Фосфогипс

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]

Космический снимок 2015 года Медины Сфакса с частью порта и характерными круговыми земляными работами в рамках проекта реконструкции Тапаруры площадью 420 га, из которых 260 га были отсыпаны в море путем депонирования фосфогипса.^[4]

Фосфогипсовый штабель недалеко от Кедайняй, Литва 55°14′47″ с. ш. 24°01′44″ в. д.^HGЯO .

Производство

Фосфогипс 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

Один из двух отвалов фосфогипса под Воскресенском в Московской области

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

Фосфогипсовый отвал или «гипсовый отвал»^[7] расположенный недалеко от Форт-Мид, Флорида . Состоит из побочных отходов производства фосфорных удобрений.

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

• Красный шлам, аналогичный отход, образуемый при производстве алюминия.