Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков

 

Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов и донных осадков относится к области производства искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации жидких, вязкопластичных и твердых бытовых и промышленных отходов и донных осадков, шламов и т. п., содержащих токсичные соединения (соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклиды и т.д.). Смесь содержит мас.%: алюмосиликатная порода - 60-80; известь - 5-15; портландцемент - 10-20; анилиновые комплексные соединения меди и/или железа - 1-3; полипропиленовое волокно - 2-3. Технический результат - повышение механических качеств получаемого материала. 2 табл.

Изобретение относится к области производства искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации жидких, вязкопластичных и твердых бытовых и промышленных отходов и донных осадков, шламов и т. п. , содержащих токсичные соединения (соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклиды и т.д.).

Известна смесь для обезвреживания и литификации шламов бытовых и промышленных стоков, содержащая фильтровальное вспомогательное вещество - известняк или различные шлаки и негашеную известь с содержанием CaO - 82% в количестве 60-80 мас.%. Получаемые в результате взаимодействия смеси со шламами окатыши используются в шихте ваграночных печей или как заполнитель при производстве железобетонных изделий. Кроме того, получаемый продукт может храниться в отвалах как искусственный техногенный грунт, см. Галкин Ю.А. и др. Технология утилизации осадка сточных вод машиностроительных предприятий. - Химия и технология воды, т. 12, N 6, 1990, с. 25.

Недостатками этой смеси являются сложность технологии преобразования шламов, высокая стоимость используемой высококачественной извести при очень большом расходе (60-80% по массе), необходимость наличия ленточных фильтров и постоянное обновление фильтровально-вспомогательного вещества особого состава.

Известна также смесь для обезвреживания и литификации шламов, а также бытовых и промышленных отходов и донных осадков, включающая золу-унос, алюмосиликатную породу, известь, портландцемент и мелкозернистый заполнитель, см. патент RU 2084417 по кл. C 04 B 18/30 от 25.07.94.

Данная смесь обеспечивает обезвреживание шламов и отходов и превращение их в экологически безопасный грунт, пригодный для компактного складирования или для использования в строительстве в качестве местного материала. Это техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Недостатком известной смеси является то обстоятельство, что алюмосиликатная порода обладает свойством повышенной липкости в присутствии влаги, что чрезвычайно затрудняет процесс перемешивания и уплотнения смеси; кроме того, материалы, получаемые в результате литификации шламов и отходов, имеют невысокие механические качества, в частности, малые прочность и упругость, что ограничивает применение их в строительстве.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания смеси для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, которая имела бы пониженную липкость, легко перемешивалась с обезвреживаемыми отходами или осадками и хорошо уплотнялась; при этом решается задача повышения механических качеств получаемого материала.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, включающую алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дополнительно введены анилиновые комплексные соединения меди и/или железа и полипропиленовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюмосиликатная порода - 60-80 Известь - 5-15 Портландцемент - 10-20 Анилиновые комплексные соединения меди и/или железа - 1-3 Полипропиленовое волокно - 2-3 Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о технических решениях, идентичных настоящему изобретению. В связи с этим, по нашему мнению, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения смесь приобретает важные новые свойства.

Анилиновые комплексные соединения меди и/или железа обеспечивают пленочную полимеризацию молекул воды вокруг гидрофильных частиц алюмосиликатной породы и тем самым практически полностью устраняют липкость смеси. В результате смесь хорошо перемешивается с обезвреживаемым субстратом, повышается однородность получаемого материала и повышается его уплотняемость.

Полипропиленовое волокно (фибрин) представляет собой дисперсную микроволокнистую фазу, которая при смешении с другими ингредиентами адгезирует синтезирующееся алюмосиликатное вяжущее вещество; благодаря этому взаимодействию достигается микроармирование и гомогенизация структуры дисперсной среды формирующегося материала.

Заявителем не выявлены какие-либо сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Примеры реализации изобретения приведены ниже.

Пример 1. Для обезвреживания и литификации шлама-осадка после очистки промышленных стоков гальванического цеха, содержащих тяжелые металлы в солевой и оксидной форме, полициклические и ароматические углеводороды, СПАВ, нефтепродукты и др. загрязнители, с исходной влажностью 44,3%, использована смесь, мас.%: Алюмосиликатная порода - 80 Известь - 5 Портландцемент - 12
Анилиновые комплексные соединения меди - 2
Полипропиленовое волокно - 1
Смесь приготовлялась в лабораторной мешалке, в которую сначала внесены: алюмосиликатная порода в виде порошковой кембрийской глины, затем известь молотая негашеная (ГОСТ 91-79) и портландцемент М400 (ГОСТ 4772-84). Производилось перемешивание в течение 3 минут до достижения однородного состояния смеси. После этого в мешалку вносили анилиновое комплексное соединение меди (CuSO₄·2Aн) и полипропиленовое волокно (фибрин) - ГОСТ 12.1.005-88 и осуществляли перемешивание в течение 5 мин. Затем в приготовленную порошковую смесь вносили шлам в соотношении: на одну весовую часть порошковой смеси - одну весовую часть шлама (1:1). После этого снова производят перемешивание в течение 10 минут. Из полученной тугопластичной массы приготовлялись образцы материала в виде цилиндров высотой 50 мм, диаметром 50 мм, которые затем выдерживались в эксикаторе в течение 30 суток. Образцы испытывались на одноосное сжатие до (R_сж^э) и после (R_сж^W) водонасыщения и вычислялся коэффициент водоустойчивости (K_в = R_сж^W/R_сж^э).

Определялись модули деформации (E_д^W) и упругости (E_у^W), коэффициент фильтрации (K_ф) и морозоустойчивости (K_мрз = R_мрз^W/R_э^W). Результаты испытаний образцов приведены в таблице 1.

Пример 2. Для обезвреживания и литификации донных отложений р. Фонтанки (С.Петербург), с влажностью 90%, содержащих оксиды цинка, меди, хрома, свинца, ртути, железа, в количествах, многократно превышающих ПДК (суммарное содержание тяжелых металлов - до 600 мг/кг, а также песчаных фракций 70%), использована смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 60
Известь - 15
Портландцемент - 20
Анилиновые комплексные соединения меди и/или железа - 2
Полипропиленовое волокно - 3
Смесь приготовлялась аналогично тому, как это описано в примере 1.

Анилиновые комплексные соединения меди (CuSO₄·2Aн) и железа (FeSO₄·2Aн) вносились поровну каждое и вместе составили 2,0 мас.% от общей смеси.

В приготовленную смесь вносились донные отложения в соотношении: на одну весовую часть смеси - полторы весовых части донных отложений (1:1,5) и перемешивались в течение 3 мин.

Из полученной массы были изготовлены образцы, аналогичные образцам по примеру 1, которые выдерживались в течение 30 суток в эксикаторе и испытывались так же, как в примере 1.

Результаты испытаний образцов приведены в таблице 2.

Для реализации изобретения используются недорогие и недефицитные материалы, для приготовления смеси используется обычное строительное оборудование, в частности, растворомешалка. Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Промышленная применимость".

Формула изобретения

Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анилиновые комплексные соединения меди и/или железа и полипропиленовое волокно при следующем соотношении компонентов, %:
Алюмосиликатная порода - 60 - 80
Известь - 5 - 15
Портландцемент - 10 - 20
Анилиновые комплексные соединения меди и/или железа - 1 - 3
Полипропиленовое волокно - 2 - 3

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2