Разработка и развитие научно-технологических основ создания комплексной технологии переработки гипсосодержащих отходов различных промышленных предприятий и поиск новых способов применения продуктов переработки

Проект направлен на создание комплексной технологии переработки гипсосодержащих отходов промышленных предприятий и поиск новых способов применения продуктов переработки. Объектом исследования являются гипсосодержащие отходы различных промышленных предприятий. Цель научной работы (отчетного этапа НИР) – развитие научных и технологических основ комплексной технологии переработки гипсосодержащих отходов с учетом получения на выходе трех товарных продуктов: органоминеральные удобрения; редкоземельные элементы и их концентраты; гипсовые вяжущие и изделия на их основе, а также поиск новых способов применения продуктов переработки с одновременным решением экологических вопросов. При реализации проекта по разработке и развитию научно-технологических основ создания комплексной технологии переработки гипсосодержащих отходов различных промышленных предприятий и поиску новых способов применения продуктов переработки были получены следующие основные результаты. 1. Разработан способ получения органоминеральных удобрений методом прессования из смеси цитрогипса и куриного помета клеточного содержания в соотношении 1:2 по массе в виде гранул с требуемой влажностью. Прочностные характеристики получаемых брикетов позволяют их транспортировать и вносить в открытый грунт. 2. Предложен способ восстановления растительного покрова техногенно-нарушенных ландшафтов, где деградировавшие земли различных типов охватывают значительные участки пригородных территорий, а в состав минерального компонента искусственных почвосмесей входит цитрогипс. 3. Из отходов фосфогипса получен порошок гидроксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), из которого был извлечен церий. Из обесцериенного порошка суммарных гидроксидов РЗЭ был получен порошок нитратов РЗЭ. 4. Разработан метод синтеза лигатуры CeB2C2 в качестве модификатора для сталей. Важным аспектом является высокая реакционная активность бора, содержащегося в лигатуре, практически весь бор вступает в реакцию со сталью, оставляя лишь малое количество в цериевых включениях. 5. Исследовано совместное влияние различных методов производства и различных условий отверждения на физические, механические и структурные характеристики геополимерной пасты на основе перлита, модифицированной различными минеральными добавками (в том числе, цитрогипсом). Установлено, что портландцемент и цитрогипс инициируют снижение прочности на сжатие и средней плотности независимо от способов введения щелочных компонентов, однако эти добавки способствуют ускорению консолидации геополимеров на основе перлита при отверждении в условиях окружающей среды. 6. Проведен комплексный анализ фосфогипса, взятого с четырех различных промышленных предприятий (АО «ОХК «Уралхим», филиал «Воскресенские минеральные удобрения», г. Воскресенск, ЗАО «ФосАгро АГ», г. Балаково, ООО «ЕвроХим-Белореченские минудобрения» (ГК Еврохим), г. Белореченск, ООО «ПГ» Фосфорит» (ГК Еврохим), г. Кингисепп), выполнено сравнение его с природным гипсовым камнем, что позволило установить, что вне зависимости от общности способов производства и источников фосфатной породы, используемой для производства кислоты, фосфогипс, образующийся как побочный продукт, имеет существенные различия, как по химическому составу, так и по структурно-морфологическим признакам, что в последствие сказывается и на свойствах фосфогипсового вяжущего на его основе. Выполнен также анализ фосфогипсовых вяжущих, который показал их существенные различия, как между собой, так и по сравнению с гипсовым вяжущим из природного гипсового камня. Установлено, что фосфогипс может выступать в качестве альтернативы природному гипсовому камню при производстве гипсовых вяжущих. 7. Разработан метод трехточечного изгиба для определения механической прочности макроскопических образцов, эффективно адаптированный для прямого измерения прочности игольчатых микрокристаллов сульфата кальция длиной 30÷50 мкм и поперечными размерами 1÷3 мкм. 8. Из цитрогипса получены керамические материалы, состоящие из безводного сульфата кальция и полугидрата сульфата кальция. С помощью диэлектрической спектроскопии были изучены температурные и частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости полученных материалов. В интервале температур 290÷810 К обнаружены и проанализированы особенности поведения действительной и мнимой частей проницаемости. 9. Методом импедансной спектроскопии исследована чувствительность образцов полугидрата сульфата кальция и дигидрата сульфата кальция к влажности воздуха в зависимости от способа прессования: одноосногои холодного изостатического. Измерены частотные зависимости комплексного сопротивления от относительной влажности, циклы переключения импеданса при последовательном перемещении образцов из испытательной камеры с относительной влажностью воздуха 80% в эталонную камеру с относительной влажностью воздуха 40% на частотах от 200 Гц до 1 МГц. По итогам проведенных исследований опубликованы 7 научных публикаций, 3 из которых в журналах, индексируемых в базе научного цитирования Scopus, 4 – в журналах, входящих в ядро РИНЦ, сделан 1 доклад на XXI Международной научной конференции «Перспективные исследования в современном мире», получено 3 свидетельства о регистрации НОУ-ХАУ.