СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ОТ СЖИГАНИЯ БЫТОВОГО МУСОРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК C04B28/36 C04B20/10 

Изобретение относится к проблемам экологии, а именно к переработке и захоронению отходов, содержащих токсичные и экологически опасные вещества.

В настоящее время от сжигания бытового мусора остаются значительные объемы шлаков (около 85%) и золы (15%), содержащих соли тяжелых металлов, в результате вымывания которых может произойти экологическая катастрофа.

Известны способы утилизации экологически опасных отходов от сжигания мусора путем капсулирования их цементирующим составом /1/.

Наиболее близким к предлагаемому является способ утилизации экологически опасных отходов путем капсулирования раствором вяжущего, например портландцемента, гипса, высокоглиноземистого цемента или их смеси с добавками солей карбоната, слабых кислот и мела, и последующего твердения /2/.

Недостатком известных способов является невысокая надежность защитного эффекта при утилизации и захоронении отходов от сжигания бытового мусора, золы-унос и шлаков, содержащих соли тяжелых металлов.

Техническая задача заключается в расширении технологических возможностей и повышении степени защиты от воздействия экологически опасных отходов при утилизации и захоронении.

Техническая задача по первому варианту решается таким образом, что в способе переработки отходов от сжигания бытового мусора путем капсулирования и последующего твердения, золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1:1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, шлаки прессуют в брикеты и укладывают в формы, после чего мастику заливают в формы для капсулирования брикетов.

По второму варианту - поставленная задача решается таким образом, что в способе переработки отходов от сжигания бытового мусора путем капсулирования и последующего твердения, золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1:1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, после чего мастику заливают в формы для изготовления блоков, или подают в аппарат для гранулирования.

По первому варианту предлагаемый способ отличается от известного тем, что золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1: 1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, шлаки прессуют в брикеты и укладывают в формы, после чего мастику заливают в формы для капсулирования брикетов.

Использование для капсулирования отходов в виде золы фракции 2000-4000 см²/г серного вяжущего позволяет получить матрицу, в которой равномерно распределены частицы золы с изолирующей оболочкой, обеспечивающей предотвращение вымывания и выщелачивания солей тяжелых металлов и позволяет получить изделия, которые могут быть захоронены на открытом полигоне или утилизированы как строительные материалы, например, в дорожном строительстве.

По второму варианту предлагаемый способ отличается от известного тем, что золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1:1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, после чего мастику заливают в формы для изготовления блоков, или подают в аппарат для гранулирования.

Использование для капсулирования отходов в качестве цементирующего состава серной мастики, наполнителем которой является зольная фракция отходов от сжигания бытового мусора, позволяет упростить технологию переработки отходов для последующего захоронения или утилизации за счет возможности капсулирования всех получаемых фракций, при этом обеспечить защитные свойства против выщелачивания и вымывания растворимых форм тяжелых металлов путем достижения низкого коэффициента фильтрации.

Способ осуществляют следующим образом.

Переработку отходов от сжигания бытового мусора в экологически безопасную форму целесообразно производить на территории завода или полигона, где производят захоронение отходов. Организация технологического процесса на площадях фабрики наиболее рационально, поскольку позволит использовать тепло технологических процессов сжигания мусора в технологии приготовления серных композиций, которая протекает в температурном режиме 140-150^oС. Серу завозят в жидком или твердом виде, которую предварительно расплавляют и подают в смеситель. Сюда же в смеситель подают горячую золу-унос фракции 2000-4000 см²/г. Смесь готовят до консистенции мастики и равномерного распределения и обволакивания частиц золы расплавом серы. Отходы крупных фракций в виде шлаков прессуют в брикеты и помещают в формы. Уложенные брикеты заливают приготовленной горячей мастикой и охлаждают. Формы распалубливают и изделия вывозят на полигон.

По второму варианту способ осуществляют следующим образом.

Серную мастику готовят как и в варианте 1. Мастику пропускают через водный гранулятор, где формуют гранулы и охлаждают до затвердевания серы и образования матрицы, связывающей и изолирующей от окружающей среды золу, содержащую соли тяжелых металлов. Полученные гранулы транспортируют на полигон для захоронения либо для использования их в качестве наполнителя в бетон. По другой схеме приготовленную мастику заливают в формы и охлаждают. Полученные изделия используют в виде дорожных плит.

Образцы готовили из мастики состава 70% - серы, 30% золы размером 3•3•3 см. Сера Астраханьгазпрома (ГОСТ 127-87), двух видов комовая и сера, модифицированная мазутом. Результаты физико-механических испытаний приведены в табл. 1.

Химический состав золы показал содержание солей тяжелых металлов, поэтому проводились исследования в соответствии с "Методическими указаниями по гигиеническому контролю за изделиями из синтетических материалов" ( 2349-81). Химический состав золы приведен в табл. 2. Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в шлаке и золе - в табл. 3. Образцы имели форму кубов с размером ребра 2 см. В качестве модельной среды использовалась дистиллированная вода. Время экспозиции 1, 5 и 10 сут. При проведении аналитических санитарно-химических исследований использовались гостированные и унифицированные методы, принятые в санитарной практике. Было установлено, что сероводород из образцов не выделяется, содержание нефтепродуктов не превышает 0,1 мг/л (при экспозиции 10 сут). В водных вытяжках не было обнаружено цинка, кадмия, меди. Свинец индентифицировался на уровне не более 0,024 мг/л (при ПДК 0,03 мг/л). На основании полученных результатов рекомендовано к применению в дорожном строительстве (бордюрный камень, тротуарная плитка), а также использовать при захоронении в условиях полигона.

Источники информации
1. Заявка PCT WО 92/15536A 17.09.92.

2. Патент РФ 2133235, кл. С 04 В 18/00, БИ 20, 20.07.99 (прототип).

Способ может быть использован для утилизации отходов, содержащих токсичные и экологически опасные вещества. Способ переработки отходов от сжигания бытового мусора заключается в том, что золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1:1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, после чего мастику заливают в формы для изготовления блоков, или подают в аппарат для гранулирования. По второму варианту золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1: 1 - 1:2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, шлаки прессуют в брикеты и укладывают в формы, после чего мастику заливают в формы для капсулирования брикетов. Технический результат: расширение технологических возможностей и повышение безопасности. При испытании образцов в водных вытяжках цинка, кадмия, меди обнаружено не было, свинца - 0,024 мг/л, содержание нефтепродуктов не превышало 0,1 мг/л, сероводород не выделяется. 2 с.п.ф-лы, 3 табл.

1. Способ переработки отходов от сжигания бытового мусора путем капсулирования и последующего твердения, отличающийся тем, что золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1: 1 - 1: 2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, шлаки прессуют в брикеты и укладывают в формы, после чего мастику заливают в формы для капсулирования брикетов. 2. Способ переработки отходов от сжигания бытового мусора путем капсулирования и последующего твердения, отличающийся тем, что золу с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г, с содержанием солей тяжелых металлов - кадмия, меди, свинца и цинка, смешивают с серой в соотношении 1: 1 - 1: 2,5 и подогревают до получения консистенции мастики, после чего мастику заливают в формы для изготовления блоков или подают в аппарат для гранулирования.