PL170519B1 - Sposób wytwarzania masy ceramicznej z odpadów fosfogipsowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzaniamasy ceramicznej z odpadów fosfogipsowych i żywicy syntetycznej, znamienny tym, ze uprzednio suszone w temperaturze 390 - 420 K przez 20 - 60 minut odpady fosfogipsowe i rozdrobnione do granulacji 45 - 60 μιη, w ilości 46 - 55 części masowych, utrzymując środowisko bezwodne, przy mieszaniu ciągłym, poddaje się wiązaniu 50 częściami masowymi żywicy poliestrowej nienasyconej, będącej produktem kondensacji bezwodników kwasowych glikolami, po czym nadal mieszając, dodaje się 2 - 3 części masowych znanego przyspieszacza naftenianu kobaltu oraz 2-16 części masowych znanego utwardzacza nadtlenku benzoilu lub cykloheksanonu, stosowanego w postaci roztworu we ftalanie dwubutylu, przy czym przed dodaniem utwardzacza wprowadza się 1-3 części masowych acetonu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania masy ceramicznej z odpadów fosfogipsowych, mających zastosowanie do wyrobu płytek łazienkowych i okładzinowych ścian zewnętrznych i wewnętrznych budynków, umywalek, pisuarów, sedesów, ram luster, uchwytów i innych podobnych wyrobów, metodą wylewania, wytłaczania i prasowania.

Znany jest powszechnie problem związany z wciąż narastającą ilością odpadów fosfogipsowych, powstających podczas produkcji kwasu fosforowego metodą mokrą. Wprawdzie głównym składnikiem tych odpadów jest siarczan wapnia o różnym stopniu uwodnienia, ale ze względu na obecność w odpadach różnych zanieczyszczeń, jak np. fosforu, wykorzystanie odpadów fosfogipsowych lub ich utylizacja napotyka na poważne trudności.

Znany z Biuletynu UP nr 7/89 sposób według zgłoszenia patentowego nr P 267 878, polega na wymieszaniu w środowisku wodnym w odpowiednich proporcjach fosfogipsowych odpadów poprodukcyjnych kwasu fosforowego i nawozów fosforowych, z innymi odpadami przemysłowymi, jak na przykład z popiołem lotnym oraz aktywatorem wiązania, jakim jest cement portlandzki lub gips budowlany. Niedogodnością tak wytworzonej masy jest to, iż poza przydatnością do celów budowlanych, przykładowo do wykonywania cegieł, różnego rodzaju pustaków i innych kształtek, tynków lub wylewania podłoża, nie nadaje się ona do wyrobów ceramicznych z powodu kruchości, porowatości, nasiąkliwości itp.

Inny znany sposób według polskiego patentu nr 90 961 polega na dodaniu do surowego fosfogipsu związków metali alkalicznych w postaci tlenków i/lub wodorotlenków, i/lub węglanów, a także jonów chlorowcowych w postaci metali ziem alkalicznych, i/lub glinowców, i/lub w postaci kwasu solnego. Całość poddaje się wyprażaniu w temperaturze 420 - 490 K. Poza tym według polskiego patentu nr 105 200, fosfogips miesza się z wapnem palonym i do całości dodaje się stężony kwas siarkowy, celem przeprowadzenia dehydratacji dwuhydratu siarczanu wapniowego, a według polskiego patentu nr 108 839 do fosfogipsu dodaje się kwas siarkowy i dodatki wiążące w niewielkich ilościach, jak mocznik, azotan amonowy, metyloceluloza, azotan wapniowy, politlenek etylenu i destylat z produkcji sody zawierający jako główne składniki CaCl2, NaCl i H2O. Niedogodnością tych sposobów jest to, że wytwarzane według nich masy mają zastosowanie raczej do celów budowlanych, a nie do wykonywania wyrobów ceramicznych, głównie z powodu ich kruchości, higroskopijności i porowatej powierzchni.

