Применение фосфогипса в дорожной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТарГУ им. М.Х. Дулати

ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОГИПСА В ДОРОЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Конысбаев Ж.К.

Фосфогипс - отход производства фосфорных удобрений экстракционным способом - образуется в процессе сернокислотной переработки природного фосфатного сырья и представляет собой преимущественно двуводный сульфат кальция с небольшим количеством примесей, представленных алюмосиликатами, сульфатами, фосфатами, фторидами и тяжелыми металлами.

Проблема переработки и утилизации промышленных отходов считается одной из самых крупных проблем XXI века. Масштабы образования промышленных отходов в Казахстане 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.

Е.С. Яцун и Б.Г. Печеный (2006) 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. (Любимова, Борисочкина, 2007). Цель настоящего исследования - дать оценку опасности загрязнения почвогрунтов, растительности элементами Sr, F, Ni, Cu,Zn, As, Pb, при строительстве и функционировании фосфогипсовой дороги после нескольких лет эксплуатации.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились на двух объектах: на фосфогипсовой дороге с асфальтовым покрытием и без покрытия. Обе дороги расположены в Балаковском районе Саратовской области (пос. Быков Отрог). Фосфо-гипсовая дорога с асфальтовым покрытием была построена осенью 2007 года как подъездная автодорога к санкционированной свалке твердых бытовых отходов (ТБО). Фосфогипс использовался при строительстве в качестве основания автодороги. Обследование территории около этой дороги проводилось дважды: на следующий год после строительства и через 5 лет эксплуатации данной дороги. фосфогипсовый дорога загрязнение утилизация

Фосфогипсовая дорога без асфальтового покрытия была построена одновременно с первой, она образует подъезд к фермерскому хозяйству. Исследование прилегающей к ней территории проводилось только один раз, на пятый год после отсыпки дороги.

Многолетнее сотрудничество команды разработчиков Группы Ревитал, Компании Gruwer и специалистов ОАО "Воскресенские минеральные удобрения" в области ресурсо-сберегающих технологий в строительстве, изготовлении дорог, в транспорте и энергосбережении, привело к созданию новых, уникальных технологий, не имеющих аналогов в мире.

Метод, заключается в использовании крупнотоннажного отхода производства минеральных удобрений - ФОСФОПОЛУГИДРАТА СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ (CaSO4), производство которого ежегодно увеличивается, наносятем самым, огромный экологический урон, так как для его отвалов используются всё новые земли, которые превращаются в свалку и новый источник запыления.

Удалось разработать и внедрить такую технологию строительства дорог, которая позволяет развернуть ситуацию с накоплением фосфогипса вспять и превратить этот отход в современные дороги.

Рис. 1 Дорога применением фосфогипса

Так как фосфогипс дигидрат изначально не обладает какими-либо вяжущими свойствами, пришлось вмешаться в цикл завода по производству минеральных удобрений и при минимальных затратах перевести существующее производство на полугидратный метод, что дало возможность применять отходы в строительстве дорог, к тому же полугидрат более экологически чистый чем дигидрат.

Технология основана на том, что свежий фосфогипс полугидрат (возраст до 3-х суток с момента выпуска) обладает превосходными вяжущими свойствами и используется в качестве основного материала монолитных оснований дорог, полностью заменяя собой традиционные материалы - песок и щебень, обладая при этом более высокими эксплутационными характеристиками.

Обычная технология строительства дорожного полотна заключается в создании многослойной насыпи высотой 0,5-1,5 м. из многочисленных слоев песка и щебня, которые утрамбовывают один за другим. Прежде всего, это огромное количество песка и щебня надо добыть, перевезти уложить вдоль дороги, а затем утрамбовать.

К тому же такие основания не выдерживают большие нагрузки, подвержены размыванию ливневыми водами и как результат - требуют дорогостоящего восстановления. По нашей технологии мы получаем гладкую монолитную каменную плиту не имеющих тепловых стыков в отличие от бетонных дорог.

Фосфогипс способен быстро твердеть на открытом воздухе при уплотнении и утрамбовке, позволяет быстро открывать движение по новой дороге, сокращая сроки запуска дороги в эксплуатацию.

Литература

1. Х.Х. Тургумбаева - доктор технических наук, профессор. «Прикладная экология».

2. И.З. Лашина - кандидат химических наук, доцент. «Прикладная экология».

3. Эвенчик С.Д., Новиков А.А. Фосфогипс и его использование. М., 1990.

4. Никитин В.Г. Основания из грунтов, укрепленных известью и золой уноса в грунтовом основании дорожных одежд //Автомоб. дороги. 1984. №8. С. 8-9.

5. Мещеряков Ю.Г. Гипсовые попутные промышленные продукты и их применение в производстве строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1982. С. 108-109.

Размещено на Allbest.ru