6.1. Определение основных свойств гипсосодержащих отходов

Цель работы:анализ химических, физико-механических и эколого-гигиенических свойств промышленных гипсосодержащих отходов– потенциального сырья для получения гипсовых вяжущих веществ.

В качестве исходного материала используется цитрогипс - отход производства лимонной кислоты.

I. Определение основных физико-химических характеристик отхода:

1. Минералогический состав по результатам рентгено-фазового анализа.

2. Насыпная, истинная и средняя плотности отхода.

3. Удельная поверхность отхода.

4. Определить содержание гидратной воды и двуводного сульфата кальция в цитрогипсе.

5. Определить содержание полуводного сульфата кальция в цитрогипсе.

II. Определение эколого-гигиенических свойств цитрогипса и его влияние на объекты окружающей среды.

1. Подготовить водную вытяжку цитрогипса

2. Определить рН, содержание сухого и прокаленного остатков.

3. Провести биотестирование водной вытяжки цитрогипса с использованием дафний рода Daphnia magna St.и высших растений по следующей схеме: если уровень рН водной вытяжки отличается от оптимальных значений (6,5-7,5) водную вытяжку необходимо разделить на 3 части. В качестве тестируемых использовать 3 вида сред:

- исходная вытяжка,

- водная вытяжка, нейтрализованная до рН= 6,5-7,5;

- водная вытяжка, разбавленная отстоянной водопроводной водой до рН= 6,5-7,5.

3. Оценить фунгицидные свойства цитрогипса.

III. Использование цитрогипса в качестве исходного сырья для получения строительных материалов.

1. Получить гипсовое вяжущее из цитрогипса путем термической обработки.

2. Определить основные свойства гипсового вяжущего, полученного из цитрогипса, и сравнить их с гостированными значениями и сделать вывод о соответствии требованиям ГОСТ 4013-82.

Вопросы для самоподготовки

1. Характеристика производства гипсовых вяжущих веществ.

2. Производственные узлы образования отходов различного агрегатного состояния и методы их анализа.

3. Промышленные отходы, используемые в производстве гипсовых вяжущих, и их характеристики.

7. Экология производства асбестосодержащих строительных

материалов

Асбестоцемент – строительный материал, широко используемый в мире и состоящий из 10-15% хризотил-асбеста и 85-90% цемента.

Асбест – собирательное название волокнистых минералов природного происхождения группы серпентинитов (хризотил-асбест) и амфиболов (актинолит, амозит, антофиллит, крокидолит, тремолит и ряд других) с прочными волокнами длиной от 2 до 150 мм и более.

На начальной стадии производства асбестоцементных изделий происходит влажное (на 1 кг сырья – 0,5 л воды) обминание асбеста на бегунах до волокон толщиной 0,01-0,05 мм. Вода используется для уменьшения пыления асбеста при дроблении. Участок распушки асбеста оснащен аспирационной системой.

По санитарным нормам концентрация асбестовой пыли в рабочей зоне производственных помещений допускается не более 0,6 мг/м³ воздуха. Это примерно в 30-40 раз ниже, чем достигается при очистке на обычных промышленных тканевых фильтрах, и в 100-200 раз ниже, чем на электрофильтрах. Для снижения содержания асбестовой пыли в очищенном воздухе в данном случае применяется принцип так называемой «автофильтрации», т.е. использование слоя самого асбестового волокна в качестве дополнительного фильтрующего агента. При этом остаточная запыленность не превышает 0,3 – 0,4 мг/м³. Все это позволило резко уменьшить заболеваемость обслуживающего персонала, получить дополнительную продукцию (уловленный пылевидный асбест) и экономить тепло на обогрев производственных помещений.

При распушке асбеста в воде (мокрым способом) увеличивается эффективность его диспергирования, с этой целью используются гидрораспушители. Асбест представляет собой гидрофильное вещество, а между волокнами его всегда есть очень тонкие трещины. Вода, проникая в них, оказывает на стенки трещин давление, величина которого зависит от расстояния между стенками: чем оно меньше, тем больше возникает расклинивающее давление, таким образом, при мокром способе распушки волокна асбеста испытывают два вида воздействий – механическое и физико-химическое, что способствует его более полному разделению на отдельные тончайшие волокна. Для распушки подают воду из расчета содержания в выпускаемой массе 5-8% асбестового волокна по весу.

Основные компоненты шихты – цемент, асбестовая пульпа и вода, смешиваются в соотношении: содержание твердой фазы 10-13%, состоящей на 12-16% из асбеста и 84-88% цемента. Введение цемента необходимо для полного покрытия поверхности асбеста и заполнения промежутков между волокнами. Чем выше удельная поверхность цемента, тем большую поверхность волокон асбеста он может покрыть. По мере увеличения удельной поверхности цемента необходима более тонкая распушка асбеста.

Далее полученная сырьевая суспензия подается на стадию формования изделий с использованием листоформовочных и трубоформовочных машин, где образуется наиболее крупнотоннажный отход асбестоцементного производства – сточная вода.

Отработанная вода содержит значительное количество асбеста, цемента и растворимых солей – главным образом соединений Cr(VI). Содержание твердых частиц в загрязненной воде – 2,5–3 г/л. Сточная вода подвергается очистке по следующей схеме: рекуператор грязной воды, рекуператор чистой воды, где происходит ее отстаивание с целью удаления крупных взвешенных частиц асбеста и гидратированного цемента, и очистные сооружения, где происходит удаление растворимых соединенийCr(VI).

Сточные воды, содержащие растворимые примеси соединений шестивалентного хрома, чаще всего в производственных условиях подвергаются очистке реагентным способом в результате осуществления реакций окисления-восстановления. В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты – сульфит Na₂SO₃, бисульфит -NaHSO₃, пиросульфит -Na₂S₂O₅, дитионит натрия –Na₂S₂O₄, а также используются соединения двухвалентного железа (чаще сульфат двухвалентного железа) в виде чистых растворов или промышленных отходов их содержащих (отходы металлического железа в виде стальной стружки, скрапа и др.). Сульфат железа используется в виде раствора 10-% концентрации, который по традиционной технологической схеме очистки сточной воды вводится в реактор, куда поступают сточные воды. В отличие от солей сернистой кислоты, восстановлениеCr⁺⁶доCr⁺³ солями двухвалентного железа протекает с достаточно высокой скоростью не только в кислой, но и в нейтральной и щелочной средах по реакциям:

Cr₂O₇^2- +6Fe⁺² + 14 H⁺  2Cr⁺³ + 6 Fe⁺² + 7H₂O

Cr₂O₇^2-+ 3Fe(OH)₂ + 4H₂O  4Cr(OH)₃↓ + 3Fe(OH)₃↓ + 2OH^-

Осадок - шлам, накапливающийся в результате очистки сточной воды от взвешенных веществ, называется асбеститом. Объем образования такого типа отхода в пересчете на сухое вещество достигает 1,5 – 2% от массы сырья. Влажность асбестита - 40-55%, средняя плотность в сухом состоянии - 350-400 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,0041-0,0046 Вт/м К.