способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания

Классы МПК:B09B3/00 Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное
C04B28/00 Составы строительных растворов, бетона или искусственных камней, содержащие неорганические связующие или реакционный продукт из неорганических и органических связующих, например поликарбоксилатные цементы
C04B18/10 отходы от сжигания
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):ОАО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ "ВНИИЖЕЛЕЗОБЕТОН" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-02-10
публикация патента:

Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания включает их сортировку и сепарацию от металлических включений и несгоревших фракций, перемешивание с цементом, добавками детоксиканта, модификатора бетона и водой и твердение получаемой бетонной массы. В смеситель подают (мас.%): цемент 20-25, золошлаковые отходы мусоросжигания 40-60, крупный заполнитель 0-30, добавку модификатора бетона 0,02-0,075, добавку-детоксикант 0-0,35 и воду - остальное. В течение 1,0-5,0 мин проводят перемешивание компонентов до получения однородной бетонной смеси. Технический результат: получение экологически безопасных бетонов и изделий на их основе, отвечающих повышенным требованиям, предъявляемым в дорожном и других видах строительства, и повышение эффективности процесса детоксикации. Спецбетон, полученный предложенным способом, имеет следующие физико-механические показатели: плотность 2000-2400 кг/м3, прочность при сжатии 35,7-50,3 МПа, морозостойкость 153-220 циклов, содержание вредных примесей - ниже ПДК. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания, включающий процессы их сортировки и сепарации от металлических включений и несгоревших фракций, перемешивания с цементом, добавками детоксиканта, модификатора бетона и водой и твердения образуемой бетонной массы, отличающийся тем, что для получения экологически безопасных бетонов и изделий на их основе, отвечающих повышенным требованиям, предъявляемым в дорожном и других видах строительства, и повышения эффективности процесса детоксикации в смеситель подают цемент, золошлаковые отходы мусоросжигания, крупный заполнитель, добавки модификатора бетона и добавки детоксиканта при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент20-25
золошлаковые отходы мусоросжигания 40-60
заполнитель 0-30
добавка-модификатор 0,02-0,075
добавка-детоксикант 0-0,35
вода остальное

затем в течение 1,0-5,0 мин проводят перемешивание компонентов до получения однородной бетонной смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки- модификатора используют кремнеземистую добавку, пластифицирующую добавку и ускоритель твердения при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:

кремнеземистая добавка 0-29
пластифицирующая добавка 26-35
ускоритель твердения46-65

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистой добавки используют модификатор МБ 10-01 или маршалит.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки- детоксиканта используют смолу древесную омыленную (СДО), или смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), или смесь гуминовых кислот (СГК), или их двойные или тройные смеси при их массовом соотношении 1:(0,5-1) и 1:1:(0,25-1) соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к утилизации золошлаковых отходов сжигания твердого бытового мусора при производстве бетона или сборных железобетонных изделий с повышенными требованиями, предъявляемыми к бетонам в дорожном и других видах строительства.

Известен способ физико-механической детоксикации и утилизации золошлаковых отходов (патент РФ №2123989), который принят за прототип. Этот способ характеризуется тем, что золошлаковые отходы предварительно сортируют с сепарацией металлических примесей и несгоревших фракций, сепарированную золошлаковую смесь при массовом соотношении шлак:зола 1:(0,5-2) подвергают механохимической обработке путем совместного сухого или мокрого измельчения в присутствии смеси ионитов в Н +- и ОН- -формах при их массовом соотношении 1:(0,008-0,012), хелатолигантов и комплексной водопонижающей химической добавки при силе механического воздействия 30-120 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси в течение 0,75-2,25 ч до образования однородной тонкоизмельченной смеси с тониной помола 3750-5750 см2/г, которую затем подвергают дополнительной химической обработке 1-5%-ным водным раствором крепителя из жидкого стекла и ортофосфорной кислоты при их мольном соотношении 1:(0,5-1,0) и рН среды 7-9, и перемешивают в течение 15-30 мин до полной гомогенизации состава при 20-50°С, а смешивание с цементом и водой затворения осуществляют при непрерывном перемешивании до образования однородной подвижной формовочной смеси с осадкой конуса 4-20 см при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент27,0-41,0
Золошлаковая смесь50,0-58,0
Комплексная водопонижающая добавка 0,5-2,5
Смесь ионитов 0,01-0,42
Хелатолиганды 0,01-0,25
Водный раствор крепителя1,5-5,0
Остаточная вода затворенияОстальное

