HU213447B

HU213447B - Insulating mass for insulation and lining of containers for storage agressive leaking liquids

Info

Publication number: HU213447B
Application number: HU913445A
Authority: HU
Inventors: Volker Hartman; Gerhard Lauf; Manfred Poschenrieder
Original assignee: August Reiners Bau Gmbh Und Co; Swietelsky Bau Gmbh
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1997-06-30
Also published as: SK281108B6; HUT60755A; CS332491A3; ATE135673T1; EP0483884A3; CZ288243B6; HU913445D0; EP0483884A2; EP0483884B1

Description

A találmány tárgya agresszív szivárgó folyadékot tartalmazó tárolóhelyek szigetelésére és bélelésére felhasználható szigetelőmassza.

Különféle lerakó- illetve tárolóhelyek alapjának szivárgó víz, illetve szivárgó folyadék talajba való áteresztése elleni tömítésére, vagyis szigetelésére alkalmazható anyagok kiválasztásánál egyrészt a tárlolóból kilépő, illetve kiszivárgó, vegyileg agresszív anyagok elleni tartós ellenállóképesség, másrészt a rendkívül agresszív szivárgó folyadék elleni ellenállóképesség játssza a döntő szerepet.

Ásványi tömítések, illetve szigetelések anyagaként ismertek különféle keverékek nem duzzadó, vegyileg inaktív agyagásványokból, mint a kaolinit vagy az illit, valamint iszapból, homokból és kavicsból.

Ezeknek az anyagoknak a szigetelési teljesítménye azáltal optimalizálható, ha a visszamaradó pórustérfogatot vegyileg közömbös, kezdetben folyékony hidrogéllel töltik ki. Ezáltal megnövelik a szigetelőanyag kapilláris aktivitását, ugyanakkor az ásványkeveréket alkotó szilikátos ásványi anyagkomponensek felületeinek adszorpciós képességét is. Az ilyen hidrogélek megakadályozzák az esetleges hidraulikus (vízelvonás következtében fellépő) kikeményedést is, így megőrződik az agyagos anyagok zsugorodásmentes természetes képlékeny viselkedése.

Ily módon azonban a vegyi ellenállóképesség megbízhatósága elsősorban a hidrogél tömörítő hatásán alapul és figyelmen kívül hagyja a vele összekevert ásványanyagok összetételével szemben támasztahtó kritériumokat.

A DE-OS 3707267 számú szabadalmi leírás alapján ismert egy a fentiekhez hasonló jellegű keverék kémiailag ellenálló beton előállításához, amely beton elsősorban a kohászatban és a vegyiparban alkalmazott, erősen agresszív folyékony és gáznemü közegeknek kitett szerkezeteknél kerülhet felhasználásra. Ez a keverék víztartalmú, finomdiszperz, vulkáni eredetű, savas kémhatású ásványi anyagot, saválló és lúgálló töltőanyagot, kristályos szilícium-dioxidot és/vagy perlitszerkezetű kaolinitot és/vagy melamin-cianurátot, továbbá pórustömítőként folyékony vízüveget tartalmaz. A fenti keverékből létrehozott beton ugyan kémiailag ellenálló, azonban mechanikai tulajdonságai tekintetében a cemetbetonéhoz hasonló, ennélfogva agresszív szivárgó folyadékot tartalmazó tárolóhelyek szigetelőanyagaként nem használható.

A találmány által megoldandó feladat olyan, a bevezetőben ismertetett típusú szigetelőmassza, illetve az ezt alkotó keverék létrehozása, amely javított és emellett rendkívül tartós ellenállóképességgel rendelkezik, még különösen agresszív anyagok vegyi hatása ellen is, mégpedig gazdaságilag is optimális módon.

Az ezzel kapcsolatos kutatási eredmények meglepő módon azt mutatták, hogy a tulajdonképpen hidrogélbe ágyazott ásványi anyagok bizonyos szennyeződéseinek van döntő szerepük abban, hogy a tömítőmassza nagyon agresszív anyagok ellen is hatékony-e, amibe különböző agresszív anyagok szinergetikus illetve kombinált hatásai is beszámítandók.

