Где можно взять бесплатно оксид кальция?
Приведённый состава фосфогипса позволяет предположить, что он сможет стать практически бесплатной заменой магнезитовым наполнителям для огнеупоров, применяемых сейчас в производственных процессах с высокими температурами, например, в металлургии.
Предлагается способ утилизации фосфогипса с одновременным получением высокопрочного огнестойкого материала методом направленного послойного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с использованием:
– Металлического алюминиевого порошка (восстановитель),
– Фосфогипса CaSO4·2H2O (наполнителя),
– Жидкого стекла (в качестве связующего при формовании заготовки до начала синтеза).
Типовая формула смеси
– Фосфогипс – 75 % масс.
– Порошок алюминия – 25 % масс.
– Раствор жидкого стекла (35%) – 16-18 % от массы сухих компонентов
Ход реакции и особенности
– Инициирование реакции проводится, например, электрической дугой или внешней термической подпиткой;
– СВС-продукт формируется в заготовке снизу-вверх, со скоростью фронта реакции около 1 мм/сек;
– Реакция сопровождается достижением локальных температур порядка 2500 С;
– В результате – формирование плотного, огнеупорного, термостойкого материала с хорошей структурной целостностью.
Пример (в упрощённой форме) реакции:
CaSO4 + 2Al=Al2O3 + CaO + SO2 + Q
При такой реакции образуются:
– Корунд (Al2O3) – огнеупорный компонент,
– Оксид кальция (CaO) – в виде остаточной матрицы,
– SO2 – удаляется с газовым потоком (при соблюдении условий вентиляции).
Преимущества:
Использование фосфогипса (промышленного отхода от производства фосфорной кислоты/удобрений);
Простейшая рецептура (не требует дорогих добавок);
СВС-процесс – энергонезависимый, экзотермический, распространяется сам без внешнего нагрева;
Утилизация вредных соединений фосфогипса (фториды, фосфаты, сульфаты) – они выгорают;
Высокая прочность и огнестойкость конечного материала;
Возможность переработки вторичного огнеупора: измельчённый бой после термической очистки – эффективный заполнитель для бетонов, штукатурок, кладочных смесей и т.п.
Основные технологические этапы
1. Подготовка сухой смеси из фосфогипса и алюминиевого порошка в заданной пропорции;
2. Добавление жидкого стекла для обеспечения формуемости;
3. Прессование или формовка заготовки желаемой формы;