изолирующий материал

Формула изобретения

1. Изолирующий материал, включающий глину, отличающийся тем, что он дополнительно содержит отработанный известковый материал и нефтяной шлам при следующем содержании компонентов, мас.%:

Глина	10-60
Оотработанный известковый материал	15-40
Нефтяной шлам	25-50

2. Изолирующий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве отработанного известкового материала он содержит технологические отходы теплоэлектростанций - осадок гашеной извести или шлам химводоочистки.

3. Изолирующий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве нефтяного шлама используют донный или плавающий нефтешлам или загрязненный нефтепродуктом грунт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к специальным материалам для использования в качестве изолирующего материала при захоронении токсичных промышленных отходов 3-4-го класса опасности, в частности для твердых бытовых отходов (ТБО).

На слой (1,0...1,5 м) ТБО размещают слой грунта высотой 30-50 см, затем снова засыпают слой ТБО (1,0...1,5 м) /Зайнуллин Х.Н. и др. "Утилизация промышленных и бытовых отходов" (на примере Уфимской городской свалки). Уфа - 1997 г., с.62, 63/.

Изолирующий материал - грунт имеет высокий коэффициент фильтрации.

Известны изолирующие материалы: шлаки, строительные отходы, битый кирпич, известь, мел, штукатурка, древесина, стеклобой, бетон, керамическая плитка, гипс, асфальтобетон /Санитарные правила СП 2.1.7.1038-01 "Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО", утвержден постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 мая 2001 г., №16, с.3, п.5.2/.

Известные изолирующие материалы имеют очень высокий коэффициент фильтрации.

В качестве изолирующего промежуточного материала используют промышленные отходы 4-го класса опасности /Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, СаНПиН 2.1.7.1322-03 "Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления", утвержден постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 апреля 2003 г., с.5, п.4.17/.

Существенным недостатком промышленных отходов 4-го класса опасности - это их неоднородность по структуре, высокий коэффициент фильтрации, что может привести к загрязнению подземных вод.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению в качестве слабопроницаемого изолирующего материала используют глины /Министерство строительства РФ. Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. М., 1996 г., стр.26, п.3.10.4/.

Существенный недостаток глин - их высокий коэффициент фильтрации (0,08-0,15 м/сутки), пониженный коэффициент уплотнения (0,7-0,9), недостаточная морозостойкость (0,4-0,6) ограничивает их использование в качестве изолирующего материала для ТБО, а также для захоронения токсичных промышленных отходов 3 и 4-го класса опасности.

Изобретение решает техническую задачу улучшения качества изолирующего материала, используемого на полигонах ТБО, а также для захоронения токсичных промышленных отходов 3 и 4-го класса опасности и одновременно увеличения ресурсов изолирующего материала.

Технический результат достигается тем, что изолирующий материал, включающий глину, дополнительно содержит отработанный известковый материал и нефтяной шлам при следующем содержании компонентов, % мас.:

Глина	10-60
Отработанный известковый материал	15-40
Нефтяной шлам	25-50

Химический состав глин представлен в таблице 1.

Коэффициенты фильтрации глин зависит от содержания оксидов кремния и алюминия. Чем ниже содержание SiO₂ и выше Al ₂О₃, тем ниже коэффициент фильтрации.

Причем в качестве отработанного известкового материала предлагаемый изолирующий материал содержит технологические отходы тепловых электростанций (ТЭЦ) - осадок гашеной извести или шлам химводоочистки, образующиеся в ходе химводоподготовки при производстве пара для турбин.

Химводоподготовка включает гашение обожженной извести (СаО) водой с образованием известкового молочка Са(ОН)₂ и осадка гашеной извести. Полученное известковое молочко используют для обработки речной воды. При этом в осветителе происходит коагуляция речной воды, в осадок выпадают органические вещества, соединения кремния, железа, труднорастворимые компоненты СаСО₃ и Mg(OH)₂, которые представляют собой шлам химводоочистки (ХВО).

Объем образующегося шлама (ХВО) зависит от качества речной воды и изменяется в пределах от 0,1-0,5 кг на тонну очищенной воды. Объемы накопления шламов ХВО приведены в таблице 2.

Отработанный известковый материал - шлам химводоочистки по дисперсности и пластичности близок к известковому тесту. Техническая характеристика шлама ХВО:

Влажность, % мас.	50
Содержание активных, %	1,2
Удельная поверхность, м 2/г	2,1
Пористость, %	59-65

Высокая удельная поверхность 2,1 м²/г подтверждает высокую сорбционную способность по отношению к нефтяной части нефтешламов.