A fentiek alapján a kitűzött feladatot olyan szigetelőmasszával oldjuk meg, amely különlegesen hatékony módon használható fel különösen erős vagy nagyon agresszív szivárgó folyadékok ellen, mégpedig olyan, ásványkeveréket és pórustömítő szilikát-hidrogált tartalmazó anyag segítségével, amelynél az ásványkeveréket 10-20 tömeg%, előnyösen 12-15 tömeg%, előnyösen 0/0,09 szemcseméretű agyagliszt-hányad és 90-80 tömeg%, előnyösen 88-85%, előnyösen 0/8 mm-0/32 szemcseméretű, maximum 0/63 mm szemcseméretű ásványi kőzethányad képezi, amely főként szivárgó folyadéknak tartósan ellenálló, karbonátszegény kiömlési kőzetből áll, és ezen ásványkeverék a szigetelőmassza össztömegére vonatkoztatva 6-12 tömeg%, előnyösen 8-10 tömeg% szilikát-hidrogált is tartalmaz.

A találmány egyik különösen előnyös és gazdaságos kiviteli alakja értelmében az ásványkeverék ásványi kőzethányada karbonátmentes (magmatikus) kiömlési kőzetből, mint például diabázból, porfirból, bazaltból vagy - különösen előnyös módon - mélységi vulkanikus eredetű kőzetből, mint például gránitból vagy hasonlókból áll, amelynél a legegyszerűbb módon biztosított a csak nyomokban előforduló karbonáttartalom. Különösen előnyös, ha a szigetelőanyag teljes ásványhányada, vagyis az agyagliszthányad is, tehát például egy kaolinites agyag legalább 75 tömeg% 2 pm-nél kisebb szemcsemérettel és legalább 75 tömeg% kaolinit-tartalommal, teljesen karbonátmentes.

A karbonátmentesség sajátos találmány szerinti és meglepő jellemzője különösen azáltal hathat előnyösen, hogy az egyébként a (karbonát-tartalom miatt keletkező) savalkotórészek hatására nyomás alatt is létrejövő CO₂gáz képződése, valamint az agresszió ellen védett felület esetleges ebből következő áttörése és egy esetleges gázbuborék- valamint repedésképződés nem léphet fel. így a képlékenyen alakítható szigetelőmasszában esetlegesen vándorló vagy összegyűlő gázbuborékok befolyása is kiküszöbölhető.

A keverék szükséges homogenitását egy szokásos kéttengelyes kényszerkeverőben végzett feldolgozással biztosítjuk.

A fentiekre alkalmas inért szilikát-hidrogélként például a Hüls cég DYNAGROUT-GEL márkanevű terméke kerülhet felhasználásra, amely a találmány értelmében a kiömlési, illetve mélységi kőzetek felületeivel is erős kötéseket képez, amelyek meggátolják a veszélyeztető szivárgó vizek áttörését a határfelületen, vagyis vegyi anyagoknak ellenállók és mechanikailag szilárdak egyaránt. A kőzetfelületek adszorbeáló képessége egyes károsanyagok ellen ezáltal hasonlóképpen megnő, mint a kaolinites vagy illites felületeknél, így a beburkolt illetve betokozott ásványi kőzethányad karbonátmentességével járulékos biztonságot érünk el, ami főként nagy koncentrációjú rendkívül mérgező anyagok, például etilén-diklorid (EDC) elleni védekezéskor is járulékos biztonsági előnyökkel jár.

A megnövelt áteresztés elleni biztosítással és a nagyon agresszív szivárgó folyadékok ellen is hatékony ellenállással együtt a találmány szerinti szigetelőmassza tartós ellenállóképességének igen kívánatos javulása is érzékelhető.

HU 213 447 Β

A hidrogél a DYNAGROUT-GEL nevű termék esetén káros anyagoknak ellenálló szilikátokból áll, kobalttartalmú szervetlen térhálósítókkal és fémes-szervetlen szilíciumvegyületekkel (szilánokkal), ahol ez a két összetevő célszerűen úgy van egymással összhangba hozva, hogy például vízüvegoldatokkal kismértékű lúgosságú és viszkozitású, viszont a nagy SiO₂/Na₂O arány révén nagyon sűrű gélek legyenek előállíthatok. Ennek során például 30 térfogat% vízüveg és 60 térfogat% víz károsanyagoknak ellenálló szilikátgélt képezhet.