По этому способу однородную подвижную смесь укладывают в формы и выдерживают в течение 2-3 ч при 20-40°С и относительной влажности воздуха 60-90%, затем подвергают тепловлажностной обработке по режиму 3+6+4 ч при температуре изотермической выдержки 60-80°С до получения строительных изделий и конструкций, в т.ч. и особо легких. При этом для получения легких строительных изделий в подвижную формовочную смесь дополнительно вводят микрокремнеземистую добавку, пенообразователь, стабилизатор пены при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Подвижная формовочная смесь 100
Пенообразователь 0,5-2,5
Стабилизатор пены 1,5-3,5
Микрокремнеземистая добавка 3-5,

а для изготовления особо легких строительных изделий в формовочную смесь дополнительно вводят полистирольный заполнитель в виде гранул вспененного полистирола при объемном соотношении формовочная смесь:полистирольный заполнитель 1:(0,75-1,15).

Недостатками указанного способа являются:

- сложность и многодельность процесса детоксикации и утилизации отходов, предусматривающие использование дорогостоящих детоксикантов, что значительно повышает стоимость конечных продуктов независимо от группы их экологической опасности;

- утилизация золошлаковых отходов предусматривает их использование для получения бетонов и бетонных изделий, имеющих невысокие физико-механические характеристики, такие как прочность и морозостойкость, которые могут использоваться в основном в ограждающих конструкциях жилых и общественных зданий, что, с одной стороны, вызывает необходимость обязательного использования дорогостоящей детоксикации, а с другой стороны - ограничивает или исключает возможность утилизации отходов мусоросжигания при производстве бетона и изделий на его основе, например дорожных, к которым предъявляются повышенные требования.

Технической задачей изобретения является создание способа, позволяющего по более простой технологии с меньшими затратами получать бетоны и изделия на их основе с высокими физико-механическими характеристиками.

Поставленная задача решается следующим образом.

После сортировки и сепарации от металлических включений и несгоревших фракций отходы мусоросжигания вместе с цементом и водой, а также заполнителем, модификатором бетона и добавкой детоксиканта в соотношениях по мас.%: цемент 20-25, отходы мусоросжигания 40-50%, крупный заполнитель 15-30%, добавка-модификатор 0,02-0,075, добавка-детоксикант 0-0,35 и вода - остальное, перемешивают в течение 1,0-5,0 мин до получения однородной бетонной смеси.

В качестве добавки-модификатора используют смесь добавок: кремнеземистой, пластифицирующей и ускорителей твердения в соотношении, мас.%: кремнеземистая добавка 0-58, пластифицирующая добавка 17-35 и ускоритель твердения 25-65. При этом в качестве кремнеземистой добавки используют модификатор МБ 10-01, или микрокремнезем, или маршалит.

В качестве добавки-детоксиканта используют недорогие вещества: СДО, СНВ, СГК или их двойные или тройные смеси при массовом соотношении 1:(0,5-1) или 1:1:(0,25-0,3) соответственно.

Указанные выше виды компонентов и их соотношения позволяют получать бетон и изделия из него с повышенными физико-механическими характеристиками при минимальных затратах и обеспечении экологической безопасности его применения, например, в дорожном строительстве.

В качестве примера поставленная задача решается следующим образом.

В бетоносмеситель подаются:

- бездобавочный портландцемент М-500 в количестве 22,2%;

- золошлаковые отходы мусоросжигания 50,0%;

- гранитный крупный заполнитель фракции 5-20 мм в количестве 20,0%;

- добавка-модификатор в количестве 0,05% смеси, состоящая из добавки МБ10-Ш в количестве 0,023%, пластифицирующей добавки С-3 в количестве 0,011% и ускорителя твердения Na2SO4 в количестве 0,016%;

- добавка-детоксикант - смола древесная омыленная (СДО) в количестве 0,009% смеси;

- вода в количестве 7,55%.

Указанные компоненты перемешиваются в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2,0 мин.

Полученная бетонная смесь имеет жесткость 50 сек и из нее методом вибропрессования получают тротуарную плитку с прочностью бетона на сжатие 41,1 МПа и морозостойкостью F200.

