СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ МАСЛА И СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ МАСЛА, ПОЛУЧЕННОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ Российский патент 2010 года по МПК B01J20/30 B01J20/12 B01J20/22 

Изобретение относится к способу получения связующего для масла с гранулированной структурой с открытыми порами и с силикатно-керамической матрицей при использовании в сырье восстановленного бумажного сырья и глины, а также к полученному этим способом связующему масла.

На практике известен целый ряд различных связующих масла, которые состоят или получены из неорганического или также органического материала. Состоящими из неорганических соединений материалов связующими масла являются, например, источники природных силикатов, такие как диатомовые земли или кизельгур, пемза и т.п. или переработанные с получением силикатных продуктов натуральные материалы, преимущественно в форме гранул. Связующие для масла, образованные из органического материала, состоят, например, наряду с прочим из синтетических материалов, например полиуретана, полипропилена.

В документе JP 6100284 A описываются поглощающие масло грануляты, которые получены гранулированием и сушкой смеси неорганического, содержащего глину, органического связующих и липофильного гидрофобного агента, содержащего тонкодисперсный порошок. Неорганический порошок включает смесь шлаковых шламов, шлама буровой муки, восстановленного бумажного сырья или летучей золы и глину. Смесь опилок, вермикулита или перлита с неорганическим тонким порошком повышает пористость. Гранулят, который связал масло, спекают и отправляют на хранение или используют повторно, после того как он опять будет пропитан липофильным агентом.

Из JP 57165034 A известен пористый материал в качестве связующего для масла, который получен из опилок и смеси порошкового кремнезема и глины. После перевода перемешиваемой смеси в желаемую форму и после сушки проводят обжиг при высокой температуре и последующую обработку обожженного материала гидрофобизирующей жидкостью.

Из JP 7018290 A и JP 7265696 A известны абсорбенты масла, которые состоят из восстановленного бумажного сырья, к которому добавлен цеолит, при необходимости с помощью связующего, например полиэтиленгликоля.

Однако для всех без исключения указанных выше известных связующих масла характерно то, что для их получения требуются дорогостоящие технологические меры, а также использование зачастую относительно дорогих материалов. Кроме того, аспект применения как можно большего содержания отходов, как, например, осветленного осадка, при получении связующих масла не принимается во внимание в удовлетворительной степени. Далее возможности применения известных ранее связующих масла, а также эффективность связывания масла, учитывая порой невысокую пористость, также являются неудовлетворительными.

Связующие масла в рамках защиты окружающей среды, особенно в случае загрязнения минеральными маслами воды или почвы, стали непременным средством для устранения или по крайней мере ограничения, например, причин загрязнения, ведущих к образованию слоя мазута у берегов. Этот аспект, как и экологическая ликвидация отходов, а в настоящем случае и стремление к утилизации отходов, поставил перед авторами настоящего изобретения задачу разработать связующее для масла при использованием отходов, имеющее широкие возможности применения, а также высокую способность связывать масло.

Пот термином "связующее для масла" или "агент связывания масла" далее понимается не только связующее для минеральных масел, маслянистых продуктов или жидких углеводородов, но и химикатов.

Эта задача решена способом, описанным выше, по которому однородно смешивают 35-60 вес.% осветленного осадка с содержанием воды между 70 и 85 вес.%, 25-55 вес.% восстановленного бумажного сырья с содержанием воды между 35 и 55 вес.%, 10-25 вес.% глины и необязательно 1-3 вес.% цеолита, 1-2 вес.% жженой извести и/или до 3 вес.% летучей золы в расчете на полную массу сырья, и затем полученное сырье перерабатывают в частицы со средним диаметром 4-6 мм, после чего проводится сушка частиц, которые затем обжигаются при 950-1050°C.

Однако фракция осветленного осадка может вообще не использоваться, в частности, что касается особых возможностей применения и получения связующего для масла, или же снижаться 35 вес.% от полной массы сырья на 15 вес.%, так что после этого количество осветленного осадка будет составлять всего 20-60 вес.%.

Преимущество получаемого в соответствии со способом связующего для масла заключается, с одной стороны, в том, что благодаря ему достигается в высшей степени целесообразное использование отходов, а с другой стороны, получается связующее для масла, которое удовлетворяет всем требованиям, в частности способности связывать масло и свойствам элюата, предъявляемым к связующему масла, например, типа III согласно немецкому стандарту.

