Способ получения неорганических гидравлических вяжущих веществ

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2505362:

ДАСТИТ МЭНЭДЖМЕНТ СПОЛ. С.Р.О. (CZ)

Изобретение относится к способу получения неорганических гидравлических вяжущих веществ. Согласно предложенному способу материал техногенного или природного происхождения из группы, включающей твердые продукты, получаемые путем сгорания твердых топлив, металлургический шлак, продукты низовых пожаров, продукты сгорания отвалов при добыче ископаемых топлив, отходы производства стекла, отходы производства керамики, отходы строительных кирпичей и бетона, термически активируемые глины, низкокристаллические обломочные изверженные породы, осадочный латерит, боксит, опалолит, аллофанолит, диатомит, известняк, аргиллит и глины, подвергают физической обработке. Обработка заключается в действии, по меньшей мере, одного импульса силы для пропускания механической энергии к частицам обрабатываемого материала путем действия силы от 50 до 3·105 Н по отношению к 1 г обрабатываемого материала в течение от 1·10-6 до 1·10-2 и/или магнитной энергии переменного магнитного поля с частотой от 150 до 15·106 Гц и магнитной индукцией от 10-2 до 103 Тл. Данный способ обеспечивает получение высококачественных вяжущих из различных материалов как природного, так и техногенного происхождения. 6 з.п. ф-лы, 5 пр.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения неорганических гидравлических вяжущих веществ. Уровень техники

В настоящее время существует большая потребность в вяжущих для различных отраслей, в частности, например, для строительной индустрии или сельского хозяйства. Цены на органические и неорганические вяжущие при росте цен на исходные материалы, особенно энергию, постоянно растут и для тех областей промышленности, в которых потребление вяжущих высокое, это означает серьезную экономическую нагрузку. С другой стороны, в некоторых отраслях, особенно в энергетике, металлургии и горнодобывающей промышленности, возникают большие объемы отходов или трудных в переработке побочных продуктов. Они представляют значительную проблему для окружающей среды. Лишь небольшая часть, 10%-20%, этих материалов находит применение в менее проблемных областях в качестве замены заполнителей, как, например, заполнители в производстве строительных материалов, или в качестве так называемой пуццолановой добавки в так называемых "смешанных" или "золосодержащих" цементах. Некоторые отходы в металлургической промышленности, особенно часть грануляционных шлаков, используются в качестве добавок в производстве так называемых "шлаковых" цементов. В последнее время были проведены эксперименты по использованию грануляционных шлаков, некоторых зол вместе с глинами, активируемыми при нагревании, в качестве основы для производства так называемых "геополимерных" вяжущих. Однако их производство является относительно проблемным, и работа с ними намного отличается от традиционной практики работы с традиционными строительными материалами при наличии ряда дополнительных трудностей. Поэтому, несмотря на относительно широкую гамму интересных характеристик, их использование в практике не находит широкого применения. Другие материалы, такие как материалы низовых пожаров, материалы вскрышных пород при открытой добыче угля или материалы от сгоревших отвалов горнодобывающей промышленности не используются для производства вяжущих. Эти материалы имеют привлекательные цены. Обычно их переработка не требует много энергии, поскольку они уже содержат достаточно энергии. Природные асфальты, из которых могут быть получены такие вяжущие и другие продукты, также не используются. Это имеет особо большое значение для стран, где нет больших количеств отходов или побочных продуктов от промышленной деятельности, хотя именно такие альтернативные вяжущие и материалы на их основе могут обеспечить развитие транспортной инфраструктуры и других отраслей промышленности без инвестиций и строительства заводов, потребляющих большие количества энергии, таких как цементных заводов. Раскрытие изобретения

Неиспользуемый потенциал в повышении эффективности и удешевлении производства строительных вяжущих заложен, согласно идее изобретения, в использовании технологии физической активации, которая использует действие сильного механического, магнитного, акустического или электрического импульса на зерна обрабатываемого материала и которая может не только улучшить качество производимых в настоящее время вяжущих, но и значительно расширить сырьевую базу для такого производства, особенно в отношении использования отходов или побочных продуктов крупномасштабных промышленных производств. Кроме того, механическая активация может дать значительную экономию энергии в форме уменьшения количества энергии, требующейся для производства вяжущих.

Предметом настоящего изобретения является способ получения неорганических вяжущих веществ, применяемых, в частности, для строительства, ремонта или затвердевания. Настоящее изобретение предпочтительно может использоваться в производстве дастита (dastite), гидравлической извести и римской цемянки, цементов на основе портландцементного клинкера, неклинкерных и глиноземистых цементов и сульфатных вяжущих.

