Спосіб утилізації техногенних відходів
Номер патенту: 96727
Опубліковано: 25.11.2011
Автори: Кукоба Леонід Іванович, Колесник Тетяна Викєнтівна, Шаповалов Валерій Васильович, Ванін Володимир Іванович, Клименко Андрій Олександрович, Вечерко Володимир Миколайович
Формула / Реферат
1. Спосіб утилізації техногенних відходів, що включає готування шихти із сировини на основі безлужних відходів, що містять глинозем, кремнезем і оксид заліза (III), і карбонат кальцію, спікання шихти, охолодження, вилуговування глинозему зі спеку розчином соди, відділення розчину соди із глиноземом від шламу, виділення глинозему з розчину і використання шламу для одержання цементного клінкера, який відрізняється тим, що як сировину використовують суміш аргіліту й каоліну фракцією менш 0,08 мм, узятих у масових частинах, що забезпечують вміст у суміші оксиду заліза (III), рівний 1,8-2,8 мас. %, при цьому в процесі готування шихти до неї додають воду, що містить 0,1-0,3 мас. % поверхнево-активних речовин, в кількості 30-40 мас. % від маси шихти, спікання шихти ведуть при температурі 1260-1290 °С, після відділення розчину соди із глиноземом від шламу здійснюють витиснення залишеного в шламі розчину соди із глиноземом водою, що подають в кількості, рівній різниці між кількістю розчину соди, узятого на вилуговування й кількістю відділеного розчину соди, а шлам придатний для одержання цементного клінкера використовують після змішування його з аргілітом і карбонатом кальцію, узятих у співвідношенні, що забезпечує вміст CaO, SiO2, Al2O3 і Fe2O3 такий, як в одержуваному цементному клінкері.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як джерело аргіліту використовують гірську породу вугільних териконів.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як джерело каоліну використовують розкривні породи відвалів кар'єрів.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як джерело карбонату кальцію використовують вапняк і/або крейду.
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що масові частини аргіліту й каоліну визначають по наступних залежностях:
де
- масова частина аргіліту й каоліну відповідно;
- відсотковий вміст Fe2O3 у каоліні, мас. %;
- відсотковий вміст Fe2O3 в аргіліті, мас. %.
Текст
1. Спосіб утилізації техногенних відходів, що включає готування шихти із сировини на основі безлужних відходів, що містять глинозем, кремнезем і оксид заліза (III), і карбонат кальцію, спікання шихти, охолодження, вилуговування глинозему зі спеку розчином соди, відділення розчину соди із глиноземом від шламу, виділення глинозему з розчину і використання шламу для одержання цементного клінкера, який відрізняється тим, що як сировину використовують суміш аргіліту й каоліну фракцією менш 0,08 мм, узятих у масових частинах, що забезпечують вміст у суміші оксиду заліза (III), рівний 1,8-2,8 мас. %, при цьому в процесі готування шихти до неї додають воду, що містить 0,1-0,3 мас. % поверхнево-активних речовин, в C2 2 (19) 1 3 В даний час у результаті видобутку вугілля накопичилося сотні мільйонів тонн твердих техногенних відходів, які, з одного боку, являють цінність як джерела сировини для промисловості, а з іншого боку - значно погіршують екологічну обстановку. Основними компонентами техногенних відходів гірничодобувної, вуглевидобувної, металургійної промисловості й паливно-енергетичного комплексу є діоксид кремнію SiO2 (кремнезем), оксид алюмінію Аl2О3 (глинозем), оксид заліза (III) Fe2O3, як домішки - оксиди титану, натрію й ін. Наприклад, середній вміст гірської породи вугільних териконів представляють аргіліти, що містять по основних компонентах 50-60 мас. % SiO2, 15-18 мас. % Аl2О3, 6-10 мас. % Fe2O3. На території України перебувають десятки млн. т розкривних порід відвалів кар'єрів, складовою частиною яких є каоліни, що містять до 30-35 мас. % Аl2О3, 50-55 мас. % SiO2, до 1 мас. % Fe2O3. Відомий спосіб переробки висококремнеземистих глиноземвмісних відходів, заснований на обробці розкривних