Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания
Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания включает их сортировку и сепарацию от металлических включений и несгоревших фракций, перемешивание с цементом, добавками детоксиканта, модификатора бетона и водой и твердение получаемой бетонной массы. В смеситель подают (мас.%): цемент 20-25, золошлаковые отходы мусоросжигания 40-60, крупный заполнитель 0-30, добавку модификатора бетона 0,02-0,075, добавку-детоксикант 0-0,35 и воду - остальное. В течение 1,0-5,0 мин проводят перемешивание компонентов до получения однородной бетонной смеси. Технический результат: получение экологически безопасных бетонов и изделий на их основе, отвечающих повышенным требованиям, предъявляемым в дорожном и других видах строительства, и повышение эффективности процесса детоксикации. Спецбетон, полученный предложенным способом, имеет следующие физико-механические показатели: плотность 2000-2400 кг/м3, прочность при сжатии 35,7-50,3 МПа, морозостойкость 153-220 циклов, содержание вредных примесей - ниже ПДК. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к утилизации золошлаковых отходов сжигания твердого бытового мусора при производстве бетона или сборных железобетонных изделий с повышенными требованиями, предъявляемыми к бетонам в дорожном и других видах строительства.
Известен способ физико-механической детоксикации и утилизации золошлаковых отходов (патент РФ №2123989), который принят за прототип. Этот способ характеризуется тем, что золошлаковые отходы предварительно сортируют с сепарацией металлических примесей и несгоревших фракций, сепарированную золошлаковую смесь при массовом соотношении шлак:зола 1:(0,5-2) подвергают механохимической обработке путем совместного сухого или мокрого измельчения в присутствии смеси ионитов в Н+- и ОН- -формах при их массовом соотношении 1:(0,008-0,012), хелатолигантов и комплексной водопонижающей химической добавки при силе механического воздействия 30-120 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси в течение 0,75-2,25 ч до образования однородной тонкоизмельченной смеси с тониной помола 3750-5750 см2/г, которую затем подвергают дополнительной химической обработке 1-5%-ным водным раствором крепителя из жидкого стекла и ортофосфорной кислоты при их мольном соотношении 1:(0,5-1,0) и рН среды 7-9, и перемешивают в течение 15-30 мин до полной гомогенизации состава при 20-50°С, а смешивание с цементом и водой затворения осуществляют при непрерывном перемешивании до образования однородной подвижной формовочной смеси с осадкой конуса 4-20 см при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 27,0-41,0 |
| Золошлаковая смесь | 50,0-58,0 |
| Комплексная водопонижающая добавка | 0,5-2,5 |
| Смесь ионитов | 0,01-0,42 |
| Хелатолиганды | 0,01-0,25 |
| Водный раствор крепителя | 1,5-5,0 |
| Остаточная вода затворения | Остальное |
По этому способу однородную подвижную смесь укладывают в формы и выдерживают в течение 2-3 ч при 20-40°С и относительной влажности воздуха 60-90%, затем подвергают тепловлажностной обработке по режиму 3+6+4 ч при температуре изотермической выдержки 60-80°С до получения строительных изделий и конструкций, в т.ч. и особо легких. При этом для получения легких строительных изделий в подвижную формовочную смесь дополнительно вводят микрокремнеземистую добавку, пенообразователь, стабилизатор пены при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
| Подвижная формовочная смесь | 100 |
| Пенообразователь | 0,5-2,5 |
| Стабилизатор пены | 1,5-3,5 |
| Микрокремнеземистая добавка | 3-5, |
а для изготовления особо легких строительных изделий в формовочную смесь дополнительно вводят полистирольный заполнитель в виде гранул вспененного полистирола при объемном соотношении формовочная смесь:полистирольный заполнитель 1:(0,75-1,15).
Недостатками указанного способа являются:
- сложность и многодельность процесса детоксикации и утилизации отходов, предусматривающие использование дорогостоящих детоксикантов, что значительно повышает стоимость конечных продуктов независимо от группы их экологической опасности;
- утилизация золошлаковых отходов предусматривает их использование для получения бетонов и бетонных изделий, имеющих невысокие физико-механические характеристики, такие как прочность и морозостойкость, которые могут использоваться в основном в ограждающих конструкциях жилых и общественных зданий, что, с одной стороны, вызывает необходимость обязательного использования дорогостоящей детоксикации, а с другой стороны - ограничивает или исключает возможность утилизации отходов мусоросжигания при производстве бетона и изделий на его основе, например дорожных, к которым предъявляются повышенные требования.
Технической задачей изобретения является создание способа, позволяющего по более простой технологии с меньшими затратами получать бетоны и изделия на их основе с высокими физико-механическими характеристиками.
Поставленная задача решается следующим образом.
После сортировки и сепарации от металлических включений и несгоревших фракций отходы мусоросжигания вместе с цементом и водой, а также заполнителем, модификатором бетона и добавкой детоксиканта в соотношениях по мас.%: цемент 20-25, отходы мусоросжигания 40-50%, крупный заполнитель 15-30%, добавка-модификатор 0,02-0,075, добавка-детоксикант 0-0,35 и вода - остальное, перемешивают в течение 1,0-5,0 мин до получения однородной бетонной смеси.
В качестве добавки-модификатора используют смесь добавок: кремнеземистой, пластифицирующей и ускорителей твердения в соотношении, мас.%: кремнеземистая добавка 0-58, пластифицирующая добавка 17-35 и ускоритель твердения 25-65. При этом в качестве кремнеземистой добавки используют модификатор МБ 10-01, или микрокремнезем, или маршалит.
В качестве добавки-детоксиканта используют недорогие вещества: СДО, СНВ, СГК или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении 1:(0,5-1) или 1:1:(0,25-0,3) соответственно.
