СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ КАРТ-ШЛАМОНАКОПИТЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕЛЕНОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2022 года по МПК C02F11/14 B09B3/70 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для безопасной рекультивации карт промышленных отходов, образующихся при работе предприятий по производству беленой целлюлозы.

Известен способ, включающий нанесение на поверхность шлам-лигнина слоя материала, в качестве которого используют золу от сжигания углей, перемешивание золы и шлам-лигнина, удаление высвобожденной воды, отличающийся тем, что вначале с поверхности карты удаляют надшламовую воду, используют золу, нейтрализованную в результате хранения в золоотстойниках до состояния показателя кислотности водной вытяжки золы рН 7.0-8.0, при этом объемное соотношение шлама и золы выбирают в пределах 1:1-2:1. Проводят послойное перемешивание указанных материалов и после удаления выделившейся в результате их взаимодействия воды получают консолидированный золо-шламлигнинный субстрат (Патент №2526983, Заявка №2012148449/05 от 14.11.2012, опубл. 27.08.2014, Бюл. №24)

Перед нанесением золы проводят осушение карты-шламонакопителя от надшламовых вод, образующихся от сезонных осадков. Нанесение золы проводят на поверхность карты по участкам послойно. Сталкивают ее на участок с одновременным перемешиванием с нижним слоем шлам-лигнина и перемещением образующейся смеси, с удалением образующейся при этом воды. Перемешанную массу сдвигают за пределы участка и снова на нижний слой шлам-лигнина наносят слой зольного материала с перемешиванием слоев и его сдвигом до полной выработки шлам-лигнина. Выработанный участок карты-шламонакопителя заполняют образованной золо-шламлигнинной смесью с уплотнением поверхностного слоя.

Недостатки известного способа:

- смешивание водонасыщенной золы и жидкого лигнина в отстойниках представляет очень сложную и дорогую операцию;

- при смешивании золы и лигнина выделяется большое количество токсичных и дурнопахнущих газов, сероводорода, метилмеркаптана, метана, которые невозможно собрать.

Известен способ рекультивации шламонакопителей (Патент №2678295, Заявка №2017134216 от 03.10.2017, Опубл. 24.01.2019 Бюл. №3), включающий смешивание с лигнином золы, гипса, мраморной крошки и циклоновой пыли кремния. После схватывания смеси получают камнеобразный монолит, внутри которого прочно связаны токсичные вещества.

Недостатками способа, принятого за прототип являются следующие особенности:

- смешивание одного объема жидкого шлам-лигнина с 1,5-2,0 объемами четырех сыпучих материалов непосредственно в отстойниках представляет очень сложную и дорогую операцию;

- пыль кремния является крайне опасным материалом для людей, участвующих в его переработке;

- получаемый камнеподобный продукт практически не может использоваться в лесотехнических целях;

- способ реализуется только в теплое время года.

Технической задачей предлагаемого способа является устранение недостатков прототипа. Задача решается за счет того, что способ рекультивации шлам-лигнина осуществляется, в основном, в холодное время года, когда содержимое шлам-отстойников покрывается слоем льда и другие способы рекультивации затруднены, причем ледовое покрытие играет активную роль в процессе, являясь настилом для технологического оборудования и экраном для накопления реакционных газов и воды.

Способ дополнительно включает удаление надшламовой воды, смешивание шлам-лигнина с сухой карбонатной мукой, цеолитовым порошком, золой, кородревесных отходов, щебнем (в т.ч. продуктов дробления железобетонных конструкций), удаление реакционной воды и газов, причем смешивание производят глубинным методом с помощью продувки сжатым воздухом с порошковой пылью и образуют грунтошламлигниновый субстрат. Дополнительно армируют получающийся массив щебеночными сваями для повышения несущей способности основания будущих зданий и сооружений или смешивают с кородревесными отходами для повышения лесотехнических качеств субстрата.

Карбонатная (известняковая или мраморная) мука из местных карьеров нейтрализует кислые сульфатосодержащие воды без мобилизации вредных компонентов. Зола отделяет воду и газы из лигнина, является капсулирующим и грунтообразующим компонентом (Патент №2526983, Заявка №2012148449/05 от 14.11.2012, опубл. 27.08.2014, Бюл. №24). Цеолитовый порошок поглощает токсины и вредные газы. Измельченные коро-древесные отходы выполняют роль сорбентов токсичных компонентов, а щебень укрепляет структуру получаемого грунта. Общее количество добавляемых материалов составляет 80-160% от массы шлам-лигнина. Соотношение основных компонентов составляет: карбонатная мука - 25-40%; зола - 30-40%; цеолит - 10-20%; коро-древесные отходы - 10-20%; щебень - 25-30%.

Техническим результатом изобретения является устранение негативного воздействия отходов предприятия, снижение стоимости обезвреживания шлам-лигнина, снижение дальнейшего загрязнения экологически ранимой территории и воздуха, расширение возможности и качества дальнейшего использования территории под лесопосадки и застройку.

Способ поясняется на фиг. 1, где показана схема производства работ по рекультивации (вид сбоку).

1 - щель во льду

2 - буровой станок

3 - плоское устройство для нагнетания сухой смеси

4 - бункер

5 - сухая смесь (сыпучая зола, карбонатная мука, цеолит с активаторами)

6 - жидкий шлам-лигнин

7 - компрессор

8 - патрубки для откачки надшламовой и отделившейся реакционной воды

9 - реакционная вода

10 - реакционные газы

11 - насос

12 - помпа

Пример №1 реализации способа

После образования льда на поверхности надшламовой воды производят ее откачку из-под льда, для исключения смешивания с талыми водами снега и дождя. Воду очищают на очистных сооружениях до допустимого уровня.

