Способ производства материала рекультивационного строительного инертного

Изобретение относится к способам переработки низкоактивных отходов, промышленных отходов, содержащих техногенные радионуклиды. Способ производства материала рекультивационного строительного инертного состоит в том, что не предназначенные для дальнейшего использования по назначению материалы, изделия, оборудование и грунт с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴ и суммарной удельной активностью радионуклидов больше или равной 0,3 кБк/кг последовательно подвергают: предварительной обработке, включающей извлечение железобетонных изделий, разделку негабаритных железобетонных изделий на куски с разными размерами, соответствующими приемному отверстию дробильной установки с помощью экскаватора с комплектом гидравлического оборудования, дробление бетонного лома в дробильном агрегате, отделение стальной арматуры из лома изделий на магнитном сепараторе, фракционную сортировку бетонного щебня на грохоте и просеивание для обеспечения нахождения в смеси фракций с размером частиц 20-40 мм; смешиванию в течение не менее 30 минут в смесительном оборудовании либо с помощью строительной техники с сорбирующим материалом «Глауконит», масса которого составляет от 2% до 4% массы отходов, песком для строительных работ, масса которого составляет не менее 80% массы отходов, кальцием хлористым техническим, масса которого составляет от 1% до 3% массы отходов, и водой для бетонов и строительных растворов, объем которой определяется достижением пастообразной консистенции смеси; дозреванию полученной смеси в течение не менее 4 суток. Технический результат – расширение номенклатуры материалов, пригодных для проведения рекультивационных работ и получаемых с помощью утилизации твердых промышленных отходов атомных станций.

 

Изобретение относится к способам переработки низкоактивных отходов (промышленных отходов, содержащих техногенные радионуклиды).

Из уровня техники известен полимерный материал и способ его производства (патент на изобретение RU № 2717050), причем полимерный материал состоит из вспененного полиэтилентерефталата с плотностью в диапазоне от 30 до 750 кг/м³ и с характеристической вязкостью в диапазоне от 0,5 до 1,0 дл/г, а способ его производства заключается в том, что гранулы полиэтилентерефталата с характеристической вязкостью в диапазоне от 0,5 до 1,0 дл/г, полученные из отходов полиэтилентерефталата либо первичного полиэтилентерефталата, сушат до значений от 50 до 7000 ppm по содержанию влаги, далее полиэтилентерефталат загружают в устройство дозации и подачи материала в экструдер, где смешивают с красителями или процессинговыми добавками, затем проводят экструзию полиэтилентерефталата с одновременной подачей азота, или углекислого газа, или изопентана, или н-пентана, или хладона (фреона), или их смесей, в соединителе перед фильерой, в фильере и на выходе из фильеры осуществляют контролируемое температурой и давлением вспенивание расплава полиэтилентерефталата до плотности в диапазоне от 30 до 750 кг/м³, после этого расплав из фильеры подают на каландровые валки, где его охлаждают и каландрируют до толщины от 500 до 25000 мкм, далее подвергают рилевке (биговке) и рубят на отдельные листы.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является патент на изобретение RU 2702708: техногенный грунт, состоящий из малоопасных отходов грунта при проведении открытых земляных работ - почвогрунт, в количестве 75-85 кг, отходов при дроблении лома бетонных, железобетонных, керамических, кирпичных изделий - отсев, в количестве 7,5-12,5 кг, отхода осадков водоподготовки при механической очистке природных вод - ил, в количестве 7,5-12,5 кг.

Недостатком этого технического решения является невозможность безопасного применения в качестве исходного сырья отходов с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴.

Технической задачей, решаемой с помощью заявляемого изобретения, является расширение номенклатуры материалов, пригодных для проведения рекультивационных работ и получаемых с помощью утилизации твердых промышленных отходов атомных станций, загрязненных или содержащих радионуклиды техногенного происхождения, но не являющимися радиоактивными отходами.