Суть настоящего изобретения заключается в том, что частицы материала техногенного и/или природного происхождения, выбираемые из группы, включающей в частности, но не исключительно, твердые продукты, являющиеся продуктами сгорания твердых топлив, металлургическим шлаком, продуктами низовых пожаров и продуктами сгорания отвалов отходов добычи ископаемых топлив, отходами производства стекла, отходами производства керамики, отходами строительных кирпичей и бетона, термически активируемыми глинами, низкокристаллическими обломочными изверженными породами, осадочного латерита, боксита, опалолита, аллофаиолита, диатомита, известняка, аргиллита и глинами, которые подвергают физической обработке, заключающейся в действии по меньшей мере одного импульса силы, предпочтительно несколько последовательных импульсов силы, для пропускания механической энергии Etk к частицам обрабатываемого материала, результатом чего является образование дислокаций, нарушений, изменений в характеристиках базовых ячеек кристаллических структур, трещин, изломов и других дефектов в их пространственных сетях фрактального характера, активных поверхностей на частицах обрабатываемого материала и на электрически заряженных активных центрах на этих дефектах и активных поверхностях, и/или для пропускания магнитной энергии Etm к частицам обрабатываемого материала посредством переменного магнитного поля с частотой от 150 до 15·106 Гц и магнитной индукцией от 10-2 до 103 Тл, которое действует на частицы ферромагнитных веществ, если они присутствуют в обрабатываемом материале, и/или на изменения в дефектах частиц материала вследствие пропускания механической энергии, чтобы внутренняя энергия частиц обрабатываемого материала увеличивалась, размер зерна таких материалов становился меньше, предпочтительно чтобы он уменьшился по меньшей мере до 200 мкм, и чтобы в то же время предотвращать повторное агрегирования таких частиц. Цель такой обработки, выполняемой в соответствии с настоящим изобретением, заключается, в частности, в увеличении химической активности обрабатываемого материала, посредством чего достигается по меньшей мере одна из следующих выгод: экономия энергии, подаваемой во время переработки, уменьшение требуемого времени, улучшение качества конечного продукта, расширения области применения сырьевых материалов для переработки. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, передача магнитной энергии Etm к частицам перерабатываемого материала происходит предпочтительно одновременно с пропусканием механической энергии Etk или после такого пропускания. Для целей настоящего изобретения частицами материала считаются любые зерна, кристаллы или фрагменты, гранулы или их агрегаты. В случае, если частицы слишком крупные, то согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления частицы сначала измельчают до размера меньше 5 мм. Затем частицы подвергают обработке согласно изобретению, как сказано выше. Смысл очень короткого действия силы при пропускании механической энергии заключается в создании дефектов во внутренней структуре обрабатываемого материала, поскольку за такое короткое время нет возможности компенсации действия силы. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления химическую добавку добавляют в переработанный материал перед обработкой согласно настоящему изобретению и/или в ходе нее и/или после такой физической обработки, и такая химическая добавка увеличивает рН и/или подает ионы элементов из группы, включающей Са, Mg, Fe, Mn, P, S, в количествах от 0,50 до 80,00 мас.% от массы обрабатываемого материала. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления наполнитель в количестве не больше 700 мас.% от массы обрабатываемого материала добавляют с упомянутой добавкой, увеличивающей рН или подающей ионы, вместе или отдельно для получения сухого вяжущего и/или сухого строительного материала. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления добавляют воду в количествах от 8,20 до 420 мас.% от массы обрабатываемого материала для получения формуемых мокрых материалов, которым можно придавать желательную форму продукта или отверждать путем автоклавирования и/или сухого нагрева. Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением, в случае если обрабатываемым материалом является твердый продукт сгорания твердых топлив, его химический состав может быть оптимизирован путем добавления добавки в такой продукт, причем добавка содержит по меньшей мере один элемент из группы, включающей Са, Mg, Fe, Mn, в количестве, пропорциональном содержанию золы и серы в продукте сгорания твердого ископаемого топлива согласно отношению mA=mP/Xk1+mS·Xk2, где: mA - масса добавки на одну тонну твердого топлива, mP - масса золы в одной тонне твердого топлива, mS - масса серы в одной тонне твердого топлива, Xk1 - коэффициент, значение которого зависит от состава добавки и всегда находится в интервале от 2 до 8, Xk2 - коэффициент, значение которого зависит от состава добавки и всегда находится в интервале от 1 до 4. В соответствии с еще более предпочтительным вариантом осуществления, перед сгоранием вместе с твердым топливом такая добавка может быть подвергнута механической активации отдельно или вместе с твердым топливом. Согласно еще более предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, добавка содержит по меньшей мере 30%, более предпочтительно 40-80 мас.% такого элемента. Добавками могут служить, например, оксиды такого элемента, его карбонаты, гидроксиды или сам элемент.Предпочтительно, гранулометрический и фазовый составы обрабатываемого материала оптимизируют путем дробления давлением и/или действием электромагнитного излучения в диапазоне волн от 1 мм до 103 мм и с интенсивностью от 10-2 до 103 Вт/см2 в течение периода времени от 1 до 15.10 с перед пропусканием механической энергии к зернам обрабатываемого материала и/или одновременно и/или после такого пропускания.

Предпочтительно, гранулометрический и фазовый составы обрабатываемого материала оптимизируют путем дробления давлением и/или термическим нагревом от 150 до 1500°C в течение периода времени от 5 до 15.103 с до и/или одновременно и/или после пропускания механической энергии к зернам обрабатываемого материала.

