Смесь для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов

 

Изобретение относится к производству искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации шламов, в особенности жидких и вязкопластичных буровых шламов, а также отработанных буровых растворов, различных нефтезагрязненных объектов, в частности грунтов и т.п. объектов, содержащих токсичные соединения - соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклиды и т.д. Техническим результатом является повышение скорости литификации обрабатываемой массы и тем самым уменьшение миграции загрязнителей в окружающую среду. Смесь для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов содержит, мас.%: алюмосиликатную породу 55 - 80; известь 5 - 10; портландцемент 5 - 20; неорганическую комплексообразующую добавку - хлорид двух- или трехвалентного металла или их смесь, или сульфат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или карбонат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или фосфогипс 5 - 30. 4 табл.

Изобретение относится к области производства искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации шламов, в особенности жидких и вязкопластичных буровых шламов, а также отработанных буровых растворов, различных нефтезагрязненных объектов, в частности грунтов и т.п. объектов, содержащих токсичные соединения (соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклеиды 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 СаО - 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, 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, кл. С 04 В 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.

Недостатком этой 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.

Известна смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, шламов и других объектов, содержащих нефтепродукты, включающая алюмосиликатную породу, известь, портландцемент, 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 (см. RU 2162068 по кл. С 04 В 33/00 от 28.07.1999).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения. Смесь достаточна эффективна, имеет пониженную липкость, легко перемешивается с обезвреживаемыми отходами или осадками и хорошо уплотняется; при этом решается задача повышения механических качеств получаемого материала.

Однако недостатком этой смеси является то, что процесс литификации происходит медленно, стабильное состояние обработанной массы достигается через 1 -2 месяца; в течение этого довольно продолжительного времени происходит частичная миграция загрязнителей в окружающую среду.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания смеси для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов, которая обеспечила бы повышение скорости литификации обрабатываемой массы и тем самым уменьшила бы миграцию загрязнителей в окружающую среду.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что смесь для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дополнительно содержит неорганическую комплексообразующую добавку - хлорид двух- или трехвалентного металла или их смесь, или сульфат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или карбонат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или фосфогипс при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюмосиликатная порода - 55-80 Известь - 5-10 Портландцемент - 5-20
Неорганическая комплексообразующая добавка - 5-30
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 важное новое свойство: значительно (в 2-3 раза) повышается скорость процесса литификации обработанной массы, в 5-6 раз уменьшается миграция загрязнителей в окружающею среду, в особенности в начальный период этого процесса.

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 бурового шлама, содержащего тяжелые металлы, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества и другие загрязнители, с исходным влагосодержанием 60% использована смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 70
Известь - 10
Портландцемент - 15
Неорганическая комплексообразующая добавка - 5
Смесь приготовлялась в лабораторной мешалке, в которую сначала вносили: алюмосиликатную породу в виде порошковой кембрийской глины, затем известь молотую негашеную (ГОСТ 91-79) и портландцемент М400 (ГОСТ 4772-84). Производилось перемешивание в течение 3 мин до достижения однородного состояния смеси. После этого в мешалку вносили неорганическую комплексообразующую добавку, в качестве которой использована смесь СаСl₂ и MgCl₂ в виде тонкого порошка и осуществляли перемешивание в течение 5 мин. Затем в приготовленную порошковую смесь вносили буровый шлам в соотношении: на одну весовую часть порошковой смеси - одну весовую часть шлама (1:1). После этого снова производили перемешивание в течение 10 мин. Из полученной тугопластичной массы формировали на механическом копре образцы материала в виде цилиндров высотой 50 мм и диаметром 50 мм, которые затем выдерживались в эксикаторе 10 суток. Затем определяли десорбцию загрязнителей из образцов в водной и ацетат-аммонийной вытяжках. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2.

Для обезвреживания и литификации буровых шламов, загрязненных тяжелыми металлами, нефтью, синтетическими поверхностно-активными веществами и другими токсичными веществами, многократно превышающими ПДК, с исходным влагосодержанием 80%, использовали смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 55
Известь - 10
Портландцемент - 20
Неорганическая комплексообразующая добавка - 15
Смесь приготовлялась аналогично тому, как это описано в примере 1. В качестве неорганической комплексообразующей добавки использовали смесь CaSО₄ и MgSО₄. В приготовленную смесь вносили донные отложения в соотношении: на одну весовую часть порошковой смеси - две весовые части бурового шлама (1:2) и перемешивали в течение 5 мин. Из полученной смеси были изготовлены образцы, аналогичные образцам по примеру 1, которые выдерживались в течение 15 суток в эксикаторе и испытывались так же, как в примере 1. Результаты приведены в табл.2.

Пример 3.

Смесь приготовлена аналогично примерам 1 и 2. В качестве неорганической комплексообразующей добавки использовали смесь СаСО₃, MgCO₃.

Смесь использована для обезвреживания и литификации буровых шламов с исходной влажностью 80%. Смесь содержала, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 80
Известь - 5
Портландцемент - 5
Неорганическая комплексообразующая добавка - 10
Соотношение порошковой смеси и бурового шлама - 1:1.

Образцы материала выдерживались в эксикаторе 15 суток.

Результаты обработки приведены в таблице 3.

Пример 4.

Для обезвреживания и литификации нефтезагрязненного грунта использовали смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 60
Известь - 7
Портландцемент - 18
Неорганическая комплексообразующая добавка - 15
В качестве неорганической комплексообразующей добавки использовали фосфогипс. Образцы материала выдерживались в эксикаторе 15 дней.

Результаты обработки приведены в таблице 4.

Для реализации изобретения используются недорогие и недефицитные материалы, для приготовления смеси используется обычное оборудование, в частности смесители (растворомешалки и т.д.). Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Смесь для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит неорганическую комплексообразующую добавку - хлорид двух- или трехвалентного металла или их смесь, или сульфат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или карбонат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или фосфогипс при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 55-80
Известь - 5-10
Портландцемент - 5-20
Неорганическая комплексообразующая добавка - 5-30м

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4