CZ26893U1

CZ26893U1 - Prostředek pro úpravu povrchů jemných materiálů

Info

Publication number: CZ26893U1
Application number: CZ2014-29201U
Authority: CZ
Inventors: Petr Buryan; Pavel Sokol; Pavel Donát; Roman Snop
Original assignee: Vysoká škola chemicko- technologická v Praze; Čez Energetické Produkty, S.R.O.
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-05-05

Description

Prostředek pro úpravu povrchů jemných materiálů

Oblast techniky

Při spalování, resp. spoluspalování řady substancí v rozličných zařízeních vznikají tuhé vedlejší produkty, jako je popel, škvára, nedopal a produkty z čištění, které obsahují velké množství mikročástic.

Tyto produkty vedle jejich přímého využití jako stavební materiály atd. se ukládají na různých skládkách či plochách. Když uložený materiál vyschne závan a/nebo poryv větru strhává z jejich povrhů jemnou, suchou substanci, která se dostává do vznosu. Tato je poté dále transportována proudící vzdušinou krajinou s minimální sedimentací a způsobuje znečištění ovzduší. Stržená substance taktéž znečišťuje i pracovní prostředí na skládkových plochách nebo způsobuje mnohé komplikace pro pracovní techniku využívanou k ukládání sypkých produktů.

Sedimentující částice způsobují znečištění životního či pracovního prostředí, parkovacích ploch, dopravních tras, atd. V mnoha případech prach sedimentuje na povrchu různých míst, ze kterých se dostává opětovně do vznosu. To způsobuje poté další nežádoucí a negativní situace.

Obdobné problémy se týkají i mletí, skladování, manipulace a transportu materiálů obsahujících velké množství mikročástic.

Oblast techniky, do které je možné zařadit tento problém při posuzování sledovaného materiálu je manipulace, transport a ukládání sypkého materiálu.

Dosavadní stav techniky

V současné době se omezuje vznos jemných materiálů ze skládek přídavkem solidifikujících materiálů, pokrytím jejich povrchů různými typy folií nebo plachtami, převrstvením zeminou a/nebo omicí, vlhčením, skrápěním povrchů vodou nebo vodnými roztoky v ní rozpustných různých materiálů.

Solidifikace skládkovaných materiálů prostřednictvím přídavku oxidu a/nebo hydroxidu vápenatého, vápenného hydrátu a/nebo cementu k vedlejším energetickým produktům v minulosti byly uplatňovány tak, aby jejich účinkem proběhly reakce vedoucí ke zpevnění povrchu uložených materiálů, čímž se docilovalo požadované stabilizace povrchu. Zabránění vznosu jemných částic z povrchu úložišť bylo prováděno prostřednictvím komplexní činnosti zahrnující pokládání geotextilií, převrstvení povrchu různými zeminami, omicí a osevem různých rostlin. Všechny tyto postupu jsou časově a ekonomicky velmi náročné a nákladné. Spotřeba všech materiálů v těchto případech je velmi rozsáhlá. Realizace těchto opatření je taktéž energeticky náročné.

V řadě případů byly povrchy jemných matriálů kropeny a/nebo postřikovány vodnými roztoky různých polymerů za přídavků odpěňovačů či kalů. Jejich aplikace je však ekonomicky velmi nákladná s ohledem na koncentraci aplikovaných vodných roztoků a objemu zásobníku techniky, která postřik povrchů provádí.

Aplikace vodného roztoku vodního skla vedoucí ke vzniku geopolymerů v mnoha případech omezuje jeho aplikace, protože tato substance s ohledem na svůj chemický charakter nesmí přijít do styku s mnohými materiály, např. s půdou či vyspělou technikou.

Dosavadní stav techniky dosud nevyřešil dostatečně tento problém, který ohrožuje kvalitu životního a pracovního prostředí, přičemž aplikace dosavadních vodných roztoků organických i anorganických komponent je ekonomicky nákladná a časově velmi náročná.