В настоящем изобретении используется физическое стимулирование химических свойств некоторых веществ, присутствующих в широком диапазоне природных и искусственных материалов, часто считающихся отходами или трудными в использовании побочными продуктами, которые способны гидратировать в присутствии воды после вышеупомянутой физической обработки и рекристаллизоваться в новые фазы. Это верно, в частности, если они имеют достаточно летучих катионов и анионов, которые могут вступать в реакцию в присутствии воды. Конечно, в необработанном состоянии подавляющее большинство этих материалов неспособно реагировать в присутствии воды, даже если они имеют оптимальный химический состав. Поэтому сначала необходимо подвергнуть эти материалы физической обработке, как сказано в предыдущем абзаце. С помощью такой физической обработки, которая объединяет действие кинетической и магнитной энергий, можно использовать такие материалы, которые нельзя использовать при обработке другими способами. В основном они включают материалы с высокой долей кристаллических структур. Лучшим из них с точки зрения энергии, с учетом минимального износа машин для физической обработки и с учетом подходящего фазового состава является ожижение зол, создаваемых путем сжигания твердых ископаемых топлив при температурах в диапазоне от 750 до 900°C, предпочтительно используя вещества для удаления серы на основе Са.

Если химический состав обрабатываемого материала не оптимальный, то есть, анионов или катионов для необходимых реакций недостаточно, то только физическая модификация структуры материала не позволяет образовать новые минералогические фазы только в присутствии воды, или если сам материал не может создавать среду с достаточно высоким рН на уровне, требуемом для проведения реакции, необходимо использовать химические добавки, способные давать такие ионы, или по меньшей мере регулировать рН среды так, чтобы происходила гидратация ингредиентов, уже присутствующих в материалах. Если необходимо использовать химические добавки, то наиболее предпочтительно подвергнуть их физической обработке вместе с обрабатываемым материалом. Количество и характеристики отдельных химических добавок следует выбирать так, чтобы они наилучшим образом подходили к стехиометрическому составу образующихся минеральных фаз, которые мы хотим создать.

Количество наполнителя, который затем может быть добавлен к такому вяжущему, зависит от ряда факторов, но обычно не имеет смысла добавлять больше 700 мас.% наполнителя от массы вяжущего даже для наименее требовательных применений. Количество воды, добавляемой к смеси таким образом обрабатываемого материала и наполнителя, зависит от отношения гидравлически активных компонентов в пропорции к неактивным веществам, содержащимся в материале и наполнителе, и от других физических параметров таких компонентов.

По сравнению с обычно используемыми способами обработки подобных материалов, способ согласно изобретению имеет несколько преимуществ. Первое преимущество заключается в том, что можно перерабатывать разные материалы как природного, так и техногенного происхождения, такие как промышленные отходы, которые до настоящего времени находятся в отвалах, в строительные вяжущие и продукты высокого качества, в которых не используется вяжущие на основе цемента, или можно использовать подходящие природные породы в качестве исходного сырья там, где промышленности нет.Низкий расход энергии и низкая цена сырьевых материалов способствуют тому, что вяжущие, изготовленные из таких материалов способом согласно изобретению, имеют низкую цену.

Примеры вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение легче понять на приведенных ниже примерах его осуществления. Важно осознавать, что эти примеры служат только для иллюстрации использования предмета изобретения и не являются единственно возможными примерами его использования. Важно осознавать, что эти примеры не несут какого-либо ограничительного смысла, а приведены только для разъяснения характера и преимуществ изобретения. Использование изобретения настолько широкое, что в действительности невозможно полностью определить его в примерах.

Пример 1:

Производство портландцемента, смешанного с грануляционным шлаком от переработки никель-силикатных руд.

Перед предварительной кальцинацией и обжигом порошок сырьевого материала для производства портландцементного клинкера подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях пяти рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум 160 м/с.Это приводит к ускоренной, приблизительно на 40%, предварительной кальцинации - разложению карбоната кальция на СаО с высвобождением СО2 - и к образованию портландцементного клинкера. По сравнению с традиционными технологиями это позволяет получить экономию в производстве портландцементного клинкера на уровне 25-30%). Полученный портландцементный клинкер смешивают с 65 мас.% измельченного грануляционного металлургического шлака от переработки никель-силикатных руд вместе с 5 мас.% энерго-гипса CaSO4 от массы смеси грануляционного металлургического шлака с портландцементным клинкером. Эту смесь подвергают физической обработке в инерционной центробежной мельнице самоизмельчения, имеющей периферическую скорость как минимум 350 м/с, на корпусе которой размещены 6 электромагнитов с вектором индукции, приблизительно перпендикулярным направлению движения зерен обрабатываемого материала в рабочем слое мельницы. Затем эти магниты оказывают воздействие на обрабатываемый материал, который содержит большое количество ферромагнитных частиц, используя переменное магнитное поле с частотой 106 Гц и магнитной индукцией 10-1 Тл. Эта технология может экономить до 30% энергии при производстве смешанного со шлаком портландцемента. Еще одним преимуществом является повышенное качество цемента по сравнению с цементов, получаемым путем размола по обычной технологии, проявляющееся в более высоких конечных значениях прочности на сжатие бетона на основе таких цементов.