порід відвалів кар'єрів вугільних розрізів азотною кислотою (Вайтнер В. В., диссертация «Исследование азотнокислотной переработки алюмосиликатов для получения оксида алюминия», Екатеринбург, 2004 г., С. 4-10). У результаті обробки всі іони металів, що містяться в породі, утворюють розчинні солі азотної кислоти, а кремнезем залишається у вигляді шламу. З утвореного розчину виділяють нітрат алюмінію Al(NO3)3, після термічного розкладання якого одержують глинозем - Аl2О3. Реалізація відомого способу вимагає застосування дорогої кислотостійкої апаратури й характеризується складністю й багатостадійністю, що полягає в: - проведенні процесу знезалізнювання нітратних розчинів алюмінію; - проведенні процесу сорбції колоїдного гідроксиду заліза на активованому оксиді заліза (III); - регенерації вилуговуваного агента (азотної кислоти) шляхом термічного гідролізу розплаву солі в атмосфері перегрітої водяної пари; - очищенні глиноземвмісного продукту від іонів лужних і лужноземельних металів, заснованого на відмиванні гарячою водою продукту термічного гідролізу. Крім того, з екологічної точки зору спосіб є «брудним», тому що азотна кислота й продукти її розкладання - оксиди азоту, токсичні речовини. Утворений шлам кремнезему містить значну кількість кислоти й приводить при його відмиванні до утворення значної кількості стічних кислих вод, нейтралізація яких не є ефективною, оскільки всі солі азотної кислоти добре розчинні і являють загрозу для ґрунту, підземних вод і водойм. Відомі кислотні способи переробки висококремнеземистих відходів із застосуванням замість азотної соляної й сірчаної кислот (Троицкий И. Д., Железнов В. А. Металлургия алюминия. - Μ.: Металлургия, 1977, С. 195-196), використання яких приводить до забруднення навколишнього середовища парами кислот, необхідності регенерації кислот із солей алюмінію й інших металів, трудомісткості очищення одержуваного оксиду алюмінію 96727 4 від домішок інших металів, необхідності застосування кислотостіких матеріалів, проблем з використанням кислих шламів, що залишаються. Відомий спосіб одержання глинозему шляхом переробки техногенних відходів (RU, № 2171226 С1, кл. C01F 7/44, опубл. 27.07.2001 p.), що включає змішування глиноземвмісної сировини із фторвмісним додатковим компонентом, за який використовують гідродифторид або фторид амонію при масовому співвідношенні глиноземвмісної сировини й гідродифториду або фториду амонію, рівному 1:2,5 - 1:3,3, нагрівання суміші до температури 170-210 °С і витримування в нагрітому стані до повного фторування всіх породоутворюючих компонентів з утворенням порошкоподібного спеку, з якого після сублімації при температурі не менш 400 °С в окисному середовищі із продувкою водяною парою до повного видалення гексафторсилікату, гексафтортитанату й фториду амонію одержують глинозем як нелеткий залишок. Реалізація відомого способу супроводжується утворенням значної кількості газоподібних токсичних компонентів, таких як фтористий водень і аміак, які представляють величезну екологічну небезпеку при влученні їх у навколишнє середовище. Утворені фторидні сполуки, такі як фториди кальцію, натрію, калію залишаються у вигляді відходів, використання яких вимагає застосування дорогих корозійнотривких матеріалів, викликаючи труднощі в комплексній утилізації техногенних відходів. Крім того, спосіб характеризується складністю контролю за утворенням продуктів фторування, таких як (NH4)3AlF6, (NH4)2SiF6, (NH4)3FeF6, (NH4)2TiF6, CaF2, NaF, KF у порошкоподібному спеку, у тому числі, за допомогою рентгенофазового аналізу. Відомий спосіб переробки алюмосилікатних порід із застосуванням високолужної шихти - спосіб Смірнова (Производство глинозема/ А. И. Лайнер, Н. И. Еремин, Ю. А. Лайнер, И. З. Певзнер. М.: Металлургия, 1978, С. 315-316). В основі способу лежить процес спікання шихти, розрахованої на утворення в спеці алюмінатів і феритів лугів і лужних кальцієвих силікатів R2O•CaO•SiO2 (R2O Na2O або К2О). По цьому способу