Способ по изобретению отличается далее тем, что для образования смеси, содержащей органические и минеральные компоненты, используются по меньшей мере минеральные компоненты, имеющие размер частиц <100 мкм.

Одна форма реализации изобретения состоит в том, что используется городской, частично обезвоженный осветленный осадок сточных вод с содержанием воды примерно 70-85 вес.% и количеством органического материала примерно 40-60 вес.% в расчете на сухую массу. Кроме того, согласно изобретению применяется восстановленное бумажное сырье, содержание воды в котором составляет 35-55 вес.%, с долей органики примерно 70-90 вес.% от полной массы.

Согласно изобретению предусматривается, что глина используется в виде глиняной муки с размером частиц <100 мкм, в частности 60 мкм.

Согласно одной форме реализации способа в соответствии с изобретением жженая известь и/или летучая зола заменяют в соответствующей доле восстановленное бумажное сырье. Во всех случаях как жженая известь, так и летучая зола служат донорами ионов и стабилизаторами вязкости смеси.

Согласно следующему отличительному признаку способа по изобретению глина в количестве до 3 вес.% от содержания глины заменяется предварительной смесью лигнина или производного лигнина с глиной, которая выгодным образом содержит до 10 вес.% лигнина или производного лигнина (в расчете на полное содержание предварительной смеси).

Согласно следующему отличительному признаку способа по изобретению сырье экструдируется с образованием частиц в виде макаронин, или же сырье можно также перерабатывать дальше с образованием гранул.

Связующие для масла, полученные в соответствии со способом по изобретению, имеют насыпной вес от 0,4 до 0,75 кг/л, а также способность связывать от 0,7 до 1,0 л масла на кг связующего.

Используемый в подготавливаемой смеси городской осветленный осадок сточных вод частично обезвоживается до содержания воды примерно 70-85 вес.%, как определено в стандартах DIN или экологическом стандарте ÖNORM, например с помощью камерного фильтр-пресса или центрифуг. На первом технологическом этапе частично обезвоженный осветленный осадок, восстановленное бумажное сырье, измельченные до <100 мкм, в частности до 60 мкм, глина и цеолит, которые предпочтительно смешивают заранее, тщательно перемешиваются в указанных количественных диапазонах в смесителе с получением сырья высокой степени однородности.

Смешение может проводиться порциями. Периодическое добавление и также периодическое перемешивание компонентов смеси способствуют получению максимально гомогенного сырья. Подтверждением степени однородности является точно статистическое распределение отдельных компонентов в любой части свежего сырья, какое используется затем для дальнейшей переработки.

Сырье, которое, как определяется законодательством, является вторичным сырьем, в готовом состоянии представляет собой густую пастообразную массу, которая является однородной преимущественно в диапазоне от десятков мкм (<100) (>50%) до сотни мкм.

При необходимости к глине может примешиваться лигнин, производное лигнина или смесь лигнина, соответственно производного лигнина и бентонита в весовой доле до 3%, причем доля глины на эту часть уменьшается.

Затем полученное сырье может перерабатываться на устройстве грануляции для получения гранулята с соответствующей стандарту крупностью, после обжига (90% <4 мм). Однако сырье можно также переработать с получением бесконечных цилиндрических образований в виде макаронин с помощью шнекового пресса, причем экструзия, например, с экструзионной фильерой, имеющей ширину отверстий 4,5-5 мм, а также, в рамках дальнейшей переработки, обжиг и при необходимости дробление до получения соответствующего стандарту диаметра приводят, наконец, к грануляту с указанной выше крупностью.

Формование сырья может, однако, проводиться так же технологически, как формование кирпичей, но в этом случае полученные в виде кирпичей изделия после обжига также всегда должны измельчаться до гранулята с соответствующим стандарту гранулометрическим составом.

Обработанное сырье, при необходимости после отдельной предварительной сушки, обжигается в печи, например во вращающейся трубчатой печи или туннельной печи, в частности при обработке сырья технологически как кирпичей, причем температура обжига составляет примерно 950-1050°C. При обжиге сырья улетучиваются вода и органические компоненты осветленного осадка и восстановленного бумажного сырья. В конечном результате получается зернистый продукт (размер зерна <4 мм) высокопористого силикатно-керамического материала. Этот полученный продукт можно сразу направлять на его применение как связующего для масла.

В отношении свойств и функций компонентов смеси следует отметить следующее.