Пример 2:

Производство сухого неорганического вяжущего (дастита) из материала сгоревших отвалов в добыче угля:

Материал из разных слоев сгоревших отвалов в добыче угля сначала тщательно гомогенизируют в отвале. Затем его измельчают до размера зерна приблизительно 3 мм. Одновременно готовят композицию возбуждения, состоящую из 25 мас.% негидрированного СаО, 68 мас.% энерго-гипса, высушенного до содержания свободной воды максимум 8 мас.%, и 7 мас.% корректирующей добавки железа для производства цемента. Эту смесь возбуждения подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях трех рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум от 110 до 120 м/с. Гомогенизированный и измельченный материал из сгоревшего отвала подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях пяти рядов роторов вместе с 33,6% смеси возбуждения, подавая смесь возбуждения на 3-й ряд рабочих тел. Периферическая скорость роторов должна составлять как минимум 130 м/с. На щелевом выходе дезинтегратора размещены электромагниты, имеющие вектор индукции, перпендикулярный направлению движения зерен обработанного материала. Эти магниты воздействуют на обработанный материал переменным магнитным полем с частотой 103 Гц и магнитной индукцией 1,0 Тл. Таким образом получают сухое гидравлическое вяжущее (дастит). Преимущество этого способа заключается в том, что промышленное использование по иному трудно используемого материала из сгоревшего отвала в добыче угля становится возможным при приемлемых экономических условиях. Еще одно преимущество полученного таким образом вяжущего заключается в том, что путем простого смешивания его со смешанным портландцементов можно заменить до половины обычного цемента в производстве бетона без ухудшения основных физических свойств бетона. Значения проницаемости воды под давлением у произведенного таким образом бетона снижены, и небольшое сжатия бетона при затвердевании становится небольшим расширением (до 0,25%). Таким способом можно получать бетоны с отличными свойствами для герметизации различных стыков и пустот, предотвращая протечки воды. При этом достигается экономия до 20% при сравнении стоимости производства дастита и обычного цемента.

Пример 3:

Производство сухого неорганического вяжущего (дастита) из зол от сжигания твердых ископаемых топлив в псевдоожиженном слое

Сухую зольную пыль и сухую золу псевдоожиженного слоя, содержащую по меньшей мере 50 мас.% SiO2+Al2O3 от массы золы, полученные при сжигании твердого ископаемого топлива с добавлением вещества для удаления серы, содержащего Са, при температуре выше 750°С, смешивают в соотношении, в котором они получены на сжигающей установке, и подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях шести рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум 160 м/с. Таким образом получают сухое неорганическое гидравлическое вяжущее, для производства которого можно использовать только жидкую золу без добавления химических активирующих соединений, так называемых возбудителей схватывания. Еще одно преимущество заключается в том, что не только жидкую зольную пыль, но и жидкую золу псевдоожиженного слоя, для которой очень трудно найти другое применение, чем материал для отвала в обычных условиях, можно использовать в производстве вяжущего, поскольку при ее использовании в бетоне в необработанном состоянии может существовать риск отложенного образования в бетоне эттрингита, вызывающего ухудшение качеств бетона. Производственные издержки получаемого вяжущего в несколько раз ниже по сравнению с издержками на производство обычных цементов или вяжущих на основе известняка.

Пример 4:

Производство мокрого неорганического вяжущего из зол, получаемых при сжигании с дроблением твердых ископаемых топлив для производства автоклавных готовых продуктов

Зольную грануляционную пыль, содержащую не менее 60 мас.% SiO2+Al2O3 от массы золы, от сжигания ископаемых твердых топлив при температуре выше 900°C смешивают с 400 мас.% кварцевого песка фракции 0-4 мм, с 22 мас.% СаО и 5% энергогипса от массы грануляционной золы и 75 мас.% воды от массы грануляционной золы, и эту смесь подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях пяти рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум 160 м/с. Таким образом получают мокрую смесь, подходящую для формирования строительных элементов, далее обрабатываемых путем автоклавирования. Эта технология имеет несколько преимуществ по сравнению с обычным производством автоклавированных продуктов из известняка и песка. Первым преимуществом является в несколько раз меньший расход СаО (известняка), который является самым дорогим компонентом таких продуктов, далее, прочность продуктов повышается приблизительно на 20% по сравнению с продуктами, получаемыми по традиционной технологии. Кроме того, такие продукты менее подвержены ухудшению качества из-за карбонизации, и, наконец, время выдержки продуктов в автоклаве сокращается примерно наполовину в обычных условиях. Это дает экономию, с учетом повышенного расхода энергии на физическую обработку смеси, приблизительно 30% от совокупных расходов на энергию для производства готовых продуктов по сравнению с обычно используемой технологией.

Пример 5:

Производство гипсового вяжущего из энерго-гипса

Высушенный энерго-гипс, содержащий менее 8 мас.% свободной воды, подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях трех рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум 100 м/с.Из дезинтегратора его подают в вибрационный желоб, в котором он распределяется на слой толщиной максимум до 5 мм. Во время пропускания через вибрационный желоб его подвергают действию электромагнитного излучения с длиной волны 5.102 мм и интенсивностью 2.5.101 Вт/см2 в течение приблизительно 50 с.Затем материал подвергают физической обработке в скоростном дезинтеграторе, используя движения в противоположных направлениях пяти рядов роторов, работающих с периферической скоростью как минимум 120 м/с. В результате получают быстро твердеющее гипсовое вяжущее с характеристиками подобными характеристика обычных гипсовых вяжущих на основе альфа-бассанита. Преимущество по сравнению с традиционным способом производства путем теплового обезвоживания при обычном нагреве при повышенном давлении является использование оборудования, которое намного проще по инвестициям, дешевле и может работать непрерывно, давая при этом экономию энергии от 20 до 30%.

