Усенко Ю.І., Іванов В.І., Єгоров Ю.П.,

Болюк С.В., Моісейко Ю.В.

Національна металургійна академія України,

Запорізька державна інженерна академія

ПРО ОДЕРЖАННЯ БУДІВЕЛЬНОГО ГІПСУ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТИЗНОГО ШЛАМУ

Після технологічної операції очищення поверхні металу в травильних відділеннях метизного виробництва створюються забруднені й агресивні промислові стоки. Такі стоки піддають нейтралізації та направляють до спеціальних накоплювачів шламу. Далі воду, очищену у вертикальних відстійниках від суспензій, відводять до зворотного циклу, а одержаний щільний залишок вивозять у відвал.

Шлами травильного відділення Дніпропетровського виробничого метизного об'єднання характеризуються наявністю 35…40% CaSO₄×2H₂O×, 6…7% SiO₂, а також до 50% рідкої фази, що містить 27…28% FeSO₄.

Осад гідроксиду заліза (II), який утворюється після діючої нейтралізації, займає значний обсяг і важко відділяється від вологи, що ускладнює його подальше використання. З метою одержання щільнішого осаду накоплювача шламу додатково обладнали розподільним пристроєм для подавання повітря та пари. Під час аерації та подальшого нагрівання суспензії частина гідроксиду заліза (II) піддається окисленню та переходить у гідроксид заліза (III), який, реагуючи із залишком гідроксиду заліза (II), створює кристалеву сполуку – оксид заліза (II,III).

Випробування даного методу за виробничих умов дозволило встановити, що, коли рН сягає 9…10, а температура - 50…60 °С, спостерігають утворення оксиду заліза (II,III), яке супроводжується суттєвим ущільненням осаду (кеку). Як наслідок, у 2,5…3,0 разів скорочується тривалість фільтрації та знижується на 15…20% вологості кеку. Одержаний кек добре відділяється від фільтрувальної тканини та не потребує додаткового сушіння.

З метою перевірки можливості утилізації шлами, що містять гідроксид заліза (II), після сушіння та ущільнені осади після фільтрпресів, що містять оксид заліза (II,III), додавали у різній кількості до сировини для виробництва будівельного гіпсу й одержували дослідні партії гіпсових в’яжучих матеріалів.

Результати досліджень показали, що під час додавання до складу сировини не більше 20% шламу, що містить гідроксид заліза (II), одержували продукт, який за показниками міцності відповідає будівельному гіпсу другого сорту, а під час додавання такої ж кількості ущільненого шламу за наявності оксиду заліза (II,III) - будівельному гіпсу першого сорту.

Під час додавання шламів, що містять гідроксид заліза (II), спостерігали зростання тривалості схоплювання будівельного гіпсу, пов’язане із обволіканням мілкодисперсних зерен гіпсу аморфним гідроксидом заліза (II), що утрудняє їхню подальшу агрегацію.

В той же час додавання кеків, що містять оксид заліза (II,III), частинки якого мають кристалеву структуру та підвищену спроможність до сумісної кристалізації з кристалами будівельного гіпсу, сприяють зменшенню тривалості його схоплювання, а також підвищенню міцності даного матеріалу.

Запропонована технологія виробництва будівельного гіпсу високої міцності заснована на використанні обробки автоклавом метизних шламів за температури 124,5 ^оС та тиском 127,7 кПа. Обробку шламів даного типу проводять у рідких середовищах, що дозволяє відмовитися від їхнього сушіння перед обробкою автоклавом, а, отже, значно скоротити енергетичні витрати на ведення процесу. Фазовий період, який спостерігають під час обробки в автоклаві, використовують для очищення в’яжучого матеріалу та зниження домішок, що входять до кристалічної решітки двохводного гіпсу (CaSO₄×2H₂O). Під час автоклавної обробки можна змінювати та регулювати форму кристалів напівгідрату гіпсу (CaSO₄×0,5H₂O) шляхом введення додавань-модифікаторів, таких як поташ, сульфат натрію, а також варіюванням режимів дегідратації.

Застосування пропонованої технології дозволяє не тільки повністю запобігти забрудненню навколишнього середовища виробничими відходами, але й одержати економію від утилізації шламів.

Економічна ефективність методу обумовлена підвищенням продуктивності фільтрпресів, зниженням капітальних витрат через зменшення необхідної кількості вказаних агрегатів, витрат електроенергії і фільтрувальної тканини, а також зменшенням обсягів шламу та витрат на його транспортування, виключенням витрат на сушіння шламу, збільшенням сировинних ресурсів для в’яжучих матеріалів, підвищенням якості виробів, виключенням викидів і забруднення навколишнього середовища.