шихту з лужної алюмосилікатної породи, оборотного лужного розчину й вапняку з молярним співвідношенням компонентів R2O : (Аl2О3 + Fe2O3 + SiO2) = 1,0 і СаО : SiO2 = 1,0 спікають при температурі 1250-1300 °С. Спек вилуговувають водою, у яку переходить до 90 % Аl2О3 і 30 % R2O. У твердому залишку залишається в основному гідроокис заліза й R2O•CaO•SiO2. Після відділення й промивання шлам обробляють оборотним розчином каустичної луги концентрації близько 100 г/л R2O протягом 4-6 годин. У результаті обробки з R2O•CaO•SiO2 вилучається 95-97 % луги. Шлам, що містить в основному CaO•SiO2 і до 5 % сполук натрію або калію, використовують як один з компонентів для одержання цементного клінкера. Використання відомого способу для утилізації відходів, наприклад нефелінів, що містять значну кількість лужних компонентів (Na2O, K2O), негативно позначається на якості одержуваного цементного клінкера внаслідок наявності в ньому розчин 5 них сполук натрію або калію, що приводить до появи «висолів» при схоплюванні цементу й зменшення його міцності. Утилізація відомим способом відходів гірничодобувної промисловості, зокрема вуглевидобувної, не є можливим, оскільки вони практично не містять лужні компоненти (Na2O, K2O). Відомий спосіб переробки алюмінійвмісної сировини (боксити, лужні й безлужні алюмосилікатні руди й ін.) спіканням його з вапняком і содою при температурі 1150-1300 °С і молярних відносинах Na2O : (Аl2О3 + Fe2O3) = 1,00±0,05 і СаО : SiO2 = 2,00±0,05 (Производство глинозема/ А. И. Лайнер, Н. И. Еремин, Ю. А. Лайнер, И. З. Певзнер. - М.: Металлургия, 1978, С. 184-186). Реалізація відомого способу вимагає використання такого дорогого компонента як сода, що є економічно недоцільним при переробці мільйонів тонн відходів. Крім того, сода при високих температурах має значну леткість, що приводить до скорочення терміну служби футеровки печі спікання. Це обумовлено тим, що наявність у шихті соди, оксиду кальцію й кремнезему, які є компонентами скла, викликає утворення в печі склоподібних кілець і охолодей, що погіршують працездатність печі й руйнують її футеровку. Найбільш близьким аналогом пропонованого винаходу є спосіб переробки безлужної сировини каолінів або аргілітів, або глин, або зол, або сланців і ін. (Производство глинозема / А. И. Лайнер, Н. И. Еремин, Ю. А. Лайнер, И. З. Певзнер. - М.: Металлургия, 1978, С. 317-318). Спосіб застосовується для переробки сировини, що містить 25-35 % глинозему (Аl2О3), 45-60 % кремнезему (SiO2) і 1-6 % оксиду заліза (III) (Fe2O3). Спосіб включає готування шихти із сировини на основі безлужних відходів, що містять глинозем, кремнезем і оксид заліза (III) і карбонату кальцію у вигляді вапняку, витрату якого - джерела СаО - підбирають таким чином, щоб молярні співвідношення між оксидами становили: СаО : SiO2 = 2; СаО : Аl2О3 = 1,5-1,8; СаО : Fe2O3 = 1; спікання шихти при температурі 1300-1400 °С, охолодження, вилуговування глинозему зі спеку розчином соди концентрацією 100120 г/л за Na2O, що переводить Аl2О3 у розчинний алюмінат натрію (NaAlO2), відділення розчину соди із глиноземом від шламу, виділення глинозему з розчину пропущенням через нього діоксиду вуглецю, і використання шламу, що залишився, для одержання цементного клінкера. Ступінь вилучення глинозему при використанні способу становить 85-87 %. Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату з наступних причин. Спосіб характеризується недостатньо високим ступенем вилучення глинозему, рівним 85-87 %. Однак навіть для досягнення такого ступеня вилучення, обумовленого утворенням алюмінатів кальцію, необхідна висока температура спікання шихти (1300-1400 °С). При цьому протікання реакцій утворення алюмінатів кальцію відбувається не повною мірою й частина глинозему у відходах залишається в незнімний формі. 