Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов

 

Изобретение относится к области производства искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации жидких, вязкопластичных и твердых бытовых и промышленных отходов и донных осадков, шламов, в особенности отработанных буровых растворов, нефтезагрязненных грунтов и т.п. , содержащих токсичные соединения (соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклиды и т.д.). Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дополнительно содержит дисперсный органический сорбент при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюмосиликатная порода 55-80, известь 5-10, портландцемент 10-30, дисперсный органический сорбент 5-30, при этом в качестве дисперсного органического сорбента могут содержаться торф, древесная мука, измельченные отходы сельского хозяйства, например мякина, а также сапропель. Технический результат: повышение прочности сорбции легких углеводородов и отрицательно заряженных комплексов тяжелых металлов, цианидов и др. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области производства искусственных минеральных смесей, предназначенных для обезвреживания и литификации жидких, вязкопластичных и твердых бытовых и промышленных отходов и донных осадков, шламов, в особенности отработанных буровых растворов, нефтезагрязненных грунтов и т.п. , содержащих токсичные соединения (соли тяжелых металлов, полициклические ароматические углеводороды, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, радионуклиды и т.д.).

Известна смесь для обезвреживания и литификации шламов бытовых и промышленных стоков, содержащая фильтровальное вспомогательное вещество - известняк или различные шлаки и негашеную известь с содержанием СаО - 82% в количестве 60-80 мас.%. Получаемые в результате взаимодействия смеси со шламами окатыши используются в шихте ваграночных печей или как заполнитель при производстве железобетонных изделий. Кроме того, получаемый продукт может храниться в отвалах как искусственный техногенный грунт, см. Галкин Ю.А. и др. Технология утилизации осадка сточных вод машиностроительных предприятий. - Химия и технология воды, т. 12, 6, 1990, с.25.

Недостатками этой смеси являются сложность технологии преобразования шламов, высокая стоимость используемой высококачественной извести при очень большом расходе (60-80% по массе), необходимость наличия ленточных фильтров и постоянное обновление фильтровально-вспомогательного вещества особого состава.

Известна также смесь для обезвреживания и литификации шламов, а также бытовых и промышленных отходов и донных осадков, включающая золу-унос, алюмосиликатную породу, известь, портландцемент и мелкозернистый заполнитель, см. патент RU 2084417, по кл. С 04 В 18/30, от 25.07.94.

Данная смесь обеспечивает обезвреживание шламов и отходов и превращение их в экологически безопасный грунт, пригодный для компактного складирования или для использования в строительстве в качестве местного материала.

Недостатком этой смеси является то обстоятельство, что алюмосиликатная порода обладает свойством повышенной липкости в присутствии влаги, что чрезвычайно затрудняет процесс перемешивания и уплотнения смеси; кроме того, материалы, получаемые в результате литификации шламов и отходов, имеют невысокие механические качества, в частности малые прочность и упругость, что ограничивает применение их в строительстве.

Известна смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, включающая алюмосиликатную породу, известь, портландцемент, анилиновые комплексные соединения меди и/или железа и полипропиленовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюмосиликатная порода - 60-80 Известь - 5-15 Портландцемент - 10-20 Анилиновые комплексные соединения меди и/или железа - 1-3 Полипропиленовое волокно - 2-3 см. RU 2162068, по кл. С 04 В 33/00, от 28.07.1999.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения. Оно обеспечивает обезвреживание и литификацию бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков, смесь имеет пониженную липкость, легко перемешивается с обезвреживаемыми отходами или осадками и хорошо уплотняется; при этом решается задача повышения механических качеств получаемого материала.

