CZ24394U1

CZ24394U1 - Prostředek pro zpevnění povrchů jemných materiálů

Info

Publication number: CZ24394U1
Application number: CZ201226221U
Authority: CZ
Inventors: Buryan@Petr; Vošta@Jan; Sokol@Pavel; Donát@Pavel; Snop@Roman
Original assignee: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze; CEZ Energetické produkty, s.r.o.
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-10-08

Description

Prostředek pro zpevnění povrchů jemných materiálů

Oblast techniky

Při spalování pevných substancí v různých zařízeních včetně energetických vznikají mj. i tuhé vedlejší produkty, tzn. popel, škvára, nedopal a produkty z čištění spalin, atd. Tyto obsahují v převážném množství případů i tuhé mikročástice.

Tyto vedlejší produkty se ukládají na různých skládkách či plochách, z jejichž vnějších povrhů, když uložený materiál vyschne závan a/nebo poryv větru strhává jemný, suchý materiál, který se dostává do vznosu. Stržené substance jsou poté dále transportovány proudící vzdušinou krajinou s minimální sedimentací a způsobují znečištění ovzduší, které může vést k bronchitidám astmoidního charakteru. Stržené substance velmi významně znečišťují i pracovní prostředí na skládkových plochách, resp. způsobují i řadu komplikací pro pracovní techniku využívanou k ukládání sypkých produktů.

V dalších případech sedimentující částice způsobují znečištění životního prostředí, pracovního prostředí, domácností, atd. Prach sedimentuje i na povrchu různých těžce dostupných míst a jeho smývání srážkovou vodou a/nebo tajícím sněhem způsobuje mnohé nežádoucí negativní situace.

V mnoha případech sedimentující částice způsobují i nežádoucí koroze a abraze.

Oblast techniky, kam bychom mohli zařadit tento problém, je manipulace, transport a ukládání sypkého materiálu pri pohledu na tento materiál jako tekutinu.

Dosavadní stav techniky

V současné době se omezuje vznos jemných materiálů z průmyslových skládek přídavkem solidifikujících materiálů, pokrytím jejich povrchů různými typy fólií nebo plachtami, převrstvením zeminou a/nebo omicí, vlhčením, či skrápěním povrchů vodou. Např. po dešťové přeháňce je jemný materiál na skládkách, či jiných plochách vlhký, přičemž tento stav je výhodný do doby vysušení úložišť, kdy opět dochází závany větru ke vznosům jemných částic uložených materiálů.

Přídavky oxidu a/nebo hydroxidu vápenatého, vápenného hydrátu a/nebo cementu k velmi jemným vedlejším energetickým produktům v minulosti byly směřovány tak, aby jejich účinkem proběhly reakce vedoucí ke zpevnění uložených materiálů, resp. zpevněním povrchu se docilovalo požadované stabilizace povrchu. Zabránění vznosu jemných částic z povrchu úložišť bylo prováděno i prostřednictvím komplexní činnosti zahrnující pokládání geotextilií, převrstvení povrchu různými zeminami, omicí a osevem různých rostlin. Všechny tyto postupy jsou časově a ekonomicky velmi náročné a nákladné. Spotřeba všech materiálů v těchto případech je velmi rozsáhlá a je spojena i s rozsáhlým transportem.

Aplikace vodního skla vedoucí ke vzniku geopolymerů dle PV 2009-788 v mnoha případech omezuje jeho aplikace, protože tato substance s ohledem na svůj chemický charakter nesmí přijít do styku s půdou.

Dosavadní stav techniky dosud nezvládá plně tento problém, který ohrožuje kvalitu životního prostředí.

Podstata technického řešení

Z výše uvedených důvodů byl připraven jednoduchý, netoxický prostředek ve formě vodného roztoku, který podle technického řešení obsahuje vodný roztok Škrobu o koncentraci 0,00001 až 5 % hmotn.

Dále s výhodou obsahuje polyvinylalkohol o koncentraci 0,00001 až 5 % hmotn. a/nebo styrenakrylátový kopolymer o koncentraci 0,00001 až 20 % hmotn.

- 1 CZ 24394 Ul

Prostředek s výhodou dále obsahuje směs povrchově aktivních látek v množství 1.10'³ až 10 % hmotn. představující s výhodou reakční produkt ethylenoxidu a propylenoxidu a/nebo mastných alkoholů a oxoolefinu a/nebo mastných kyselin a oxoolefinu.

Tyto organické a/nebo makromolekulami látky reagují řadou reakcí s vedlejšími produkty spalo5 vání uhlí a cíleně způsobují stabilizaci povrchové vrstvy smočených materiálů včetně samotné podpovrchové vrstvy. Prostředek je ve formě vodného roztoku a aplikuje se s výhodou postřikem na určený povrch ke stabilizaci. V případě vedlejších energetických produktů reagují tyto do formy jednoduchých polymerů a kopolymerů. Organické materiály se pak polymerací na povrchu zabudují do jemného materiálu a povrch stabilizují. Přídavek povrchově aktivních látek ío usnadňuje penetraci prostředku do stmelované hmoty. Jejich výhodou je i možné opětovné rozpouštění a hlubší penetrace do sypkého materiálu. Různými dlouhodobými i krátkodobými reakcemi organického matriálu přírodního charakteru vznikají komponenty, které napomáhají obnovení bioprocesů na povrchu uložených substancí.

