Спосіб знищення твердих відходів

1 Спосіб знищення твердих ВІДХОДІВ, ЩО МІСТИТЬ уведення ВІДХОДІВ в обертову піч для ви палу портландцементного кпінкера і термічний розпад в окисному середовищі, який Винахід має відношення до природоохоронної галузі , переважно до засобів знищення шкідливих ВІДХОДІВ, таких як заборонені і непридатні до застосування пестициди Відомий спосіб знищення твердих ВІДХОДІВ за допомогою випалу у барабанних обертових печах (Г Р Беспамятнов, К К Богушевська, Л А Зеленська Термічні методи знешкодження ВІДХОДІВ Л ХІМІЯ, 1975р, с 37), у якому відходи, що містять токсичні речовини, піддаються термічному розпаду, окислюванню й іншим ХІМІЧНИМ перетворенням з утворенням газоподібних речовин і твердих продуктів неповного згоряння Хибою цього способу є потенційна можливість неповного термічного розпаду токсичних речовин ВІДХОДІВ у зонах знижених температур пічного агрегату, що веде до утворення в деяких випадках ще більш токсичних продуктів, наприклад, дюксинів Це обумовлює високу концентрацію токсичних речовин у складі газів, що виходять, і твердих продуктів неповного згоряння Найбільш близьким за технічною сутністю до способу, що заявляється, є спосіб знищення твердих ВІДХОДІВ шляхом поєднання їхньої термічної обробки з випалом портландцементного клінкера в обертових печах цементного виробництва ВІДПОВІДНО до цього засобу (патент США №5086716 F23G-7/04, НКІ 110/345), прийнятому нами за прототип, тверді відходи вводяться в зону температур вище 950°С, що забезпечує їхній повний розпад і відрізняється тим, що перед подачею в обертову піч тверді відходи піддають примусовому капсулюванню, причому як покривний матеріал, використовують речовину із температурою плавлення 1250-1450°С при її такому співвідношенні з твердими відходами, мас % тверді відходи 4-40 покривна речовина 60-96 2 Спосіб за п 1, який відрізняється т и м , що капсулювання ЗДІЙСНЮЮТЬ на першій стадії пилом електрофільтрів клінкеровипалювальних печей, а на другій стадії в'язким матеріалом із наступною витримкою гранул у повітряно-вологих умовах знешкодження У той же час при знищенні високотоксичних речовин навіть незначна КІЛЬКІСТЬ ВИХІДНОГО матеріалу, що розпався в неповному ступені, може призвести до викидів в атмосферу отруйних речовин у КІЛЬКОСТІ, що перевищує нормативні Це зумовлено тим, що при відомих засобах подачі матеріалу усередину обертової клинкеровипалювальної печі, його значна частина потрапляє безпосередньо в тазовий потік Швидкість газів досягає 10-13м/сек і матеріал, що захоплюється газовим потоком, може за нетривалий період часу (0,20,5сек) потрапити в зону низьких температур, недостатніх для повного розпаду токсичних речовин Крім того, у процесі термічного розпаду більшості твердих ВІДХОДІВ, що містять галогени, утворюється хлористий водень НСІ, шкідливий для системи очищення газів, що відходять, і спроможний вивести и з ладу Поставлено задачу розробити такий спосіб знищення твердих ВІДХОДІВ, що за рахунок зміни пірофізичних властивостей матеріалу, що подається у високотемпературні зони цементної обертової печі, забезпечив би повний термічний розпад токсичних речовин із наступним їхнім окислюванням до простих ХІМІЧНИХ сполук, основна частина яких буде поглинатися портландцементним клінкером, пообпікається ВІДПОВІДНО ДО винаходу рішення поставленої О ю (О ю задачі забезпечується тим, що перед подачею в обертову піч тверді відходи піддають примусовому капсулюванню, причому у якості матеріалу, що покриває, використовують речовину із температурою плавлення 1250-1450°С при такому співвідношенні її з твердим] відходом, мас % % тверді відходи 4-40 речовина, що покриває 60-96 Співвідношення твердих ВІДХОДІВ і матеріалу, що