96727 6 Недостатньо високий ступінь вилучення глинозему обумовлений також тим, що при високих температурах спікання в спеку утворюється значна кількість склоподібної фази, з якої вилуговування глинозему розчином соди ускладнено. Використання для переробки сировини, що містить Fe2O3 більше 6 %, що характерно для відходів вуглевидобувної промисловості, не забезпечує ступеня вилучення глинозему 85 %, оскільки підвищення вмісту Fe2O3 у шихті приводить до утворення ще більшої кількості склоподібної фази. Експериментально підтверджено, що ступінь вилучення глинозему зі спеків, отриманих з відходів вуглевидобувної промисловості, у пропонованому діапазоні температури 1300-1400 °С, є низьким: при 1300 °С - 65 %, при 1350 °С - 69,7 %. Висока температура спікання шихти приводить, з одного боку, до підвищеної витрати палива, збільшуючи витрату енергоресурсів а, з іншого, обмежує використання способу для відходів, що містять менше 25 % глинозему й більше 6 % Fe2O3. Це пояснюється утворенням при спіканні рідкої фази CaO•Fe2O3 (температура плавлення 1240 °С), що перетворює шихту в склоподібний пластичний стан, що в промислових умовах приводить до утворення в печі спікання склоподібних кілець і охолодей, які порушують режим роботи печі й руйнують її футеровку. Висока витрата палива для проведення процесу спікання при температурі 1300-1400 °С приводить до значних викидів продуктів його згоряння в атмосферу, погіршуючи екологічну ситуацію. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу утилізації техногенних відходів, у якому за рахунок технологічних особливостей забезпечується можливість більш повного утворення алюмінатів кальцію при знижених температурах при запобіганні умов створення склоподібної фази, що приводить до підвищення ступеня вилучення глинозему при зменшенні витрати енергоресурсів і поліпшенні екологічної ситуації. Поставлена задача вирішується тим, що в способі утилізації техногенних відходів, що включає готування шихти із сировини на основі безлужних відходів, що містять глинозем, кремнезем і оксид заліза (III) і карбонату кальцію, спікання шихти, охолодження, вилуговування глинозему зі спеку розчином соди, відділення розчину соди із глиноземом від шламу, виділення глинозему з розчину, і використання шламу для одержання цементного клінкера, згідно винаходу як сировину використовують суміш аргіліту й каоліну фракцією менш 0,08 мм, узятих у масових частинах, що забезпечують вміст у суміші оксиду заліза (III), рівний 1,8-2,8 мас. %, при цьому в процесі готування шихти в неї додають воду, що містить 0,1-0,3 мас. % поверхнево-активних речовин, в кількості 30-40 мас. % від маси шихти, спікання шихти ведуть при температурі 1260-1290 °С, після відділення розчину соди із глиноземом від шламу здійснюють витиснення залишеного в шламі розчину соди із глиноземом водою, що подається в кількості, рівній різниці між кількістю розчину соди, узятого на вилуговування й кількістю відділеного розчину соди, а шлам для одержання цементного клінкера вико 7 ристовують після змішування його з аргілітом і карбонатом кальцію, узятих у співвідношенні, що забезпечує вміст СаО, SiO2, Аl2О3 і Fe2O3 такий же, як в одержуваному цементному клінкері. Доцільно як аргіліт використовувати гірську породу вугільних териконів. Доцільно як каолін використовувати розкривні породи відвалів кар'єрів. Доцільно як карбонат кальцію використовувати вапняк і/або крейду. Доцільно масові частки аргіліту й каоліну визначати по наступних залежностях: 1,8 2,8 %Fe2O3каолін , X %Fe2O3аргіліт %Fe2O3каолін Y 1 1,8 2,8 %Fe2O3каолін , %Fe2O3аргіліт %Fe2O3каолін де X, Y - масова частина аргіліту й каоліну відповідно; %Fe2O3каолін - відсотковий вміст Fe2O3 у каоліні, мас. %; %Fe2O3аргіліт - відсотковий вміст Fe2O3 в аргіліті, мас. %. Готування шихти із сировини, за яку використовують суміш аргіліту й каоліну і карбонату кальцію, забезпечує можливість її спікання при зниженій температурі з одночасним підвищенням ступеня вилучення глинозему й одержанням високоякісної сировини для виробництва цементного клінкера дозволяє вирішити екологічну проблему повної утилізації техногенних відходів при зменшенні