Средство моментального действия против гололеда и его применение

Изобретение относится к составам, применяемыми коммунальными и дорожными службами для обработки дорог и тротуаров в зимнее время, а именно к разработке материала быстрого действия и экологически безопасному, при этом простому в производстве. Предложено средство мгновенного действия против гололеда, в качестве которого используют сталеплавильный шлак конвертерного производства с размером фракций: 0,1-1,0 мм для обработки пешеходных зон; 1,0-5,0 мм для обработки автомобильных дорог. Крупные фракции после использования собирают и вторично используют. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для производства препаратов для борьбы с гололедом. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам, применяемыми коммунальными и дорожными службами для обработки дорог и тротуаров в зимнее время, а именно к разработке материала быстрого действия и экологически безопасному, при этом простому в производстве.

Известны несколько популярных способов борьбы с гололедицей, которые различаются по эффективности, стоимости и влиянию на экологию.

В одном из обзоров (http://www.the-village.ru/village/city/abroad/111529) [1] обсуждаются плюсы и минусы каждого из подходов.

Регулярно и надолго снег выпадает всего в 20 из 250 стран. Одной из главных проблем коммунальных служб всегда считается уборка снега и наледи, и несмотря на постоянное внедрение новых способов спасения от гололеда соль по-прежнему преобладает.

Главным достоинством этого реагента является его дешевизна. Но наносимый солью вред сводит на нет это достоинство. Соль - это очень активное вещество, известное как хлорид. Соль приводит к коррозии труб, мостов, автомобилей, вызывает аллергию, вредит обуви, одежде, лапам животных и историческим памятникам. Не говоря уже об окружающей среде, так как попадает в подземные воды, почву и реки. Только в Москве 270000 тоннами соли засыпают площадь в 88 млн кв. м. Зимой на уборку московских дорог уходит 2,1 млрд рублей ежемесячно [1].

Исследования по ограничению использованию соли ведутся, но пока результаты половинчатые. Так, среди новых разрешенных к широкому применению препаратов стоит отметить продукцию линейки Ratmix и Sleetproof. При создании реагентов Ратмикс специалисты компании учли опыт ведущих производителей. Высокая плавящая способность реагента была достигнута за счет применения усовершенствованной формулы и оптимального соотношения компонентов, входящих в состав препарата. Один из популярных продуктов - пескосоляная смесь «Ратмикс Пескосоль». Для ее приготовления используется крупнозернистый песок, который предварительно высушивается в печи, затем просеивается и продувается воздухом для удаления влаги, пыли и глинистых частиц. После этого песок перемешивается с технической солью и ингибитором коррозии. В результате получается реагент, которые имеет несколько преимуществ. Он не оставляет грязи, не смерзается, выполняет все свои функции, но стоит дешевле других средств. Учитывая сложный процесс приготовления, эти реагенты обходятся коммунальным и дорожным службам значительно дороже, чем соль. Кроме того, постоянное накопление песка в почве неблагоприятно сказывается на экологии (http://icemelt.su/stat/Razvitie_primenenija_reagentov_v_Rossii.html) [2].

Не обошелся без соли и так называемый фрикционный реагент «Нескользин» - антигололедный композитный реагент, включающий два эффективных в борьбе с гололедицей компонента: концентрированную каменную соль и гранитную крошку. Борьба с ледяной коркой происходит в двух направлениях:

- хлористый натрий плавит лед;

- гранитный отсев повышает сцепление с поверхностью дорожного покрытия и предотвращает скольжение;

- материал не нужно предварительно обрабатывать перед использованием (http://icemelt.su/friction/neskolsin.html) [3].

Помимо применения соли в этом реагенте применяется гранитный отсев, хотя в большинстве случаев гранит не проходит проверку на радиоактивность.

В борьбе за повышение эффективности реагента в него включают такие активные вещества, как ацетат калия, формиат калия и мочевину. Водный раствор с таким составом находит ограниченное применение при температурах от -28… до -75°C из-за сложности изготовления и применения (патент RU 2566152) [4].

Главная проблема, которую пытаются преодолеть авторы известных технических решений, состоит в увеличении плавящей способности реагента. Например, в патенте RU 2264429 [5] для этого в реагент предлагают добавлять до 30% этилового спирта.

Поэтому основой задачей, стоящей перед авторами, была разработка технического решения, направленного на расширение сырьевой базы для производства реагентов для борьбы с гололедом и создание бессолевого реагента, не уступающего по эффективности известным брендам, не влияющего отрицательно на экологию, безопасным для насаждений, обуви, шин, а также дешевым в производстве и применении. И, главное, чтобы этот реагент мог оказывать моментальное антигололедное воздействие.

Техническим решением поставленной задачи является применение отходов конвертерного металлургического производства, а именно шлаков, в качестве антигололедного реагента, при этом для пешеходных зон и для дорожного покрытия используют разные по размерам фракции менее 5 мм. Сталеплавильные шлаки - это искусственный материал побочных продуктов (http://emchezgia.ru/konverter/32_Shlakovyi_rezhim.php) [6].

Фракционированный сталеплавильный шлак ввиду приобретенных им в процессе основного производства физических и химических свойств является оптимальным материалом для использования в качестве фрикционного реагента по борьбе с гололедицей.

