Фосфогипс — это гидрат сульфата кальция, образующийся как побочный продукт при производстве удобрений из фосфоритной породы. В основном он состоит из гипса (CaSO4 · 2H2O). 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 спорыAyres, R. U., Holmberg, J., Andersson, B., «Materials and the Global environment: Waste Mining in the 21st Century», MRS Bull. 2001, 26, 477. , но экономических выгодных технологий переработки фосфогипса на текущий момент не существует. На тонну производимой фосфорной кислоты образуется около пяти тонн фосфогипса. Ежегодное производство фосфогипса во всем мире оценивается от 100 до 280 Мт.
Производство Фосфогипс является побочным продуктом при производстве (орто)фосфорной кислоты в процессе обработки фосфатной руды — апатита серной кислотой по следующей реакции:
Ca5(PO4)3X + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 (CaSO4 · 2 H2O) + HX где X может включать OH, F, Cl или Br
Фосфогипс радиоактивен из-за присутствия радиоактивных элементов в сырье. Морские отложения фосфата обычно имеют более высокий уровень радиоактивности, чем отложения вулканического фосфата, из-за присутствия урана и тория в морской воде. Другими компонентами фосфогипса являются кадмий Cd (5—28 ppm), соединения фтора (около 1 %) и кремнезём.
Фосфогипс в России
В России фосфогипс применяется в качестве удобрения для солонцовых почв. 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.
Фосфогипс в США
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.Florida Institute of Phosphate Research. «Phosphogypsum and the EPA Ban» Last accessed June 19, 2007.
Были предложены различные применения фосфогипса, в том числе его использование в качестве материала для:
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.
См. также Красный шлам, аналогичный отход, образуемый при производстве алюминия.
Примечания
Категория:Сульфаты Категория:Радиоактивные отходы