Другие примеры конкретной реализации предложенного технического решения приведены в табл.1-2.

Как видно из табл.1, 2, применение предложенного способа позволяет повысить физико-механические характеристики бетонов по прочности и морозостойкости и упростить процесс детоксикации отходов мусоросжигания.

Таблица 1
Состав бетонной смеси
№№ опытовСостав бетона и раствора *), мас.%: Состав добавки-модификатора, мас.%:
ЦОМ (ЗШС)З ДМДДКВД СИХГBPK ВПВКремнеземистая добавкаПластифицирующая добавка Ускоритель твердения
1 2046,030 0,0750,35- --- 0,25остальное0 35 (С-3)65 (СН)
222,5 50,0150,02 0,175-- --0,08 -«-29(МРШ)26 (мелмент) 45 (АН)
3 2046,0 300,0750,35 --- -0,25-«- 035 (С-3)65 (СН)
422,5 50,0150,02 0,175-- --0,08 -«-29(МКК)26 (мелмент) 45 (АН)
5 (прот.) 2758,0 --- 2,50,420,25 5,00,25-«- ---
6 (конт.)20 46,0302,7 0,175-- --0,25 -«--35 (С-3) 65 (СН)
*)Ц - цемент; ОМ - отходы мусоросжигания; З - заполнитель; ДМ - добавка-модификатор; ДЦ - добавка-детоксикант;
ЗШС - золошлаковая смесь; КВД - комплексная водопонижающая добавка; СИ - смесь ионитов; ХГ - хелатолиганды;
BPK - водный раствор крепителя; ВП - вредные примеси; В - вода затворения; МКК - микрокремнезем; МРШ - маршалит;
СН - сульфат натрия; АН - алюминат натрия

Таблица 2
Физико-механические свойства спецбетона
Наименование параметраЕдиница измер.Величина параметра для составов
1 234 56
1. Плотность кг/м3 24002200 237022502000 2400
2. Прочность МПа49,8 42,039,7 41,225,044,2
3. Морозостойкость цикл205180 15719075 210
4. Токсичность <ПДК (<или>),<ПДК <ПДК<ПДК<ПДК >ПДК<ПДК
5. Себестоимость единицы продукции %7477 7576100 76

Класс B09B3/00 Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное

способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов -  патент 2528054 (10.09.2014)
способ утилизации бурового шлама -  патент 2528035 (10.09.2014)
способ окомкования кальцийсодержащих шламов и/или порошково-пылевидных материалов -  патент 2527469 (27.08.2014)
реагент для обезвреживания отходов нефтегазовой промышленности и способ получения реагента -  патент 2527288 (27.08.2014)
способ получения биогаза из экскрементов животных -  патент 2526993 (27.08.2014)
способ рекультивации карт-шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы -  патент 2526983 (27.08.2014)
способ растворения угля, биомассы и других твердых органических материалов в перегретой воде -  патент 2526254 (20.08.2014)
установка для переработки органического сырья -  патент 2525897 (20.08.2014)
способ газификации органических отходов и устройство для его осуществления -  патент 2524909 (10.08.2014)
способ переработки бурового шлама -  патент 2524708 (10.08.2014)

Класс C04B28/00 Составы строительных растворов, бетона или искусственных камней, содержащие неорганические связующие или реакционный продукт из неорганических и органических связующих, например поликарбоксилатные цементы

композиция для получения термозащитного покрытия и термозащитное покрытие -  патент 2529525 (27.09.2014)
композиция радиационно-защитного бетона -  патент 2529031 (27.09.2014)
способ получения стеклокерамзита и порокерамики из трепелов и опок -  патент 2528814 (20.09.2014)
сырьевая смесь для изготовления материала, имитирующего природный камень -  патент 2528810 (20.09.2014)
сухая строительная смесь -  патент 2528774 (20.09.2014)
композиция для изготовления жаростойких композитов -  патент 2528643 (20.09.2014)
cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора -  патент 2528323 (10.09.2014)
композиционный строительный материал -  патент 2527447 (27.08.2014)
цементный строительный раствор и способ усовершенствованного упрочнения строительных конструкций -  патент 2526946 (27.08.2014)
тепло- шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления -  патент 2526449 (20.08.2014)

Класс C04B18/10 отходы от сжигания

Наверх