Фосфогипс — это гидрат сульфата кальция, образующийся как побочный продукт при производстве удобрений из фосфоритной породы. В основном он состоит из гипса (CaSO 4 · 2H 2 O). Хотя гипс является широко используемым материалом в строительной индустрии, фосфогипс находит свое применение гораздо реже. Большая часть фосфогипса размещается в отвалах на долгосрочное хранение из-за слабой радиоактивности. Радиоактивность фосфогипса связана с присутствием в нем естественных радионуклидов их дочерних изотопов. Долгосрочное хранение фосфогипса и увеличение отвалов вызывает споры[1], но экономических выгодных технологий переработки фосфогипса на текущий момент не существует[2]. На тонну производимой фосфорной кислоты образуется около пяти тонн фосфогипса. Ежегодное производство фосфогипса во всем мире оценивается от 100 до 280 Мт.[3]
Производство
правитьФосфогипс является побочным продуктом при производстве (орто)фосфорной кислоты в процессе обработки фосфатной руды — апатита серной кислотой по следующей реакции:
- Ca 5 (PO 4) 3 X + 5 H 2 SO 4 + 10 H 2 O → 3 H 3 PO 4 + 5 (CaSO 4 · 2 H 2 O) + HX
- где X может включать OH, F, Cl или Br
Фосфогипс радиоактивен из-за присутствия в природе урана и тория и их дочерних изотопов — радия, радона, полония и т. п. Морские отложения фосфата обычно имеют более высокий уровень радиоактивности, чем отложения вулканического фосфата, из-за присутствия урана в морской воде. Другими компонентами фосфогипса являются кадмий Cd (5—28 ppm), соединения фтора (около 1 %) и кремнезём.[3]
Фосфогипс в России
править
В России фосфогипс применяется в качестве удобрения для солонцовых почв.[5] Предельное содержание радионуклидов в строительных материалах регламентирует ГОСТ 30108-94. Например, в стройматериалах, применяемых в жилых и общественных зданиях содержание радионуклидов не должно превышать 0,37 Бк/г, в производственных зданиях и при строительстве дорог в пределах населенных пунктов 0,74 Бк/г, при строительстве дорог вне населенных пунктов 1,5 Бк/г.[6]
Фосфогипс в США
править
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) запретило большинство способов практического применения фосфогипса, имеющего радий-226 в концентрации более 10 пКи/г (0,4 Бк/г). В результате данного запрета фосфогипс, превышающий данный предел, хранится в больших отвалах.
Центральная Флорида имеет большое количество залежей фосфатов, особенно в регионе Боун-Вэлли . Фосфатная руда из морских отложений в центральной Флориде слабо радиоактивна, и поэтому побочный продукт её обработки — фосфогипс (в котором в некоторой степени сконцентрированы радионуклиды) слишком радиоактивен для использования в большинстве случаев. В результате около миллиарда тонн фосфогипса складывается в 25 отвалов во Флориде (22 находятся в центральной Флориде), в которые ежегодно добавляется около 30 миллионов тонн.[8]
Были предложены различные применения фосфогипса, в том числе его использование в качестве материала для:[1]
- Искусственные рифы и устричные клумбы
- Покрытие для свалок
- Дорожное покрытие
- Черепица
- Мелиорант
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) одобрило использование фосфогипса для дорожного строительства в 2020 году, заявив, что одобрение было получено по запросу Института удобрений. Защитники окружающей среды выступили против этого решения, заявив, что использование радиоактивного материала таким образом может представлять опасность для здоровья.[9]
См. также
править- Красный шлам, аналогичный отход, образуемый при производстве алюминия.
Примечания
править- ↑ 1 2 Ayres, R. U., Holmberg, J., Andersson, B., «Materials and the Global environment: Waste Mining in the 21st Century», MRS Bull. 2001, 26, 477. doi:10.1557/mrs2001.119
- ↑ МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ. www.minforest.saratov.gov.ru. Дата обращения: 7 апреля 2021. Архивировано 13 июня 2021 года.
- ↑ 1 2 Environmental impact and management of phosphogypsum (англ.) // Journal of Environmental Management. — 2009-06-01. — Vol. 90, iss. 8. — P. 2377–2386. — ISSN 0301-4797. — doi:10.1016/j.jenvman.2009.03.007. Архивировано 6 апреля 2021 года.
- ↑ Stéphanie Wenger, " Tunisie : comment Sfax veut récupérer " sa " mer ", La Tribune, 29 juillet 2013. Дата обращения: 7 апреля 2021. Архивировано 18 сентября 2021 года.
- ↑ Коробка А.Н. Теория и практика применения фосфогипса нейтрализованного в рисоводстве: методические рекомендации. — Краснодар: ВНИИ риса, 2016. — ISBN 978-5-906563-29-3. Архивировано 10 января 2020 года.
- ↑ Гулимова Е. В. Экологическая безопасность строительных материалов и изделий / Рецензенты: д-р техн. наук Котляр В. Д., д-р биол. наук Мутин В. А.. — Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет», 2014. — С. 31. — 108 с. — ISBN 978-5-7765-1039-7. Архивировано 25 февраля 2022 года.
- ↑ Imminent Failure of Phosphogypsum Stack in Tampa Bay Exposes Phosphate Industry Risks (англ.). Center for Biological Diversity (3 апреля 2021). Дата обращения: 7 апреля 2021. Архивировано 5 апреля 2021 года.
- ↑ Florida Institute of Phosphate Research. «Phosphogypsum and the EPA Ban» Архивная копия от 8 августа 2007 на Wayback Machine Last accessed June 19, 2007.
- ↑ Rachel Frazin (2020-10-15). "EPA allows use of radioactive material in some road construction". The Hill. Архивировано 19 апреля 2021. Дата обращения: 7 апреля 2021.