Способ возведения эллипсоидной кольцевой ограждающей стены (насыпи) на полигоне утилизации золы от сжигания осадков сточных вод Российский патент 2019 года по МПК B09B1/00 E01C3/04 

Планируемая технология устройства ограждающей стены необходима для обеспечения въезда и съезда автомобилей-самосвалов с золой и без нее по ограждающей стене-дороге с предельными уклонами подъема не более 90%о, для наращивания ее высоты и главное устойчивости откосов с коэффициентом крутизны в пределах 1:0,5-1:1.

Окончательная конструкция пустотелого селеноида (эллипсоид или круговой оболочки) ограждающей стены формируется по схеме нескольких этапов, частей сооружения с использованием суточного объема поступающей золы на полигон «Северный», который составляет 50-60 т и нефелинового шлама, как активной добавки.

На I-ом этапе выполняют подготовительные работы (планировка территории, разметка осей эллипса и 4-х подъездных дорог) и укладку отходов (смесь золы и нефелинового шлама) сначала в стену ограждения с точки, находящейся на вершине больших осей эллипса (фиг. 6), эти точки являются основанием откоса стены, которая будет сформирован до расчетной высоты 20-30 м.

Отсыпка ограждающей стены от 2-х главных вершин эллипса идет с 4-х сторон по нисходящей дуге по 4-м подъездным дорогам (см. фиг. 1) к малым вершинам эллипса с уклоном подъема не более 90.

На 2-ом этапе ведут увеличение высоты стены ограждения со стороны полудуг, которая находится перпендикулярно малой оси эллипса (фиг. 3, фиг. 4), что одновременно позволяет формировать заезды на стену ограждения, на стену ограждения, которые располагаются параллельно большой оси эллипса и примыкают к стенам, а затем переходят в низ на дорогу съезда (фиг. 5).

На данном этапе, заезды должны располагаться с двух сторон относительно стены ограждения и окончательно формируются стены, перпендикулярные малой оси эллипса (см. фиг. 2), а строительство заездов должно идти параллельно «боковых» стенок.

На 3-м этапе окончательно выравниваются и уплотняются стены ограждения, идет процесс заполнения внутренней емкости эллипса золой от сжигания осадков сточных вод.

Технология относится к области переработки бытовых и промышленных отходов городов, где существуют или проектируются заводы по сжиганию осадков сточных вод их в печах кипящего слоя.

Известен способ а.с. СССР №571449, кл. С,04В 7/06, 02.12.75 «Вяжущее для закрепления грунта в дорожном и аэродромном строительстве», по прочностным показателям, включающее, мас.:

нефелиновый шлам 60-80;

цемент 10-20;

гранулированный топливный шлак 10-20.

Данная композиция обеспечивает получение прочности материала на сжатие в 28 и 90 суточном возрасте равным соответственно 2,8 МПа и 5,45 МПа при давлении формования образцов 100 кг/см².

В предлагаемой закрепительной смеси используется нефелиновый шлам, способный создавать прочные структуры.

Технический результат - утилизация отходов производства.

Известен способ утилизации золы в дорожном строительстве №2471913 от 23.03.11 «Способ устройства конструктивного слоя дорожной одежды на основе золы от сжигания осадков сточных вод.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Дорожная смесь содержит минеральный природный песок фракции <5 мм и золу (продукт сжигания осадков сточных вод городского и коммунального хозяйства) в соотношении 7:3-6:4 соответственно, обработанная тонкомолотой негашеной известью масс. % 6-10, с активностью не менее 60% по содержанию СаО и MgO, или цементом марки М 400 масс. % 6-10, увлажнение водой - 12-15%, битумом - 4-8% по массе смеси.

Технический результат: способ позволяет по упрощенной экономичной технологии улучшить физико-механические свойства дорожной смеси, снизить затраты на дорогостоящие материалы, а также обеспечить экологическую безопасность окружающей среды утилизацией золы, которая содержит загрязняющие вещества.

Данный способ, в отличие от предлагаемого нами, содержит в смеси вяжущие компоненты (известь, цемент, битум), за счет чего и создается прочная структура материала, В известной смеси отсутствует отход промышленности - нефелиновый шлам.

Известен способ №2148050 «Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона.

