Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания

Способ утилизации золошлаковых отходов мусоросжигания

Реферат

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.%:

Цемент	27,0-41,0
Золошлаковая смесь	50,0-58,0
Комплексная водопонижающая добавка	0,5-2,5
Смесь ионитов	0,01-0,42
Хелатолиганды	0,01-0,25
Водный раствор крепителя	1,5-5,0
Остаточная вода затворения	Остальное

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
№№ опытов	Состав бетона и раствора *), мас.%:	Состав добавки-модификатора, мас.%:
Ц	ОМ (ЗШС)	З	ДМ	ДД	КВД	СИ	ХГ	BPK	ВП	В	Кремнеземистая добавка	Пластифицирующая добавка	Ускоритель твердения
1	20	46,0	30	0,075	0,35	-	-	-	-	0,25	остальное	0	35 (С-3)	65 (СН)
2	22,5	50,0	15	0,02	0,175	-	-	-	-	0,08	-«-	29(МРШ)	26 (мелмент)	45 (АН)
3	20	46,0	30	0,075	0,35	-	-	-	-	0,25	-«-	0	35 (С-3)	65 (СН)
4	22,5	50,0	15	0,02	0,175	-	-	-	-	0,08	-«-	29(МКК)	26 (мелмент)	45 (АН)
5 (прот.)	27	58,0	-	-	-	2,5	0,42	0,25	5,0	0,25	-«-	-	-	-
6 (конт.)	20	46,0	30	2,7	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 параметра	Единица измер.	Величина параметра для составов
1	2	3	4	5	6
1. Плотность	кг/м3	2400	2200	2370	2250	2000	2400
2. Прочность	МПа	49,8	42,0	39,7	41,2	25,0	44,2
3. Морозостойкость	цикл	205	180	157	190	75	210
4. Токсичность	<ПДК (<или>),	<ПДК	<ПДК	<ПДК	<ПДК	>ПДК	<ПДК
5. Себестоимость единицы продукции	%	74	77	75	76	100	76

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.%:

цемент	20-25
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 твердения	46-65

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.