витрат енергоресурсів. Суть пропонованого способу пояснюється рисунками, де на фіг. 1 показана залежність ступеня вилучення глинозему від співвідношення масових частин аргіліту й каоліну при температурі спікання 1290 °С ; на фіг. 2 - залежність ступеня вилучення глинозему від вмісту оксиду заліза (III) у суміші аргіліт-каолін. Як показують проведені нами експерименти, ступінь вилучення глинозему (фіг. 1) не лінійно залежить від вмісту в шихті каоліну або аргіліту, а проходить через максимум. Максимальне вилучення глинозему досягається при дотриманні співвідношення масових частин аргіліту й каоліну, що забезпечують вміст у суміші оксиду заліза (III), рівний 1,8-2,8 мас. %, що, з одного боку, сприяє більш повному утворенню алюмінатів кальцію при знижених температурах спікання шихти а, з іншого боку - зниженню кількості утвореної склоподібної фази, забезпечуючи підвищення ступеня вилучення глинозему. У цьому випадку проявляється синергетичний ефект, коли при спіканні мінерали каоліну блокують утворення склоподібної фази аргіліту й тим самим сприяють вилученню з нього Аl2О3, а мінерали аргіліту знижують температуру переходу Аl2О3 каоліну у вилучену форму. Основними компонентами шихти - аргіліту, каоліну й карбонату кальцію є тугоплавкі компоненти, температура плавлення яких складає, °С: оксид кальцію (СаО) - 2587; глинозем (Аl2О3) - 2027; кремнезем (SiO2) -1603; каолін (Аl2О3•2 SiO2) 96727 8 1800; силіманіт - (Αl2Ο3•2 SiO2) - 1810. Утворені при спіканні шихти продукти також мають високі температури спікання, °С: ортосилікат кальцію 2130; алюмінати кальцію 1450 - 1600. Зменшенню температури спікання до 1260-1290 °С сприяють легкоплавкі компоненти - плавні. У цьому випадку роль плавня грає оксид заліза - Fe2O3, що міститься в аргіліті. При нагріванні в інтервалі температур 700-1000 °С оксид заліза перетерплює перетворення: Fe2O3 -Fe2O3 -Fe2O3. У цьому ж інтервалі температур протікає розкладання карбоната кальцію з утворенням СаО. Оскільки перетворення сприяють утворенню продуктів з підвищеною хімічною активністю, то це приводить до ефективного утворення ферита кальцію Ca•Fe2O3, у якого температура плавлення становить 1240 °С. Утворений плавень CaO•Fe2O3 полегшує надалі протікання всіх основних реакцій. Як показують отримані нами експериментальні дані (фіг. 2), збільшення вмісту Fe2O3 приводить до збільшення ступеня взаємодії між основними компонентами шихти. Однак, зі збільшенням вмісту Fe2O3, з одного боку, утворюється склоподібна фаза, що приводить до погіршення саморозсипання спеку, а, з іншого, збільшується ймовірність утворення тугоплавкого 2CaO•Fe2O3 з температурою плавлення 1480 °С, внаслідок чого Fe2O3 перестає виконувати функції плавня. Процеси спікання й саморозсипання спеку погіршуються, що приводить, у підсумку, до зменшення ступеня вилучення глинозему. З даних експерименту виходить, що для досягнення ступеня вилучення глинозему більше 90 % вміст Fe2O3 у суміші аргіліткаолін повинен бути рівним 1,8-2,8 мас. %. Суттєвий вплив на процес спікання й вилучення глинозему надає додавання в процесі готування шихти води, що містить 0,1-0,3 мас. % поверхнево-активних речовин (ПАР). Незважаючи на те, що вода при проведенні процесу спікання випаровується задовго до початку взаємодії між компонентами шихти, вона проникає в тріщини й пори твердих часток шихти, і утворена водяна пара внаслідок розширення викликає їх додаткову диспергацію, що надалі поліпшує процес спікання компонентів шихти. ПАР поліпшують проникнення води в пори й тріщини гідрофобних часток. Кількість води, що додається до шихти, доцільно підтримувати на рівні 30-40 % від маси шихти. При меншій кількості виникають труднощі з її розподілом у шихті через велику в'язкість, більша кількість істотно не впливає на процеси спікання й вилучення глинозему, тому збільшення її кількості недоцільно. Кількість ПАР у воді вище 0,3 % впливу, у межах помилки експерименту, не надає. Одержуваний після виділення глинозему шлам на більш ніж 90 % складається з беліту (Ca2SiO4) одного з основних компонентів портландцементу й може бути використаний для одержання цементного клінкера після змішування його з аргілітом і карбонатом кальцію, узятих у співвідношенні, що забезпечує вміст CaO, SiO2, Al2O3 і Fe2O3 такий ж, як в одержуваному цементному клінкері. Приклад. Пропонований спосіб здійснювали таким чином. 