X-ray drying control method of extractive semi-hydrate phosphogypsum (E-CaSO4×0,5H20)

Abstract

Synthetic semi-hydrate gypsum (E-CaSO4×0.5H2O) is obtained during the phosphoric acid extraction from apatite process by sulphuric acid and its moisture content reaches ~30 %. This technogenic product due to its low activity and contamination by acidic mineral admixtures cannot be used for producing construction materials. It is very important from an economical and environmental point of view to utilise one of the most massive by-products because about 1 million tons goes to fill up landfills. The possibilities of using this by-product is investigated in this paper. Waste dehydration and drying process control was enacted by using the X-ray analysis method with an X-ray diffractometer DRON-1 and investigating the initial and the dried phosphogypsum product mineral composition. A rotary crusher IPR M-1 was used to pulverise the hydrated phosphogypsum before drying. The phosphogypsum mechanical activation was performed by a disintegrator DIA-01. As it can be seen from the obtained results, extractive semi-hydrate phosphogypsum can be reprocessed into building G4 grade gypsum. An operative PG delivery and collection system for roentgenographic mineral composition analysis was prepared and tested, which allowed to optimise and control the dehydration process. A gypsum cement composition was selected (70 % extractive semi-hydrate phosphogypsum, 20 % portlandcement, 10 % microsilica) which allowed to obtain a binding material with a density of > 1600 kg/m3 and compressive strength of ~ 33 MPa.

AB „Lifosa“ fosforo rūgšties iš apatitų ekstrakcijos sieros rūgštimi procese gaunamas sintetinis pushidratis gipsas (E-CaSO4×0,5H2O), kurio drėgmė siekia ~30 %. Šis technogeninis produktas dėl mažo jo aktyvumo ir užterštumo rūgščiomis mineralinėmis priemaišomis statybinių medžiagų gamyboje nenaudojamas. Todėl šio masiškiausio atliekinio produkto, kasmet ~1 mln. t papildančio atliekų sąvartynus, utilizavimo problema tiek ūkio, tiek gamtosaugos atžvilgiu yra labai svarbi. Darbe atliktais tyrimais siekiama ištirti šios atliekos panaudojimo galimybes. Aprašyta atliekos dehidratacijos ir džiovinimo proceso kontrolė buvo vykdoma rentgenografiškai, rentgeno difraktometru DRON-1 tiriant paduodamo fosfogipso ir iš džiovyklos išeinančio produkto mineralų sudėtis. Hidratuotam fosfogipsui smulkinti prieš džiovinant naudotas rotorinis smulkintuvas IPR M-1. Fosfogipso mechaninė aktyvacija atlikta dezintegratoriumi DIA-01. Iš gautų tyrimo duomenų matome, kad ekstrakcinis pushidratis fosfogipsas gali būti perdirbtas į statybinį G4 markės gipsą. Parengtas ir išbandytas operatyvus paduodamos ir išeinančios iš džiovyklos medžiagos rentgenografinis mineralinės sudėties kontrolės metodas, leidžiantis optimizuoti ir kontroliuoti dehidratacijos procesą. Parinkta gipscemenčio sudėtis (70 % E-PG, 20 % portlandcemenčio, 10 % SiO2 mikro duklių) leidžia gauti rišamąją medžiagą, kurios tankis >1600 kg/m3, stipris gniuždant ~33 MPa.