Способ получения строительного материала из смеси измельченного бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод

Изобретение относится к области производства строительных материалов для дорожных конструкций. Способ включает приготовление смеси, содержащей в качестве вяжущего вещества измельченный до размера 5 мм бытовой полиэтилен. При приготовлении смеси сначала осуществляют смешивание 40-70 мас.% бытового полиэтилена и 30-60 мас. % золы от сжигания осадков сточных вод в течение 10-15 мин в процессе термообработки при температуре 250-350°С с последующим прессованием под нагрузкой 10-25 МПа в течение 3 минут в пластину толщиной не менее 50 мм и охлаждением готового изделия при температуре окружающей среды. Технический результат - утилизация в строительной отрасли бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод из отвалов хранения, получение легкого и плотного строительного материала, повышение прочности и долговечности дорожных конструкций. 1 табл.

 

Изобретение относится к области производства строительных материалов для дорожных конструкций. Способ основан на переработке бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод в легкий и плотный строительный материал в виде пластин толщиной от 50 мм с утилизацией отходов промышленности (бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод) в слоях дорожных одежд переходного или капитального типов, в том числе лесных дорог.

Известна заявка SU 1096268 А1 от 07.06.1984 ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА, включающее инден-кумароновую смолу и пластификатор, отличающееся тем, что, с целью повышения его теплоустойчивости, оно содержит в качестве пластификатора талловый пек и дополнительно низкомолекулярный полиэтилен и полиэтиленимин при следующем соотношении компонентов, мас. %: Инден-кумароновая 30-40 смола 44,5-59,8 Талловый пек Низкомолекулярный 10-15 полиэтилен 0,2-0,5 Полиэтиленимин.

На основе предложенного вяжущего готовят асфальтобетонные мелкозернистые смеси типа 6, марки 1. Расход вяжущего составляет 7% от массы минеральной части, состоящей из 40% щебня, 50% песка и 10% минерального порошка.

Вяжущее в данной заявке содержит в качестве одного из компонентов низкомолекулярный полиэтилен, однако его процентное содержание в материале невелико, рассматривать данную смесь как вариант утилизации полиэтилена нецелесообразно.

Известна заявка RU 2026323 С1 от 09.01.1995 Способ получения композиций для дорожного и гидротехнического строительства.

Способ получения композиции заключается в том, что осуществляют смешение композиции следующего состава /первый способ/, мас. %: битума 11-13; резиновая крошка 55-57; волокнистый наполнитель /обрезки металлокордовой проволоки/ 22-24; отходы полиэтилена 2,7-3,6; пластификатора 3,6-6,0; сера 1,3-2,2. В качестве пластификатора используют пластификатор, выбранный из группы, включающей дибутилфталат, диоктилфталат, трифенилфосфат. Способ осуществляют смешением первоначально резиновой крошки, волокнистого наполнителя, отходов полиэтилена и 38,9-56,7 от общего количества пластификатора. Полученную смесь перемешивают при 50-60°С в течение 0,5-1,0 ч. Затем в течение 1,0-1,5 ч вводят нагретый до 145-150°С битум с последующим введением в течение 2,0-2,5 ч остального количества пластификатора, при этом осуществляют повышение температуры до 195-200°С, после чего в течение 0,2-0,3 ч вводят серу. В течение всего процесса осуществляют перемешивание компонентов композиции. Второй способ отличается составом композиции и содержит следующие компоненты, мас. %: битум 6-8; резиновая крошка 28-36; волокнистый наполнитель 12-14; отходы полиэтилена 1,7-2,2; пластификатор 1,8-2,8; сера 0,7-1,5 и минеральный наполнитель 36,1-43,2. Минеральный наполнитель вводят на последней стадии с серой. Способ аналогичен описанному способу один, но отличается тем, что первая порция пластификатора составляет 38,9-39,3% от общего количества

В данном способе утилизируется небольшое количество отходов, кроме того смесь содержит битум для повышения интенсивности пластификации резиновой крошки и полиэтилена и повышения адгезии общей массы компонентов, что приводит к удорожанию получаемого материала. В нашем предлагаемом способе связывание компонентов и повышение прочности и водостойкости материала осуществляется применением полиэтилена.