Решение технической задачи достигается тем, что способ производства материала рекультивационного строительного инертного состоит в том, что не предназначенные для дальнейшего использования по назначению материалы, изделия, оборудование и грунт с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴ и суммарной удельной активностью радионуклидов больше или равной 0,3 кБк/кг последовательно подвергаются: предварительной обработке, включающей извлечение железобетонных изделий, разделку негабаритных железобетонных изделий на куски с разными размерами, соответствующими приемному отверстию дробильной установки с помощью экскаватора с комплектом гидравлического оборудования, дробление бетонного лома в дробильном агрегате, отделение стальной арматуры из лома изделий на магнитном сепараторе, фракционную сортировку бетонного щебня на грохоте и просеивание для обеспечения нахождения в смеси фракций с размером частиц 20 - 40 мм; смешиванию в течение не менее 30 минут в смесительном оборудовании либо с помощью строительной техники с сорбирующим материалом «Глауконит», масса которого составляет от 2% до 4% массы отходов, песком для строительных работ, масса которого составляет не менее 80% массы отходов, кальцием хлористым техническим, масса которого составляет от 1% до 3% массы отходов, и водой для бетонов и строительных растворов, объем которой определяется достижением пастообразной консистенции смеси; дозреванию полученной смеси в течение не менее 4 суток.

Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности производства материала рекультивационного строительного инертного из не предназначенных для дальнейшего использования по назначению материалов, изделий, оборудования и грунта с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴ и суммарной удельной активностью радионуклидов больше или равной 0,3 кБк/кг.

Доставка исходных компонентов на производственную площадку может осуществляться любым видом транспорта, как в специализированной таре (металлические/пластиковые контейнера, бигбеги и т.д.), так и навалом. При работе в арктических условиях используется спецавтотранспорт оснащенный подогревом кузова, нарощенными бортами и тентом для укрытия.

При въезде на территорию технологического комплекса утилизации промышленных отходов, либо на специализированную площадку организован входной контроль (массы либо объема принимаемых компонентов, радиологический контроль), производится регистрация грузов.

Примерный морфологический состав перерабатываемых отходов:

- стройматериалы, строительный и прочий мусор ~40-70%;

- фильтрующие, сорбирующие материалы, шлак ~5-20%;

- полимеры ~5-15%;

- грунт, песок ~5-10%

- средства индивидуальной защиты ~0-15%

- металлические отходы (кабельная продукция, металлические стропы, металлическая тара и пр.) ~ 5-20%;

- спрессованные отходы могут составлять до 10% от общей массы отходов.

Проверка удельной эффективной активности естественных радионуклидов исходного сырья осуществляется в транспортных средствах диспетчерской службой предприятия с помощью экспресс – методов переносными дозиметрами в соответствии с требованиями ГОСТ 30108-94.

Разгрузка автотранспорта осуществляется на производственной площадке для приема и разгрузки поступающих отходов. На этой площадке осуществляется предварительная обработка отходов механизированным способом.

Проводимая обработка направлена на отделение крупногабаритных отходов по приоритету направления их использования для производства вторичной продукции строительного назначения (бетонный щебень).

Затем производится выборка и классификация материалов, предназначенных для последующей передачи на утилизацию.

Для накопления различных видов отходов используются специальные бункеры-накопители объемами 2, 8, 27, 30, 32 кубических метра либо навалом на специально оборудованной площадке.

Отделенный металлический лом складируется на отдельной площадке, имеющей твердое покрытие, в дальнейшем он передается специализированным организациям, имеющим соответствующую лицензию.

Предварительная обработка строительных отходов включает: отделение железобетонных изделий от других отходов; разделку негабаритных железобетонных изделий на куски с разными размерами, соответствующими приемному отверстию дробильной установки с помощью экскаватора (CAT 329 или аналогичного по характеристикам) с комплектом гидравлического оборудования (гидромолот и гидроножницы); дробление бетонного лома в дробильном агрегате, оснащенным щековой дробилкой (HARTL PC1265J или аналог); отделение стальной арматуры из лома изделий на магнитном сепараторе (СМПА или аналог); фракционная сортировка бетонного щебня на грохоте (MS5200 или аналоге), также для получения необходимой фракции может быть использована молотковая дробилка достаточной мощности.

В результате обработки и дробления строительных отходов получается вторичный щебень фракции с размером частиц 20 - 40 мм, используемый для получения материала рекультивационного строительного.

Однородный материал, не содержащий механических примесей складируется на площадке временного хранения для дальнейшего использования с получением материала рекультивационного строительного инертного.

При наличии в утилизируемых отходах крупных частиц (мусор, деревья и прочее) проводится предварительная обработка отходов, которая включает просеивание на специальном просеивающем ковше-дробилке установленном на стреле экскаватора, погрузчика или вручную с применением средств механизации.

Подготовленные отходы передаются на участок смешивания. Остатки просеивания переносятся в специализированный контейнер на площадке временного хранения отходов.

Полученный после просеивания однородный материал, не содержащий крупных механических примесей, складируется на площадке временного хранения для дальнейшего использования с получением техногенных грунтов.

