Изолирующий материал
Владельцы патента RU 2271882:
Халилов Вячеслав Шамильевич (RU)
Гильманов Хатмулла Габдуллович (RU)
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.
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.:
| Глина | 10-60 |
| Отработанный известковый материал | 15-40 |
| Нефтяной шлам | 25-50 |
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. | 50 |
| Содержание активных, % | 1,2 |
| Удельная поверхность, м2/г | 2,1 |
| Пористость, % | 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 1 | ||||||||||
| Химический состав глин | ||||||||||
| Группы | Пределы содержания основных химических компонентов, % мас. | Коэффициент | ||||||||
| глин | SiO2 | Al2О3 | FeO+Fe2О3 | CaO | MgO | R2О | Органические вещ-ва | фильтрации, м/сутки | ||
| I | 48-60 | 17-26 | 6,5-12 | 0,5-3 | до 4 | 1,5-7 | 1,0-2,5 | 0,08 | ||
| II | 53-68 | 14-20 | 4,5-6,0 | 1,0-3 | до 4 | 1,5-5 | 0,3-1,0 | 0,089 | ||
| III | 65-73 | 10-15 | 3,5-6,0 | до 3 | ДО 4 | 1,0-4 | 0,1-0,5 | 0,095 | ||
| IV | 70-82 | 8-12 | 2,0-5,6 | до 12 | до 7 | до 3 | 0-0,3 | 0,15 | ||
| Таблица 2 | ||||||||||
| Объемы накопления шламов ХВО на ТЭЦ г.Уфы | ||||||||||
| Тепловые электростанции | ТЭЦ-1 | ТЭЦ-2 | ТЭЦ-3 | ТЭЦ-4 | Приуфимское ТЭЦ | |||||
| Объемы накопления, тыс. т | 80 | 80 | 8,8 | 120 | 5,7 | |||||
| Таблица 3 | ||||||||||
| Химический состав осадка гашеной извести, % мас | ||||||||||
| CaO | MgO | Al2О3 | Fe2О3 | Cl | SO3 | Na2O3 | SiO2 | CO2 | ||
| ппп | Общ. | Акт. | ||||||||
| 30,68 | 54,7 | 25,7 | 3,15 | 3,17 | 1,45 | 0,24 | 0,19 | 1,60 | 5,63 | 23,17 |
| Таблица 4 | ||||||||||
| Гранулометрический состав осадка гашеной извести | ||||||||||
| Размер частиц | Содержание частиц, % | |||||||||
| >10 | 34,5 | |||||||||
| 10-5 | 13,8 | |||||||||
| 5-2 | 15,7 | |||||||||
| 2-1 | 12,9 | |||||||||
| 1-0,5 | 5,7 | |||||||||
| 0,5-0,25 | 8,6 | |||||||||
| 0,25-0,1 | 6,2 | |||||||||
| >0,1 | 1,9 | |||||||||
| Таблица 5 | ||||||||||
| Состав нефтешламов, % мас. | ||||||||||
| Нефтешламы | ||||||||||
| Компоненты | Замазученный грунт | Донный нефтешлам | Плавающий нефтешлам | |||||||
| Нефть | До 10 | 10...30 | 30...70 | |||||||
| Мехпримеси | 50...90 | 15...50 | 5...15 | |||||||
| Вода | до 20 | до 60 | до 70 | |||||||
| Таблица 6 | ||||||||||
| Состав опытных образцов изолирующего материала, % мас. | ||||||||||
| Группа глин | Отработанный известковый материал | Нефтешлам | Коэффициент фильтрации, | |||||||
| П/п № | I | II | III | IV | Осадок гашеной извести | шлам ХВО | Замазученный грунт | Донный | Плавающий | м/сутки |
| 1 | 10 | 40 | 50 | 0,0025 | ||||||
| 2 | 10 | 40 | 50 | 0,003 | ||||||
| 3 | 35 | 30 | 35 | 0,0023 | ||||||
| 4 | 35 | 30 | 35 | 0,0022 | ||||||
| 5 | 60 | 15 | 25 | 0,0032 | ||||||
| 6 | 60 | 15 | 25 | 0,0028 |
1. Изолирующий материал, включающий глину, отличающийся тем, что он дополнительно содержит отработанный известковый материал и нефтяной шлам при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Глина | 10-60 |
| Оотработанный известковый материал | 15-40 |
| Нефтяной шлам | 25-50 |
2. Изолирующий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве отработанного известкового материала он содержит технологические отходы теплоэлектростанций - осадок гашеной извести или шлам химводоочистки.
3. Изолирующий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве нефтяного шлама используют донный или плавающий нефтешлам или загрязненный нефтепродуктом грунт.