Смесь относится к производству строительных материалов, содержащая зольный компонент, портландцемент и алюминиевая пудра, в качестве зольного компонента содержит золу от сжигания осадков сточных вод городского и коммунального хозяйства с удельной поверхностью 400-600 м²/кг, насыпная плотность 600-800 кг/м³ и содержанием SiO₂ - 1,5-2,0% при следующем соотношении компонентов, масс. %: зола - 38,4-61,4; портландцемент - 38,4-61,4; алюминиевая пудра - остальное.

Технический результат: утилизация отходов городского коммунального хозяйства в строительной отрасли. Материал из данной смеси обладает высокой прочностью, достигаемой значительным расходом вяжущего - портландцемента, что экономически невыгодно для дорожного строительства. Бетон, изготовленный из данной сырьевой смеси, обладает значительным водопоглощением и имеет относительно низкую морозостойкость, что ограничивает его использование в дорожных конструкциях.

Исследования в области утилизации золы от сжигания осадков бытовых и промышленных отходов.

Известна заявка за изобретение №2148130С1 «Способ возведения слоистой монолитной стены и пустотелый керамический камень для возведения монолитной слоистой стены»

Данный способ основан на использовании золы и вяжущей АВ - пудры для создания вертикальной монолитной системы с облицовочной поверхностью с расходом цемента от 25 до 40% от общей массы.

Известен патент RU №2148047 от 27.07.2000 «Сырьевая смесь для приготовления золокерамических камней и кирпичей». Данная смесь для изготовления керамических камней и кирпичей содержит в своем составе глиняные массы, в процентном содержании от 20 до 98%, что снижает ее водоустойчивость на открытом воздухе и может привести к разрушению под колесами самосвалов.

Известна заявка №2007119813/04 от 28.05.2007 «Композиция для ремонта асфальтобетонных покрытий» и относится к дорожному строительству в составе: высококальциевая зола-уноса ТЭЦ и портландцемент, кварцевый песок, шлам глиноземного производства, полимерные добавки, комплексная добавка - эмульбит, вода.

Композиция много компонентная и сложная в приготовлении.

Известен патент RU №2145579 «Способ гранулирования осадков сточных вод». Изобретение относится к способам переработки, в частности, гранулирование коммунальных и производственных осадков на очистных сооружениях. Способ включает в себя продавливание пастообразного осадка через перфорированную матрицу.

Данный способ отличается технологией и составом осадка на очистных сооружениях.

В нашем предлагаемом способе используется зола от сжигания осадков сточных вод.

Известна заявка RU 2001136046 от 27.08.2003 «Способ утилизации золы», состоящий в том, что смешивается 40-60% масс золы, 10-30% масс кремнесодержащего компонента состава SiO₂ - 50-75%, Al₂O₃ - 5-30%, Mg - 5-20%, СаО - 1-10%, 20-40 масс. % формируют гранулы, опудривают их дисперсным материалом, подсушивают и проводят термообработку гранул в две стадии, первая стадия проходит в течение 10-30 минут при температуре 400-600°С, а вторая стадия в течение 20 минут при температуре 870-950°С. По (п. 2-5) включает золу от сжигания муниципальных бытовых отходов и осадков сточных вод с разным соотношением компонентов (5:1,3:1 и др.) Вышеуказанный способ утилизации золы основан на термообработке гранул и не содержит компонента- нефелинового шлама.

Известна заявка ЕР №0470948 от 12.02.1992 «Строительная смесь для производства сыпучих материалов и строительных компонентов - кирпичи, столбы, трубы, а также процессы ее получения.

Состав смеси: основной компонент - 85-100%, гашеная известь - 0-5% и вода. Основной компонент: переработанные, активированные бытовые и промышленные отходы (шлаки, золы от сжигания, золы ТЭЦ, кирпичный бой в соотношении смеси к воде 1:0,05 (1:0,25).

Близким к предлагаемому решению является заявка на строительную смесь, включающую в качестве основного компонента золу от сжигания, обработанную гашеной известью 0-5%. Данная смесь включает вяжущее, но не обеспечивает требуемую прочность материала.

Наиболее близким прототипом является патент на изобретение №2471913 РФ «Способ устройства конструктивного слоя дорожной одежды на основе золы от сжигания осадков сточных вод» от 10.01.2013 г. в составе (мас. %) 30-70 золы и остальное природный песок, обработанные вяжущими (мас. %) 6-10 цемент или тонкомолотая негашеная известь с активностью не менее мас., % - 60 по содержанию CaO+MgO.

