материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых бытовых отходов на полигоне

Формула изобретения

Материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых бытовых отходов на полигоне, характеризующийся тем, что представляет собой конечный шлак, образующийся при производстве феррованадия алюминосиликотермическим способом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых бытовых отходов, размещенных на полигонах.

Известны изолирующие материалы: природный грунт, строительные отходы, известь, мел, древесина, стеклобой, бетон, керамическая плитка, гипс, асфальтобетон, сода и др. материалы (Санитарные правила СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов»).

Однако использование природного грунта для изоляции слоев приводит к нарушению ландшафтов. Вырытые глубокие карьеры и отвалы грунта разрушают не только земли, подлежащие разработке, но и окружающие территории, при этом нарушается гидрологический режим местности, загрязняются водные объекты, почва. Разработка грунта в зимний период затруднена из-за смерзания. Отходы стройиндустрии имеют разный гранулометрический состав и, как правило, перед использованием требуют дробления и грохочения.

Известна смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дисперсный органический сорбент при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюмосиликатная порода 55-80, известь 5-10, портландцемент 10-30, дисперсный органический сорбент 5-30, при этом в качестве дисперсного органического сорбента могут содержаться торф, древесная мука, измельченные отходы сельского хозяйства, например мякина, а также сапропель (патент RU № 2184095 от 27.06.2002).

К недостаткам известной смеси относится ее многокомпонентность и, как следствие, сложность получения.

Известна изолирующая смесь, содержащая золошлаковые отходы от термической обработки твердых бытовых отходов, отходы газоочистки термообработки твердых бытовых отходов и грунт в массовом отношении, равном предпочтительно 0,2-4,5:0,2-4,5:2,9-10,5 (патент RU № 2396131 от 10.08.2010).

Недостатком известного материала является сложность технологии получения изолирующего материала.

Задачей изобретения является получение материала, позволяющего круглогодично изолировать уплотненные слои твердых бытовых отходов на полигонах без использования природных материалов при упрощении технологии его получения, расширение сырьевых ресурсов.

Поставленная задача решается за счет того, что материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых бытовых отходов на полигоне представляет собой конечный шлак, образующийся при производстве феррованадия алюминосиликотермическим способом.

Конечный шлак, образующийся при производстве феррованадия алюминосиликотермическим способом, представляет собой мелкодисперсный порошок.

Гранулометрический состав: фракции не более 2 мм - 95,0%, крупностью до 300 мм не более 5,0%, наличие влаги не более 10,0%.

Имеет цвет от белого, голубоватого, оливкового до серого.

Содержание феррованадия, ферросилиция в металлической форме не более 1% по массе. Укрупненный химический состав представлен в таблице.

Таблица
Химический состав шлака
Массовая доля оксидов, %, не более
SiO2	Al2O3	MgO	CaO	V2O5
35,0	15,0	9,0	65,0	1,0

Минералогический состав шлака состоит в основном из мервинита и двукальцевого силиката. Наряду с этим присутствуют мелит, периклаз и феррованадий металлический. Шлак в настоящее время не утилизируется, а размещается на промышленных площадках в виде отвалов, которые зачастую расположены в поймах рек и в непосредственной близости от населенных пунктов. При этом происходит задалживание территорий, загрязнение водных объектов и почвы на значительном удалении от места размещения отходов. С предприятия взимаются платежи за размещение отходов.

Согласно паспорту на отход производства шлак производства феррованадия - это промышленный отход IV класса опасности, характеризующийся содержанием в водной вытяжке (1 л воды на 1 кг отходов) токсичных веществ на уровне ниже фильтрата из твердых бытовых отходов, а по интегральным показателям - биохимической потребности в кислороде (БПК ₂₀) и химической потребности в кислороде (ХПК) - не выше 300 мг/л. Благодаря своей структуре он хорошо уплотняется и, как следствие, неудобен для устройства лазеек и нор, препятствует доступу птиц, грызунов и влаги в рабочее тело полигона, надежно изолирует ТБО от контакта с насекомыми. Сочетание в нем оксидов кальция, кремния и магния обеспечивает создание щелочной среды, что также благоприятно влияет на консервацию бытовых отходов и подавление патогенной микрофлоры полигона.

Материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев ТБО на полигоне получают следующим образом.

При производстве феррованадия алюминосиликотермическим способом образуется конечный шлак. Шлак после окончания плавки сливают в шлаковоз и вывозят на технологическую площадку завода, выгружают в виде массивного тела. Шлак медленно охлаждают на площадке при температуре окружающей среды (+40 - -30°C). При этом происходит самораспад шлака с образованием частиц от 0,01 до 2 мм. Далее производят грохочение шлака, при этом удаляется фракция шлака более 250 мм, которая направляется на дробление на щековой дробилке до размеров менее 250 мм. Данный размер регламентируется как наиболее крупная фракция материала, допускаемая для использования в качестве пересыпного на полигонах ТБО. В общей массе исходного сырья фракция, которая должна пройти дробление, составляет не более 3%. Материал, полностью удовлетворяющий гранулометрическому составу, проходит магнитную сепарацию, при которой удаляются металлические включения феррованадия и ферросилиция. Механическое воздействие не изменяет химический состав шлака.

Для полученного материала были проведены исследования согласно СП 2.1.7.1386-03 «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления» в «Центре гигиены и эпидимологии в Пермском крае», ФР. 1.39.2007.03222 и ФР.1.39.2007.03223 в «Центре аналитических исследований и метрологического обеспечения экологических измерений». Получены заключения об отнесении материала для пересыпки к 4 классу опасности. Содержание в водной вытяжке токсичных веществ на уровне ниже фильтрата из твердых бытовых отходов, интегральный показатель - биохимической потребности в кислороде (БПК₂₀ ) и химической потребности в кислороде (ХПК) - не превышает 300 мг/л.

В соответствии с СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов» полученный материал удовлетворяет требованиям, предъявляемым к материалам, предназначенным для пересыпки уплотненных слоев ТБО на полигоне.

Таким образом, шлак, образующийся при производстве феррованадия алюминосиликотермическим способом, не требует сложных технологических переделов, объем материала, требующего дополнительного дробления, не превышает 3% от общей массы, и может быть использован для изоляции слоев ТБО круглогодично.

Следовательно, заявляемое изобретение позволяет получить материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев ТБО на полигоне без использования природных материалов по простой технологии, с малыми экономическими затратами и расширить сырьевые ресурсы.