Спосіб знешкодження відпрацьованих матеріалів
Марінус Пітер Квак [NL]
Йоханнес Симон Бауман [NL]
C04B18 - Використання агломерованих або відпрацьованих матеріалів або відходів в якості наповнювачів для будівельних розчинів, бетону або штучного каменю (використання відпрацьованих матеріалів для виробництва цементу C04B 7/24); обробка агломерованих або відпрацьованих матеріалів або відходів, спеціально призначена для посилення їх наповнюють властивостей в будівельних розчинах, бетоні або штучних каменях
B09B3 - Знищення твердих відходів або переробка їх в щось корисне або нешкідливе
Винахід відноситься до способу знешкодження відпрацьованих матеріалів двох типів, а саме A і B.
Відомий спосіб обробки таких відходів, як наприклад, шлам від дражування, який може бути змішаний з промисловими відходами, осад від очищення і подібні матеріали або порошкові опади від спалювання, наприклад летюча зола, при якому отбросний продукт перетворять в пластичну масу шляхом сушки і / або змішання, причому масу перетворюють в форму окремих частинок, з яких виготовляють керамічні тіла за допомогою сушки і спікання в умовах окислення і при конкретному поступовому збільшенні температури. Після стадії сушки частки (гранули) спочатку нагрівають при температурі приблизно 500-900 o C, наприклад 700 o C, і потім при температурі приблизно 1100 o C, наприклад 1100-1160 o C. В результаті здійснення цього процесу отримують керамічний продукт, який є безпечним для навколишнього середовища (ЕР-А-О-217433).
Недоліком згаданого способу полягає в тому, що необхідно значну кількість енергії, особливо для стадії спікання.
Несподівано було виявлено, що цю проблему можна вирішити комбінованої обробкою відходів двох типів, а саме типу A і типу B. Тип A являє собою відходить матеріал з відносно високим рівнем вмісту енергії, а тип B це містить воду відпрацьований матеріал з відносно низьким рівнем вмісту енергії .
Згідно з винаходом ця обробка складається з піролізу матеріалу типу A для отримання газу і / або масла і вуглець залишку і змішання вуглець залишку з матеріалом типу B в співвідношенні, що забезпечує в суміші менше 80% вуглецевої складової, необхідної для спікання.
Кращий піроліз матеріалу типу A для отримання головним чином газу. При температурі понад 725 o C вихід газу істотно зменшується і одержуваний при піролізі матеріал обвуглюється.
Піроліз здійснюють в окисно бідної або безкисневому середовищі. Як правило, кількість кисню не повинен перевищувати за обсягом 1% Такий кисню може бути включений в матеріал, що піддається піролізу, і він звільняється в процесі нагрівання матеріалів. Якщо це необхідно, в процесі піролізу можна застосовувати такий інертний газ, як азот.
Звільняються в процесі піролізу гази дуже добре підходять в якості паливного газу, наприклад, для сушки і / або спікання. Теплотворна здатність такого паливного газу становить в загальному випадку порядку 19.00-22.500 до y / N m 3.
Загалом піроліз здійснюють таким чином і за такий період часу, що в піролізному залишку утворюється приблизно 5-20, переважно 8-12 частин по масі вуглець залишку. Виявилося, що залишок, який має таку кількість вуглецевого матеріалу, добре підходить до властивостей змішаного матеріалу на стадії спікання. Під час спікання піролізні гази можна безпосередньо вводити в нагрівальні пристрої, іншими словами, піролізний газ можна вводити в полум'я.
До змішання вуглець залишку з матеріалом типу B переважно подрібнювати вуглецевмісний залишок. Це подрібнення сприяє поліпшенню гомогенізації.
Під час змішування відповідно до способу за даним винаходом можна додавати інші матеріали, які можуть підпадати під визначення матеріалу A, а також матеріалу B. Важливою добавкою може бути висушений залишок, який може служити також для зменшення вмісту води в суміші.
Спосіб відповідно до даного винаходу дуже добре підходить для обробки відпрацьованих каталітичних матеріалів, наприклад цеолітів, які знаходять застосування в нафтохімічній галузі промисловості. Загалом цей конкретний відпрацьований матеріал додаватимуть на стадії змішування відповідно до способу обробки за даним винаходом.
Було виявлено, що максимальний розмір часток матеріалу, присутнього на стадії змішування способу відповідно до даного винаходу, повинен бути переважно менше, ніж приблизно 0,5 мм. Взагалі проведення окремої стадії подрібнення матеріалу типу B не буде потрібно. З іншого боку, піролізний залишок буде в формі досить великого шлакоподобного матеріалу, який слід подрібнювати перед здійсненням стадії 2 змішання. Бажано зменшити цей великий матеріал до максимального розміру часток, наприклад 0,5 мм, переважно 0,1 мм. Однак вуглецевмісний залишок і матеріал типу B можуть мати приблизно однакове розподіл розміру часток під час стадії змішування. Конкретний розмір часток сприяє утворенню однорідних і механічно міцних шматочків, і отже, отримання керамічних тіл, що мають однаковий зовнішній вигляд.
Стадію формування можна здійснювати відомим способом, наприклад пропусканням основного матеріалу через екструдер, після чого безперервна стрічка нарізається на шматочки. Отриманим таким чином шматочках можна надати закруглену форму в барабані. Іншим способом отримання гранул є пропускання основного матеріалу через так званий грануляційний диск або барабан, що забезпечує отримання закруглених гранул.
