Способ переработки грунтов, загрязненных нефтепродуктами
METHOD FOR PROCESSING SOILS POLLUTED WITH PETROLEUM PRODUCTS

Изобретение относится к способам переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами путем их сжигания в печи шлакового расплава, с последующим захоронением полученных продуктов или использованием их для получения других полезных материалов. Изобретение может быть использовано там, где возникает возможность или случаи пролива нефтепродуктов на открытый грунт.
5
Известен способ переработки жидких и твердых нефтесодержащих отходов путем их предварительного смешивания с известью в соотношении (мас.) 0,1-50%. При этом протекают процессы обезвоживания, сорбции углеводородных компонентов и нейтрализации шламов и образование смешанных (из органических и неорганических веществ) гранул, которые в дальнейшем подвергаются сушке при температуре 60-200°С, пиролизу при 400-500°С и обжигу при 750-1150°С. Отходящие газы, содержащие органические компоненты, сжигают (Пат. США N 5087375, МКИ  В01D, 1993 г.).
Этот способ позволяет перерабатывать нефтесодержащие отходы практически любого состава с получением в итоге инертных минеральных гранул, которые могут быть использованы в производстве строительных материалов.
Однако, сложность (многостадийность) процесса переработки нефтешламов данным способом, а также необходимость осуществлять процесс дожига и очистки отходящих газов от вредных примесей являются существенным недостатком данного способа.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемым результатам является способ переработки нефтесодержащих отходов (шламов), включающий их предварительное обезвоживание и последующую термическую обработку во вращающемся устройстве при температуре 300-400°С с добавлением гравия или щебня в массовом соотношении 1: 2 или 1:3, отличающийся тем, что предварительное обезвоживание исходного сырья ведут в механическом измельчителе, а термическую обработку осуществляют путем контактирования обезвоженного сырья во вращающемся смесителе с нагретым в барабанных печах до температуры 300-400°С щебнем или гравием. При этом на выход вращающегося смесителя подают дымовые газы с барабанных печей нагрева щебня или гравия (Пат. RU №2 156 750 от 27.09.2000. Бюл. №27).
Однако и здесь наблюдается сложность осуществления процесса переработки. Это предварительное обезвоживание исходного сырья в механическом измельчителе и термическая обработка во вращающемся смесителе с нагретым в барабанных печах гравием или щебнем с подачей дымовых газов от нагрева щебня или гравия в барабанный смеситель.
Задачей изобретения является упрощение процесса переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе переработки грунтов загрязненных нефтепродуктами включающем их предварительное обезвоживание и последующую термическую переработку в печи шлакового расплава. При температуре от 1300 до 1500°С в печь подают металлургический шлак либо шлак и золу угольной энергетики и в полученный расплав вводят воздух обогащенный кислородом и природный газ совместно с грунтом загрязненным нефтепродуктами при суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах от 7000 до 8100 кДж/кг.
Сущность способа заключается в следующем.
При температурах 1300-1500°С грунт плавится и переходит в шлаковый расплав, а нефтепродукты, содержащиеся в грунте, сгорают, выделяя тепло. Недостаток тепла необходимого для поддержания температур 1300-1500°С восполняется за счет дополнительного тепла выделенного при сгорании природного газа.
При температуре ниже 1300°С происходит неполное разложение диоксинов и фуранов образованных при сжигании нефтепродуктов, а шлак находится в твердом состоянии. При температурах выше 1500°С происходит полное плавление грунтов и дальнейшее повышение температуры (увеличение расхода природного газа) является необоснованным.
При суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах ниже 7000 кДж/кг выделяется недостаточное количество теплоты для достижения температуры сжигания 1300°С. При суммарной теплоте сжигания природного газа и нефтепродуктов содержащихся в грунтах выше 8100 кДж/кг идет необоснованный перерасход природного газа и достижение температур выше 1500°С.
В связи с получением плавленых шлаков при переработке грунтов загрязненных нефтепродуктами в печах шлакового расплава их можно использовать для получения строительных материалов по известным технологиям.
Способ осуществляли в модельной печи шлакового расплава.
Пример 1. Для осуществления способа переработки исходной шихты (модельная смесь грунта загрязненного нефтепродуктами) состава мас.%: 80 песка и 20 масла машинного отработанного теплотворной способностью 33440 кДж/кг перед сжиганием тщательно перемешивали. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1100°С расплав не образовывался, при 1200°С шлак спекался, но не плавился, при 1300°С образовывался жидкотекучий расплав. После чего включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 7000 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака в соответствии с приказом МПР №511 от 15 июня 2001 г., относится к 4 классу опасности (малоопасные, БКР - менее 100) для окружающей природной среды.
Пример 2. Шихта для осуществления способа готовилась, как и в примере 1. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1400°С включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 7600 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Как и в первом примере, фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака, относился к 4 классу опасности (малоопасным) для окружающей природной среды.
Пример 3. Шихта для осуществления способа готовилась, как и в примере 1. В печь предварительно загружали шлак (шлак черной или цветной металлургии, шлак или летучую золу ТЭЦ) и разогревали. При температуре 1500°С включали продувку расплава воздухом обогащенного кислородом, подавали природный газ и начинали загрузку подготовленной шихты при суммарной теплоте сжигания грунта загрязненного нефтепродуктами + природного газа, 8100 кДж на кг грунта загрязненного нефтепродуктами. При этом процесс шел равномерно с постоянной температурой. Как и в первом примере, фураны и диоксины практически отсутствовали в отходящих газах, а полученный продукт виде жидкого шлака, относился к 4 классу опасности (малоопасным) для окружающей природной среды. Дальнейшее увеличение температуры не имеет смысла, т.к. это приведет к необоснованному перерасходу природного газа.
Технический результат изобретения заключается в повышении степени экологической защиты окружающей среды, расширении технологических возможностей за счет получения экологически чистого шлака с использованием получения строительных материалов по известным технологиям.