Близким аналогом является заявка RU 2298060 С1 от 27.04.2007

Покрытие дороги

Покрытие дороги, состоящее из элементов, размещенных на основании, отличающееся тем, что в качестве элементов покрытия используют емкости, выполненные из полиэтилена, размещенные на минимальном расстоянии друг от друга на основании траншеи резом вверх с открытым нижним отверстием в виде мелкоячеистого покрытия и заполненные сыпучим материалом.

В данном покрытии используется только один отход - полиэтилен, в то время как в предлагаемом нами способе рассматривается утилизация отхода 4 класса опасности - золы от сжигания осадков сточных вод путем капсулирования ее полиэтиленом.

Наиболее близким аналогом может служить заявка RU 2001136046 А от 27.08.2003 «Способ утилизации золы»

При данном способе смешивают 40-60 масс. % золы, 10-20 масс. % компонента на основе оксида кремния состава SiO₂ - 50-75%, Al₂O₃ - 5-30%, Na₂O - 5-20%, СаО - 1-10%, 20-40 масс. % кислотного компонента, из полученной смеси формируют гранулы, опудривают их дисперсным огнеупорным материалом, подсушивают и проводят термообработку гранул в две стадии: в течение 10-30 мин при температуре 400-600°С и в течение 1-20 мин при температуре 870-950°С. Технический результат: существенное снижение температуры процесса, повышения прочности, водопроницаемости полученных нетоксичных гранул, которые могут быть захоронены без ущерба для окружающей среды или использованы в качестве заполнителя для строительных материалов.

Данный способ утилизации требует больших энергетических затрат по сравнению с предлагаемым нами способом за счет длительной обработки при высоких температурах, применение в предлагаемом нами способе полиэтилена в качестве вяжущего приведет к повышению прочности и снижению вымываемости вредных веществ из золы.

В предлагаемом нами способе используют золу от сжигания осадков сточных вод и бытовой полиэтилен. Бытовой полиэтилен измельчают до размера частиц менее 5 мм масс., % 40-70 и смешивают с золой масс., % 30-60, смесь нагревают до температуры 250-350°С, осуществляют перемешивание в течение 10-15 мин до однородного расплава, прессуют горячую смесь при давлении 10-25 МПа в пластину толщиной от 50 мм в течение 3 минут, охлаждают готовое изделие при температуре окружающей среды.

Технический результат - утилизация в строительной отрасли бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод из отвалов хранения, получение легкого и плотного строительного материала, повышение прочности и долговечности дорожных конструкций.

Пример реализации заявленного способа в дорожно-строительной отрасли представлен в табл. 1. Для экспериментальной проверки заявленного способа были подготовлены 4 варианта смесей из вышеуказанных компонентов, состав которых приведен в таблице.

Дозировка в смеси полиэтилена, измельченного до размера 5 мм составляет масс., % 40-70, что обеспечивает скрепление в плотную структуру золы от сжигания осадков сточных вод с показателями прочности при сжатии материала 566-680 МПа и максимальной утилизацией золы до масс., % 30-60.

В таблице 1 приведены результаты испытания на прочность образцов из смеси бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод.

Все смеси подходят по своим характеристикам для устройства дорожных конструкций. При выборе смеси стоит руководствоваться требуемыми прочностными характеристиками.

Полученный материал обладает большой плотностью, прочностью и растяжимостью. Каждая плита из такого материала в дорожном покрытии способна выдерживать значительные вертикальные нагрузки. В результате этого колеса автотранспортного средства не разрушают защитный слой, то есть не происходит так называемое раздавливание колеи. При создании смеси утилизируется большой объем отходов.

Способ получения строительного материала, включающий приготовление смеси, состоящей из бытового полиэтилена и золы от сжигания осадков сточных вод, отличающийся тем, что используют смесь, содержащую в качестве вяжущего вещества измельченный до размера 5 мм бытовой полиэтилен, при приготовлении смеси сначала осуществляют смешивание 40-70 мас.% бытового полиэтилена и 30-70 мас.% золы от сжигания осадков сточных вод в течение 10-15 мин в процессе термообработки при температуре 250-350°С с последующим прессованием под нагрузкой 10-25 МПа в течение 3 минут в пластину толщиной не менее 50 мм и охлаждением готового изделия при температуре окружающей среды.