Способ переработки твердых супертоксичных шламов
Владельцы патента RU 2285862:
Халилов Вячеслав Шамильевич (RU)
Гильманов Хатмулла Габдуллович (RU)
Изобретение относится к области экологии, конкретно к химической технологии переработки супертоксичных твердых шламов. Способ переработки супертоксичных твердых шламов включает перемешивание сырья, его термообработку с получением твердых и газообразных продуктов терморазложения. Газообразные продукты направляют на дожиг диоксинов, а твердые продукты направляют на переработку с получением квалифицированных продуктов. В качестве исходного сырья используют супертоксичные твердые шламы и горючие прудовые донные нефтешламы, которые перемешивают до получения гомогенной смеси, содержащей 5-10% нефтепродуктов, затем смесь подвергают термообработке при температуре 100-300°С с последующим повышением температуры до 800-900°С за счет самовозгорания нефтепродуктов. Полученную золу направляют на доокисление диоксинов, а мелкую пыль после дожига газообразных продуктов смешивают с исходным сырьем. Технический результат: повышение эффективности переработки твердых супертоксичных шламов и снижение энергетических затрат. 2 табл., 3 ил.
Изобретение относится к области экологии, конкретно к химической технологии переработки супертоксичных твердых шламов, а именно известковых шламов и илов, содержащих хлорированные дибензодиоксины и дибензофураны (ПХДД+ПХДФ) ОАО "Уфахимпром".
Известен способ уничтожения жидкого маловязкого супертоксичного ядовитого отравляющего вещества "Зарин" путем сжигания при температуре 1500°С и времени воздействия 0,2 с /1/.
Существенным недостатком этого способа является недостаточная глубина превращения 99%.
Известен способ уничтожения супертоксичных жидких отравляющих веществ (Зомана, V-газов) путем высокотемпературной обработки в смеси с горючим и окислителем /2/.
Недостаток этого процесса - невозможность уничтожения твердых супертоксичных шламов (отходов).
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому изобретению является способ переработки супертоксичных твердых шламов и илов, содержащих хлорированные дибензодиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ) /3/. Сущность способа заключается в том, что твердые супертоксичные шламы и опоку тщательно перемешивают до жидкотекучего состояния и форсункой распыливают в сушилке, сушка происходит за счет тепла дымовых газов из обжиговой вращающейся печи и топки. Высушенную смесь и раздробленную известь гомогенизируют в смесителе, а затем подвергают высокотемпературной обработке при 1100-1800°С во вращающейся печи, полученный клинкер охлаждают и размалывают, смешивают с гипсом и получают портландцемент марки 400 и 500. Взвешенные частицы отходящих дымовых газов до 90% улавливаются в циклоне и до 8% - в электрофильтре, остальные 2% направляются на дожиг диоксинов и выбрасываются в атмосферу.
Недостатками известного способа являются:
- наличие соединений ПХДД и ПХДФ в портланцементе 129,2 нг/кг и в дымовых газах после дожига 305,6×10-9 мг/с;
- необходимость использования топлива (газ, мазут) с высоким энергетическим выходом для поддержания высоких температур сжигания, необходимых для формирования цементного клинкера, например для обжига 1 кг клинкера требуется 2400 ккал, что повышает энергетические затраты и приводит к удорожанию процесса в целом.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности переработки твердых супертоксичных шламов и снижение энергетических затрат.
Указанная задача решается тем, что в способе переработки твердых супертоксичных шламов, включающем перемешивание сырья, его термообработку с получением твердых и газообразных продуктов, причем газообразные продукты (отходящий дымовой газ) направляют на дожиг диоксинов, а твердые продукты направляют на переработку с получением квалифицированных продуктов. Согласно изобретению в качестве исходного сырья используют твердые супертоксичные шламы и горючие прудовые донные нефтешламы, которые перемешивают до получения гомогенной смеси. Полученная смесь содержит до 5-10% нефтепродуктов, которую затем подвергают термообработке в течение 20-40 минут в зависимости от диаметра и длины печи при температуре 100-300°С с последующим повышением температуры до 800-900°С за счет самовозгорания нефтепродуктов. Полученную золу направляют на доокисление диоксинов, а мелкую пыль после дожига отходящих дымовых газов смешивают с исходным сырьем.
В качестве исходного сырья использовали твердые супертоксичные шламы ОАО "Уфахимпром", содержащие ПХДД+ПХДФ в количестве 3825-11170 мг/кг и донный нефтешлам, в котором ПХДД и ПХДФ отсутствуют. Фракционный состав нефтепродуктовой части донного нефтешлама следующий:
нк 200°С - 2%; 200-350°С - 10%; 350-450°С - 50% кк >500°С - 38%.
Шламы хранят в амбарах-ямах, содержание основных компонентов в них и содержание воды представлено в таблице 1.
На фиг.1 представлена технологическая схема переработки супертоксичных твердых шламов.
Схема включает полигоны 1, 2, устроенные с наклоном в сторону пруда-накопителя, смеситель 3, вращающуюся печь для термообработки 4, аппарат-доокислитель диоксинов 5, аппарат дожига диоксинов в отходящих дымовых газах 6, аппарат пылесборник (АПС) 7.