9 Шихту готували із сировини на основі безлужних відходів, за яку використовували суміш аргіліту (гірська порода вугільного терикона шахти Річна Донецької області) і каоліну (розкривні породи відвалів кар'єрів Просянського каолінового родовища). Вміст аргіліту, мас. %: в. п. п. - 18,9; SiO2 56,7; Аl2О3 - 16,2; Fe2O3 - 7,1; CaO - 0,8, вміст каоліну, мас. %: в. п. п. - 9,3; SiO2 - 56,3; Аl2О3 - 32,6; Fe2O3 - 0,1; ТіО2 - 0,5; СаО - 0,2. Каолін і аргіліт окремо подрібнювали в порцеляновому млині й за допомогою сита 008 відбирали частки фракцією менш 0,08 мм. Масові частки аргіліту й каоліну для забезпечення вмісту в суміші оксиду заліза (III), рівного 1,8-2,8 мас. %, визначали по наступних залежностях: 1,8 2,8 %Fe2O3каолін , X %Fe2O3аргіліт %Fe2O3каолін Y 1 де X, Y 1,8 2,8 %Fe2O3каолін , %Fe2O3аргіліт %Fe2O3каолін - масова частка аргіліту й каоліну відповідно; %Fe2O3каолін - відсотковий вміст Fe2O3 у каоліні, мас. %; %Fe2O3аргіліт - відсотковий вміст Fe2O3 в аргіліті, мас. %. Відповідно до масових частин аргіліту й каоліну готували три суміші аргіліт - каолін масою 100 г, у які додавали здрібнену крейду як карбонат кальцію. Отриману шихту поміщали в порцеляновий млин, у який додавали воду, що містить 0,1-0,3 % поверхнево-активних речовин (сульфанол), в кількості 30-40 % від маси шихти. Отриману шихту піддавали спіканню при температурі 1260-1290 °С в електропечі й охолодженню до кімнатної температури. Отриманий спек витримували до повного розсипання в порошок, зважували й поміщали в обігріваний при 70 °С реактор з електричною мішалкою. У реактор додавали розчин соди концентрацією 90 г/л у перерахуванні на Na2O при масовому співвідношенні розчин:спек, рівному 1,5, і проводили вилуговування глинозему зі спеку протягом 20 хвилин. Після цього проводили відділення розчину соди із глиноземом від шламу шляхом фільтрування під вакуумом на лійці з пористою перегородкою. Залишений в шламі розчин соди із глиноземом витісняли водою. Воду подавали в кількості, рівній різниці між кількістю розчину соди, узятого на ви 96727 10 луговування й кількістю відділеного фільтруванням розчину соди. З відділеного від шламу розчину соди із глиноземом виділяли глинозем у такий спосіб. Через розчин соди із глиноземом при температурі 70 °С пропускали діоксид вуглецю й виділяли гідроксид алюмінію, який відфільтровували від розчину соди, промивали водою й прожарювали при температурі 1200 °С для перетворення гідроксиду алюмінію в глинозем. Для одержання цементного клінкера для виробництва портландцементу, що містить, мас. %: СаО - 66; Si2 - 24; Аl2О3 - 5,7; Fe2O3 - 2,3, залишений після відділення шлам змішували з аргілітом і крейдою, які брали в кількості, мас. %: шлам - 10,4; аргіліт - 23,7; крейда - 65,9, і піддавали випалу при температурі 1450 °С. Реалізацію відомого способу по найближчому аналогу здійснювали готуванням двох складів шихти: аргіліт і вапняк, каолін і вапняк. Як сировину на основі безлужних відходів використовували аргіліт і каолін, вміст яких був аналогічний вмістам, використовуваним у пропонованому способі. Окремо до аргіліту й каоліну додавали вапняк витратою, що забезпечує молярні співвідношення між оксидами: СаО : SiO2 = 2; СаО : Аl2О3= 1,5-1,8; СаО : Fe2O3= 1. Далі здійснювали спікання аргіліту з вапняком при температурі 1350 °С і каоліну з вапняком - при температурі 1360 °С, після чого отриманий спек охолоджували до кімнатної температури. Потім з охолодженого спеку вилуговували глинозем розчином соди концентрацією 100 г/л за Na2O. Відділення розчину соди із глиноземом від шламу здійснювали фільтруванням і