СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
PROCEDURE FOR PROCESSING INDUSTRIAL WASTES INTO BUILDING MATERIAL

Изобретение относится к способу переработки отходов гальванического, ацетиленового, металлообрабатывающего производств с целью утилизации этих отходов и получения строительных материалов, например тротуарной плитки, облицовочных панелей и других.
Известна система производства огнеупорных изделий из алюмосиликатного сырья, содержащая участки подготовки компонентов шихты и фосфатного связующего, смешения и формовки полуфабрикатов с последующей термообработкой, RU №79886 U1, C04B 18/00, С04В 22/00, 2009.01.20.
Известно устройство для получения строительных материалов из смеси промышленных отходов с добавками битума, органических и минеральных наполнителей, содержащее накопитель отходов, шнековый смеситель, нагреватель, RU №67019 U1, B29C 33/02, В09В 3/00, 2007.10.10.
Известен способ утилизации магнийсодержащих твердых отходов в виде твердых магнийсодержащих шлаков путем измельчения их в шаровых мельницах, RU №2339464 C1, B09B 3/00, С04В 9/02, 2008.11.27; RU №2339465 C1, B09B 3/00, С04В 28/00, 2008.11.27.
Известен способ подготовки гальваношламов к утилизации и переработке, включающий перемешивание гальваношламов с торфом в реакторе при добавлении извести, RU №2219261 C1, C22B 7/00, 2003.12.20.
Известен способ переработки металлосодержащих отходов, включающий их смешивание со связующим, формирование смеси с помощью экструдера и термическую обработку, RU №2083694 C1, C22B 1/243, 1997.07.10.
Известен способ термической переработки металлосодержащих отходов, включающий обезвоживание термической сушкой, измельчение и прокаливание, RU №2078061 C1, C02F 11/12, 1997.04.27.
Известен способ утилизации шламогряземасляных отходов металлообрабатывающих производств, включающий смешивание отходов с песком и термическую обработку смеси, RU №2133648 C1, B09B 3/00, С04В 18/04, 1999.07.27.
Известен способ получения угольных брикетов, включающий смешение шихты угольного шлама с добавками, брикетирование и последующую термообработку, RU №2078794 C1, C10L 5/20, 1997.05.10.
Известен способ получения топливных брикетов, заключающийся в переработке высоковлажных продуктов при смешении их с цементом при последующей термической обработке, RU №2227803 C1, C10L 5/06, 2004.04.27.
Известен способ получения топливных брикетов, включающий увлажнение продуктов переработки, прессование на гидравлическом прессе и термическую обработку, RU №2254360 C1, C10L 5/22, 2005.06.20.
Известно явление самоструктурирования в брикетах из твердых материалов, заключающееся в том, что при смешении и формовании давлением продуктов переработки с активным связующим возникают сложные флюидные системы, состоящие из внутренней влаги, растворенного в ней связующего, минеральных компонентов и органических частиц смеси, которые в процессе уплотнения при формовании мигрируют к центру брикета, непрерывно обогащаясь растворенной и вовлеченной в них твердой фазой материала переработки, а при последующей термообработке полученного материала происходит интенсивная миграция сложных флюидных систем от центра к периферии, что в результате температурной деструкции и адсорбции компонентов этих систем на поверхности углеродсодержащих частиц сопровождается циклическим выпадением из них твердой фазы на радиально расположенных относительно центра уровнях, обеспечивающих дополнительное армирование и упрочнение брикета, Ю.А.Нифонтов, Ю.В.Шувалов, А.А.Бенин "Явление самоструктурирования при брикетировании углеродсодержащих твердых материалов с активным тонкодисперсным связующим", В.В.Потоцкий. Регистрация научных открытий (Методология и практика). - М.: МААНОИ, 2004. С.249-250.
Известен способ утилизации гальванического шлама, включающий термическую обработку гальванического шлама в сушильной камере, механическую обработку гальванического шлама в измельчителе, приготовление в смесителе формовочной смеси из измельченного гальванического шлама с использованием наполнителей, проведение формовки смеси экструзией через фильеру и окончательную термическую обработку экструдата, RU №2152253 C1, B01J 23/70, 2000.07.10.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящего изобретения.