Промышленная применимость

Основные области промышленного применения изобретения описаны выше, и это, в частности, относится к значительному расширению применения отходов разных промышленных производств по получению традиционных и нетрадиционных вяжущих, и к значительной экономии энергии по сравнению с традиционными технологиями получения таких вяжущих. Но вяжущее также можно использовать после смешивания с водой непосредственно для производства определенных продуктов, таких как автоклавированные продукты, при этом получая значительную экономию энергии и материалов из-за меньшего использования наиболее дорогих компонентов такого вяжущего - возбудителей схватывания. Использование этой технологии позволяет осуществлять экономически приемлемое и достаточное производство портландцемента, гидравлического известняка или воздушного известняка на мобильных установках такого размера как и современные мобильные дробилки и машины для сортировки агрегатов.

1. Способ получения неорганических вяжущих из материала техногенного или природного происхождения или из их сочетания, отличающийся тем, что по меньшей мере один произвольный материал из группы, включающей материалы, получаемые путем сгорания твердых топлив, металлургический шлак, продукты низовых пожаров, продукты сгорания отвалов при добыче ископаемых топлив, отходы производства стекла, отходы производства керамики, отходы строительных кирпичей и бетона, термически активируемые глины, низкокристаллические обломочные изверженные породы, осадочный латерит, боксит, опалолит, аллофанолит, диатомит, известняк, аргиллит и глины, подвергают физической обработке, заключающейся в действии по меньшей мере одного импульса силы для пропускания механической энергии Etk к частицам обрабатываемого материала путем действия силы от 50 до 3·105 Н по отношению к 1 г обрабатываемого материала в течение очень короткого времени от 1·10-6 до 1·10-2 с и/или магнитной энергии Etm переменного магнитного поля с частотой от 150 до 15·106 Гц и магнитной индукцией от 10-2 до 103 Тл, которое действует на частицы ферромагнитных веществ, если они присутствуют в обрабатываемом материале, или на изменения в дефектах частиц материала, которые возникают вследствие пропускания механической энергии, вследствие чего значение внутренней энергии частиц обрабатываемого материала увеличивается, его частицы становятся меньше, при этом повторное агрегирование таких частиц предотвращается, и, поэтому, химическая активность обрабатываемого материала повышается.

2. Способ получения неорганических вяжущих по п.1, отличающийся тем, что физическую обработку материала техногенного или природного происхождения осуществляют путем действия нескольких импульсов силы, следующих один за другим, с частотой от 10 до 5·104 Гц.

3. Способ получения неорганических вяжущих по п.1 или 2, отличающийся тем, что химическую добавку для повышения рН и/или добавления ионов, выбираемых из группы, включающей по меньшей мере Са, Mg, Fe, Mn, P, S, в количестве от 0,50 до 80,00 мас.% от массы обрабатываемого материала добавляют к материалу перед действием по меньшей мере одного импульса силы, и/или во время его действия, и/или после его действия.

4. Способ получения неорганических вяжущих по п.3, отличающийся тем, что, кроме того, добавляют наполнитель в количестве не больше 700% от массы обрабатываемого материала для получения сухого вяжущего или воду в количестве от 8,20 до 420% от массы обрабатываемого материала для получения формуемого мокрого вещества, которому затем придают желательную форму и/или отверждают путем автоклавирования и/или путем сухого нагрева.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при обработке материалов, полученных путем сжигания твердых топлив, уже во время сгорания твердого топлива добавляют добавку, содержащую по меньшей мере один элемент из группы, включающей Са, Mg, Fe, Mn, чтобы оптимизировать их химический состав, причем добавку добавляют в топливо в количествах, пропорциональных содержанию зол и серы согласно отношению mA=mP/Xk1+mS·Xk2, где mA - масса добавки на одну тонну твердого топлива; mP - масса золы в одной тонне твердого топлива; mS - масса серы в одной тонне твердого топлива; Xk1 - коэффициент, значение которого зависит от состава добавки и всегда находится в интервале от 2 до 8; Xk2 - коэффициент, значение которого зависит от состава добавки и всегда находится в интервале от 1 до 4, причем в конечном итоге добавка подвергается до сжигания с твердым топливом, отдельно или вместе с твердым топливом.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед пропусканием механической энергии к частицам обрабатываемого материала, и/или одновременно с этим, и/или после такой обработки материал обрабатывают дроблением давлением и/или действием электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 1 до 103 мм с интенсивностью от 10-2 до 103 Вт/см2 в течение периода времени от 1 до 15·103 с для оптимизации гранулометрического и фазового состава обрабатываемого материала.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед пропусканием механической энергии к частицам обрабатываемого материала, и/или одновременно с этим, и/или после этого частицы обрабатываемого материала дробят давлением и/или нагревают до температуры в диапазоне от 150 до 1500°C в течение периода времени от 1 до 15·103 с, чтобы оптимизировать гранулометрический и фазовый состав обрабатываемого материала.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу переработки твердых бытовых отходов, включающему плазмохимический пиролиз гомогенизированной смеси, представляющей собой гомогенно диспергированную в сырье трехфазную систему, состоящую из высоко дисперсных частиц катализатора, метановодородной фракции, выделенной на стадии разделения продуктов пиролиза, и жидких продуктов пиролиза, закалку продуктов пиролиза, выделение технического углерода и твердых частиц отработанного катализатора фильтрованием и стадию разделения продуктов пиролиза с получением метановодородной фракции и жидких продуктов пиролиза и с рециклом части метановодородной фракции на стадию плазмохимического пиролиза.