Предварительная обработка отходов заключается в усреднении отходов, в случае их неоднородной консистенции. Усреднение достигается путем добавления в отходы пескогрунта, инертного грунта или наработанного материала рекультивационного строительного инертного.

Перемешивание производится непосредственно на участке временного накопления отходов ковшом экскаватора. Отходы, не требующие предварительной обработки (отходы без крупногабаритных включений) сразу подаются на участок смешивания.

Получение готового продукта, материала рекультивационного строительного инертного из обработанных отходов производится на площадке смешивания.

На технологическую площадку смешивания доставляются обработанные отходы. Доставка и разгрузка производится с помощью автосамосвалов или погрузчиков.

Смешение компонентов материала строительного рекультивационного инертного производится в специальных смесительных установках (мобильные смесительные установки типа WIRTGEN KMA 200 или аналог) осуществляющих дозирование и эффективное перемешивание компонентов смеси. Основным агрегатом смесительной установки является двухвальный бетоносмеситель или аналогичное оборудование обеспечивающее достаточное качество смеси.

На этом технологическом этапе обработка материала осуществляется по технологии ТР 39.00.11-001-781001001-2018, получившей положительное заключение государственной экологической экспертизы федерального уровня.

Для работы в условиях отрицательных температур смесительная установка должна быть выполнена в утепленных контейнерах.

Смесительная установка обеспечивает приготовление смесей высокого качества по степени однородности.

Время, затрачиваемое на один производственный цикл, складывается из длительности перемешивания смеси, времени загрузки скипа и транспортировки материалов в смеситель.

Количество вносимого сорбента для последующего смешивания с отходами должно составлять 2 - 4% от веса отходов, фракция 0,1 - 5 мм, влажность 8 - 10%, содержание глауконита 60% упаковка мягкий контейнер 750кг (0,6 м³), насыпная плотность 1,25 - 1,3 (при уровне влажности последнего 30 - 50%).

Смешивание производится в течение не менее 30 минут с сорбирующим материалом «Глауконит», масса которого составляет от 2% до 4% массы отходов, песком для строительных работ, масса которого составляет не менее 80% массы отходов, кальцием хлористым техническим, масса которого составляет от 1% до 3% массы отходов и водой для бетонов и строительных растворов, объем которой определяется достижением пастообразной консистенции смеси.

Время смешивания отходов с сорбентом должно быть не менее 30 минут.

Время дозревания полученного рекультиванта не менее 4 суток.

Каждая партия приготовленного материала рекультивационного строительного инертного проходит процедуру контроля на соответствие соответствующим требованиям. Анализы и подтверждающие документы оформляются на партию продукции.

Таким образом, из не предназначенных для дальнейшего использования по назначению материалов, изделий, оборудования и грунта с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴ и суммарной удельной активностью радионуклидов больше или равной 0,3 кБк/кг получают материал рекультивационный строительный инертный, который может быть использован для создания изолирующих слоев, укрытия и рекультивации полигонов; для размещения отходов; рекультивации оврагов, карьеров, выемок; вертикальной планировки участков; поднятия уровня грунта и т.п.

Способ производства материала рекультивационного строительного инертного, состоящий в том, что не предназначенные для дальнейшего использования по назначению материалы, изделия, оборудование и грунт с радионуклидным составом Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Mn⁵⁴ и суммарной удельной активностью радионуклидов больше или равной 0,3 кБк/кг последовательно подвергают:

предварительной обработке, включающей извлечение железобетонных изделий, разделку негабаритных железобетонных изделий на куски с разными размерами, соответствующими приемному отверстию дробильной установки с помощью экскаватора с комплектом гидравлического оборудования, дробление бетонного лома в дробильном агрегате, отделение стальной арматуры из лома изделий на магнитном сепараторе, фракционную сортировку бетонного щебня на грохоте и просеивание для обеспечения нахождения в смеси фракций с размером частиц 20-40 мм;

смешиванию в течение не менее 30 минут в смесительном оборудовании либо с помощью строительной техники с сорбирующим материалом «Глауконит», масса которого составляет от 2% до 4% массы отходов, песком для строительных работ, масса которого составляет не менее 80% массы отходов, кальцием хлористым техническим, масса которого составляет от 1% до 3% массы отходов, и водой для бетонов и строительных растворов, объем которой определяется достижением пастообразной консистенции смеси;

дозреванию полученной смеси в течение не менее 4 суток.