Способ обезвреживания отходов древесных шпал

Изобретение относится к области обезвреживания промышленных отходов и может быть использовано для обезвреживания отходов древесных шпал. Способ обезвреживания отходов древесных шпал, основанный на захоронении отходов под землей, заключается в том, что древесные шпалы измельчают и вводят в нефтяные месторождения. Изобретение позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды при утилизации отходов древесных шпал.

 

Изобретение относится к области обезвреживания промышленных отходов и может быть использовано для обезвреживания отходов древесных шпал.

На железных дорогах широко используются древесные шпалы. Для увеличения срока службы эти шпалы пропитывают антисептическими средствами, например составами на основе сланцевых масел (1). Сланцевая смола содержит высококипящие фенолы, ароматические углеводороды, серосодержащие и прочие токсичные соединения. Несмотря на это срок службы таких шпал невелик. Реально существует проблема уничтожения токсичных отходов древесных шпал, которые накапливаются в больших объемах при проведении ремонтных работ и/или являются отходом в процессе их производства (брак).

Согласно федеральному классификационному каталогу отходов отходы древесных шпал относятся к готовым изделиям, потерявшим свои потребительские свойства (Код 1712060013013). Отходы древесных шпал содержат множество токсичных и опасных для жизни человека веществ. Примерный компонентный состав отходов железнодорожных шпал, пропитанных антисептическими средствами (паспорт опасного отхода):

Целлюлоза	80,0%
Масло сланцевое	8,2%
Вода	1,5%
Бензол	0,1%
Толуол	0,1%
Фенол	0,1%
Кремнезем (SiO2)	6,0%
Глинозем (Al2O3)	4,0%

Известен способ уничтожения опасных углеводородсодержащих отходов, в том числе древесных отходов, методом пиролиза (высокотемпературной деструкции) (2). Пиролиз - переработка углеводородсодержащего сырья при высоких температурах и недостатке кислорода. Пиролиз древесины осуществляется путем ее разложения при нагревании до 450°С без доступа воздуха с образованием газообразных, жидких (древесная смола) и твердых продуктов (древесный уголь).

Недостатками такого способа являются дороговизна и очень высокая энергоемкость. Не исключается загрязнение окружающей воздушной среды, особенно при пиролизе древесных шпал, содержащих серосодержащие и другие соединения, состав которых не ограничивается углеродом, водородом и кислородом.

Наиболее близкое техническое решение (прототип) - способ обезвреживания отходов основанный на их захоронении в земле на промышленных полигонах (3). По этому способу отходы 2-3 класса опасности обезвреживаются захоронением в котлованах с гидроизоляцией дна и боковых стенок либо в котлованах с уплотненным грунтом с коэффициентом проницаемости не более 10^-6 см/с.

Этот способ также не исключает загрязнения окружающей среды. Абсолютно непроницаемых гидроизоляционных материалов и уплотненных почв не существует. Возможно загрязнение почвы, прилегающей к месту захоронения, а также воздушной среды из-за испарения летучих компонентов. С увеличением времени захоронения вероятность этих событий повышается.

Целью изобретения является уменьшение загрязнения окружающей среды и утилизация (полезное использование) отходов древесных шпал.

Настоящая цель достигается следующим образом. Отходы древесных шпал механически измельчаются, а затем вводятся (закачиваются) в нефтяные пласты.

Преимущество этого способа заключается в том, что большая глубина залегания нефтяных пластов гарантирует отсутствие загрязнения окружающей среды (почвы, воздуха). Кроме того, при его реализации отходы древесных шпал используются с пользой.

В древесных шпалах содержится примерно 10% химических соединений, аналогичных по своей природе химическим соединениям, входящим в состав нефти. Эти соединения хорошо растворяются в нефти. При осуществлении захоронения отходов древесных шпал по предлагаемому способу по сути дела происходит пополнение запасов нефти новыми компонентами. И при последующей добыче нефти эти компоненты возвращаются на поверхность для повторного использования. Максимальный эффект может быть получен при введении отходов в месторождения нефти, содержащие преимущественно легколетучие фракции, обладающие лучшей растворяющей способностью.

