способ переработки токсичных отходов

Формула изобретения

Способ переработки токсичных отходов, преимущественно зол и шлаков мусоросжигательных заводов, включающий смешивание отходов с вяжущим, добавками и наполнителями и последующее структурирование полученной смеси, отличающийся тем, что золу, дробленый шлак, наполнители и портландцемент подвергают совместному помолу в присутствие добавок-нейтрализаторов в течение 5-25 мин, продукт помола структурируют путем агломерации в сферический гранулят, после чего окатыванием формируют на поверхности гранул оболочку-капсулу из цементно-кремнеземистого раствора.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области переработки высокотоксичных отходов, преимущественно зол и шлаков мусоросжигательных заводов.

Известны термические способы переработки и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО), включающие предварительное дробление отходов, подачу их в устройства для термической обработки с последующим сжиганием и удалением продуктов сжигания (см. , например, патент РФ N 2070548, кл. В 09 B 3/00, 1996 г. , патент РФ N 2135305, кл. В 09 В 3/00, 1999 г.). Однако, как показали проведенные эксперименты, даже высокая температура термической обработки, достигающая 1700^oC, не снижает содержания вредных веществ в продуктах сжигания мусоросжигательных заводов - золе и шлаке. Поэтому в дальнейшем при захоронении зол и шлаков на спецполигонах происходит вымывание из них токсичных веществ и, как следствие, опасное загрязнение территории, прилегающей к полигону.

Также известны способы переработки зол и шлаков мусоросжигательных заводов путем введения их в формовочную смесь для изготовления строительных изделий (см., например, книгу С.С.Юфита. "Мусоросжигательные заводы - помойка на небе". - Н.Новгород, 1999 г. - С. 29). Однако, как показал опыт использования таких изделий, токсичные металлы могут вымываться и из формованных блоков, где золы и шлаки находятся в связанной форме.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ переработки токсичных отходов, преимущественно зол и шлаков мусоросжигательных заводов, включающий смешивание отходов с вяжущим, добавками и наполнителями, последующее структурирование полученной смеси и тепловую обработку (см. , например, патент РФ N 2125915, кл. В 09 В 3/00, 1992 г.). В известном способе промышленные и бытовые отходы обезвреживают путем обработки их при повышенном давлении и температуре в присутствии корректирующих добавок. Однако, несмотря на наличие в конечных продуктах переработки вредных веществ в связанной или переведенной в безвредную форме, полного обезвреживания высокотоксичных веществ указанный способ не обеспечивает.

Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности переработки токсичных отходов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки токсичных отходов, преимущественно зол и шлаков мусоросжигательных заводов, включающем смешивание отходов с вяжущим, добавками и наполнителями и последующее структурирование полученной смеси, золу, дробленый шлак, наполнители и портландцемент подвергают совместному помолу в присутствии добавок-нейтрализаторов в течение 5-25 минут, продукт помола структурируют путем агломерации в сферический гранулят, после чего окатыванием формируют на поверхности гранул оболочку-капсулу из цементно-кремнеземистого раствора.

Способ осуществляют следующим образом. Шлак предварительно пропускают через щековую дробилку. Затем золу, дробленый шлак, наполнитель, например, строительный песок и портландцемент, предпочтительно, механоактивированный, в присутствии добавок-нейтрализаторов, взятых из группы известь (гашеная или негашенная), щелочь, подвергают совместному помолу в течение 5-25 минут с последующей агломерацией продукта помола любым способом, обеспечивающим получение сферических гранул, например, окатыванием на тарельчатом грануляторе, прессованием на дырчатых вальцах и т.п. Далее на поверхности гранул с помощью специального устройства для капсулирования зернистого материала (см., например, патент РФ N 2091155 "Устройство для капсулирования зернистого материала", 1995 г.) формируют оболочку-капсулу требуемой толщины из цементно-кремнеземистого раствора, а полученный капсулят используют либо для засыпки основания дорог и как техногенный грунт для рекультивации оврагов и карьеров, либо в качестве заполнителя при изготовлении строительных изделий (плит, бортового камня, блоков, малых архитектурных форм и т.п.).

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Агломерация тонкодисперсной смеси вяжущего-портландцемента, смеси золы и шлака мусоросжигательных заводов, песка и вступающих в реакцию с вредными веществами и обезвреживающих их добавок-нейтрализаторов в присутствии воды связывает высокотоксичные отходы сжигания ТБО в достаточно плотный, водонепроницаемый и прочный агломерат с размером частиц от 5 до 40 мм. Благодаря этому существенно сокращается поверхность химического обмена частиц особо вредных мелкодисперсных продуктов сжигания, прежде всего, летучей золы. Формирование же на поверхности агломерата прочной оболочки-капсулы требуемой толщины обеспечивает максимальную дополнительную изоляцию содержащихся в отходах мусоросжигания вредных веществ.

Ниже приведены примеры осуществления прелагаемого способа.

Пример 1. Шлак предварительно пропускают через щековую дробилку. Затем золошлаковые отходы (зола + дробленый шлак - 52 мас.%), строительный песок (18 мас.%), механоактивированный цемент (28 мас.%) и добавку-нейтрализатор - известь гашеную (2 мас.%) подвергают совместному помолу в вибрационной шаровой мельнице в течение 5 минут. Полученную смесь подвергают агломерации путем скатывания на тарельчатом грануляторе, где смесь увлажняют водой и окомковывают в гранулы размером 5-20 мм. Затем сырцовые гранулы подают в устройство для капсулирования, где формируют на поверхности гранул оболочку-капсулу толщиной 0,5-1,0 мм из цементно-кремнеземистого раствора (механоактивированный цемент : микрокремнезем : строительный песок - 26 : 2 : 72). Полученный капсулят используют либо сразу в качестве заполнителя при изготовлении бетонных изделий, либо после суточной выдержки в естественных условиях как засыпку.

Пример 2. Технология переработки токсичных отходов - согласно примеру 1, но помол исходной смеси осуществляют в проходной трубной мельнице в течение 15 минут.

Пример 3. Технология переработки токсичных отходов - как в примере 2. При этом совместный помол исходной смеси производят в течение 25 минут, а продукт помола подвергают агломерации прессованием на дырчатых вальцах.

Проведенные эксперименты показали, что использование предложенного технического решения за пределами заявленных условий переработки токсичных отходов не позволяет достичь поставленной цели.

В таблице приведены примеры реализации способа и свойства получаемого продукта в сопоставлении с прототипом.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ переработки высокотоксичных отходов мусоросжигательных заводов обеспечивает практически полное их обезвреживание: содержание вредных веществ в продуктах переработки многократно ниже требуемого уровня ПДК, - что создает предпосылки для широкого их использования в качестве экологически чистого продукта. Способ может быть использован для переработки дисперсных отходов металлургической, химической, горнодобывающей, радиотехнической промышленности, отходов энергетики (зол и шлаков ТЭЦ), загрязненных грунтов и т.п.