Осветленный осадок

Осветленный осадок после удаления воды, в зависимости от способа, имеет содержание воды (определяемое по DIN или ÖNORM) примерно 70-85 вес.%. Доля органического материала в случае осветленного осадка городских сточных вод составляет примерно 40-60 вес.% сухой массы. Функцией осветленного осадка как выгорающего наполнителя (вместе с восстановленным бумажным сырьем) является приводить при обжиге к соответствующей пористости связующего для масла. Фракция минеральных веществ в осветленном осадке вносит вклад в керамическую матрицу связующего для масла.

Восстановленное бумажное сырье

Применяемое здесь восстановленное бумажное сырье имеет содержание воды около 35-55 вес.%. Доля органических соединений составляет примерно 70-90 вес.% (от сухой массы). Восстановленное бумажное сырье является выгорающим наполнителем, как и осветленный осадок, и так же служит как агент образования пористости. Фракция минеральных веществ в осадке вносит вклад в керамическую матрицу связующего для масла.

Глиняная мука

Основной функцией глиняной муки является образование керамической матрицы (керамического скелета) связующего для масла при обжиге. Кроме того, глина уменьшает подвижность вредных веществ, в частности в сырье. Если иметь в виду минералогию, то под этим компонентом имеются в виду в основном средние композиции иллитно-каолиновых, не содержащих кальцит/арагонит и доломита глин.

Цеолит

Цеолитная мука служит для связывания вредных веществ (например, тяжелых металлов), а также для уменьшения запаха сырья. Одновременно она вносит вклад в образование керамической матрицы.

Жженая известь и летучая зола

Оба этих компонента служат регуляторами воды и тем самым для стабилизации и регулирования вязкости смеси, а так же как доноры ионов.

Минерально-органическая добавка

Состоящая из смеси лигнина и бентонита добавка вызывает образование керамической структуры (пористость и керамическая матрица) и способствует снижению подвижности вредных веществ, в частности в сырье.

Как показывают исследования растровой электронной микроскопии, продукт, полученный обжигом, дегазацией воды в виде водяного пара и прежде всего выжиганием органических веществ, представляет собой высокопористый керамический продукт, со сплошными открытыми порами и диаметром пор в диапазоне от 1 до 100 мкм, который может применяться как связующее для масла. Насыпной вес связующего для масла, в зависимости от состава смеси и способа обработки сырья, составляет от 0,42 до 0,75 кг/л.

Распределение зерен по размерам соответствует стандарту:

>4 мм <10%

0,125 - 4 мм >90%

<0,125 мм < 0%

Способность связывать масло составляет от 0,7 до 1,0 л стандартного масла на кг связующего.

Примеры свойств продукта для полученного согласно изобретению связующего для масла

Пример 1: Связующее для масла A

a) Состав смеси:

осветленный городской осадок сточных вод, частично обезвоженный, восстановленное бумажное сырье глиняная мука цеолитная мука (центрифуга)   (<60 мкм) (<60 мкм) 56% 28% 15% 1%

b) Химический состав

Результаты измерения по рентгено-флуоресцентному анализу

Измерение 1 3 Оксид % % TiO₂ 0,88 0,88 Al₂O₃ 20,9 20,9 Fe₂O₃ 8,31 8,29 SiO₂ 56,1 55,9 MnO 0,17 0,17 MgO 2,62 2,59 CaO 2,77 2,76 Na₂O 0,05 0,03 K₂O 3,40 3,42 P₂O₅ 3,57 3,56 Cr₂O₃ 0,036 0,036 Сумма 98,83 98,49 Потеря при прокаливании 0,02 0,02

Осветленный осадок: содержание воды 81,5 вес.%; доля органики на сухую массу 56,7 вес.%.

Восстановленное бумажное сырье: содержание воды 54,9 вес.%.

c) Способ получения: экструзия и обжиг во вращающейся трубчатой печи

d) Минералогический состав связующего для масла, основные компоненты (рентгеновская дифрактометрия):

Кварц: ок. 17 вес.%;

Гематит: ок. 8 вес.%;

Полевой шпат (плагиоклаз, калиевый полевой шпат) с незначительной степенью кристалличности, а также

+/- рентгеноаморфные, подобные полевому шпату алюмосиликатные соединения и другие рентгеноаморфные соединения.

e) Данные по связующему масла

насыпной вес способность связывать масло 420 г/л 1 кг связующего связывает 0,700 л масла

Связующее для масла отвечает всем требованиям (в частности, способность связывать масло и свойства элюата), предъявляемым к связующим масла типа III по немецкому стандарту.

