Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
- 06 WASTES FROM INORGANIC CHEMICAL PROCESSES
- 06 09 wastes from the MFSU of phosphorus chemicals and phosphorous chemical processes
- 06 09 03* calcium-based reaction wastes containing or contaminated with dangerous substances
A foszforgipsz legnagyobb mennyiségben a foszforsav gyártás melléktermékeként keletkezik, a fluorsav (hidrogénfluorid) gyártásánál pedig, mint vegyi gipsz anhidrit módosulat. Csekély mértékben fordul elő még szerves savaknak (borkősav, citromsav, oxálsav) és szervetlen savnak (borsav) a kinyerésekor vagy tisztításakor, kénsavas cserebomlás eredményeképpen. A foszforsavat foszfáttartalmú ásványokból (apatitból) nyerik erős savas feltárással, ezt követi az extrakció és a desztilláció. A vizes eljárás során a trikálcium foszfát tartalmú érchez (a természetben apatitként jelenik meg) vizet és kénsavat adnak, ezt követően az alábbi reakció játszódik le, melynek mellékterméke a foszforgipsz, melyet szűrnek és eltávolítanak.
Ca5(PO4)3X + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 CaSO42H2O + HX
ahol az X lehet OH, F, Cl, és Br
Összetétele függ a foszforásvány (apatit) tartalmú kőzet ásványtani összetételétől, szerves anyag tartalmától és a foszfosav gyártási technológia hatékonyságától.
- Other inorganic chemical compounds
- calcium
- Other inorganic chemical compounds
- sulphur
- Other inorganic chemical compounds
- fluorine/fluoride
- Other inorganic chemical compounds
- silicon
- Other inorganic chemical compounds
- phosphorus pentoxide
- Metals, semi-metals and their compounds
- aluminium
- Metals, semi-metals and their compounds
- iron
- Other inorganic chemical compounds
- magnesium
- Other inorganic chemical compounds
- sodium
- Radioactive substances
- radon
- Radioactive substances
- uranium
- Radioactive substances
- other radioactive substance
- Radioactive substances
- other radioactive substance
- Radioactive substances
- other radioactive substance
- Metals, semi-metals and their compounds
- arsenic
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
- Metals, semi-metals and their compounds
- chromium
- Metals, semi-metals and their compounds
- copper
- Metals, semi-metals and their compounds
- zinc
A foszforgipsz főbb összetevői a szulfátok (SO3); CaO; F; SiO2; P2O5, valamint kisebb mennyiségben Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O. Mivel a foszforgipsz a foszfáttartalmú kőzet kénsavas kezelése során keletkezik, összetételében feldúsulnak a kőzetben kimutatható szennyezőanyagok, mint például a radioaktív elemek, különösképpen a radon. A foszforgipsz tartalmaz toxikus fémeket is: As: 4-42 mg/kg; Cd: 1-40 mg/kg; Cr: 7-48 mg/kg; Cu: 1,5-100 mg/kg; Zn: 16-300 mg/kg
Főbb összetevőit tekintve bekerülhet a talaj szervetlen strukturális alkotóelemeibe, beépülhet oxidokba, hidroxidokba és agyagásványokba, a víz, a levegő, a többi talajösszetevő, valamint a biológiai rendszer hatására. Ilyen értelemben a környezetre káros hatásokat nem gyakorol, de radioaktív elemtartalma miatt a radioaktív elemek aktivitáskoncentrációja több nagyságrenddel meghaladhatja a természetben előforduló anyagokét és ez veszélyt jelenthet az emberi egészségre.
pH-ja savasról semlegesre változik időben. A foszforgipszben általában a természetes bomlási sor radionuklidjai feldúsulva fordulnak elő, így azok aktivitáskoncentrációja több nagyságrenddel meghaladhatja a természetben előforduló anyagét. Radionuklidek átlagos aktivitás koncentrációi a foszforgipszben: 226Ra: 360 Bq/kg, 232Th: 20 Bq/kg, 40K: 60 Bq/kg (1); Hajlószilárdság: 3,71 N/mm^2; nyomószilárdság: 7,95 N/mm^2, víz-gipsz tényező (w): 0,89 (2)
Ref: (1) http://www.okoret.hu/okoret_files/File/Diplomadolgozat/derd%C3%A1k_j%C3…; (2) Takáts P. (2003) Gipszkötésű kompozitok és tulajdonságaik, FAIPAR LI. ÉVF. 4. SZÁM, http://www.otka.hu/print.php?akt_menu=3946
Építőiparban cementgyártási adalékanyagként (1), talaj stabilizálására (2); talajjavításra (fizikai, kémiai, biológiai jellemzők javítása) (3), mezőgazdasági talaj tápanyagpótlására (4); üvegházhatású gázkibocsátás mérséklésére szarvasmarhatrágya komposztálás során (5); higannyal szennyezett talaj remediációjára (6).
