способ переработки твердых супертоксичных шламов

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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
Al2 О3	9,90			3,23		7,65
FeO+Fe2 О3	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.