В «ближайшем аналоге» возможности переработки отходов промышленных производств ограничены утилизацией только отходов гальванического производства.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей расширить возможности утилизации отходов различных промышленных производств, улучшить технологический процесс и повысить качество формовочной смеси и строительного материала в целом.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ переработки промышленных отходов в строительный материал заключается в утилизации гальванического шлама, включающей термическую обработку гальванического шлама в сушильной камере, механическую обработку гальванического шлама в измельчителе, приготовление в смесителе формовочной смеси из измельченного гальванического шлама с использованием наполнителей, проведение формовки смеси экструзией через фильеру и окончательную термическую обработку экструдата.
Способ содержит утилизацию отходов ацетиленового и металлообрабатывающего производств в виде карбидного ила и металлического песка дробеструйных установок, соответственно, включает термическую и механическую обработку карбидного ила аналогично гальваническому шламу и отбор металлического песка дробеструйных установок просеиванием его сквозь сито с диаметром ячеек не более 1-2 мм, приготовление формовочной смеси из карбидного ила и гальванического шлама при влажности их 15-20%, металлического песка и наполнителей в виде речного песка с доломитом и цемента С300, который проводят при мас.% соотношении:
Гальванический шлам
20-40
Карбидный ил
5-15
Металлический песок
10-25
Речной песок с доломитом
20-30
Цемент С300
20-30.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Осуществление способа включает переработку отходов гальванического, ацетиленового, металлообрабатывающего производств, что расширяет возможность утилизации промышленных отходов различных производств.
Проведение термической и механической обработок улучшает технологический процесс переработки при осуществлении способа.
Проведение термической обработки гальванического шлама и карбидного ила до определенной влажности и последующее измельчение улучшают технологический процесс формирования смеси и ее экструдирование.
Формирование смеси из гальванического шлама и карбидного ила оказывает влияние на структуризацию строительного материала.
Использование в качестве наполнителей речного песка с доломитом и цемента С300 оказывает влияние на процесс получения формовочной смеси и на ее качество.
Введение в состав формовочной смеси металлического песка и цемента С300 повышает прочностные характеристики строительного материала.
Выбор оптимальных соотношений компонентов для приготовления формовочной смеси повышает качество строительного материала.
Использование при переработке гальванического шлама и карбидного ила оказывает влияние на процесс самоструктурирования при смешении и формовании давлением продуктов переработки, что повышает качество строительного материала.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема технологической линии переработки промышленных отходов.
Технологическая линия включает:
Сушильную камеру гальванического шлама - 1,
измельчитель гальванического шлама - 2.
Сушильную камеру карбидного ила - 3,
измельчитель карбидного ила - 4.
Сито - 5.
Емкость для наполнителя (в виде цемента) - 6.
Емкость для наполнителя (в виде речного песка с доломитом) - 7.
Смеситель формовочной смеси - 8.
Экструдер - 9.
Сушильное устройство экструдата - 10.
Способ осуществляют следующим образом.
Способ включает переработку отходов гальванического, ацетиленового, металлообрабатывающего производств.
Гальванический шлам с влажностью 60-70%, как отход гальванического производства, подают в сушильную камеру 1 для термической обработки при температуре 110-120°С до влажности 15-20%. Гальванический шлам измельчают в измельчителе 2.
Карбидный ил с влажностью 70-80%, как отход ацетиленового производства, подают в сушильную камеру 3 для термической обработки при температуре 110-120°С до влажности 15-20%, аналогично гальваническому шламу. Карбидный ил измельчают в измельчителе 4.
Металлический песок дробеструйных установок, как отход металлообрабатывающего производства, подают на сито 5 с диаметром ячеек не более 1-2 мм для отсева металлического песка и использования его при приготовлении формовочной смеси.
Измельченные гальванический шлам и карбидный ил, металлический песок и наполнители в виде цемента и речного песка с доломитом с помощью дозаторов (не показаны) загружают в смеситель 8 для формовки смеси. Цемент используют марки - цемент С300.
Приготовление формовочной смеси в смесителе 8 проводят при оптимальных мас.% соотношениях компонентов: гальванический шлам 20-40, карбидный ил 5-15, металлический песок 10-25, речной песок с доломитом 20-30, цемент С300 20-30.