На сформировавшееся надежное ледовое покрытие шламоотстойника размещают технологическое оборудование в составе: буровых станков для глубинного смешивания, компрессоров, силосов сухих компонентов, баровых установок, насосов воды и газа и др.

Баровая машина прорезает во льду 1 щель, шириной 25-30 см. Буровой станок 2 опускает в щель плоское устройство 3 для нагнетания сухой смеси 5 сыпучей золы с активаторами. При вращении устройства 3 сухая смесь 5 под давлением сжатого воздуха выдавливается и смешивается с жидкой фазой шлам-лигнина 6. В процессе бар вотирования сжатым воздухом или паром активизируются процессы дегазации и дегидратации шлам-лигнина 6. Буровой станок 2 перемещается вдоль щели во льду 1 без остановки процесса сухого глубинного смешивания. Параллельно движется бункер 4 с сухой смесью 5 и компрессором 7.

Следом за движением станка 2 отработанные участки щели закрывают временными инвентарными заглушками с патрубками 8 для откачки надшламовой и отделившейся реакционной воды 9 и отбора газов 10. Реакционные газы 10 отбирают насосом 11 непосредственно подо льдом, а под слоем газа - помпой 12 отбирают реакционную воду 9.

Следом за первым станком 2 на некотором расстоянии начинает работу второй станок с аналогичным оборудованием, но с другой задачей. Обезвоженный и дегазированный лигнин нейтрализуют путем смешивания с сухой смесью мраморной муки и активаторов. Следом за вторым станком следует третий станок, который смешивает нейтрализованный лигнин с вяжущим материалом, типа цемент, гипс, известь, обеспечивая полученному композиту необходимую структурную прочность.

В зависимости от состояния шлам-лигнина операции по рекультивации могут совмещаться. Например, нейтрализация и связывание могут выполняться одновременно сухой смесью золы, муки и вяжущего.

Работы могут выполняться несколькими станками, следующими друг за другом, или одним станком, который после выполнения одной операции возвращается в начальное место для выполнения второй операции.

По сравнению с глубинным смешиванием грунтов DSM (deep soil mixing) предлагаемый способ более производителен за счет увеличенного размера смесителя, так как лигнин менее связный материал, чем грунт.

Снежный покров внутри отстойников удаляют для уменьшения объема воды, нуждающейся в очистке. После оттаивания льда талая вода удаляется. На этом зимняя часть работ заканчивается.

Поверхность лигнинового субстрата засыпается инертным материалом (природным или техногенным щебнем) или почвенной смесью с коро-древесными отходами в зависимости от планируемого назначения территории. По такой отсыпке может перемещаться технологическое оборудование. Инертный материал (щебень, бой кирпича и пр.) втрамбовывается в массив в виде «каменных колонн» или «щебенистых свай».

Подсыпка и срезка дамб производится для организации рельефа с учетом водостока.

Изобретение относится к переработке отходов промышленных предприятий по производству беленой целлюлозы с использованием сульфатного метода. Способ рекультивации территорий предприятий по производству белёной целлюлозы включает смешивание шлам-лигнина с золой ТЭЦ для получения субстрата. В зимнее время года в ледовом покрытии шламоотстойника прорезают щель, через которую поочерёдно производят сначала дегазацию и дегидратацию шлам-лигнина, смешивая его с сухой сыпучей золой. Затем полученный субстрат нейтрализуют этим же способом, смешивая его с сухой карбонатной мукой и цеолитом, и далее - упрочняют, смешивая с вяжущим материалом, образуя, таким образом, грунтошламлигниновый субстрат. В тёплое время года с поверхности грунтошламлигнинового субстрата удаляют талую воду и армируют субстрат щебнем, втрамбовывая его в массив в виде щебенистых свай, а поверхность субстрата засыпают смесью почвы с кородревесными отходами. Техническим результатом является устранение негативного воздействия отходов предприятия на природную территорию, а также обеспечение выполнения переработки отходов на ледовой поверхности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ рекультивации территорий предприятий по производству белёной целлюлозы, включающий смешивание шлам-лигнина с золой ТЭЦ на месте его хранения в шламоотстойниках и получение приемлемого для использования субстрата, отличающийся тем, что в зимнее время года в сформировавшемся ледовом покрытии шламоотстойника с помощью баровой машины прорезают щель, через которую с помощью перемещающихся вдоль щели буровых станков, оборудованных вращающимися устройствами для нагнетания сухих смесей и барботации субстрата, поочерёдно производят сначала дегазацию и дегидратацию шлам-лигнина, смешивая его с сухой сыпучей золой способом сухого глубинного перемешивания, затем полученный субстрат нейтрализуют этим же способом, смешивая его с сухой карбонатной мукой и цеолитом, и далее - упрочняют, смешивая с вяжущим материалом, образуя, таким образом, грунтошламлигниновый субстрат; после этого в тёплое время года с поверхности грунтошламлигнинового субстрата удаляют талую воду и армируют субстрат щебнем, втрамбовывая его в массив в виде щебенистых свай, а поверхность субстрата засыпают смесью почвы с кородревесными отходами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделяющиеся при дегазации и дегидратации шлам-лигнина реакционные газы и воду собирают и откачивают из-под слоя льда.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего материала используют, например, известь.

4. Способ по пп. 1, 3, отличающийся тем, что в зависимости от состояния шлам-лигнина некоторые операции могут выполняться одновременно, например нейтрализация и связывание лигнина сухой смесью муки и вяжущего.