Изобретение относится к утилизации строительных отходов. Установка утилизации бетона содержит грохот, электромагнит и систему водоочистки, а также три технологических цепочки.
Настоящее изобретение относится к составу композиционного строительного материала. Технический результат - повышение степени защиты окружающей среды, получение экологически безопасного строительного материала с повышенной прочностью и устойчивостью к ветровой и водяной эрозии, связывающего в своей структуре загрязняющие вещества, исключающего их миграцию в окружающую природную среду и укрепляющего откосы автодорог, песчаные обваловки технологических площадок, например, от размыва во время проливных дождей и паводков, укрепляющего строительные площадки, в том числе и с неоднородным, и неустойчивым составом грунта.

Изобретение относится к области переработки отходов, в частности золошлаковых отходов ТЭЦ. Золу от сжигания углей помещают в реакционную зону, добавляют углеродный сорбент в количестве 10-25 кг на тонну золы.

Предлагаемый способ относится к области утилизации концентрированных органических субстратов, таких как бесподстилочный навоз, помет, осадки и илы сооружений механо-биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод.

Изобретение относится к области переработки концентрированных органических субстратов - бесподстилочного навоза, помета, осадков локальных очистных сооружений перерабатывающих производств, отходов механобиологической очистки городских сточных вод - в газообразный энергоноситель - биогаз и стабилизированные обеззараженные продукты - биошламы - эффлюент, которые могут быть использованы при приготовлении удобрений.

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды. Предложен способ подземного обезвреживания отходов с производством биогаза, согласно которому предварительно подготовленные отходы в виде суспензии pH=6…8, состоящей из твердых бытовых отходов, буровых отходов, бытовых и хозяйственно-фекальных сточных вод, инициирующей добавки, периодически закачивают в существующие, не менее одной, нагнетательные скважины газовых, газоконденсатных или нефтяных месторождений, по которым достигнут конечный коэффициент извлечения пластовых флюидов.

Изобретение относится к устройству для обработки отходов, включающих органические отходы и муниципальные твердые отходы, а также к способу обработки отходов. Устройство содержит удлиненную рабочую камеру с зоной обработки для проведения обработки отходов при повышенной температуре, которая имеет входное отверстие для введения отходов, выходное отверстие для удаления обработанных твердых частиц, первые средства для введения горячих газов в камеру, расположенные в радиально отдаленной области камеры, и экстракционные средства для извлечения газа из центральной области камеры, при этом рабочая камера имеет первую зону для извлечения воздуха и/или влаги из отходов и вторую зону для извлечения синтетического газа, расположенную ниже по ходу первой зоны.

Изобретение относится к методам термической деполимеризации природных и вторичных органических ресурсов, например твердых бытовых отходов (ТБО). Способ переработки органических и полимерных отходов включает загрузку сырья с предварительной сепарацией, измельчение с подсушкой, отличается тем, что подсушку осуществляют совместно с катализатором и низкокалорийным природным топливом, затем готовят пасту из измельченного материала и растворителя - дистиллята, получаемого при дистилляции жидких продуктов, при этом предусматривают дальнейшую ступенчатую деполимеризацию реакционной массы с температурой 200-400°C при нормальном атмосферном давлении, осуществляемую в каскаде из двух пар последовательно соединенных реакторов, в которых температура деполимеризации достигает в 1-й паре 200°C, и во 2-й паре - более 200°C и не превышает 310°C, объединяющихся друг с другом рециркулирующими потоками: газообразным, формирующем в реакционной системе восстановительную среду в виде синтез-газа (CO и H2), образующуюся путем паровой каталитической конверсии углеводородных газов, выходящих из реакторов деполимеризации, перемещающуюся посредством газового насоса через подогреватель восстановительных газов из реакционной системы, обеспечивают также вывод синтез-газа для получения моторных топлив - метанола, диметилового эфира или бензина; жидкую же углеводородную фазу отделяют от твердых непрореагировавших компонентов с выходом последних до 40% от общей исходной массы твердых бытовых отходов (ТБО), которые выводят из системы с помощью циркуляционных насосов и направляют для производства нефтяных брикетов и/или горючих капсул, причем жидкую реакционную углеводородную смесь, после отделения от нее твердого остатка, направляют на горячую сепарацию, охлаждение и дистилляцию, кроме того, меньшую часть дистиллята возвращают в мешалку для приготовления пасты на стадию приготовления пасты, а большую часть разделяют на целевые фракции: первую с температурой кипения до 200°C и вторую с температурой кипения выше 200°C, но не более 310°C.