-1 CZ 26893 Ul

Podstata technického řešení

Z výše uvedených důvodů byl připraven jednoduchý, netoxický prostředek obsahující min. 90 % hmotn škrobu nebo jeho deriváty. Prostředek je ve formě prášku, který lze mechanicky jednoduše rozsypat a/nebo rozmetat a/nebo rozfoukat po povrchu jemného materiálu, na jehož povrchu jsou mikročástice, které se dostávají proudícím médiem do vznosu, např. vzduchem a znečišťují okolí.

Prostředek obsahující škrob a/nebo jeho deriváty po styku s vodou, např. po dešťové přeháňce, po roztátí sněhové vrstvy a/nebo po sedimentaci ranní rosy se rozpustí a nabobtná, spojí se s jemným materiálem na skládkách, či jiných plochách. Účinkem řady reakcí včetně penetrační ch nastává stabilizace povrchové vrstvy včetně vrstvy podpovrchové. Prostředkem podle vynálezu lze zpevnit velké plochy bez potřeby vody. Prostředek lze během krátkých časových intervalů aplikovat několikrát.

Různými dlouhodobými i krátkodobými reakcemi organického materiálu přírodního charakteru jako jsou škroby nebo jejich deriváty vznikají komponenty, které napomáhají obnovení bioprocesů na povrchu uložených, jemných a prašných substancí.

Prostředek s výhodou obsahuje barevný pigment. Ten při aplikaci prostředku jasně opticky označí místa povrchu, kde již byl aplikován. Zde je možné využít pigmenty anorganické či organické, resp. přírodní i uměle vyráběné (syntetické) materiály respektující požadavky na kvalitu životního prostředí.

Prostředek s výhodou obsahuje povrchově aktivní látky, které usnadňují penetraci do jemného materiálu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Do rozmetacího zařízení o objemu 500 1 bylo postupně vloženo 3000 kg bramborového škrobu (představujícího polysacharid se sumárním vzorcem (C₆Hio0₅)_n složeného ze dvou různých polysacharidů: amylózy a amylopektinu, tvořených několika tisíci až desetitisíci molekul glukózy. Ten kromě glukózy obsahuje v malém množství lipidy, proteiny a zhruba 25 až 35 % vody). Tento prášek byl rozsypán po povrchu skládky elektrárenského popílku o rozloze 100 x 200 m tak, aby na 1 m² bylo použito 150 g škrobu. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několikatýdenním skladování, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic popílku do proudícího ovzduší. Vrstva velmi tuhého matriálu v různých místech povrchu se pohybovala v rozmezí 0,5 až 1,5 cm.

Příklad 2

Do rozmetacího zařízení o objemu 1 m³ bylo postupně vloženo 1250 kg tuhého, práškovitého prostředku na bázi směsi škrobů skládající se z 50 % hmot. pšeničného a z 50 % hmot. rýžového škrobu. Tímto práškem byl posypán povrch skládky elektrárenského popílku o rozloze 100 x 100 m tak, aby na 1 m² bylo použito 125 g tuhého práškovitého prostředku. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několikatýdenním skladování, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic popílku do proudícího ovzduší. Vrstva velmi tuhého matriálu v různých místech povrchu se pohybovala v rozmezí 0,5 až 1,5 cm.

Příklad 3

Do zásobníku o objemu 1 m³ bylo vloženo 500 kg tuhého, práškovitého prostředku na bázi bílého dextrinu získaného hydrolýzou bramborového škrobu. Tímto práškem byl posypán povrch území

-2CZ 26893 Ul v okolí dopravníku elektrárenského popílku o rozloze 20 x 250 m tak, aby na 1 m² bylo použito cca 100 g tuhého práškovitého prostředku dextrinu. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Příklad 4

Do zásobníku o objemu 0,5 m³ byla vložena směs 50 kg tuhého bramborového škrobu a 50 kg žlutého dextrinu vyrobeného hydrolýzou bramborového škrobu. Tímto práškem byl posypán povrch území o rozloze 20 x 50 m, na kterém bylo dočasně uloženo zařízení pro dopravu elektrárenského popílku tak, aby na 1 m² bylo použito cca 85 g prostředku. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Příklad 5