В предлагаемом нами изобретении задействована смесь на основе золы, скрепляемая медленнотвердеющим отходом промышленности - нефелиновым шламом, который под воздействием процессов уплотнения и увлажнения смеси связывает дисперсную золу в монолит.

При устройстве ограждающей стены из золы от сжигания осадков сточных вод в смеси с нефелиновым шламом новым техническим решением является использование только двух компонентов из отходов производства, без использования органических и минеральных вяжущих. Это обеспечивает снижение затрат и позволяет утилизировать значительный объем отходов с минимальными затратами.

Новым технологическим результатом от способа возведения ограждающей насыпи является использование в смеси двух отходов: промышленной золы и нефелинового шлама (см. табл. 1).

Пример.

Для экспериментальной проверки заявленного способа были подготовлены варианты смесей из вышеуказанных компонентов. Смесь из золы от сжигания осадков сточных вод городского и коммунального хозяйства и нефелинового шлама отхода глиноземного производства увлажняли при перемешивании до образования однородного состава. После чего из смеси изготовляли образцы диаметром и высотой 35 мм под давлением 100 атм.

Результаты сравнительного анализа приведены в таблице 1.

Раскрытие сущности изобретения.

Конструктивное решение ограждающей стены из смеси золы от сжигания сточных вод и нефелинового шлама отхода глиноземного производства представлено в виде разреза на рисунке Фиг. 6.

Последовательность технологических операций по возведению ограждающей стены (Фиг. 1) включает разметку с вершинами большой оси (Фиг. 1 поз. 1) и вершинами меньшей оси эллипса (Фиг. 1 поз. 2) и подъездными путями (Фиг. 1 поз. 3).

Первый «этап» устройства ограждающей стены из смеси двух отходов выполняют последовательно с послойной отсыпкой основания будущей стены (Фиг. 2) в районе главных точек эллипса поз. 1.

Технологические операции создания слоев из данных отходов традиционные: смешивание отходов, разравнивание, увлажнение и уплотнение с использованием стандартной дорожно-строительной техники.

При этом соблюдается выдерживание продольных уклонов съездов и въездов (не круче 60-90) на формируемые элементы ограждающей стены с крутизной откосов стены (1:1-1:0,5), что обеспечивается вяжущими свойствами предлагаемой золошламовой смеси.

Второй «этап» внутренней стены устройства ограждения из смеси двух отходов выполняют последовательно с послойной отсыпкой (Фиг. 4) в районе поз. 2 - вершины меньшей оси эллипса.

Третий «этап» - окончательное формирование ограждающей стены с подъездными дорогами (Фиг. 4 и 5).

Подрисуночные надписи:

Фиг. 1: 1 - вершины большей оси эллипса; 2 - вершины меньшей оси эллипса; 3 - подъездные пути.

Фиг. 2: 1 - вершины большей оси эллипса; 2 - вершины меньшей оси эллипса; 3 - подъездные пути.

Фиг. 3: 1 - вершины большей оси эллипса; 2 - вершины меньшей оси эллипса; 3 - подъездные пути.

Фиг. 5: 1 - вершины большей оси эллипса; 2 - подъездные пути.

Фиг. 6: 1 - зола; 2 - кольцевое ограждение; 3 - зола старого полигона.

Изобретение относится к области строительства инженерных сооружений, в частности к устройству кольцевой насыпи ограждения высотой до 30 м на полигоне утилизации золы от сжигания осадков сточных вод. Способ возведения эллипсоидной кольцевой ограждающей стены (насыпи) на полигоне утилизации золы от сжигания осадков сточных вод заключается в том, что отсыпают стену из смеси золы от сжигания осадков сточных вод и нефелинового шлама в соотношении компонентов от 8:2 до 3:7 с ее перемешиванием, увлажнением и последующим уплотнением, по спирально-кольцевой схеме послойно «этапами», с продольными уклонами въезда/съезда в пределах 60-90‰, с образованием внутри пространства для складирования утилизируемой золы. 6 ил., 1 табл.

Способ возведения эллипсоидной кольцевой ограждающей стены (насыпи) на полигоне утилизации золы от сжигания осадков сточных вод, заключающийся в том, что стену отсыпают из смеси золы от сжигания осадков сточных вод и нефелинового шлама в соотношении компонентов от 8:2 до 3:7 с ее перемешиванием, увлажнением и последующим уплотнением, по спирально-кольцевой схеме послойно «этапами», с продольными уклонами въезда/съезда в пределах 60-90‰, с образованием внутри пространства для складирования утилизируемой золы.