Способ осуществляют следующим образом.
Супертоксичные шламы и прудовый донный нефтешлам замораживают, оттаивают на полигонах 1, 2, избыток воды стекает обратно в пруд-накопитель. При достижении влажности 20% супертоксичный шлам и прудовый донный нефтешлам перемешивают в смесителе 3 до получения гомогенной смеси, содержащей до 5-10% нефтепродуктов. Затем смесь поступает во вращающуюся печь 4, разогретую до 100-300°С, где происходит сушка, а затем самовозгорание супертоксичных шламов, за счет самовозгорания содержащихся в них нефтепродуктов температура в массе шлама повышается до 800-900°С (фиг.2). Зола из печи 4 поступает в аппарат 5 для доокисления диоксинов при температуре 1200-1500°С. Содержание оксидов прокаленной золы представлено в таблице 2.
Отходящие газы из печи поступают в аппарат 6 для дожига диоксинов при температуре 1400-1500°С, а затем в аппарат АПС 7 для полного улавливания пыли, которая возвращается на полигон 2. На фиг.3 представлен график температурного режима вращающейся печи при термообработке супертоксичного шлама.
Новая технология позволяет обезвредить диоксины в газовом потоке и обеспечить их концентрацию в отходящих в атмосферу дымовых газах до европейских нормативов (не более 0,1 нг/м3). При этом расход топлива сокращается с 2400 до 800 ккал/кг золы.
Полученная зола является ценным сырьем для изготовления изолирующего материала ИМ-1 ТУ 5717-001-48855-219-2004, который используется для захоронения твердых бытовых отходов и промышленных опасных отходов 3 и 4-го класса опасности. За счет высокого содержания оксида кальция (СаО) зола может использоваться как удобрение для защелачивания кислых почв.
Предлагаемое изобретение может быть использовано на нефтеперерабатывающих, нефтехимических предприятиях, в частности на ОАО "Уфанефтехим", где имеются две простаивающие вращающиеся печи 2,0×20 м, которые рекомендуется использовать для термообработки смесей частично обезвоженного супертоксичного шлама ОАО "Уфахимпром" и донного нефтешлама ОАО "Уфанефтехим", общий объем которых составляет 400000 тонн. Печи могут работать производительностью 12 куб/ч, таким образом шлам ОАО "Уфахимпром" и нефтешлам ОАО "Уфанефтехим" могут быть ликвидированы за 4 года, при этом будет получено 40000 тонн суперчистой золы для захоронения опасных промышленных отходов или для защелачивания кислых почв.
| Таблица 1 Содержание основных компонентов в шламах Уфимских предприятий | |||||
| Предприятие | Наименование | ПХДД+ПХДФ, | Компоненты, мас.% | ||
| шлама | нг/кг | Нефтепродукты | Вода | Мех-примеси | |
| Известковый шлам | 11170 | 0,0 | 56,0 | 44,0 | |
| ОАО | |||||
| "Уфахимпром" | Активный ил | 3825 | 0,0 | 82,0 | 18,0 |
| Нефтешлам | |||||
| буферный пруд | |||||
| ОАО | №1: | ||||
| "Уфанефтехим" | Карта 1 | отс. | 4,5 | 59,0 | 36,5 |
| Карта 2 | отс. | 15,0 | 60,0 | 25,0 | |
| Таблица 2 Содержание оксидов некоторых элементов в отходах при 1200°С | |||||
| Оксиды | Нефтешлам ОАО | ОАО "Уфахимпром" | |||
| "Уфанефтехим" | Известковый шлам | Активный ил | |||
| SiO2 | 24,0 | 11,03 | 23,22 | ||
| Al2О3 | 9,90 | 3,23 | 7,65 | ||
| FeO+Fe2О3 | 6,10 | 3,00 | 6,10 | ||
| СаО | 29,00 | 32,84 | 48,26 | ||
| MgO | 2,70 | - | - | ||
| ппп | 16,70 | 39,02 | 3,45 | ||
| Прочие | 11,6 | 10,64 | 8,71 |
Источники информации
1. RU 2072477. Бюл. №3 от 27.01.97.
2. RU 2203452.
3. ОАО Научно-исследовательский и проектный институт цементной промышленности "Гипроцемент" Установка утилизации шлама и ила с получением вяжущих (цемента), С-Петербург, 2003 г.
Способ переработки супертоксичных твердых шламов, включающий перемешивание сырья, его термообработку с получением твердых и газообразных продуктов терморазложения, причем газообразные продукты направляют на дожиг диоксинов, а твердые продукты направляют на переработку с получением квалифицированных продуктов, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют супертоксичные твердые шламы и горючие прудовые донные нефтешламы, которые перемешивают до получения гомогенной смеси, содержащей 5-10% нефтепродуктов, затем смесь подвергают термообработке при температуре 100-300°С с последующим повышением температуры до 800-900°С за счет самовозгорания нефтепродуктов, полученную золу направляют на доокисление диоксинов, а мелкую пыль после дожига газообразных продуктов смешивают с исходным сырьем.