Формовку смеси осуществляют экструзией через фильеру в экструдере 9.
Экструдат проходит окончательную термическую обработку в сушильном устройстве 10.
В качестве экструдера может быть выбран любой шнековый экструдер, а форму фильеры определяет назначение изделий строительного материала.
В качестве сушильных камер гальванического шлама и карбидного ила могут быть использованы любые сушильные камеры аналогичного назначения, определяемые производительностью технологической линии.
В качестве измельчителей, сита, смесителя формовочной смеси, сушильного устройства экструдата могут быть использованы любые известные типы соответствующего назначения.
Пример 1
Получение строительного материала в виде тротуарной плитки.
Гальванический шлам с влажностью 70% подают в сушильную камеру 1 и проводят термическую обработку при температуре 120°С до влажности 20%. Гальванический шлам измельчают в измельчителе 2 (форма и размеры частиц - произвольные) и подают в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 40 мас.%.
Карбидный ил с влажностью 80% подают в сушильную камеру 3 и проводят термическую обработку при температуре 120°С до влажности 20%. Карбидный ил измельчают в измельчителе 4 (форма и размеры частиц - произвольные) и подают в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 15 мас.%.
Металлический песок в количестве 25 мас.% подают в смеситель формовочной смеси 8 после просеивания металлического песка дробеструйных установок на сите 5.
В качестве наполнителя используют речной песок с доломитом и подают его в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 30 мас.%.
В качестве наполнителя используют цемент С300 и подают его в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 30 мас.%.
Формовку смеси проводят экструзией через фильеру в экструдере 9. Фильера соответствует размерам тротуарной плитки.
Тротуарная плитка проходит термическую обработку в сушильном устройстве 10. Затем она охлаждается и транспортируется.
Пример 2
Получение строительного материала в виде облицовочной панели.
Гальванический шлам с влажностью 60% подают в сушильную камеру 1 и проводят термическую обработку при температуре 110°С до влажности 15%. Гальванический шлам измельчают в измельчителе 2 (форма и размеры частиц - произвольные) и подают в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 20 мас.%.
Карбидный ил с влажностью 70% подают в сушильную камеру 3 и проводят термическую обработку при температуре 110°С до влажности 15%. Карбидный ил измельчают в измельчителе 4 (форма и размеры частиц - произвольные) и подают в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 5 мас.%.
Металлический песок в количестве 10 мас.% подают в смеситель формовочной смеси 8 после просеивания металлического песка дробеструйных установок на сите 5.
В качестве наполнителя используют речной песок с доломитом и подают его в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 20 мас.%.
В качестве наполнителя используют цемент С300 и подают его в смеситель формовочной смеси 8 в количестве 20 мас.%.
Формовку смеси проводят экструзией через фильеру в экструдере 9. Фильера соответствует размерам облицовочных панелей.
Облицовочные панели проходят термическую обработку в сушильном устройстве 10. Затем она охлаждается и транспортируется.
Использование мас.% компонентов при получении формовочной смеси согласно примерам 1 и 2 является оптимальным.
Использование при переработке гальванического шлама и карбидного ила оказывает влияние на качество строительного материала, поскольку процесс механической и химической переработки этих отходов оказывает влияние на самоструктурирование получаемого строительного материала.
Проведена проверка прочности опытных образцов строительного материала на сжатие. Испытание проводилось на прессе П-125. Данные испытаний приведены в таблице.
Определение предела прочности на сжатие образцов строительного материала
№ образца
Поперечное сечение, мм
Максимальная нагрузка, кг
Предел прочности, МПа
1
59-89
14000
26,6
2
59-93
14000
25,5
3
60-100
13800
23,0
Среднее значение
25,0
Способ переработки отходов гальванического, ацетиленового, металлообрабатывающего производств, использование известных наполнителей, получение формовочной смеси, проведение экструзии и получение строительного материала при применении широко известного оборудования подтверждают целесообразность переработки отходов промышленных производств и обуславливают, по мнению заявителя, соответствие предложенного способа критерию «промышленная применимость».
Использование предложенного способа позволяет:
- расширить возможности утилизации отходов различных промышленных производств,
- улучшить технологический процесс,
- повысить качество формовочной смеси и строительного материала в целом.