(1) M.M. Smadi, R.H. Haddad, A.M. Akour (1999) Potential use of phosphogypsum in concrete, Cement Concrete Res. 29 (9)1419–1425; (2) N. Degirmenci, A. Okucu, A. Turabi (2007) Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building. Environ. 42 (9) 3393-3398; (3) Soumya Nayak; C.S.K.Mishra et al (2011) Effect of phosphogypsum amendment on soil physico-chemical properties, microbial load and enzyme activities. J. Env Biol, 32, 613-617, ISSN: 0254-8704; (4) Papastefanou, C., S. Stoulos at al (2006) The application of phosphogypsum in agriculture and the radiological impact. J. Environ. Radioact., 89, 188-198; (5) Hao Xiying, F.J. Lorney, Chang Chi at al (2005) The effect of PG on green house gas emissions during cattle manure composting. J. Environ. Qual., 34, 774-781; (6) Adams, E.; García-s, A. et al (2007) Immobilization of mercury in soils of Venezuela using phospho-gypsum and sulphate-reducing bacteria, 1stt Intl Meeting on Microbial Phosphate Solubilization 2007, Volume 1
Radioaktív elemtartalma túllépheti a környezet természetes radioaktivitás szintjét. Veszélyt jelenthet a környezetében élő emberekre (E. Borrego, J.L. Mas, J.E. Martín, J.P. Bolívar, F. Vaca, J.L. Aguado (2007) Radioactivity
levels in aerosol particles surrounding a large TENORM waste repository after
application of preliminary restoration work, Sci. Total Environ. 377 (1)27-35.
Toxikus elemtartalma miatt, a toxikus fémek víz/eső hatására kilúgzódhatnak és veszélyeztethetik a talajvizet, talajt, felszíni vizeket, ugyanakkor veszélyt jelenthet a teljes táplálékláncra (M.S. Al-Hwaiti; J.F. Ranville; P.E. Ross (2010) Bioavailability and mobility of trace metals in phosphogypsum from Aqaba and Eshidiya, Jordan, Chemie de Erde (70), 283-291).
Előkezelve 4% Ca(OH)2-val, javítja a talaj kémiai és biológiai tulajdonságait, és a zöldségtermelés hatékonyságát szabadföldön (1). Talajba keverve (10%) növeli a talaj K és P tartalmát, enzim aktivitását és mikrobiológiai aktivitását (2).
Referencia: (1) Lee Chang Hoon, B.Y. Ha, Y.B. Lee and P.J. Kim: (2009) Effect of alkalized PG on soil chemical and and biological properties. Comm. Soil Sci. Plant Anal., 40, 2072-2086; (2) Soumya Nayak; C.S.K.Mishra, B.C. Guru; Monalisa Rath (2011) Effect of phosphogypsum amendment on soil physico-chemical properties, microbial load and enzyme activities. Journal of Environmental Biology, 32, 613-617, ISSN: 0254-8704; (3) Kalciumpótló anyag mezőgazdasági talajba (3) Papastefanou, C., S. Stoulos, A. Loannidous and M. Monolopoulou (2006) The application of phosphogypsum in agriculture and the radiological impact. J. Environ. Radioact., 89, 188-198;
K és P tartalma miatt.
Tápelemtartalma miatt.
Tápelemtartalma miatt.
Kálcium tartalma miatt használják kálcium pótlásra mezőgazdasági talajba (1). Előkezelve 4% Ca(OH)2-val, javítja a talaj kémiai és biológiai tulajdonságait, és a zöldségtermelés hatékonyságát szabadföldön (2). Növeli a talaj K és P tartalmát, enzim és mikrobiológiai aktivitását (3).
Referencia: (1) Papastefanou, C., S. Stoulos, A. Loannidous and M. Monolopoulou (2006) The application of phosphogypsum in agriculture and the radiological impact. J. Environ. Radioact., 89, 188-198; (2) Lee Chang Hoon, B.Y. Ha, Y.B. Lee and P.J. Kim: (2009) Effect of alkalized PG on soil chemical and and biological properties. Comm. Soil Sci. Plant Anal., 40, 2072-2086. (3) Soumya Nayak; C.S.K.Mishra, B.C. Guru; Monalisa Rath (2011) Effect of phosphogypsum amendment on soil physico-chemical properties, microbial load and enzyme activities. Journal of Environmental Biology, 32, 613-617, ISSN: 0254-8704
Alkalmas lehet tápanyagtartalma és talajlazító, talajvízháztartás javító képessége miatt.
