ИЗОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2006 года по МПК B09B1/00 

Изобретение относится к специальным материалам для использования в качестве изолирующего материала при захоронении токсичных промышленных отходов 3-4-го класса опасности, в частности для твердых бытовых отходов (ТБО).

На слой (1,0...1,5 м) ТБО размещают слой грунта высотой 30-50 см, затем снова засыпают слой ТБО (1,0...1,5 м) /Зайнуллин Х.Н. и др. "Утилизация промышленных и бытовых отходов" (на примере Уфимской городской свалки). Уфа - 1997 г., с.62, 63/.

Изолирующий материал - грунт имеет высокий коэффициент фильтрации.

Известны изолирующие материалы: шлаки, строительные отходы, битый кирпич, известь, мел, штукатурка, древесина, стеклобой, бетон, керамическая плитка, гипс, асфальтобетон /Санитарные правила СП 2.1.7.1038-01 "Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО", утвержден постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 мая 2001 г., №16, с.3, п.5.2/.

Известные изолирующие материалы имеют очень высокий коэффициент фильтрации.

В качестве изолирующего промежуточного материала используют промышленные отходы 4-го класса опасности /Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, СаНПиН 2.1.7.1322-03 "Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления", утвержден постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 апреля 2003 г., с.5, п.4.17/.

Существенным недостатком промышленных отходов 4-го класса опасности - это их неоднородность по структуре, высокий коэффициент фильтрации, что может привести к загрязнению подземных вод.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению в качестве слабопроницаемого изолирующего материала используют глины /Министерство строительства РФ. Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. М., 1996 г., стр.26, п.3.10.4/.

Существенный недостаток глин - их высокий коэффициент фильтрации (0,08-0,15 м/сутки), пониженный коэффициент уплотнения (0,7-0,9), недостаточная морозостойкость (0,4-0,6) ограничивает их использование в качестве изолирующего материала для ТБО, а также для захоронения токсичных промышленных отходов 3 и 4-го класса опасности.

Изобретение решает техническую задачу улучшения качества изолирующего материала, используемого на полигонах ТБО, а также для захоронения токсичных промышленных отходов 3 и 4-го класса опасности и одновременно увеличения ресурсов изолирующего материала.

Технический результат достигается тем, что изолирующий материал, включающий глину, дополнительно содержит отработанный известковый материал и нефтяной шлам при следующем содержании компонентов, % мас.:

Глина10-60Отработанный известковый материал15-40Нефтяной шлам25-50

Химический состав глин представлен в таблице 1.

Коэффициенты фильтрации глин зависит от содержания оксидов кремния и алюминия. Чем ниже содержание SiO₂ и выше Al₂О₃, тем ниже коэффициент фильтрации.

Причем в качестве отработанного известкового материала предлагаемый изолирующий материал содержит технологические отходы тепловых электростанций (ТЭЦ) - осадок гашеной извести или шлам химводоочистки, образующиеся в ходе химводоподготовки при производстве пара для турбин.

Химводоподготовка включает гашение обожженной извести (СаО) водой с образованием известкового молочка Са(ОН)₂ и осадка гашеной извести. Полученное известковое молочко используют для обработки речной воды. При этом в осветителе происходит коагуляция речной воды, в осадок выпадают органические вещества, соединения кремния, железа, труднорастворимые компоненты СаСО₃ и Mg(OH)₂, которые представляют собой шлам химводоочистки (ХВО).

Объем образующегося шлама (ХВО) зависит от качества речной воды и изменяется в пределах от 0,1-0,5 кг на тонну очищенной воды. Объемы накопления шламов ХВО приведены в таблице 2.

Отработанный известковый материал - шлам химводоочистки по дисперсности и пластичности близок к известковому тесту. Техническая характеристика шлама ХВО:

Влажность, % мас.50Содержание активных, %1,2Удельная поверхность, м²/г2,1Пористость, %59-65

Высокая удельная поверхность 2,1 м²/г подтверждает высокую сорбционную способность по отношению к нефтяной части нефтешламов.

Генетическая структура шлама ХВО характеризуется комплексом, в центре которого находится минеральное ядро, а на периферии - слой адсорбционно-связанной воды. Адсорбционная емкость шлама ХВО составляет 30496*10^-6 г (для сравнения у цемента 14352*10^-6 г). Объем пленочной воды (0,16) у цемента (0,03).

Характеристика осадка гашеной извести приведена в таблицах 3 и 4.

В качестве нефтешлама изолирующий материал содержит донные и плавающие нефтяные шламы, образующиеся в процессе добычи нефти, на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, а также загрязненный нефтепродуктом грунт, образующийся при авариях.