Генетическая структура шлама ХВО характеризуется комплексом, в центре которого находится минеральное ядро, а на периферии - слой адсорбционно-связанной воды. Адсорбционная емкость шлама ХВО составляет 30496*10^-6 г (для сравнения у цемента 14352*10^-6 г). Объем пленочной воды (0,16) у цемента (0,03).

Характеристика осадка гашеной извести приведена в таблицах 3 и 4.

В качестве нефтешлама изолирующий материал содержит донные и плавающие нефтяные шламы, образующиеся в процессе добычи нефти, на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, а также загрязненный нефтепродуктом грунт, образующийся при авариях.

Основной спектр компонентов нефтешламов представлен в таблице 5.

Плавающие нефтешламы постоянно образуются в процессе нефтехимпереработки, количество которых составляет примерно 7 кг на 1 т перерабатываемой нефти.

Выход донных нефтешламов составляет 5 т на 1000 т перерабатываемой нефти и практически не подвергаются дальнейшей переработке. На нефтеперерабатывающих заводах Башкортостана накоплено 2-2,5 млн. т донных застаревших нефтешламов.

Изолирующий материал получают следующим образом.

Нефтяные шламы бульдозером смешивают с глиной в различных пропорциях, складируют и оставляют на 30...40 дней для адсорбции нефтяной части нефтешламов в порах глин. По истечении 30...40 дней полученную смесь (глина+нефтешлам) дополнительно смешивают с отработанным известковым материалом (шлам ХВО или осадок гашеной извести).

Примеры приготовления приведены в таблице 6.

Из таблицы 6 видно, что коэффициент фильтрации изолирующего материала, изготовленного в различных соотношениях из глин I, II, III, IV группы в смеси с отработанными известковыми материалами с добавлением нефтешлама, находится в пределах 0,0022-0,0032 м/сутки (таблица 6), что значительно ниже глин (0,08-0,15 м/сутки) в естественном составе. Представленные в таблице 6 образцы изолирующих материалов соответствуют техническим условиям ТУ-5717-01-48855219-2004, введенным впервые в Российской Федерации.

Таким образом, по сравнению с прототипом скорость фильтрации предлагаемого изолирующего материала снижается в несколько раз, увеличиваются ресурсы для производства за счет вовлечения в состав промышленных отходов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Внедрение изолирующего материала найдет широкое применение при захоронении токсичных отходов 3 и 4-го класса опасности, а также ТБО.

Таблица 1
Химический состав глин
Группы		Пределы содержания основных химических компонентов, % мас.																		Коэффициент
глин		SiO2		Al2О3			FeO+Fe2О3			CaO			MgO		R2О		Органические вещ-ва			фильтрации, м/сутки
I		48-60		17-26			6,5-12			0,5-3			до 4		1,5-7		1,0-2,5			0,08
II		53-68		14-20			4,5-6,0			1,0-3			до 4		1,5-5		0,3-1,0			0,089
III		65-73		10-15			3,5-6,0			до 3			ДО 4		1,0-4		0,1-0,5			0,095
IV		70-82		8-12			2,0-5,6			до 12			до 7		до 3		0-0,3			0,15
Таблица 2
Объемы накопления шламов ХВО на ТЭЦ г.Уфы
Тепловые электростанции					ТЭЦ-1				ТЭЦ-2			ТЭЦ-3				ТЭЦ-4			Приуфимское ТЭЦ
Объемы накопления, тыс. т					80				80			8,8				120			5,7
Таблица 3
Химический состав осадка гашеной извести, % мас
	CaO					MgO		Al2О 3			Fe 2О3			Cl		SO3		Na2O 3			SiO2	CO2
ппп	Общ.		Акт.
30,68	54,7		25,7			3,15		3,17			1,45			0,24		0,19		1,60			5,63	23,17

Таблица 4
Гранулометрический состав осадка гашеной извести
Размер частиц									Содержание частиц, %
>10									34,5
10-5									13,8
5-2									15,7
2-1									12,9
1-0,5									5,7
0,5-0,25									8,6
0,25-0,1									6,2
>0,1									1,9
Таблица 5
Состав нефтешламов, % мас.
				Нефтешламы
Компоненты				Замазученный грунт				Донный нефтешлам				Плавающий нефтешлам
Нефть				До 10				10...30				30...70
Мехпримеси				50...90				15...50				5...15
Вода				до 20				до 60				до 70
Таблица 6
Состав опытных образцов изолирующего материала, % мас.
	Группа глин					Отработанный известковый материал				Нефтешлам				Коэффициент фильтрации,
П/п №	I	II	III		IV	Осадок гашеной извести	шлам ХВО			Замазученный грунт	Донный		Плавающий	м/сутки
1	10					40					50			0,0025
2					10	40					50			0,003
3			35				30			35				0,0023
4		35					30				35			0,0022
5					60	15							25	0,0032
6	60					15							25	0,0028