Příklady provedení technického řešení is Příklad 1

Do kropícího vozu s cisternou o objemu 50001 byl připraven vodný 0,4 % hmot. roztok Škrobu. Tímto roztokem byl pokropen povrch skládky elektrárenského popílku o rozloze 10 ^x 50 m a výšce vrstvy 1500 cm tak, aby na 1 m² byl použit 1 litr roztoku. Povrch po 5 denním oschnutí za slunečního počasí se zpevnil a i po několikatýdenním skladování, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán pri poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic popílku do proudícího ovzduší. Vrstva velmi tuhého materiálu v různých místech povrchu se pohybovala v rozmezí 0,5 až 2 cm.

Příklad 2

Do kropícího vozu s cisternou o objemu 5000 litrů byl připraven vodný roztok Škrobu v kon25 centraci 0,1 % hmotn. Tímto roztokem byl pokropen 2* povrch strusky ze spalování uhlí v práškovém kotli o rozměrech 25 ^x 20 m tak, aby na 1 m² byl použit dvakrát 1 litr roztoku. Povrch uloženého materiálu prokázal významné zpevněni. Zpevněný povrch nebyl narušen ani dvoudenními srážkami o vydatnosti 8 mm/m² po předcházejícím měsíčním uložení.

Příklad 3

Povrch skládky elektrárenského popílku o rozloze 20 ^x 100 m byl opakovaně skropen vodou tak, že na jeden m² povrchu skládky bylo použito 5 litrů vody. Poté byl povrch smočen prostřednictvím kropícího mechanismu umístěného na podvozku traktoru o objemu 1000 litrů. Použitý vodný roztok škrobu měl koncentraci 0,05 % hmotn. Tímto roztokem byl pokropen povrch tak, aby na 1 m² bylo použito třikrát 1 litr roztoku. Pro zvýšení pevnosti povrchu byl povrch ještě jednou pokropen po 1 jarním měsíci, kdy průměrná denní teplota dosahovala 12,5 °C. Povrch uloženého materiálu vykazoval významné zpevnění i po 6 měsících deponování.

Příklad 4

Do kropícího vozu s cisternou byl připraven vodný roztok škrobu a styren-akrylátového kopolymeru, přičemž každá komponenta měla koncentraci 0,2 % hmotn. Tímto roztokem byl pokropen povrch filtrového popílku z fluidního kotle spalujícího hnědé uhlí o rozměrech 25 ^x 50 m tak, aby na 1 m² byly použito 0,8 litru roztoku. Uložený materiál prokázal významné zpevnění povrchu.

Příklad 5

Do kropícího vozu s cisternou byl připraven vodný roztok styren-akrylátového kopolymeru o koncentraci 2 % hmotn. Tímto roztokem byl pokropen povrch filtrového popílku z fluidního

CZ 24394 Ul kotle spalujícího hnědé uhlí o rozměrech 25 ^x 50 m tak, aby na 1 m² byly použit 1 litr roztoku.

Po 10 dnech byl povrch pokropen vodným roztokem škrobu o koncentraci 0,2 % hmot. Poté byl povrch úložiště po 10 dnech pokropen vodným roztokem Škrobu o koncentraci 0,05 % hmot.

Uložený materiál prokázal významné zpevnění povrchu.

Příklad 6

Do plastového zásobníku byl připraven vodný roztok škrobu o koncentraci 0,1 % hmot., ke kterému byl přidán polyvinylalkohol v množství, aby jeho koncentrace dosáhla 0,05 % hmot. Tímto roztokem byl pokropen prostřednictvím konví a ručních postřikovačů povrch 100 m² sypkého materiálu s 95 % hmot. částic o velikosti <0,5 mm. Při zpevnění povrchu bylo průměrně aplikováno 1,6 1 na 1 m². Roztok způsobil ztuhnutí povrchu tohoto materiálu. Vznos mikroskopických částic větrem nebyl zaznamenán ani po 2 měsících pozorování, kdy se vystřídaly různé typy počasí.

Příklad 7

Ve velkoobjemové nádobě vybavené čerpadlem byl připraven vodný roztok škrobu o koncentraci 0,08 % hmot., 2,0 % hmot. styren-akrylátového kopolymeru a polyvinylalkoholu o koncentraci 0,1 % hmot. Tímto směsným roztokem byl pokropen prostřednictvím hadice opatřené rozstrikovacími elementy povrch ložového popele z fluidního kotle spalujícího hnědé uhlí a dřevní štěpku za současného dávkování vápence jako odsiřovacího prostředku o rozloze 250 m². Použitý roztok způsobil ztuhnutí povrchu tohoto materiálu a eliminoval vznos mikroskopických částic proudícím vzduchem po jeho povrchu. Povrch úložiště nebyl narušen po dvoutýdenním tvrdnutí ani chůzí člověka po povrchu postříkané plochy.

Průmyslová využitelnost

Navržený prostředek má široké použití při zpevňování povrchů ploch s uskladněným sypkým materiálem vznikajícím ze spalování uhlí pro zabránění úletu materiálů z jejich úložišť spojeného se vznikem tvorby nežádoucích situací vedoucích k znečištění životního prostředí.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Prostředek pro zpevnění povrchů jemných materiálů, zejména z energetických zařízení, vyznačený tím, že obsahuje vodný roztok škrobu o koncentraci 0,00001 až 5 % hmotn.
2. Prostředek podle nároku 1, vyznačený tím, že dále obsahuje polyvinylalkohol o koncentraci 0,00001 až 5 % hmotn.
3. Prostředek podle nároku 1, vyznačený tím, že dále obsahuje styren-akrylátový kopolymér o koncentraci 0,00001 až 20 % hmotn.
4. Prostředek podle nároků laž3, vyznačený tím, že obsahuje směs povrchově aktivních látek v množství 1.10’³ až 10% hmotn. představující s výhodou reakční produkt ethylenoxidu a propylenoxidu a/nebo mastných alkoholů a oxoolefinu a/nebo mastných kyselin a oxoolefinu.