Искусственный гипс превзошел природный аналог

В Архызе (Карачаево-Черкесия) состоялась XI Международная научно-практическая конференция «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий». Мероприятие организовали Российская гипсовая ассоциация (РГА), Российская академия архитектуры и строительных наук, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) и Научно-исследовательский институт строительной физики при поддержке республиканского правительства. Генеральным спонсором конференции выступило ООО «КНАУФ ГИПС».

Среди тем, рассмотренных участниками мероприятия, – технический прогресс в области гипсовых материалов и изделий (исследования, производство, применение), ангидритовые вяжущие, вяжущие и материалы из фосфогипса, использование гипсовых материалов в малоэтажном строительстве, привлекательность и механизмы инноваций в гипсовой отрасли, современное оборудование для производства гипсовых материалов и изделий. Многие выступления на конференции были посвящены переработке содержащих гипс промышленных отходов и снижению их негативного влияния на окружающую среду. При этом докладчики обращали внимание на тот факт, что искусственные гипсовые материалы по ряду параметров превосходят природные аналоги.

Показателен доклад «Комплексная переработка фосфогипса», автор которого – руководитель проекта ООО «Скайград-Инновации» (Королёв, Московская область) Эдуард Полумиев. Он пояснил обозревателю «Стройгазеты», что все началось в 2011 году, когда он поступил на работу в компанию и рассказал ее учредителям Юрию Соболю и Алексею Абрамову об отвалах фосфогипса, из которых, если доработать существующую технологию, можно не только производить стройматериалы, но и извлекать редкоземельные металлы. Эти отвалы образуются в промышленности минеральных удобрений при производстве фосфорной кислоты с помощью сернокислого разложения фосфатного сырья. Кристаллизующийся при этом в виде дигидрата, полугидрата или ангидрита сульфат кальция называется фосфогипсом. К настоящему времени в стране в отвалах скопились сотни миллионов тонн фосфогипса, хранение которого связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными расходами: для создания этих отвалов отчуждаются большие площади, а накапливаемый на них фосфогипс загрязняет атмосферный воздух, подземные и поверхностные воды, почвенно-растительный покров.

Попытки очистить фосфогипс от примесей и использовать его для производства стройматериалов взамен природного гипса предпринимались давно, однако разработанная прежде технология гранулирования и брикетирования фосфогипса была слишком затратной, в результате стоимость произведенного окускованного фосфогипса была гораздо выше стоимости природного сырья. Исследования, проведенные «Скайградом», позволили разработать комплексную безотходную технологию переработки отвального фосфогипса и организовать промышленное производство искусственного гипсового камня после выделения из него группового редкоземельного концентрата (ГРЗК). С этой целью фосфогипс сначала отмывается от соединений фтора и фосфора, а также редкоземельных металлов. В изданном по итогам конференции сборнике материалов так описывается последующий производственный процесс: «Образующийся после извлечения ГРЗК и очистки от примесей фосфогипс передается на линию производства искусственного гипсового камня. Влажная масса фосфогипса после промывки поступает в приемный бункер шнекового дозатора и в сушилку для подсушивания до технологической влажности 15-20%. Стабилизированный по влажности фосфогипс направляется в смеситель-гомогенизатор для нейтрализации и уплотнения. В процессе обработки происходит увеличение объемной плотности сырья. Уплотненный фосфогипс выгружается на ленточный транспортер и подается в гранулятор барабанного типа. В грануляторе происходит окомковывание и уплотнение материала с получением гранул размером от 5 до 30 мм. Гранулы диаметром 5-10 мм возвращаются в гранулятор для дополнительного окатывания с увеличением размеров, остальные гранулы подаются в сушильную печь для сушки до требуемой влажности. Готовый гранулированный гипсовый камень отправляется на склад готовой продукции».

При этом повышается не только качество получаемого гипса, но и рентабельность проекта, поскольку извлекаемый из фосфогипса ГРЗК является стратегическим сырьем. По словам Эдуарда Полумиева, отдельные элементы ГРЗК используются в производстве магнитов, электромобилей, оптических линз, автостекол, катализаторов крекинга нефти и синтетического каучука, люминофоров и микрочипов. Об эффективности применения редкоземельных элементов в металлургии в качестве лигатуры свидетельствует, например, тот факт, что присадка иттрия (0,4%) в четыре раза повысила износостойкость чугуна. На созданном на основе исследований промышленном производстве на первом этапе будет вырабатываться более 450 тонн ГРЗК в год, что составляет около половины потребности в нем в стране.

Кроме того, из полученного в результате переработки фосфогипса искусственного гипсового камня можно производить гипсовые вяжущие, о чем свидетельствует проведенное НИУ МГСУ в июне этого года исследование возможности получения гипсовых вяжущих из гранулированных техногенных отходов. Согласно научно-техническому отчету по этой теме, гранулированный фосфогипс состоит на 86,7-90,7% из двуводного гипса. Ученые установили, что нагрев молотого фосфогипса до температуры 270°С в течение пяти минут с последующим быстрым охлаждением до комнатной температуры позволяет получить быстросхватывающееся гипсовое вяжущее марки Г-6.

А в Белгородском государственном технологическом университете имени В. Г. Шухова исследовали возможность использования искусственного гипсового камня, полученного на той же опытно-промышленной установке, в качестве регулятора сроков схватывания цемента. Из результатов испытаний следует, что для замедления схватывания цемента искусственного гипсового камня, полученного из фосфогипса, требуется меньше, чем природного. Это позволяет значительно снизить дозировку гипса при помоле цемента. Кроме того, как отмечают в ООО «Скайград-Инновации», гранулированный искусственный гипсовый камень обладает неоспоримыми технологическими преимуществами перед природным гипсовым камнем при транспортировке, подаче и дозировании, поскольку имеет округлую форму и оптимальный размер в отличие от природного аналога.

Эдуард Полумиев рассказал «СГ», что полученный из фосфогипса искусственный гипсовый камень можно применять и в производстве красок в качестве наполнителя. «Такую работу я проводил. Результат хороший. Конечно, премиальных красок из него не получишь, но при его себестоимости это вполне конкурентоспособный продукт», – заключил исследователь.

ЦИТАТА В ТЕМУ

Александр Бурьянов, исполнительный директор РГА, профессор НИУ МГСУ, доктор технических наук:

«С увеличением объемов строительства на первый план выходят задачи широкого использования отходов и побочных продуктов производства, разработки прогрессивных технологий производства эффективных и нетрадиционных материалов, увеличивающих срок эксплуатации объектов строительства, создающих комфортные условия для проживания человека».

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 13 октября 2023 г.

На снимках: гранулированный искусственный и природный гипсовый камень Новомосковского месторождения (Тульская область)