A találmány szerinti szigetelőmasszát, illetve annak tulajdonságait részletesebben az alábbi konkrét kiviteli példa kapcsán ismertetjük. A %-os mennyiségek t%-ban értendők.

Példa:

A vizsgált szigetelőmassza lényegében egy karbonátmentes ásványkeverékből áll, amelyhez kötőanyagként szilikát-hidrogél van hozzákeverve. Az ásványkeverék 88 tömeg%-át kitevő ásványi kőzethányad 0/32 mm szemcseméretű diabáztörmelék, vagyis egy kiömlési kőzet, míg 12 tömeg%-a kaolinites agyagliszt, amely főként póruskitöltőként szolgál. Ehhez az ásványkeverékhez a szigetelőmassza össztömegét tekintve 9,5 tömeg% szilikát-hidrogél lett hozzákeverve, amely adott esetben a HÜLS cég DYNAGROUT-GEL márkanevű készítménye, amely kifejezetten ásványi szigetelések számára lett kifejlesztve.

A szigetelőmassza két ásványi komponensének egyes, műszaki szempontból lényeges tulajdonságait az alábbi 1. táblázatban feltünteti vizsgálati módszerekkel határoztuk meg:

1. táblázat

Szemcseelosztás Víztartalom Konzisztencia-határok Magsűrűség kapilláris pinométerrel mérve Izzítási veszteség Szerves alkotórészek nedves oxidációval Mésztart alom Vízfelvevő képesség

DIN 18123 szerint DIN 18121, TI szerint DIN 18122 szerint DIN 18124 szerint DIN 18128 szerint Schulze/Muhs minerológiai vizsgálat alapján DIN 18132 szerint

A példában felhasznált ásványi komponensek fenti módszerekkel lefolytatott vizsgálata során a 2. táblázatban közölt eredményeket kaptuk.

2. táblázat

	Agyagliszt	Diabáz
Agyagfrakció (d < 0,002 mm)	53%	—
Iszapolható szemcse (d < 0,063 mm)	87%	-
Víztartalom szállításkor	3,5%	Kb. 2%
Magsűrűség s	2,6 t/m³	2,79 t/m³
Izzítási veszteség V_gi	10,2%	< 1%
Szerves alkotórészek V_org	0,5%	< 0,5%
Folyáshatár Wl	63,7%	-
Képlékenység I_p	36,7	-
Vízfelvevő képesség	10,7%	-

A 3. táblázat afen ti két komponensből álló ásványkeverék vizsgálati eredményeit tartalmazza.

3. táblázat

	Keverék 88% diabáz 12% agyagliszt
Agyagfrakció (d < 0,002) Iszapolható szemcse (d < 0,063 mm) Magsűrűség Izzítási veszteség V_gj Szerves alkotórészek	11% 17% 2,77 t/m3 1,2% < 0,5%

Az ásványkeverék fő kémiai alkotórészeit a 4. táblázat tünteti fel.

4. táblázat

	agyagliszt t%	diabáz-törmelék t%
SiO₂	49,04	48,76
A1₂O₃	32,48	18,11
FE₂O₃	2,65	10,83
CaO	0,23	3,12
MgO	0,33	3,93
Na₂O	<0,10	1,59
K₂O	1,32	3,54
TiO₂	1,00	1,56
P2O5	0,08	0,65

A fenti táblázatból kitűnik, hogy a példa szerinti szigetelőmassza ásványi komponensei karbonátmentesek és nem tartalmaznak duzzadóképes agyagásványokat. Vízzel, mint átáramló közeggel szemben a szigetelőmassza erózióálló és ásványi komponensei ellenállók a savas szivárgó vizekkel szemben.

A szigetelőmassza szigetelőképességének illetve ellenállóképességének vizsgálatára áteresztési kísérleteket folytattunk le, először vízzel, majd különféle vizsgáló folyadékokkal.

Az 5. táblázat a vízzel folytatott kísérletek eredményeit tartalmazza, ahol megvizsgáltuk egyrészt a hidrogél hozzáadásának szerepét, másrészt az agyagliszt-hányad változtatásának szerepét.