Указанные выше виды компонентов и их соотношения позволяют получать бетон и изделия из него с повышенными физико-механическими характеристиками при минимальных затратах и обеспечении экологической безопасности его применения, например, в дорожном строительстве.
В качестве примера поставленная задача решается следующим образом.
В бетоносмеситель подаются:
- бездобавочный портландцемент М-500 в количестве 22,2%;
- золошлаковые отходы мусоросжигания 50,0%;
- гранитный крупный заполнитель фракции 5-20 мм в количестве 20,0%;
- добавка-модификатор в количестве 0,05% смеси, состоящая из добавки МБ10-Ш в количестве 0,023%, пластифицирующей добавки С-3 в количестве 0,011% и ускорителя твердения Na2SO4 в количестве 0,016%;
- добавка-детоксикант - смола древесная омыленная (СДО) в количестве 0,009% смеси;
- вода в количестве 7,55%.
Указанные компоненты перемешиваются в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2,0 мин.
Полученная бетонная смесь имеет жесткость 50 сек и из нее методом вибропрессования получают тротуарную плитку с прочностью бетона на сжатие 41,1 МПа и морозостойкостью F200.
Другие примеры конкретной реализации предложенного технического решения приведены в табл.1-2.
Как видно из табл.1, 2, применение предложенного способа позволяет повысить физико-механические характеристики бетонов по прочности и морозостойкости и упростить процесс детоксикации отходов мусоросжигания.
| Таблица 1 | ||||||||||||||
| Состав бетонной смеси | ||||||||||||||
| №№ опытов | Состав бетона и раствора *), мас.%: | Состав добавки-модификатора, мас.%: | ||||||||||||
| Ц | ОМ (ЗШС) | З | ДМ | ДД | КВД | СИ | ХГ | BPK | ВП | В | Кремнеземистая добавка | Пластифицирующая добавка | Ускоритель твердения | |
| 1 | 20 | 46,0 | 30 | 0,075 | 0,35 | - | - | - | - | 0,25 | остальное | 0 | 35 (С-3) | 65 (СН) |
| 2 | 22,5 | 50,0 | 15 | 0,02 | 0,175 | - | - | - | - | 0,08 | -«- | 29(МРШ) | 26 (мелмент) | 45 (АН) |
| 3 | 20 | 46,0 | 30 | 0,075 | 0,35 | - | - | - | - | 0,25 | -«- | 0 | 35 (С-3) | 65 (СН) |
| 4 | 22,5 | 50,0 | 15 | 0,02 | 0,175 | - | - | - | - | 0,08 | -«- | 29(МКК) | 26 (мелмент) | 45 (АН) |
| 5 (прот.) | 27 | 58,0 | - | - | - | 2,5 | 0,42 | 0,25 | 5,0 | 0,25 | -«- | - | - | - |
| 6 (конт.) | 20 | 46,0 | 30 | 2,7 | 0,175 | - | - | - | - | 0,25 | -«- | - | 35 (С-3) | 65 (СН) |
| *)Ц - цемент; ОМ - отходы мусоросжигания; З - заполнитель; ДМ - добавка-модификатор; ДЦ - добавка-детоксикант; | ||||||||||||||
| ЗШС - золошлаковая смесь; КВД - комплексная водопонижающая добавка; СИ - смесь ионитов; ХГ - хелатолиганды; | ||||||||||||||
| BPK - водный раствор крепителя; ВП - вредные примеси; В - вода затворения; МКК - микрокремнезем; МРШ - маршалит; | ||||||||||||||
| СН - сульфат натрия; АН - алюминат натрия |
| Таблица 2 | |||||||
| Физико-механические свойства спецбетона | |||||||
| Наименование параметра | Единица измер. | Величина параметра для составов | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 1. Плотность | кг/м3 | 2400 | 2200 | 2370 | 2250 | 2000 | 2400 |
| 2. Прочность | МПа | 49,8 | 42,0 | 39,7 | 41,2 | 25,0 | 44,2 |
| 3. Морозостойкость | цикл | 205 | 180 | 157 | 190 | 75 | 210 |
| 4. Токсичность | <ПДК (<или>), | <ПДК | <ПДК | <ПДК | <ПДК | >ПДК | <ПДК |
| 5. Себестоимость единицы продукции | % | 74 | 77 | 75 | 76 | 100 | 76 |
1. Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания, включающий процессы их сортировки и сепарации от металлических включений и несгоревших фракций, перемешивания с цементом, добавками детоксиканта, модификатора бетона и водой и твердения образуемой бетонной массы, отличающийся тем, что для получения экологически безопасных бетонов и изделий на их основе, отвечающих повышенным требованиям, предъявляемым в дорожном и других видах строительства, и повышения эффективности процесса детоксикации в смеситель подают цемент, золошлаковые отходы мусоросжигания, крупный заполнитель, добавки модификатора бетона и добавки детоксиканта при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| цемент | 20-25 |
| золошлаковые отходы мусоросжигания | 40-60 |
| заполнитель | 0-30 |
| добавка-модификатор | 0,02-0,075 |
| добавка-детоксикант | 0-0,35 |
| вода | остальное |
затем в течение 1,0-5,0 мин проводят перемешивание компонентов до получения однородной бетонной смеси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки- модификатора используют кремнеземистую добавку, пластифицирующую добавку и ускоритель твердения при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
| кремнеземистая добавка | 0-29 |
| пластифицирующая добавка | 26-35 |
| ускоритель твердения | 46-65 |
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистой добавки используют модификатор МБ 10-01 или маршалит.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки- детоксиканта используют смолу древесную омыленную (СДО), или смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), или смесь гуминовых кислот (СГК), или их двойные или тройные смеси при их массовом соотношении 1:(0,5-1) и 1:1:(0,25-1) соответственно.
