких лет эксплуатации.

Многие годы одной из дискуссионных тем является проблема применения отходов заводов по производству минеральных удобрений. Слежавшиеся отвалы фосфогипса являются мишенью общественных защитников окружающей среды. Применять побочный продукт переработки апатитовых концентратов в народном хозяйстве пытались еще в советские времена - использовали при изготовлении стройматериалов, в строительстве дорог. Сегодня же все говорит о том, что планы использования технического гипса в дорожном строительстве дождались оптимальных экономических условий.

Однако, ученые и не отказывались от этой идеи. Пока промышленники делали попытки восстанавливать разрушенное в 90-х годах прошлого столетия производство, в Саратовском государственном университете уже детально рассматривали возможность применения фосфогипса в дорожном строительстве, разрабатывали эффективные технологии использования. В последние 2 года это направление получило активное развитие. Сотрудники института химии классического университета экспериментальным путем доказали, что данные отходы химпроизводства можно применять в устройстве дорожных одежд. Более того, ученые СГУ разработали технологию, которая позволяет значительно расширить географию применения фосфогипса. Дело в том, что он "живет" в приемлемом для дорожного строительства состоянии только 6-8 часов и за это время необходимо проделать путь от цеха до участка трассы. Саратовские химики же предложили способ консервации технического гипса. В этом случае материал может находиться в пути несколько дней и не требовать скорейшей укладки.

Актуальность этой работы ученых сложно переоценить. В 70-80-х годах в период действия плановой экономики песок и щебень для строительства дорог стоил несколько рублей за тонну. Применение фосфогипса по сравнению с традиционными материалами было экономически невыгодным. Сегодня же технический гипс стоит 12 рублей, а цена щебня выросла до 600-900 рублей, песка — до 400 рублей". Строительство и ремонт дорожных одежд с применением технического гипса позволяет отказаться от дорогостоящего слоя так называемого тощего бетона и щебня.

Во-вторых, производство минеральных удобрений растет, при котором и образуется побочный продукт в виде технического гипса. Следовательно, увеличивается и объем отходов — фосфогипса.

В настоящее время, основная часть фосфогипса за пределами РФ на сегодняшний день сбрасывается в океан, как нейтральный материал, который не оказывает негативного влияния на экологию. Так как основу гипса технического (фосфогипса) составляет сульфат кальция (CaSO₄) и сульфат стронция SrSO₄ до 98%, которые являются нерастворимыми инертными солями. Остальная часть материала – это микро количества редкоземельных соединений.

При рациональном подходе, то количество технического гипса, которое ежедневно производится в стране, позволит в кратчайшие сроки применить его при строительстве муниципальных, поселковых дорог.

Известно, что дорожное покрытие на основе фосфогипса не боится влаги. А значит у фосфогипса есть будущее.

Библиографический список

1. Воробьев Х.С. Состояние и перспективы использования вторичных продуктов и отходов промышленности в производстве строительных материалов // Строительные материалы, 1985. № 10. С. 6—7. 2.

2. Баженов Ю.М., Шубейкин П.Ф., Дворник Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1986. 54 с.

3. Ахметов А.С., Ярош Е.Б. Технико–экономическая характеристика переработки фосфогипса на серную кислоту и вяжущие материалы // Технология минеральн. удобрений. Ленинград, 1992. С. 10—13.

4. А.А. Мольков, Ю.И. Дергунов, В.П. Сучков. Способ переработки фосфогипса / А.А. Мольков, Ю.И. Дергунов, В.П. Сучков // Известия Челябинского научного центра, вып. 4 (34), 2006.

Код для цитирования: Скопировать