Другое, не менее важное, преимущество заявляемого способа заключается в том, что при введении в нефтяное месторождение отходов древесных шпал можно получить повышение нефтеотдачи нефтяных пластов (коэффициента извлечения нефти). В данном случае полезный эффект достигается благодаря другой составляющей древесных шпал - древесины (до 80% от массы), которая способна набухать в воде.

Для вытеснения нефти из месторождения в него через нагнетательные скважины под давлением закачивается вода. По мере истощения запасов нефти вода начинает прорываться через относительно большие по величине каналы в породе. В результате, хотя в породе остается еще много нефти (до 50%), из добывающих скважин идет уже преимущественно одна вода. Для повышения коэффициента извлечения нефти в нефтяные месторождения через нагнетательные скважины вводят вещества, увеличивающие свой объем в воде (полиакриламид, силикаты, глины, древесные опилки, древесную муку, лигнин, торф и др.) (4). После введения этих материалов в пласт они набухают в воде и перекрывают каналы, через которые прорывается вода. Это приводит к тому, что начинается активное вытеснение нефти из слабодренируемых и неохваченных ранее зон нефтяного пласта. В результате повышается коэффициент извлечения нефти.

Для осуществления предлагаемого способа отходы древесных шпал измельчают любым известным механическим способом. Максимальный размер измельченных частиц отходов древесных шпал ограничивается преимущественно диаметром скважин, через которые вводятся отходы. Минимальный размер - не ограничивается. Оптимальный размер частиц - соответствует размерам частиц древесных опилок или древесной муки.

Отходы древесных шпал могут быть введены в любую зону нефтяного месторождения, но максимальный эффект может быть получен при введении отходов в переферийные зоны через нагнетательные скважины. Отходы могут вводиться различными способами. Предпочтительна их закачка совместно с жидкостями, в частном случае (при закачке через нагнетательные скважины) с водой. Отходы древесных шпал могут закачиваться совместно с другими компонентами, предназначенными для повышения нефтеотдачи пластов (силикаты, глины и др.) или отдельно от них.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Отходы древесных шпал механически измельчают и смешивают с жидкостью. Закачивают эту смесь через имеющиеся или специально пробуренные скважины в любом месте месторождения.

Пример 2.

Отходы древесных шпал механически измельчают до образования опилок. Готовят водную суспензию из отходов древесных шпал. Закачивают эту суспензию в нефтяной пласт через нагнетательные скважины

Пример 3.

Отходы древесных шпал механически измельчают до образования древесной муки. Готовят водные суспензии из отходов древесных шпал и глины. Закачивают эти суспензии в нефтяной пласт через нагнетательные скважины (совместно или последовательно друг за другом).

Об эффективности предлагаемого способа свидетельствуют следующие результаты:

1. Экстрагирование химических соединений из отходов древесных шпал в нефть подтверждено экспериментально.

2. Способность отходов древесных шпал набухать в водной среде подтверждена экспериментально.

3. Эффективность использования отходов древесных шпал для использования в качестве водоизоляционных (закупоривающих) составов подтверждена экспериментально на модельных установках.

Литература.

1. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.1. Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Сов. энцикл., 1988.

2. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.3. Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Большая Российская энцикл., 1992.

3. СанПиН 2.1.7.1322-03 Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления.

4. Приоритетные методы увеличения нефтеотдачи пластов и роль супертехнологий. Труды научно-практической конференции, посвященной 50-летию открытия девонской нефти Ромашкинского месторождения. Бугульма, 25-26 ноября 1997 г. - Казань: Новое знание, 1988.

Способ обезвреживания отходов древесных шпал, основанный на захоронении отходов под землей, характеризующийся тем, что древесные шпалы измельчают и вводят в нефтяные месторождения.