Изобретение относится к проведению работ по уничтожению дымных ружейных порохов и может быть реализовано в качестве способа по уничтожению дымных ружейных порохов в картузах воспламенителей методом растворения в воде с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Способ комплексной утилизации нефтесодержащих отходов случайного состава с получением энергоносителей широкого ассортимента включает низкотемпературный пиролиз с источником обогрева, перед пиролизом нефтесодержащие отходы случайного состава сортируют при накоплении, механически смешивают в установленном соотношении и термически гомогенизируют с выпариванием влаги топочными газами при температуре 100-130°С, в процессе пиролиза пиролизный газ направляют в блок конденсации для отделения легких фракций углеводородов от тяжелых, при этом легкие фракции направляются на ректификационную колонну с получением бензина, керосина и дизельного топлива, тяжелые фракции с кубовым остатком из блока конденсации подаются в блок для предварительного активирования методом окислительного крекинга в диапазоне температур 250-350°С продувкой воздухом в соотношении 1:(300-500), после окислительного крекинга активированные тяжелые фракции направляют на каталитический крекинг для дополнительного получения бензина, керосина и дизельного топлива, а также мазута, битума и гудрона, после пиролиза твердый продукт пиролиза перемещают в генератор водяного газа, отходящие горючие газы из конденсационной колонны направляют в генератор водяного газа, при этом отходящие горючие газы обогащают перегретым паром и в среде твердого продукта пиролиза переводят в газообразный энергоноситель - водяной газ. Заявлена также установка для реализации способа. Технический результат - повышение энергоэффективности комплексной утилизации нефтесодержащих отходов (НСО) случайного состава с дополнительным получением энергоносителей широкого ассортимента, строительных материалов. 2 н.п. ф-лы,1 ил.,1 табл.

Изобретение относится к способу переработки отходов - нефтесодержащих шламов. Способ переработки твердых нефтяных шламов осуществляют путем раздельного отбора из накопительного амбара верхнего слоя нефтешлама и донного слоя нефтешлама, от донного слоя нефтешлама отделяют замазученный грунт, который отправляют на полигон для биоразложения или используют в качестве изоляционного материала на полигонах размещения бытовых и промышленных отходов, донный слой нефтешлама объединяют с верхним слоем нефтешлама или модифицируют путем разбавления фракцией светлых нефтепродуктов, подготовленный таким образом нефтешлам, направляют в теплообменник, перегреватель и под давлением в душ, при выходе из которого он распыляется, противотоком к нефтешламу снизу вверх движутся дымовые газы, при этом нагрев шлама осуществляют от температуры 120-140°С и со скоростью нагрева от 143±15 град/сек, далее нагрев осуществляют в соответствии с фиг.2, и на конечном этапе нагрева 340-350°С со скоростью нагрева 10±2 град/сек, при этом выделение нефтяных фракций осуществляют на конечном этапе нагрева, в результате выделения нефтяных фракций получают гудрон для дорожного битума, фракцию светлых нефтепродуктов, которую используют в качестве печного топлива или как добавку к сырью гидроочистки на нефтеперерабатывающих заводах. Технический результат - сокращение времени испарения воды, увеличение выхода светлых нефтепродуктов, полное полезное использование отхода. 3 табл., 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и рекультивации. Способ включает смешивание бурового шлама, негашеной извести, торфа, цемента и песка. Дополнительно осуществляют смешивание бурового шлама с углеродом техническим с последующим смешиванием с негашеной известью. После чего осуществляют последовательное смешивание с торфом, цементом и песком. Затем полученную смесь выдерживают в течение 2 или 3 суток при следующем соотношении компонентов, мас.%: буровой шлам - 40-60; углерод технический - 2-5; цемент - 10-15; песок - 10-15; торф - 15-20; негашеная известь - остальное. Способ позволяет повысить степень обезвреживания нефтесодержащих буровых шламов за счет нейтрализации токсичных компонентов буровых шламов и за счет использования нетоксичных компонентов, обеспечивает возможность переработки нефтесодержащих буровых шламов в строительный материал с повышенной прочностью, в экологически безопасный грунт, пригодный для компактного складирования или для использования в качестве мелиоранта для мульчирования рекультивируемого участка с улучшенными экологическими свойствами. 3 пр.

