Исследование посвящено разработке способа утилизации фосфогипса – крупнотоннажного отхода переработки фосфатного сырья, объекты размещения которого являются источниками комплексного негативного воздействия на компоненты окружающей среды. В качестве перспективного метода утилизации гипсосодержащих отходов рассмотрено взаимодействие фосфогипса с раствором карбоната натрия (карбонатная конверсия) с получением карбоната кальция – товарного фосфомела. Существующие технологии предполагают получение мелкодисперсного продукта, что затрудняет его фильтрацию и ограничивает области применения фосфомела. Цель исследования – определение параметров карбонатной конверсии фосфогипса, обеспечивающих получение фосфомела с заданными свойствами крупности при сохранении высокой степени конверсии исходного сырья. В рамках серии однофакторных экспериментов выполнена оценка влияния на процесс конверсии CaSO4·2H2O условий реакции – температуры, концентрации карбонатного раствора Na2CO3, отношения жидкой и твердой фаз (Ж:Т) и продолжительности их контакта. Установлено, что повышение температуры конверсии до 90-100 °С и Ж:Т до 10 способствует интенсивному зародышеобразованию кристаллов CaCO3 и получению крупных агломератов. Концентрация Na2CO3 250 г/дм3 и продолжительность конверсии до 3 ч в совокупности обеспечивают увеличение крупности получаемого фосфомела до D90 = 45 мкм при степени конверсии 98,8 %. Полученный продукт по своим характеристикам пригоден для использования в металлургической промышленности в качестве сырья для получения флюса, что подтверждает его конкурентоспособность на рынке вторичных ресурсов. Разработанные рекомендации позволяют создать малоотходную технологию переработки техногенного сырья, соответствующую принципам устойчивого развития и способствующую снижению техногенной нагрузки на компоненты окружающей среды.

This study focuses on developing a method for utilizing phosphogypsum, a large-tonnage waste product from phosphate raw material processing, whose disposal sites are sources of complex negative impacts on the environment. As a promising approach to the utilization of gypsum-containing waste, the study considers the interaction of phosphogypsum with a sodium carbonate solution (carbonate conversion), which yields calcium carbonate, a marketable product referred to as phosphochalk. Existing technologies typically produce a fine-grained material, which hinders filtration and restricts the potential applications of phosphochalk. This study aims to determine the carbonate conversion parameters that enable the production of phosphochalk with tailored particle size characteristics while maintaining a high degree of feedstock conversion. A series of single-factor experiments was carried out to evaluate the influence of reaction conditions – temperature, Na2CO3 concentration in the carbonate solution, liquid-to-solid (L:S) ratio, and phase contact time – on the conversion of CaSO4·2H2O. The results showed that raising the conversion temperature to 90-100 °C and increasing the L:S ratio to 10 promote intensive nucleation of CaCO3 crystals and the formation of large agglomerates. A Na2CO3 concentration of 250 g/dm3 and a phase contact time of up to 3 h together yield phosphochalk with a particle size of D90 = 45 μm at a conversion degree of 98.8 %. In terms of its characteristics, the resulting product is suitable for use in the metallurgical industry as a raw material for flux production, which demonstrates its competitiveness in the secondary raw materials market. The recommendations developed in this work enable the design of a low-waste technology for processing technogenic raw materials, consistent with the principles of sustainable development and helping to reduce the environmental burden.