Także jest znany sposób według polskiego patentu nr 113 573 polegający na dodaniu w środowisku wodnym do mieszanki gipsu półwodnego i fosfogipsu żywicy mocznikowej lub

170 519 melaminowej oraz acetonu jako środka uwodniającego, a według zgłoszenia nr P 260 838, ogłoszonego w Biuletynie UP nr 11/88, sposób polega na dodaniu do fosfogipsu, w środowisku wodnym, środków zmniejszających eflorescencję, takich jak sulfonowane żywice polikondensacyjne, a także krzemowe sole organiczne i nieorganiczne metali I grupy układu okresowego i/lub rozpuszczalne w wodzie sole metali II grupy układu okresowego. Niedogodnością tych rozwiązań jest to, że stosowanie w środowisku wodnym żywic do masy zawierającej fosfogips powoduje długi czas jej suszenia oraz polimeryzacji i tak wytwarzana masa nadaje się wyłącznie do odlewania posadzek lub do wykonywania tynków szlachetnych lub spoiwa budowlanego, a me jest przystosowana przykładowo do wytwarzania formowanych wyrobów ceramicznych, między innymi poprzez wytłaczanie lub metodą prasowania. Poza tym ze względu na charakter toksyczny niektórych stosowanych żywic jak mocznikowej lub melaminowej, wytwarzanych na ogół jako mocznikowo-formaldehydowe i melaminowo-formaldehydowe, wyroby wykonane przy ich stosowaniu nie nadają się do celów spożywczych i higienicznych. Znane są także próby utylizowania odpadów fosfogipsu przez wykorzystywanie ich jako częściowego zamiennika gipsu, niemniej jednak ze względu na obecność związków między innymi fosforu w ilości ca 1 % w surowym odpadzie, nawet niewielkie ilości odpadów fosfogipsowych, zastosowane w wyrobie mogą spowodować, iż wyrób ten nie będzie mógł być dopuszczony do bezpośredniego kontaktu z naszym otoczeniem. Również te zanieczyszczenia są w części przyczyną, dla której próby utylizowania odpadów fosfogipsowych przez wykorzystanie ich jako wypełnień wyrobisk kopalni, nie znalazły poważnego zastosowania. Odpady tłoczone w postaci wodnej pulpy, po jakimś czasie powodowałyby skażenie gleby w wyniku przesączania się do niej toksycznych związków.

Nieoczekiwanie okazało się, iż odpad powstający przy rozkładzie surowców fosforonośnych, niezależnie od sposobu prowadzenia procesu, związany w warunkach bezwodnych z żywicą syntetyczną pozwala na uzyskanie nienasiąkliwych mas o dużej wytrzymałości mechanicznej, gładkich powierzchniach i bezpiecznych dla środowiska i otoczenia człowieka.

Sposób wytwarzania masy ceramicznej z odpadów fosfogipsowych i żywicy syntetycznej, według wynalazku polega na tym, iż w środowisku bezwodnym prowadzi się, przy mieszaniu ciągłym, wiązanie odpadów fosfogipsowych z żywicą poliestrową nienasyconą ogólnego przeznaczenia, typu Polimal, stosując 46 - 55 części masowych odpadów fosfogipsu, uprzednio suszonych w temperaturze 390 - 420 K, przez 20 - 60 minut i rozdrobnione do granulacji 45 - 60 μm, na każde 50 części masowych żywicy poliestrowej, po czym do uzyskanej masy i nadal przy mieszaniu ciągłym, dodaje się 2-3 części masowych znanego przyspieszacza naftenianu kobaltu, 12 - 16 części masowych znanego utwardzacza nadtlenku benzoilu lub cykloheksanonu w roztworach ftalanu dwubutylu, korzystnie o stężeniu 33,33%. Dla zachowania lepkości, umożliwiającej pełne shomogenizowanie masy, przed dodaniem utwardzacza wprowadza się 1-3 części masowych acetonu.

Sposób według wynalazku umożliwia pełne zagospodarowywanie odpadów fosfogipsowych przez przetworzenie ich na masy nadające się do stosowania w bardzo szerokim zakresie, bezpieczne dla środowiska naturalnego, a jednocześnie rozwiązuje, w istotnym stopniu, kwestię utylizacji odpadów fosfogipsowych na dużą skalę. W porównaniu ze znanymi próbami zagospodarowywania odpadów fosfogipsowych, sposób według wynalazku charakteryzuje się wysoką efektywnością, nie wymaga uprzedniego usunięcia szkodliwych dla środowiska naturalnego i otoczenia człowieka substancji występujących w odpadach. Ponadto zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wytworzona według niego masa charakteryzuje się dobrą ciągliwością, ma shomogenizowaną strukturę umożliwiającą odlewanie lub wytłaczanie wyrobów oraz ich wykonywanie metodą prasowania, a sam wyrób cechuje nienasiąkliwa, połyskliwa gładkość powierzchni o własnościach chemoodpornych oraz duża wytrzymałość na ściskanie i zgniatanie, a także wszechstronna stosowalność do celów spożywczych i higienicznych. Dodatkową zaletą jest to, iż wyroby odznaczają się użytkową właściwością dielektryczną, o dopuszczalnych w elektrotechnice stałej dielektrycznej i temperaturowym współczynniku pojemnościowym, jak również współczynniku - tangensie kąta strat dielektrycznych, oporności właściwej i napięciu przebicia.

170 519

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w następujących przykładach wykonania.

Przykład I. Przy stałym, energicznym mieszaniu do 2900 części masowych żywicy poliestrowej nienasyconej Polimal 101 dodaje się 14-16 części masowych przyspieszacza w postaci naftenianu kobaltu oraz niewielkimi porcjami 2455 części masowych fosfogipsu przesianego, wysuszonego w temperaturze 400 K przez 40 minut i zmielonego do wielkości cząstek 50 pm, a także 8 części masowych acetonu w celu uregulowania wymaganej, lepkości umożliwiającej pełne shomogenizowanie masy. Następnie po dokładnym wymieszaniu całości, do masy dodaje się 85 części masowych utwardzacza w postaci roztworu nadtlenku cykloheksanonu we ftalanie dwubutylu. Tak przygotowana masa nadaje się do formowania dowolnego wyrobu, zaś czas jej polimeryzacji trwa od 15 do 60 minut w temperaturze otoczenia lub w nieco podwyższonej, na przykład do 338 K.

Przykład Π. Postępując jak w przykładzie I do shomogenizowanej masy dodaje się 82 części masowych roztworu nadtlenku benzoilu we ftalanie dwubutylu o stężeniu 33,33% objętościowych, otrzymując masę o następujących własnościach:

- wytrzymałość na ściskanie

- wytrzymałość na rozciąganie

- wytrzymałość na zginanie

- wytrzymałość cieplna

- twardość według Brinella

- skurcz polimeryzacji

- wodochłonność po 24 godzinach w 296 K

- wodochłonność po 30 dniach w 296 K

- olejochłonność w 296 K

- współczynnik - tangens kąta strat dielektrycznych przy częstotliwości 50 Hz w 303 K

- oporność właściwa w 303 K

- napięcie przebicia > 1800 ł^G^^m^z > 500 kGccm², > 800 kG/cm², < 268 K, >18 kG/mm², < 0,5%, < 0,02%, < 0,05%, < 0,02%o, < 0,05, > 9 x 10¹' om x cm, > 16 kV/mm.

U5

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania masy ceramicznej z odpadów fosfogipsowych i żywicy syntetycznej, znamienny tym, że uprzednio suszone w temperaturze 390 - 420 K przez 20 - 60 minut odpady fosfogipsowe i rozdrobnione do granulacji 45 - 60 pm, w ilości 46 - 55 części masowych, utrzymując środowisko bezwodne, przy mieszaniu ciągłym, poddaje się wiązaniu 50 częściami masowymi żywicy poliestrowej nienasyconej, będącej produktem kondensacji bezwodników kwasowych glikolami, po czym nadal mieszając, dodaje się 2-3 części masowych znanego przyspieszacza naftenianu kobaltu oraz 2-16 części masowych znanego utwardzacza nadtlenku benzoilu lub cykloheksanonu, stosowanego w postaci roztworu we ftalanie dwubutylu, przy czym przed dodaniem utwardzacza wprowadza się 1-3 części masowych acetonu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór nadtlenku benzoilu lub cykloheksanonu we ftalanie dwubutylu o stężeniu 33,33% objętościowych.