Do zásobníku o objemu 0,5 m³ byla vložena směs 40 kg tuhého bramborového škrobu a 40 kg cyklického dextrinu vyrobeného enzymatickou degradací bramborového škrobu. Tímto práškem byl posypán povrch území o rozloze 20 x 50 m, na kterém bylo dočasně zaparkovaná automobilová dopravní technika pro převoz elektrárenského popílku tak, aby na 1 m² bylo použito cca 75 g prostředku. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Příklad 6

Do zásobníku o objemu 0,5 m³ bylo vloženo 50 kg tuhého bramborového škrobu Tímto práškem byl posypán povrch území o rozloze 20 x 50 m, na kterém bylo dočasně zaparkovaná dopravní technika pro převoz elektrárenského popílku. Po týdenní prodlevě bylo do téhož zásobníku vloženo 50 kg cyklického dextrinu vyrobeného enzymatickou degradací bramborového škrobu a tímto práškem byl posypán rovnoměrně identický povrch tak, aby na 1 m² bylo použito cca 100 g prostředku. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Příklad 7

Do zásobníku o objemu 0,5 m³ bylo vloženo 40 kg tuhého pšeničného škrobu a 10 kg tuhého banánového škrobu. Tímto práškem byl posypán povrch území o rozloze 20 x 50 m, na kterém byla dočasně zaparkovaná dopravní technika pro převoz elektrárenského popílku. Po týdenní prodlevě bylo do téhož zásobníku vloženo 50 kg cyklického dextrinu vyrobeného enzymatickou degradací bramborového škrobu 2,4 kg železitého pigmentu - a 0,1 kg povrchově aktivní látky na bázi draselných solí vyšších karboxylových kyselin obsahujících ve svých řetězcích 10 až 22 atomů uhlíku Tímto práškem byl posypán rovnoměrně identický povrch tak, aby na 1 m² bylo použito cca 100 g prostředku. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Příklad 8

Do zásobníku o objemu 0,5 m³ byla vložena směs 60 kg tuhého bramborového škrobu a 25 kg cyklického dextrinu vyrobeného enzymatickou degradací bramborového škrobu a 1 kg červeného okru na bázi přírodního hydratováného a nehydratovaného oxidu železitého. Tímto práškem byl v rozmezí dvou týdnů posypán povrch území o rozloze 10 x 100 m deponovaného elektrárenského popílku a to tak, aby na 1 m² bylo použito cca 85 g prostředku. Mezi jednotlivými posypy

-3CZ 26893 Ul pokryla povrch sledovaného území ve výši 2 cm sněhová vrstva. Vizuální kontrolou bylo jasně prokázáno, na kterých místech povrchu je prostředek zachycen. Povrch po dešti a po týdenním oschnutí za slunečního počasí prokázal zpevnění a i po několika týdnech, kdy nebyly žádné dešťové srážky, nebyl zaznamenán při poryvech větru přesahujících 2 m/s vznos prachových částic do proudícího ovzduší.

Průmyslová využitelnost

Navržený prostředek má široké použití při zpevňování povrchů ploch s dopravou, distribucí, skládkováním nebo uskladněným sypkým materiálem vznikajícím mletím nebo ze spalování nebo spoluspalování uhlí a dalších materiálů pro zabránění úletu jemného materiálů z jejich úloío žišť spojeného se vznikem tvorby nežádoucích situací vedoucích k znečištění životního prostředí.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Prostředek pro úpravu povrchů jemných materiálů zejména z energetických zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje minimálně 90 % hmotn. škrobu a/nebo jeho deriváty.
2. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje škrob bramborový, 15 pšeničný, banánový nebo rýžový.
3. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako škrobové deriváty obsahuje bílý dextrin získaný enzymatickou degradací škrobu a/nebo žlutý dextrin získaný hydrolýzou škrobu.
4. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 0,01 až 5 % hmot. 20 pigmentu/nebo barviva a/nebo jejich směs.
5. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se t í m , že obsahuje 0,01 až 1 % hmotn. povrchově aktivní látky.
6. Prostředek podle nároku 5, vyznačující se tím, že povrchově aktivní látka je na bázi solí vyšších karboxylových kyselin obsahujících ve svém řetězci 10 až 22 atomů uhlíku.