Шлак по своим физико-химическим показателям соответствует следующим требованиям: зерна шлака имеют изотермическую окатанную форму, гранулы имеют фракционный состав от 0 до 10 мм. Поскольку нас интересуют мелкие фракции, то мы приводим гранулометрию фракционных составов с размером меньше 5 мм (см. Таблицу 1). Химический состав шлака преимущественно следующий: оксид железа II (FeO) 14,0-50,0; оксид железа III (Fe2O3) 2,0-10,0; оксид кремния (SiO2) 20,0-45,0; оксид алюминия (Al2O3) 2,0-10,0; оксид кальция (CaO) до 20,0; оксид магния (MgO) до 8,0; оксид марганца (MnO) до 1,5; растворимые хлориды не более 0,001. Такие данные получены при анализе сталеплавильного щебня конвертерного металлургического производства, а именно Новолипецкого металлургического комбината.

При этом предполагается, что заявляемый реагент в зависимости от места применения будет дифференцироваться по размеру фракции. Например, для обсыпки пешеходных зон и тротуаров рекомендуется использовать реагент, состоящий из более мелких фракций (0,1-1,0 мм), которые не создадут неудобств пешеходу. Более крупные фракции (1-3, 3-5 мм) предназначены для обработки проезжей части. При этом учитывается, что при гололеде вводятся ограничения по скорость транспорта, а особенностями заявляемого реагента является его большой удельный вес, который лежит в диапазоне от 1,45 т/м³ до 1,90 т/м³. Такое сочетание резко снижает вероятность выброса частиц из-под колес транспорта. Таким образом, решается задача по безопасности реагента для обуви, шин и лакокрасочную поверхность автомобилей.

В отношении экологии следует отметить, что шлак содержит в своем составе оксиды алюминия, железа, магния, марганца, кальция, кремния. В отличие от гранита, уровень радиоактивности шлака - 6,3 Бк/кг, что классифицирует его согласно гигиеническим нормативам к I классу с дальнейшим использованием во всех видах строительства согласно ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов».

Кроме того, наличие в составе реагента Ca и Mg (см. Таблицу 2) позволяют позиционировать этот реагент в качестве минерального удобрения и раскислителя почвы, то есть добавляет полезные компоненты к плодородному слою земли. Таким образом, мелкие фракции, меньше 1 мм, после окончания гололедицы, будут служит удобрением. А более крупные фракции будут собирать с возможностью повторного применения.

При этом производство заявляемого реагента не связано с высокими производственными затратами. Единственные важные операции заключаются в разделении мелких фракций отходов, выделяя из них фракции меньше 5 мм, и в высушивание конечного продукта.

Эти операции в практическом исполнении основаны на применении следующего технологического комплекса. Из буферного склада ковшовыми погрузчиками шлак с влажностью предпочтительно в диапазоне 10%…14% попадает в приемный бункер, оснащен колосниковой решеткой для исключения попадания крупных посторонних вкраплений, откуда транспортерной лентой попадает в сушильную установку, оснащенную потоковыми датчиками влажности для недопущения пересушки материала. Первоначальная влажность предохраняет от пылеобразования, а высушенный материал, напротив, облегчает разделение шлака по фракциям. Для этого применяют группу циклонов для выделения пылевидных мелкодисперсных фракций менее 1 мм, от 1 мм до 3 мм и относительно крупных фракций от 3 до 5 мм.

Материал с модулем крупности менее 10 мм поступает в грохот линейно-кругового движения (основан на принципе каскадно-гравитационной классификации с разделением частиц в воздушном потоке по их крупности) для рассева конечных продуктов согласно подбору необходимого фракционного состава заявляемого реагента. Система аспирации грохота совмещена с аспирацией комплекса классификации и выполнена на основе рукавного фильтра. Представленная линия позволяет получить одновременно 3 класса готовых продуктов - менее 1 мм, 1-3 мм, 3-5 мм.

Готовая продукция, просушенная и имеющая заданный фракционный состав, попадает в бункер готовой продукции для дальнейшей фасовки через систему весовых дозаторов для коммерческой точности затарки. При этом каждый из классов имеет свое предназначение, но для быстрого применения в зимнее время тара должна быть влагонепроницаема.

Указанные в формуле изобретения диапазоны количественных характеристик определены авторами как оптимально возможные для реализации назначения заявленной группы изобретений и достижения технического результата

При применении заявляемого реагента нет необходимости в конструировании новой техники. Реагент приспособлен к традиционной технике, например к распределителю, описанному в патенте RU 2008388 [7].

Кроме того, надо подчеркнуть одно из главных достоинств заявляемого средства, а именно то, что при его применении достигается моментальный эффект повышения сцепления обуви и шин с обледеневшей поверхностью, что является отличительной чертой более дорогих и сложных в производстве реагентов.

ССЫЛКИ

1. http://www.the-village.ru/village/city/abroad/11529

2. http://icemelt.su/stat/Razvitie_primenenija_reagentov_v_Rossii.html

3. http://icemelt.su/friction/neskolsin.html

4. Патент RU 2566152.

5. Патент RU 2264429.

6. http://emchezgia.ru/konverter/32_Shlakovyi_rezhim.php

7. Патент RU 2008388.

Примечание: * - содержание щелочных оксидов в пересчете на оксид натрия

Средство мгновенного действия против гололеда, в качестве которого используют сталеплавильный шлак конвертерного производства с размером фракций:

0,1-1,0 мм для обработки пешеходных зон;

1,0-5,0 мм для обработки автомобильных дорог.