Javítja a talaj vízháztartását, vízfelvevő és víztartó képességét. Poliamidakril (PAM) és foszforgipsz (PG) talajba keverve (PAM: 2g/m2, PG: 200g/m2) csökkenti a vízpárolgást a talaj felszínéről és javítja a talaj vízvezető képességét (1).
Referencia (1) PAN Ying-hua, LEI Ting-wu, ZHANG Qing-wen, FENG Xue (2007) Investigation of Soil Water Availability Influenced by Soil Conditioner, Journal of Irrigation and Draiange, DOI: CNKI:SUN:GGPS.0.2007-05-017
Duzzadó és nem duzzadó talajok fizikai stabilizálása erőművi pernye, cement és foszforgipsz keverékkel: csökkenti a talaj plaszticitását, növeli a talaj egyirányú nyomószilárdságát és csökkenti a talaj optimális nedvességét (1).
Referencia: (1) N. Degirmenci, A. Okucu, A. Turabi (2007) Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building. Environ. 42 (9) 3393-3398.
Javítja a talaj vízháztartását, vízfelvevő és víztartó képességét (1).
Referencia (1) PAN Ying-hua, LEI Ting-wu, ZHANG Qing-wen, FENG Xue (2007) Investigation of Soil Water Availability Influenced by Soil Conditioner, Journal of Irrigation and Draiange, DOI: CNKI:SUN:GGPS.0.2007-05-017
Duzzadó és nem duzzadó talajok fizikai stabilizálása erőművi pernye, cement és foszforgipsz keverékkel: csökkenti a talaj plaszticitását, növeli a talaj egyirányú nyomószilárdságát és csökkenti a talaj optimális nedvességét (1).
Eróziógátlásra si alkalmas (2)
Referencia: (1) N. Degirmenci, A. Okucu, A. Turabi (2007) Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building. Environ. 42 (9) 3393-3398.
(2) PAN Ying-hua, LEI Ting-wu, ZHANG Qing-wen, FENG Xue (2007) Investigation of Soil Water Availability Influenced by Soil Conditioner, Journal of Irrigation and Draiange, DOI: CNKI:SUN:GGPS.0.2007-05-017
Aranybányászat, aranyfeldolgozás által környezetet (talajt) szennyező higany kémiai stabilizálása foszforgipsz és szulfátredukáló baktériumok alkalmazásával (1)
Referencia (1) Adams, E.; García-Sánchez, A.; Santos, F.; Velázquez, E.; Adams-Meléndez, M.(2007) Immobilization of mercury in soils of Venezuela using phospho-gypsum and sulphate-reducing bacteria, First International Meeting on Microbial Phosphate Solubilization Developments in Plant and Soil Sciences, 2007, Volume 102, 333-336, DOI: 10.1007/978-1-4020-5765-6_52
Stabilizáló elemként használható erőművi pernye, cement és foszforgipsz keveréke (1).
Referencia: (1) N. Degirmenci, A. Okucu, A. Turabi (2007) Application of phosphogypsum in soil stabilization, Building. Environ. 42 (9) 3393-3398.
A foszforgipsz radioaktív elemtartalma miatt a radioaktív dózistöbblet, míg toxikus fémtartalma miatt az elemek kilúgzása hosszútávon kockázatot jelent az emberre és az ökoszisztémára, ezért bármely alkalmazás esetén meg kell vizsgálni radioaktív és toxikus elemtartalmát (1, 2, 3). Kísérletek folynak a foszforgipszet tartalmazó radioaktív elemek stabilizálására módosított kén cementtel (4).
Ref.:
(1) P.M. Rutherford et al(1994) Environmental impacts of phosphogypsum, Sci. Total Environ. 149 (1-2) 1-38;
(2) M.S. Al-Hwaiti et al(2010) Bioavailability and mobility of trace metals in phosphogypsum from Aqaba and Eshidiya, Jordan, Chemie de Erde (70), 283-291; (3) E. Borrego, J.L. Mas, J.E. Martín, et al (2007) Radioactivity levels in aerosol particles surrounding a large TENORM waste repository after appl of prelim. restor. work, Sci. Total Environ. 377 (1) 27-35. (4) http://hdl.handle.net/10261/11233