багаторазовим промиванням водою. Потім з розчину соди із глиноземом виділяли глинозем шляхом пропущення через розчин діоксиду вуглецю й наступного прожарювання, а залишений шлам використовували для одержання цементного клінкера. Технологічні параметри пропонованого (№№ 1-3) і відомого (№№ 4-5) способів і отримані результати представлені в таблиці. Як видно з таблиці, досягнуті результати по ступеню вилучення глинозему показують, що спільне використання двох відходів дозволяє одержати спеки, з яких ступінь вилучення глинозему алюмінію значно вище, ніж окремо при вилученні глинозему з каоліну або аргіліту. Причому, як видно, це досягається при більш низькій температурі. Навіть при температурі спікання 1260 °С ступінь вилучення глинозему алюмінію становить близько 90 %, чого не вдається досягти ні у випадку аргіліту й, тим більше, каоліну. 11 96727 12 Отримані результати Технологічні параметри Склад сиро№ вини, мас. ча- Вміст п/п стини Fe2O3, мас.% аргіліт каолін 1. 2. 3. 4. 5. 0,23 0,31 0,39 1,0 0,77 0,69 0,61 1,0 1,8 2,3 2,8 7,1 0,1 Кількість води, мас. % від маси каолін крейда вапняк шихти 28,1 63,5 30 26,9 60,0 40 25,0 58,5 35 70,8 28,5 71,5 Склад шихти, мас. % аргіліт 8,4 13,1 16,5 29,2 Збільшення ступеня вилучення глинозему за пропонованим способом в порівнянні з відомим свідчить про те, що вміщуваний в аргіліті й каоліні глинозем більш повно зв'язується у вилучену форму - алюмінат кальцію при температурі на 40-110 °С менше, ніж у відомому способі. Зниження температури спікання на 40-110 °С при температурі спікання 1260-1290 °С дозволяє заощадити від 3,1 до 8,5 % використовуваного палива. Відповідно, на ці ж величини зменшиться кількість викиненого в атмосферу діоксиду вуглецю й інших шкідливих продуктів згоряння палива, що зменшить негативний вплив на навколишнє середовище. Збільшення ступеня вилучення глинозему має позитивний ефект при наступній стадії переробки шламу в цементний клінкер. Малий вміст глинозе Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Вміст ПАР у Температура воді, спікання, °С мас.% 0,1 0,3 0,23 Ступінь вилучення глинозему, % 1260 1280 1290 1350 1360 90,3 97,5 91,2 65,3 84,8 му в шламі дозволяє для забезпечення необхідного вмісту оксиду алюмінію, що відповідає його вмісту в цементному клінкері, додавати до шламу більшу кількість аргіліту, що містить глинозем. За рахунок збільшення масової частини аргіліту в шихті, що використовується для одержання цементного клінкера, знижується витрата енергоресурсів на окрему утилізацію техногенного відходу аргіліту при одержанні цементного клінкера. Таким чином, використання пропонованого способу забезпечує можливість більш повного утворення алюмінатів кальцію при знижених температурах при запобіганні умов створення склоподібної фази, що приводить до підвищення ступеня вилучення глинозему при зменшенні витрати енергоресурсів і поліпшенні екологічної ситуації. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюProcess for technogenic waste utilization
Автори англійськоюVecherko Volodymyr Mykolaiovych, Kukoba Leonid Ivanovych, Shapovalov Valerii Vasyliovych, Kolesnyk Tetiana Vykientivna, Vanin Volodymyr Ivanovych, Klymenko Andrii Oleksandrovych
Назва патенту російськоюСпособ утилизации техногенных отходов
Автори російськоюВечерко Владимир Николаевич, Кукоба Леонид Иванович, Шаповалов Валерий Васильевич, Колесник Татьяна Викентьевна, Ванин Владимир Иванович, Клименко Андрей Александрович
МПК / Мітки
МПК: C01F 7/38
Мітки: відходів, спосіб, утилізації, техногенних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-96727-sposib-utilizaci-tekhnogennikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб утилізації техногенних відходів</a>
Попередній патент: Кіоск для зберіганя і продажу питної води та спосіб проведення грубої дефектоскопії при його транспортуванні та установленні
Наступний патент: Спосіб одержання перманганату калію
Випадковий патент: Композиція для хліба з цільного диспергованого зерна пшениці