покриває, вибирається таким чином, щоб виключити вихід речовини відходу на поверхню капсули Це співвідношення (при встановленій експериментальне оптимальній товщині прошарку речовини, що покриває, 1мм) залежить від початкових розмірів твердих ВІДХОДІВ, підметів переробки З 95% рівнем значимості радіус часток токсичних ВІДХОДІВ можна прийняти в межах 0,1-Змм При їхньому радіусі 0,1мм КІЛЬКІСТЬ речовини, що покриває, з урахуванням кулеподібної форми капсул повинна перевищувати масу ВІДХОДІВ у 24 рази, а при радіусі часток Змм - у 1,5 рази Цим і обумовлені межі, що заявляються, співвідношень твердих відходи, і речовини, що їх покриває При інших розмірах часток ВІДХОДІВ, співвідношення, що заявляється, забезпечується зміною товщини прошарку, що їх покриває З метою запобігання неповного термічного розпаду твердих ВІДХОДІВ І виносу з печі токсичних продуктів необхідно доставити капсули без ушкодження в ту зону пічного агрегату, де рівень температур забезпечує повний розпад шкідливих речовин У зв'язку з цим температура плавлення матеріалу, що покриває капсулу, обирається близькою до температури появи рідкої фази в портландцементній сировинній суміші традиційного ХІМІЧНОГО складу У результаті в капсулах, що містять тверді відходи, плавлення починається з більш нагрітої поверхні з утворенням силікатного розплаву Термічний розпад твердих ВІДХОДІВ відбувається в прошарку нагрітого до високої температури і частково розплавленого матеріалу Останнє забезпечує високу ефективність розпаду токсичних речовин Продукти розпаду, що утворюються зокрема, хлористий водень НСІ, спроможні до взаємодії з оксидом кальцію, що знаходиться в рідкій фазі, з утворенням СаСЬ за такою схемою СаО+2НСІ-СаСІ2+Н2О Подібні схеми властиві й ІНШІМ МОЖЛИВИМ продуктам розпаду твердих ВІДХОДІВ - сірчистим, фтористим І Т П СаСЬ, що утворюється (або сульфати, фториди й інше) активно взаємодіє з алюмінатними і силікатними фазами портландцементного клінкера, що формуються, і практично цілком входить до складу абсолютно нешкідливих клінкерних мінералів Ефективність додаткової операції капсулювання підвищується зі збільшенням ЩІЛЬНОСТІ прошарку, що покриває, перешкоджаючому ранньому виходові з капсули продуктів термічного розкладання ВІДХОДІВ Важливо в цьому зв'язку, щоб самий верхній прошарок капсул був зацементований в'язкою речовиною, що набрала до моменту подачі капсул у пічний агрегат визначену тривкість і ЩІЛЬНІСТЬ У той же час речовина внутріш 59465 нього прошарку, що покриває, повинна добре гранулюватися Поєднання цієї вимоги з межами температури плавлення речовини, що «окриває, обумовило вибір його складових Для внутрішнього прошарку, що наноситься на тверді відходи в процесі першої стадії капсулювання, найбільшою мірою підходить пил електрофільтрів обертової печі для випалу портландцементного клінкера Природна каолінова глина сприяє гарній грануляції матеріалу і достатній тривкості гранул, спроможних без руйнації витримати другий етап капсулювання На другій стадії в якості речовини, що покриває капсулу, може бути використані звичайний цемент або пил рукавних фільтрів цементного млина Маса зовнішнього (цементного) прошарку складає не більш 10% усієї маси речовини, що покриває капсулу 3 огляду на близькість ХІМІЧНИХ складів цементу, пилу електрофільтрів (у розрахунку на прожарену речовину) і портландцементного клінкера, введення в пічний агрегат капсул не позначиться негативно на якості і складі основного продукту - клінкера Приклад здійснення Дослідження проводилися в лабораторних умовах із використанням у якості твердого відходу 300г діхлордіфенілтрихлорметілиану (ДДТ), який являє собою білий порошок із середнім радіусом часток 1мм і різким запахом