Однако недостатком этой смеси является то, что она недостаточно поглощает легкие углеводороды: легкие масла, керосиновые и бензиновые фракции нефти, различные органические растворители и т.п. Это объясняется тем, что данная смесь не предотвращает в требуемой мере десорбцию легких углеводородов, т. к. сорбционно-активные компоненты смеси представляют собой неорганические коллоидные и минерально-матричные системы, которые недостаточно прочно удерживают неионогенные органические вещества (в частности, легкие углеводороды) и отрицательно заряженные комплексы тяжелых металлов (Сr^5-; V^5- и др.), цианидов и т.п. веществ.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания смеси для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, а также буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов, которая обеспечила бы прочную сорбцию легких углеводородов и отрицательно заряженных комплексов тяжелых металлов, цианидов и т.п. веществ.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дополнительно содержит дисперсный органический сорбент при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюмосиликатная порода - 55-80 Известь - 5-10 Портландцемент - 10-30
Дисперсный органический сорбент - 5-30
при этом в качестве дисперсного органического сорбента могут содержаться торф, древесная мука, измельченные отходы сельского хозяйства, например мякина, а также сапропель.

Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о технических решениях, идентичных настоящему изобретению. В связи с этим, по нашему мнению, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения смесь приобретает важное новое свойство: предотвращается в необходимой степени десорбция легких углеводородных загрязнений и отрицательно заряженных комплексов тяжелых металлов, цианидов и т.п.; это объясняется тем, что заявленная смесь содержит дисперсный органический сорбент, имеющий большое количество центров адсорбции различной природы (донорные и акцепторные). Кроме того, органическим сорбентам свойственно поглощение загрязнителей за счет поляризационного взаимодействия, обмена радикалов органических соединений и образования интерметаллических связей комплексных соединений.

Заявителем не выявлены какие-либо сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Примеры реализации изобретения приведены ниже.

Пример 1.

Для обезвреживания и литификации бурового шлама, содержащего тяжелые металлы, нефтепродукты, синтетические поверхностные активные вещества и другие загрязнители, с исходным влагосодержанием 60% использована смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 75
Известь - 5
Портландцемент - 15
Торфяной сорбент - 5
Смесь приготовлялась в лабораторной мешалке, в которую сначала вносили: алюмосиликатную породу в виде порошковой кемберийской глины, затем известь молотую негашеную (ГОСТ 91-79) и портландцемент М400 (ГОСТ 4772-84). Производилось перемешивание в течение 3 минут до достижения однородного состояния смеси. После этого в мешалку вносили воздушно-сухой измельченный в порошок торфяной сорбент и осуществляли перемешивание в течение 5 минут. Затем в приготовленную порошковую смесь вносили буровый шлам в соотношении: на одну весовую часть порошковой смеси - одну весовую часть шлама (1:1). После этого снова производили перемешивание в течение 10 минут. Из полученной тугопластичной массы формировали на механическом копре образцы материала в виде цилиндров высотой 50 мм и диаметром 50 мм, которые затем выдерживались в эксикаторе 30 суток. Затем определяли десорбцию загрязнителей из образцов в водной и ацетат-аммонийной вытяжках. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2.

Для обезвреживания и литификации донных отложений, загрязненных тяжелыми металлами, нефтью, синтетическими поверхностными активными веществами и другими токсичными веществами, многократно превышающими ПДК, использовали смесь, мас.%:
Алюмосиликатная порода - 55
Известь - 50
Портландцемент - 15
Торфяной сорбент - 25
Смесь приготовлялась аналогично тому, как это описано в примере 1. В приготовленную смесь вносили донные отложения в соотношении: на одну весовую часть порошковой смеси - две весовые части донных отложений (1:2) и перемешивали в течение 5 минут. Из полученной смеси были изготовлены образцы, аналогичные образцам по примеру 1, которые выдерживались в течение 30 суток в эксикаторе и испытывались также, как в примере 1. Результаты приведены в табл.2.

Для реализации изобретения используются недорогие и недефицитные материалы, для приготовления смеси используется обычное оборудование, в частности смесители (растворомешалки и т.д.). Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисперсный органический сорбент при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Алюмосиликатная порода - 55-80
Известь - 5-10
Портландцемент - 10-30
Дисперсный органический сорбент - 5-30
2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного органического сорбента содержит торф.

3. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного органического сорбента содержит древесную муку.

4. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного органического сорбента содержит измельченные отходы сельского хозяйства, например мякину.

5. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсного органического сорбента содержит сапропель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2