Изобретение относится к области лесного хозяйства и рекультивации. Способ включает покрытие склонов почвенным субстратом путем равномерного сдвигания его с горизонтальных поверхностей, покрытие горизонтальных участков почвенным субстратом путем разравнивания, посадку саженцев деревьев и кустарников, посев семян травянистых растений. В качестве почвенного субстрата применяют смесь материала с высоким содержанием питательных веществ в виде осадков сточных вод, перегноя, торфа, навоза и фосфогипса при соотношении компонентов смеси 2:1 по объему. Смесь перемешивают фрезерованием на горизонтальном полотне. Покрытие поверхности склонов полученной смесью толщиной 25-30 см проводят равномерным сдвиганием на склоны. Затем формируют сплошной покровный слой толщиной 15-20 см на горизонтальных поверхностях. Слой почвенного субстрата сверху покрывают мульчирующим слоем песка толщиной 1-3 см с помощью разбрасывателя. На заключительном этапе рекультивации по всей поверхности высаживают саженцы быстрорастущих деревьев и кустарников с развитой корневой системой и надземной частью высотой 0,5-1,0 м с последующим подсевом семян травянистых растений. Изобретение позволяет ускорить биологическую рекультивацию за счет создания оптимальных условий для роста древесно-кустарниковой растительности путем оптимизации состава применяемого искусственного почвенного субстрата. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к утилизации летучей золы электростанций. Летучую золу измельчают и удаляют из нее железо путем мокрой магнитной сепарации. Добавляют соляную кислоту в полученный фильтрационный осадок с получением продукта солянокислого выщелачивания, который пропускают через макропористую катионную смолу для глубокого удаления железа с получением очищенного раствора хлорида алюминия. Проводят концентрирование и кристаллизацию очищенного раствора хлорида алюминия с получением кристаллического хлорида алюминия, который затем прокаливают с получением металлургического глинозема. Изобретение обеспечивает повышение извлечения глинозема. 16 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при переработке нефтешлама. Нефтешлам со шламонакопителя подают насосом под давлением до 1,0 МПа и расходом до 10 м3/ч в трубчатую печь, нагревают до температуры 110-120°C, подают в коалесцирующее устройство, заполненное коалесцирующим материалом в виде гранитного щебня с объемно-насыпным весом 1,36-1,40 т/м3 и размером частиц от 5 до 50 мм, обрабатывают в коалесцирующем устройстве паром по центру и периметру потока и водой на выходе, далее продукт обработки подают в горизонтальную емкость-отстойник, отстаивают в отстойнике и разделяют на нефтяную и водную фазу. Технический результат - повышение степени разделения высокоустойчивого шлама. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технике и технологии термического обезвреживания твердых бытовых отходов. Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке заключается в том, что поток отходящих газов, образующихся в мусоросжигательной установке, оснащенной печью, системами дожигания и охлаждения отходящих газов, газоочистки и золошлакоудаления, поступает с температурой 1150°С-1250°С из системы дожигания поочередно в параллельно подключенные проточные двухканальные газо-воздушные теплообменные аппараты, образующие совместно с системой подачи сжатого воздуха, воздушной турбиной и генератором систему генерации электрической энергии. При этом переключение подачи потока отходящих газов в каждый последующий теплообменный аппарат проводят после нагрева предыдущего теплообменного аппарата до температуры 800°С-1000°С. Причем поток отходящих газов, охлажденный при прохождении в каждом теплообменном аппарате, подается после системы газоочистки в атмосферу. При этом после нагрева в каждый теплообменный аппарат поочередно подается сжатый воздух, который нагревается в каждом аппарате до температуры 600°С-800°С и поступает во входное устройство воздушной турбины, соединенной с генератором электрической энергии, при прохождении через которую сжатый воздух охлаждается и подается в печь мусоросжигательной установки. Изобретение позволяет снизить затраты на получение тепловой энергии, загрязнение окружающей среды и повысить эффективность производства энергии. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп включает разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора. При этом разрушение ламп осуществляют до крупности частиц стекла не более 8 мм. После разрушения люминесцентных ламп цоколи ламп отделяют от стекла на вибрирующей решетке и удаляют в сборник, который направляют в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь. Термическую обработку цоколей проводят при температуре до 100ºС и времени выдержки не менее 30 минут. Отделение люминофора от стекла осуществляют путем выдувания его в противоточно-движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Технический результат - повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки люминесцентных ламп, удешевление и упрощение технологии утилизации.

Изобретение относится к способу обезвреживания нефтешламов, может найти применение в технологии комплексной переработки нефтезагрязненных отходов и почвогрунтов, в частности, образующихся в результате деятельности предприятий магистральных нефтепроводов. Способ обезвреживания нефтешламов включает получение обезвреживающей композиции путем извлечения из нефтешлама тяжелой фракции, содержащей высокомолекулярные углеводороды, перемешивания указанной фракции с реагентом на основе оксидов щелочноземельных металлов, проведения экзотермической реакции гидратации с получением гранул, содержащих высокомолекулярные углеводороды, и с использованием указанных гранул для фильтрации водной фракции нефтешлама при последующем их обезвреживании. Гранулы обезвреживающей композиции получают с содержанием высокомолекулярных углеводородов в количестве не менее 15-25 мас.%, для фильтрации водной фракции нефтешлама указанные гранулы используют в смеси с керамзитом, затем загрязненные после фильтрации гранулы в смеси с керамзитом и оставшимися фракциями нефтешлама перемешивают с реагентом на основе оксидов щелочноземельных металлов, проводят реакцию гидратации и карбонизации с получением обезвреженного продукта. Технический результат - повышение производительности процесса фильтрации на 15-20%, обеспечивается повышенная несущая способность конечного продукта обезвреживания при использовании его в качестве строительного материала, коэффициент конечной емкости сорбента составляет 1,2-1,4. 7 з.п. ф-лы,1 табл.,1 пр.
Изобретение относится к области экологии. Для получения минерального композита предварительно увлажненные до не менее 80% гальванические шламы, отходы машиностроительной, металлургической, горнодобывающей, обогатительной отраслей промышленности, содержащие неорганические загрязнители - ионы тяжелых металлов: марганец, хром, ванадий, медь, никель, кобальт, кадмий, свинец, подвергают воздействию органо-минерального состава при комнатной температуре и периодическом помешивании в течение не менее 10 часов для перевода тяжелых металлов в неподвижную форму. Органо-минеральный состав включает глауконит, предварительно измельченный до фракции 0,01 - 0,1 мм, и гуминовые кислоты, взятые в соотношении, вес.%: глауконит 97-99,5, гуминовые кислоты 0,5-3,0. Изобретение обеспечивает сокращение времени процесса, полное обезвреживание тяжелых металлов в конечном продукте, утилизацию отходов гальванических производств, возможность использования конечного продукта в дорожном строительстве. 1 з.п. ф-лы.
Наверх