Пример 2: Связующее для масла B

Состав смеси:

осветленный осадок городских сточных вод, частично обезвоженный восстановленное бумажное сырье глина* цеолит** (камерный
фильтр-пресс)   (<60 мкм) (<60 мкм) 56% 28% 15% 1%

Осветленный осадок: содержание воды 74,2 вес.%; доля органики от сухой массы 56,7 вес.%.

(*глиняная мука; **цеолитная мука)

Способ получения: экструзия и обжиг во вращающейся трубчатой печи.

Пример 3:

a) Состав смеси:

осветленный осадок 37,7 вес.% восстановленное бумажное сырье 47,0 вес.% глина 10,5 вес.% жженая известь 1,5 вес.% летучая зола 3,0 вес.% лигнин 0,3 вес.%

b) Данные по связующему масла:

b1) распределение зерен по размерам:

Параметр Единицы Результат Доля крупных зерен >4 мм вес.% <0,1 4 мм - 0,5 мм вес.% 82,0 0,5 мм - 0,125 мм вес.% 17,8 Доля мелких зерен <0,125 мм вес.% 0,2

b2) насыпной вес b3) способность связывать масло 690 г/л 1 кг связующего связывает 0,997 л масла

Связующее для масла отвечает всем требованиям (в частности, способность связывать масло и свойства элюата), предъявляемым к связующему масла типа III по немецкому стандарту.

b4) Результаты испытания элюата:

значение pH 11 электрическая проводимость 600 мкОм^-1/см TOC 4,9 мг/л фенольный индекс <0,01 мг/л мышьяк <0,01 мг/л свинец <0,02 мг/л кадмий <0,002 мг/л хром-VI <0,01 мг/л медь 0,03 мг/л никель 0,013 мг/л ртуть <0,0005 мг/л цинк 0,01 мг/л фторид 0,47 мг/л аммоний <0,5 мг/л цианиды, легко выделяющиеся <0,01 мг/л AOX 0,033 мг/л водорастворимая фракция 0,49%

Изобретение относится к материалам, поглощающим масло. Предложен способ получения связующего для масла гранулированной структуры с открытыми порами и с силикатно-керамической матрицей, согласно которому однородно смешивают 35-60 вес.% осветленного осадка с содержанием воды между 70 и 85 вес.%, 25-55 вес.% восстановленного бумажного сырья с содержанием воды между 35 и 55 вес.%, 10-25 вес.% глины и необязательно 1-3 вес.% цеолита, 1-2 вес.% жженой извести и/или до 3 вес.% летучей золы в расчете на все сырье, затем полученное сырье перерабатывают в частицы со средним диаметром 4-6 мм, после чего проводят сушку частиц и обжиг при 950-1050°С. Полученное связующее для масла имеет насыпной вес между 0,4 и 0,75 кг/л, а также вяжущую способность от 0,7 до 1,0 л масла на кг связующего для масла. Изобретение обеспечивает повышение эффективности способа с получением качественного продукта. 3 н. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ получения связующего для масла с гранулированной структурой с открытыми порами и силикатно-керамической матрицей, отличающийся тем, что в расчете на полную массу однородно смешивают 35-60 вес.% осветленного осадка с содержанием воды между 70 и 85 вес.%, и количеством органического материала примерно 50-60 вес.%, 25-55 вес.% восстановленного бумажного сырья с содержанием воды между 35 и 55 вес.%, и с количеством органики примерно от 70 до 90 вес.%, 10-25 вес.% глины или ее смеси с лигнином или его производным, взятым в количестве самое большее 3 вес.% от количества глины, и необязательно 1-3 вес.% цеолита, 1-2 вес.% жженой извести и/или до 3 вес.% летучей золы и затем полученное сырье перерабатывают в частицы со средним диаметром 4-6 мм, после чего проводят сушку частиц, которые затем обжигают при 950-1050°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для образования смеси, содержащей органические и минеральные компоненты, используют по меньшей мере минеральные компоненты, включающие SiO₂, СаСО₃ и глину, с размером частиц <100 мкм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что глину используют в виде глиняной муки с размером частиц <60 мкм.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сырье экструдируют с образованием частиц в форме макаронин.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сырье перерабатывают далее с образованием гранул.

6. Связующее для масла, полученное способом по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что связующее для масла имеет насыпной вес от 0,4 до 0,75 кг/л.

7. Связующее для масла, полученное способом по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что связующее для масла имеет способность связывать 0,7-1,01 масла на кг связующего.