Патент на изобретение №2286318
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительным растворам. В способе получения изделий из экологически безопасного строительного раствора, включающем получение указанного раствора смешением минерального вяжущего и содержащих тяжелые металлы и токсиканты шлаков или зол ТЭЦ или ГРЭС, или металлургических или мусоросжигательных заводов, затворением их водой и последующее твердение, проводят СВЧ-обработку полученного раствора облучением в процессе его транспортировки на фторопластовом участке трубопровода при частоте 2450 МГц с мощностью излучения 5-10 кВт при температуре 80°С или СВЧ-обработку полученного раствора облучением в формах или монолите при частоте 460 или 915, или 2450 МГц с мощностью излучения 0,7-5 кВт при 100% влажности и температуре 20°С или 80°С, а твердение проходит при 20°С и 100% влажности в течение 48 часов. Технический результат – повышение эффективности нейтрализации тяжелых металлов и диоксинов, упрощение технологии изготовления строительного раствора и снижение его стоимости. 6 табл.
Изобретение относится к строительным растворам (бетонам), включающим добавки шлаков и зол – содержащих тяжелые металлы и токсиканты отходов ТЭЦ, ГРЭС, металлургических и мусоросжигательных заводов. Известны строительные растворы, содержащие добавки шлаков и зол (1), однако ввиду токсичности последних в настоящее время они применяются только для специальных целей, например для цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Применение в строительных растворах добавок шлака и золы требует их обязательной нейтрализации, для чего в их состав вводят специальные добавки – нейтрализаторы, что усложняет технологию их приготовления и повышает стоимость продукции. Известен способ обезвоживания и переработки токсичных отходов мусоросжигания (2). По этой технологии токсичные золы и шлаки на 1-ой стадии работ непосредственно на мусоросжигательном заводе подвергают специальной обработке негашеной известью, при которой осуществляется химическая нейтрализация в них тяжелых металлов. Далее этот материал на 2-ой стадии работ омоноличивается портландцементом в агломерат – искусственный капсулированный гранулят, который снижает степень выделения диоксинов, благодаря чему раствор может применяться в дорожном строительстве и благоустройстве для производства тротуарной плитки, бортового камня, малых архитектурных форм и др. изделий из бетона (2). Недостатком данного способа является усложнение и удорожание технологии и, главное, низкая эффективность нейтрализации в шлаках и золах тяжелых металлов и диоксинов, поскольку и при смешивании зол и шлаков с негашеной известью, и при грануляции полученного продукта с введением в состав смеси цемента имеет место не химическое взаимодействие активных элементов шлака и золы с минеральным вяжущим, а их “механическое” блокирование в объеме твердеющего раствора. Необходимо химическое связывание активных элементов этих промышленных отходов в твердые растворы минералов, образующих цементный камень. Наиболее близким к заявленному является способ изготовления изделий из экологически безопасного строительного раствора, включающий измельчение зол и шлаков различных производств, в том числе мусоросжигательных заводов, с детоксикантами – ионитами, хелатолигандами и водопонижающей добавкой, обработку водным раствором крепителя из жидкого стекла и ортофосфорной кислоты, смешение обработанных шлаков и зол с цементом и детоксикантами, затворение водой, укладку полученного раствора в формы, выдержку в течение 2-3 часов при температуре 20-40°С и тепловлажностную обработку (3). Недостатком способа является сложность технологии и необходимость обработки шлаков и зол специальными добавками, что повышает стоимость продукции. Задачей изобретения является упрощение технологии и снижение стоимости строительных растворов при высокой эффективности нейтрализации тяжелых металлов и диоксинов. Задача решается тем, что в способе получения изделий из экологически безопасного строительного раствора, включающем получение указанного раствора смешением минерального вяжущего и содержащих тяжелые металлы и токсиканты шлаков или зол ТЭЦ или ГРЭС, или металлургических или мусоросжигательных заводов, затворением их водой и последующее твердение, проводят СВЧ-обработку полученного раствора облучением в процессе его транспортировки на фторопластововм участке трубопровода при частоте 2450 МГц с мощностью излучения 5-10 кВт при температуре 80°С или СВЧ-обработку полученного раствора облучением в формах или монолите при частоте 460 или 915,или 2450 МГц с мощностью излучения 0,7-5 кВт при 100% влажности и температуре 20°С или 80°С, а твердение проходит при 20°С и 100% влажности в течение 48 часов. Сущность предлагаемого способа получения экологически безопасных строительных растворов с добавками шлака и золы состоит в следующем. Сначала определяют содержание основных оксидосодержащих элементов шлака и золы (табл.1) и содержание в них тяжелых металлов и токсикантов (табл.2а), после чего определяют конечный фазовый состав минералов цементного камня, который должен быть получен при заданном режиме твердения, на основе того или иного вяжущего с добавками данного шлака и золы (табл.3). Затем, с учетом стехиометрии и фактического содержания элементов в исходных и конечных