КІЛЬКІСТЬ матеріалу, що покриває капсулу, з урахуванням заданої товщини прошарку 1мм перевершує масу ДДТ у 7 разів, тобто складає 2100г Таким чином КІЛЬКІСТЬ твердого відходу склала 12,5%, а матеріалу, що покриває - 87,5%, тобто їх співвідношення знаходиться в межах, що заявлені 3 2100г матеріалу, що покриває капсулу, 1800г припадає на пил електрофільтрів клінкеровипалювальної печі, відібраної із системи очищення газів печі №2 Балаклійського цементно-шиферного комбінату, а 300г складає рядовий портландцемент марки 500 Рідка фаза в пилу електрофільтрів за даними прямого визначення за допомогою конусів Зегера зафіксована при температурі 1280°С Температура появи розплаву в цементі 1315°С На першій стадії переробки використаний тарілчастий гранулятор, налагоджений на отримання гранул із радіусом 1,8-2,5мм Вологість гранул підтримується на рівні 12-14% Процес грануляції ведеться періодично спочатку на гранулятор подається порція ДДТ, а потім поступово разом із водою розрахована (у співвідношенні до твердого відходу 6 1) КІЛЬКІСТЬ пилу електрофільтрів Це дає можливість здійснити початкову присадку пилу безпосередньо на поверхню часток ДДТ Гранули, що утворюються і збільшуються, згодом практично цілком покриті пилом електрофільтрів Наявність у и складі глини і до 5% вільного оксиду кальцію СаО забезпечує достатню тривкість гранул На другій стадії отримані гранули поміщаються в барабанний гранулятор, куди подається портландцемент У барабанному грануляторі при мінімальній КІЛЬКОСТІ води відбувається остаточне покриття гранул в'язким матеріалом, у якому на виході з гранулятора починають протікати гідратаційні явища, що супроводжуються ростом тривкості Збереження продукту (капсул) у повітряно - вологих умовах сприяє поряд із підвищенням трив 59465 портландцементного клінкера Таким чином, як за кості підвищенню МОНОЛІТНОСТІ зовнішнього прорежимом випалу, так і за КІЛЬКІСТЮ ДДТ, що спалюшарку гранул Отриманий продукт характеризуєтьється в печі, експеримент відповідав виробничому ся повною відсутністю запаху, властивого ДДТ, що режиму свідчить про досягнення заданого ефекту блокуКонтроль повноти термічного розкладання вання токсичних ВІДХОДІВ усередині капсул Аналіз ДДТ здійснювався за даними аналізу складу проб ХІМІЧНОГО складу капсул полягає у визначенні обпаленого матеріалу, відібраних із різних прошаутримання юна хлору рків Баланс масової частки ІОНІВ хлору в системі Випал капсул, що містять ДДТ, відбувався в "сировинна суміші - капсули, що містять ДДТ - кліСІЛІТОВІЙ печі в діапазоні температур 1050-1450°С нкер" показав, що 97,0-99,1% хлору засвоюється У СІЛІТОВІЙ печі до температури 1050°С опікалася клінкерними мінералами в процесі клінкероутвосировинна суміш традиційного ХІМІЧНОГО складу з рення Інша незначна частина хлору, взаємодіє із відомою масовою часткою юна хлору По досягСаО і СаСОз та перетворюється в хлористий ненні зазначеної температури в прошарок забракальцій СаСЬ ної з печі сировинної суміші поміщалися капсули, що містять ДДТ Співвідношення маси сировинної Таким чином, у результаті проведеного експесуміші і капсул складало 10 1, що відповідало КІЛЬрименту підтверджено досягнення поставленої КОСТІ чистого ДДТ у складі матеріалу, що обпікамети - повний термічний розпад токсичних ВІДХОДІВ ється, 1,5% Капсули і частково обпалена сироі поглинання продуктів термічного розпаду клінкевинна суміш перемішувалися, після чого отримарними мінералами Це забезпечує повну безпеку ний матеріал поміщався знову в сілітову піч, де й процесу знищення твердих ВІДХОДІВ, що містять опікався до температури 1450°С з одержанням токсичні матеріали Комп'ютерна верстка О Воробей Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна