Международная группа ученых предложила метод производства высококачественных вяжущих материалов для строительной промышленности на основе синтетического гипса, полученного из промышленных отходов. Испытания полученного материала показали, что он не только соответствует всем требованиям, предъявляемым к материалам данного класса, но и превосходит вяжущие на основе натурального гипса по целому ряду параметров. Работа была опубликована в журнале Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
Гипсовые вяжущие материалы широко используются в строительстве. Они отличаются легкостью, низкой тепло- и звукопроводностью, огнеупорностью и пластичностью. Кроме того, вяжущие материалы на основе гипса являются гипоаллергенными и не вызывают силикоза — профессионального заболевания строителей и ремонтников, обусловленного вдыханием пыли, содержащей свободный диоксид кремния. При этом стоимость гипсоматериалов невысока, как и расходы теплоэнергии на их производство.
Группа ученых из Научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС», Белорусского государственного технологического университета, Лимерикского университета и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси предложили инновационный метод производства высокопрочных вяжущих материалов на основе синтетического гипса, полученного из промышленных отходов путем нейтрализации отработанной серной кислоты и карбонатcодержащих отходов. Исследователи предварительно разбавляли водой серную кислоту из отходов производства химических волокон, а затем нейтрализовывали отходами известняка. Содержание дигидрата сульфата кальция в полученном синтетическом гипсе составило не менее 95% от массы финального продукта. В процессе исследований были определены оптимальные параметры синтеза, дающие возможность управлять структурой образующихся кристаллов.
В ходе исследования учеными были получены образцы гипсовых вяжущих трех видов: строительный гипс, высокопрочный гипс и ангидрит. Строительный гипс был изготовлен по традиционной технологии в гипсоварочном котле. Ангидрит также был произведен по традиционной для этого типа гипсоматериала технологии путем обжига с последующим охлаждением. Для синтеза высокопрочного гипса был использован автоклав.
Исследователи отмечают, что одним из преимуществ производства строительных гипсоматериалов из синтетического дигидрата сульфата кальция является то, что синтетический гипс синтезируется в виде порошка. При традиционном производстве для получения гипсового порошка гипсовый камень приходится дробить до нужной фракции, что требует значительного количества электроэнергии. «Таким образом, предложенный нами метод производства вяжущих материалов на основе синтетического гипса позволит существенно снизить производственные затраты за счет упрощения технологии производства. При этом строительный гипс, полученный в ходе исследования, полностью соответствует требованиям к гипсовым вяжущим с марками Г-5 — Г-7, а высокопрочный гипс — требованиям, предъявляемым к гипсу с марками Г-10 — Г-22. Еще одним существенным преимуществом данного способа является возможность управления структурой получаемых кристаллов и сростков. Предложенный метод позволяет получать кристаллы с необходимой формой и размерами в зависимости от предъявляемых требований к материалам, синтезированным на основе синтетического гипса», — отмечает один из авторов исследования, сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский.
Синтетический гипс, полученный из отработанной серной кислоты и известняковых отходов, может полностью заменить природный гипс для производства гипсовых вяжущих в странах, не имеющих собственных запасов гипсового камня, уверены авторы исследования.
«В настоящее время закончены комплексные исследования и технико-экономическое обоснование по получению гипса из других отходов. Также разработан энергоэффективный способ получения ангидрита в одну стадию, минуя фазу образования гипса. В данном способе высококачественный ангидрит образуется при атмосферном давлении и температуре 45–55 °С», — добавляет Романовский.