5. táblázat

88% diabáz,	12% asyasliszt	90% diabáz.
gél hozzá-		10% agyagliszt
adása nélkül	gél hozzáadásával	gél hozzáadásával
m/s	m/s	m/s
2 IO¹⁰	(2-3) IO’¹¹	(2-3)· 10-'¹

A táblázatból látható, hogy az agyagliszt-hányad csökkentése nem befolyásolta az eredményt, viszont a hidrogél hozzáadása egy nagyságrenddel csökkentette az áteresztőképességet, vagyis ennyivel javult a szigetelőképesség.

A különböző vizsgáló folyadékokkal folytatott kísérletek a 6. táblázatban látható eredményekhez vezettek.

HU 213 447 Β

6. táblázat

Vizsgáló folyadék	Áteresztési együttható /m/s/
1,1,2-triklór-trifluor-etán (FCKW)	k= 3^10¹¹
triklór-etilén (CKW)	k= 1 ^10-'°
szintetikus szivárgó víz
(pH-érték = 4,53)	k = 2^áC10¹¹
szintetikus szivárgó víz
(pH-érték = 8,41)	k = 2 ^K)-'¹
1,2 diklór-etán (EDC)	k = 2^,á010-¹¹
desztillált víz	k = 2^10-¹¹

Az áteresztési kísérletek azt mutatták, hogy az eredmények a szabványban előírt k = 5 10^-11 m/s értéknél több mint egy nagyságrenddel jobbak. Az áteresztési kísérletek után végzett minerálógiai vizsgálat azt mutatta, hogy a 6. táblázat szerinti szivárgó folyadékok hatására a szigetelőmasszában semmiféle vegyi elváltozás nem volt kimutatható, így a példa szerinti szigetelőmassza a vizsgáló folyadékoknak vegyileg ellenálló.

A vizsgálatok azt mutatták, hogy a példa szerinti szigetelőmasszának nagy az erózióállósága, csekély a repedezési haj lama, j ól alakítható és nagy a nyírószilárdsága, emellett lényegesen könnyebben tömöríthető, mint a természetes agyag.

A találmány szerinti szigetelőmasszának a természetes agyaghoz képest jobb tulajdonságai következtében a belőle képzett szigetelőréteg lényegesen vékonyabb lehet.

Természetes agyag esetében a szemét-lerakóhelyek aljának szigetelésére a szabvány hat, egyenként 0,25 m vastag réteget ír elő. Ehhez képest a találmány szerinti szigetelőmasszát elegendő hat, egyenként 0,17 m vastagságú rétegben lefektetni, vagyis összesen 1 m vastagságban, amely szigetelés megbízhatósága még így is nagyobb, mint az összesen 1,5 m vastag természetes agyagé.

Claims

1. Szigetelőmassza fokozottan agresszív szivárgó folyadékot tartalmazó szemét- és hulladék-lerakóhelyek illetve - tárolóhelyek alapjának és falainak szigetelésére

15 vagy rendkívül agresszív folyadékok felfogóvályúinak vagy - tartályainak kibélelésére, amely szigetelőmassza ásványkeveréket és pórustömítő szilikát-hidrogélt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az ásványkeveréket 10-20 tömeg%, előnyösen 12,15 tömeg%, előnyösen

20 0/0,09 szemcseméretü agyagliszt-hányad és 90-80 tömeg%, előnyösen 88-85%, előnyösen 0/8 mm-0/32 mm szemcseméretü, maximum 0/63 mm szemcseméretü ásványi kőzethányad képezi, amely főként szivárgó folyadéknak tartósan ellenálló, karbonátszegény kiömlési kő25 zetből áll, és ezen ásványkeverék a szigetelőmassza össztömegére vonatkoztatva 6-12 tömeg%, előnyösen 8-10 tömeg% szilikát-hidrogélt is tartalmaz.

2. Az 1. igénypont szerinti szigetelőmassza, azzal jellemezve, hogy ásványi kőzethányada karbonátmentes

30 kiömlési kőzetből áll.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szigetelőmassza, azzal jellemezve, hogy a teljes ásványkeverék karbonátmentes.