Отримані гранули потім висушують, цей процес може проводитися в тій же печі, яка використовувалася для спікання, наприклад обертається барабанна піч. Також можливо здійснювати висушування в окремій барабанної печі або в печі з гратами або з використанням стрічкового сушителя або барабанного сушителя. В якості теплоносія можливе використання газів, що відходять, отриманих будь-яким способом. Ці гази і пари, що утворюються повинні збиратися і очищатися для того, щоб запобігти, потрапляння забруднюючих елементів в навколишнє середовище.
Стадія спікання та сушіння переважно включає в себе стадію нагрівання в присутності кисню при температурі 500 900 o C, зокрема 600 - 800 o C, наприклад при температурі 700 o C, і стадію спікання при температурі 1050 1250 o C, переважно 1100 1200 o C .
Важливо, щоб в процесі здійснення стадії спікання в суміші містилося б не більше 80% від загальної енергії, необхідної для спікання. Більш високе значення, ніж 80% викличе мимовільне горіння підлягає спікання матеріалу, результатом якого буде погана якість кінцевого керамічного продукту.
Переважно, щоб в суміші було б менше 60% зокрема приблизно 10-40% кількостей енергії, необхідної для спікання.
Винахід додатково пояснюється схемою, представленої на кресленні.
Стадію 9 зневоднення можна здійснювати за допомогою фізичного старіння в декантаціонних басейнах.
Після зневоднення матеріалу до необхідного значення зневоднений залишок, що утворюється на стадії 9, а також вуглистий залишок 3 надходять в змішувальну зону 11, в якій готують однорідну суміш. Ця гомогенізація відбувається в результаті перемішування, подрібнення або просіювання, або їх комбінації.
Після змішування і / або гомогенізації додаткове зневоднення, що досягається механічними або термічними способами, проводять до необхідного значення, наприклад до 65-75% по масі на основі сухого матеріалу (не показано).
Після гомогенізації суміш піддають формуванню в зоні 12. Ця зона формування може містити, наприклад, екструдер для отримання пасом, які ріжуть на шматки, які потім можуть додатково обробляти в барабані.
Після стадії 12 формувань окремі шматки передають в зону 13 сушки / спікання. Хоча для обох видів обробки можна використовувати роздільні зони, однак сушку і спікання зручно здійснювати в одній печі. Конкретні умови по час стадії 13 вказані вище в даному описі.
Після охолодження матеріалу в позиції 14 отримують керамічний продукт 15. Охолодження на позиції 14 супроводжується виділенням енергії, наприклад, у вигляді теплого повітря 16, який потім повторно використовують у даному процесі, як це видно зі схеми.
Відходять гази, що утворюються під час стадії 13, вказані в позиції 17. У зоні 18 подальшого згоряння гази 17 нагрівають до максимуму, наприклад до 1200 o C. Потім гази пропускають через теплообмінник 19, який дає вихід енергії, у вигляді, наприклад, гарячого повітря 20, який повторно використовують у даному процесі, як це видно з доданою схеми.
Охолоджені гази додатково обробляють в зоні 21 очищення з метою отримання очищених газів, що відходять 22. З іншого боку гази, оброблені в зоні 21, можна направити, наприклад, на стадію 2 піролізу, як це видно на схемі, що додається.
1. Спосіб знешкодження відпрацьованих матеріалів, що включає формування з них гранул з посеред сушінням і спіканням, що відрізняється тим, що використовують відпрацьовані матеріали двох типів А і В, де А матеріал, що містить понад 40% по масі горючих органічних речовин, В матеріал, що містить менше 30% по масі горючих ограніческіх речовин і воду, причому матеріал А піддають піролізу для одержання газу і / або масла і вуглець залишку з подальшим змішуванням вуглець залишку і матеріалом у в співвідношенні, що забезпечує в с домішки менш 80% вуглецевої складової, необхідної для спікання.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що матеріал А містить понад 60% по масі горючих органічних речовин в перерахунку на суху речовину і являє собою відходи очисних установок або масляні залишки нафтової промисловості.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що матеріал В містить менше 20% по масі горючих органічних речовин в перерахунку на суху речовину і являє собою забруднений грунт або шлам від землерийних робіт.
4. Спосіб за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що піроліз здійснюють при 450 725 o С, зокрема: при 450 600 o С, переважно при 470 - 520 o С, до отримання підвищеного вмісту олії в продукті піролізу, або при 600 725 o С, переважно при 670 700 o С, для отримання підвищеного вмісту газу в продукті піролізу, при тиску від атмосферного до тиску вище атмосферного до 15 кПа, переважно 10 12 кПа, для підвищеного вмісту олії в продукті піролізу або від атмосферного тиску до тиску вище атмосферного до 5 кПа, переважно 3 3,5 кПа, для пол вчення підвищеного вмісту газу в продукті піролізу.
5. Спосіб за п.1 або 2, який відрізняється тим, що використовують вуглецевмісний залишок у кількості 1 50, переважно 10 25 мас.ч. на 100 мас.ч. матеріалу В.
6. Спосіб за пп.1 5, що відрізняється тим, що перед змішанням зневоднений до змісту води 40 60% по масі матеріалу В і вуглецевий залишок подрібнюють до отримання порошкоподібного або зернистого продукту помелу, при цьому максимальний розмір часток продукту помелу матеріалу В не вище 0 , 5 мм, а вуглець залишку менше 0,1 мм.
7. Спосіб за пп.1 6, який відрізняється тим, що спікання здійснюють у дві стадії при 500 900 o С, переважно 600 800 o С, в присутності кисню і потім при 1050 1250 o С, переважно при 1100 - 1200 o С.
8. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що вуглецевмісний залишок змішують з матеріалом В в співвідношенні, що забезпечує в суміші 60% по масі, переважно 10 40% вуглецевої складової, необхідної для спікання.