продуктах, определяют необходимый качественный и количественный состав строительного раствора (бетона) (табл.4), после чего готовят строительный раствор обычным способом. Отличие предложенного способа в том, что смешанные между собой и затворенные водой компоненты раствора либо подвергают СВЧ-обработке в заданном режиме на частотах 460 или 915, или 2450 МГц с мощностью излучения 0,7-5 кВт при стационарном нагреве твердеющего в формах или монолите раствора во влажной атмосфере при 100% влажности при температуре 20°С либо при температуре 80°C с последующим твердением в течение 48 часов при температуре 20°С, либо СВЧ-обработке в процессе транспортировки на фторопластовом участке трубопровода при частоте излучения 2450 МГц и мощности СВЧ-генератора 5-10 кВт при температуре 80°C с последующим формованием изделий и твердением при 20°С и влажности 100% в течение 48 часов. Это приводит к тому, что в результате протекания химических реакций замещения ионов, атомов и комплексных соединений тяжелых металлов и токсикантов на атомы, ионы и комплексы структурообразующих минералов, формирующих цементный камень в данных условиях на их основе, возникает ряд твердых растворов замещения с Са и Ti-Ca гидросиликатами, гидроалюминатами, гидроалюмоферритами и минералами амфитоловой группы, в которых атомы тяжелых металлов и токсикантов химически “связаны” в малоактивные (с точки зрения токсичности) соединения (табл.3), являющиеся экологически безопасными по величине и ПДК (предельно допустимым концентрациям) (табл.2б). Пример. В работе применялись шлак и зола состава, представленного в табл.1. Во взятых шлаке и золе были определены концентрации тяжелых металлов (табл.2а); видно, что они значительно больше, чем ПДК для этих веществ. Затем были определены основные конечные минералы цементного камня, которые должны возникнуть при СВЧ-обработке того или иного вяжущего (в данном случае портландцемента марки “400”) с мелким заполнителем, например кварцевым песком, добавками данного шлака и золы (взятых в соотношениях, указанных в табл.4) с учетом стехиометрии и фактического содержания элементов в исходных и конечных продуктах (табл.3). Следующая операция – приготовление строительного раствора в смесителе или бетономешалке обычным способом (составы растворов – табл.4), после чего приготовленный раствор подвергается СВЧ-обработке в заданном режиме с мощностью излучения 700 Вт – 5 кВт, либо при стационарном нагреве твердеющего в формах раствора (2 цикла продолжительностью 35 минут каждый в режиме: 5 минут работа – 30 минут перерыв) во влажной атмосфере при 100% влажности при температуре 80°C с последующим твердением в течение 48 часов при температуре 20°С, либо при непрерывной или импульсной обработке строительного раствора в процессе его транспортировки на фторопластовом (тефлон – 4) участке растворопровода диаметром 100 мм и длиной 9,6 м при частоте излучения 2450 МГц и мощности СВЧ-генератора 5-10 кВт при температуре 80°C с последующим твердением образцов при температуре 20°С и влажности 100% в течение 48 часов (контрольные образцы СВЧ-обработке не подвергались). Составы растворов и значения прочности, полученных на их основе образцов-цилиндров диаметром 40 мм цементного камня представлены в табл.4, значения содержания тяжелых металлов в цементном камне, шлаке и золе продуктов мусоросжигания (ТБО) до (табл.2а) и после (табл.2б) их СВЧ-обработки в составе строительного раствора состава (объемные части): цемент М-400 – 40; шлак – 20; зола – 15; песок кварцевый – 15; вода – 20. В таблице 3 фазовый состав минералов цементного камня на основе портландцемента М-400 с добавками содержащих тяжелые металлы зол и шлаков – продуктов мусоросжигания ТБО – после их СВЧ-отверждения в течение 48 часов. Характер изоморфных замещений в кристаллах структурообразующих минералов: твердые растворы с гидросиликатами, гидроалюминатами и гидроалюмоферритами кальция, твердые растворы с минералами амфиболовой группы, вкрапления в минералах типа базальта (локально), твердые растворы титаногидросиликатов кальция.
Формула изобретения
Способ получения изделий из экологически безопасного строительного раствора, включающий получение указанного раствора смешением минерального вяжущего и содержащих тяжелые металлы и токсиканты шлаков или зол ТЭЦ, или ГРЭС, или металлургических или мусоросжигательных заводов, затворением их водой и последующее твердение, отличающийся тем, что проводят СВЧ-обработку полученного раствора облучением в процессе его транспортировки на фторопластовом участке трубопровода при частоте 2450 МГц с мощностью излучения 5-10 кВт при температуре 80°С или СВЧ-обработку полученного раствора облучением в формах или монолите при частоте 460, или 915, или 2450 МГц с мощностью излучения 0,7-5 кВт при 100% влажности и температуре 20 или 80°С, а твердение проходит при 20°С и 100% влажности в течение 48 ч.
HE4A – Изменение адреса для переписки с обладателем патента Российской Федерации на изобретение
Новый адрес для переписки с патентообладателем:
Извещение опубликовано: 20.11.2006 БИ: 32/2006
RH4A – Выдача дубликата патента Российской Федерации на изобретение
Дата выдачи дубликата: 15.02.2008
Наименование лица, которому выдан дубликат:
Извещение опубликовано: 10.04.2008 БИ: 10/2008
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CrIII