Основной спектр компонентов нефтешламов представлен в таблице 5.

Плавающие нефтешламы постоянно образуются в процессе нефтехимпереработки, количество которых составляет примерно 7 кг на 1 т перерабатываемой нефти.

Выход донных нефтешламов составляет 5 т на 1000 т перерабатываемой нефти и практически не подвергаются дальнейшей переработке. На нефтеперерабатывающих заводах Башкортостана накоплено 2-2,5 млн. т донных застаревших нефтешламов.

Изолирующий материал получают следующим образом.

Нефтяные шламы бульдозером смешивают с глиной в различных пропорциях, складируют и оставляют на 30...40 дней для адсорбции нефтяной части нефтешламов в порах глин. По истечении 30...40 дней полученную смесь (глина+нефтешлам) дополнительно смешивают с отработанным известковым материалом (шлам ХВО или осадок гашеной извести).

Примеры приготовления приведены в таблице 6.

Из таблицы 6 видно, что коэффициент фильтрации изолирующего материала, изготовленного в различных соотношениях из глин I, II, III, IV группы в смеси с отработанными известковыми материалами с добавлением нефтешлама, находится в пределах 0,0022-0,0032 м/сутки (таблица 6), что значительно ниже глин (0,08-0,15 м/сутки) в естественном составе. Представленные в таблице 6 образцы изолирующих материалов соответствуют техническим условиям ТУ-5717-01-48855219-2004, введенным впервые в Российской Федерации.

Таким образом, по сравнению с прототипом скорость фильтрации предлагаемого изолирующего материала снижается в несколько раз, увеличиваются ресурсы для производства за счет вовлечения в состав промышленных отходов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Внедрение изолирующего материала найдет широкое применение при захоронении токсичных отходов 3 и 4-го класса опасности, а также ТБО.

Таблица 1Химический состав глинГруппыПределы содержания основных химических компонентов, % мас.КоэффициентглинSiO₂Al₂О₃FeO+Fe₂О₃CaOMgOR₂ООрганические вещ-вафильтрации, м/суткиI48-6017-266,5-120,5-3до 41,5-71,0-2,50,08II53-6814-204,5-6,01,0-3до 41,5-50,3-1,00,089III65-7310-153,5-6,0до 3ДО 41,0-40,1-0,50,095IV70-828-122,0-5,6до 12до 7до 30-0,30,15Таблица 2Объемы накопления шламов ХВО на ТЭЦ г.УфыТепловые электростанцииТЭЦ-1ТЭЦ-2ТЭЦ-3ТЭЦ-4Приуфимское ТЭЦОбъемы накопления, тыс. т80808,81205,7Таблица 3Химический состав осадка гашеной извести, % мас CaOMgOAl₂О₃Fe₂О₃ClSO₃Na₂O₃SiO₂CO₂пппОбщ.Акт.        30,6854,725,73,153,171,450,240,191,605,6323,17

Таблица 4Гранулометрический состав осадка гашеной известиРазмер частицСодержание частиц, %>1034,510-513,85-215,72-112,91-0,55,70,5-0,258,60,25-0,16,2>0,11,9Таблица 5Состав нефтешламов, % мас. НефтешламыКомпонентыЗамазученный грунтДонный нефтешламПлавающий нефтешламНефтьДо 1010...3030...70Мехпримеси50...9015...505...15Водадо 20до 60до 70Таблица 6Состав опытных образцов изолирующего материала, % мас. Группа глинОтработанный известковый материалНефтешламКоэффициент фильтрации,П/п №IIIIIIIVОсадок гашеной известишлам ХВОЗамазученный грунтДонныйПлавающийм/сутки110   40  50 0,00252   1040  50 0,0033  35  3035  0,00234 35   30 35 0,00225   6015   250,0032660   15   250,0028

Изобретение относится к изолирующим материалам и может быть использовано при захоронении токсичных промышленных отходов 3 и 4-го класса опасности, в том числе и твердых бытовых отходов. Позволяет улучшить качество изолирующего материала и расширить сырьевые ресурсы. Материал содержит глину, осадок гашеной извести или шлам химводоочистки в качестве отработанного известкового материала, донный, плавающий нефтешлам или загрязненный нефтепродуктом грунт в качестве нефтяного шлама при следующем содержании компонентов, мас.%: глина - 10-60, отработанный известковый материал - 15-40, нефтяной шлам - 25-50. 2 з.п.ф-лы, 6 табл.

1. Изолирующий материал, включающий глину, отличающийся тем, что он дополнительно содержит отработанный известковый материал и нефтяной шлам при следующем содержании компонентов, мас.%:

Глина10-60Оотработанный известковый материал15-40Нефтяной шлам25-50