PL171260B1 - Sposób neutralizacji odpadów toksycznych - Google Patents

Abstract

1. Sposób neutralizacji odpadów toksycznych, a zwłaszcza pyłów i szlamów pochodzących z przemysłu wydobywczego i hutniczego, zawierających metale ciężkie oraz inne substancje niebezpieczne dla środowiska naturalnego, znamienny tym, że rozdrobnione odpady najpierw doprowadza się do ich pH w granicach od 1 do 7, a następnie miesza się z roztworem żywicy mocznikowej i z roztworami mocnych kwasów lub ich soli amonowych w proporcjach mieszczących się w granicach od 100:3:0 do 100:25:15 części wagowych i uzyskaną mieszaninę formuje się w kształtki o ustalonych wymiarach.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób neutralizacji odpadów toksycznych, a zwłaszcza pyłów i szlamów pochodzących z przemysłu wydobywczego i hutniczego, zawierających metale ciężkie i inne substancje niebezpieczne dla środowiska.

W procesie wydobywania i dalszej przeróbki rud oraz innych surowców kopalnych powstaje duża ilość odpadów zawierających metale ciężkie i inne toksyczne związki. Odpady te występujące zwykle w bardzo rozdrobnionej postaci, łatwo są przenoszone przez wiatr i wypłukiwane przez wodę i dlatego stanowią duże zagrożenie dla środowiska naturalnego. Pogłębia je często wysoka reaktywność zawartych w odpadach związków chemicznych, ulegających rozpadowi pod wpływem wilgoci i tlenu atmosferycznego, z wytworzeniem silnie toksycznych gazów, takich jak; fosforowodór, arsenowodór, amoniak, tlenki azotu, węgla itp. Znane są próby podejmowane w celu likwidacji zagrożeń wynikających z transportu i składowania tego typu odpadów toksycznych, ale jak dotychczas nie znaleziono w pełni zadowalającego rozwiązania. Jednym bezpiecznym i pewnym sposobem do tej pory jest zastosowanie hermetycznych pojemników, lecz rozwiązanie to jest możliwe do wykorzystania tylko w przypadku niewielkiej ilości odpadów.

Natomiast nie nadaje się wogóle do stabilizacji większej ilości odpadów, np. pochodzących z procesów flotacyjnych. Składowane na hałdach odpady toksyczne dotychczas zabezpieczane są przed erozją wietrzną za pomocą powłok ochronnych, np. z lateksów butadienowo-styrenowych, lub polimerów akrylowych. Metody te nie zabezpieczają jednak przed przedostawaniem się toksycznych roztworów do wód gruntowych i toksycznych gazów do atmosfery oraz uniemożliwiają wzrost roślinności. Ponadto metody te nie likwidują również zagrożeń związanych z transporterem tego typu odpadów na składowiska.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu neutralizacji odpadów toksycznych, zabezpieczającego je zarówno przed pyleniem i wymywaniem jak i hamującego dalsze reakcje prowadzące do wydzielania niebezpiecznych gazów, a także umożliwiającego późniejszą rekultywację i zazielenienie.

Okazało się niespodziewanie, że cel ten można osiągnąć poddając odpady toksyczne działaniu żywicy mocznikowej, korzystnie żywicy wytwarzanej pod nazwą handlową Krylamin D i ewentualnie mocnych kwasów lub ich soli amonowych, a uzyskaną mieszaninę formuje się w kształtki o ustalonych rozmiarach. W tym celu najpierw rozdrobnione odpady doprowadza się do ich pH w granicach od 1 do 7, a następnie miesza się

171 260 z roztworem żywicy mocznikowej i ewentualnie z roztworami mocnych kwasów lub ich soli amonowych w proporcjach od 100:3:0 do 100:25:15 części wagowych. Do neutralizacji stosuje się żywice mocznika o średnich lepkościach od 500 do 2000 MPa -s i niskiej tolerancji wodnej. Korzystnie wyniki uzyskuje się, zwłaszcza przy zastosowaniu przy zastosowaniu modyfikowanej żywicy mocznikowo-akrylowej produkowanej pod nazwą handlową Krylamin D. Zawarte w niej łańcuchy akrylowe podwyższają znacznie siłę wiązania, nadając równomiernie wytworzonym spoinom elastyczności i hydrofobowość. Jako mocne kwasy stosuje się kwas solny, ortofosforowy lub siarkowy względnie ich sole amonowe, korzystnie np. tani odpadowy siarczan amonu, w ilości od 2 do 10% wagowych w stosunku do ilości żywicy mocznikowej.

Charakter neutralizowanych odpadów toksycznych rzutuje również na ilość i rodzaj stosowanych kwasów mocnych lub ich soli amonowych spełniających rolę utwardzaczy. I tak np. jeżeli odpady mają charakter kwaśny, użycie mocnych kwasów wogóle nie jest potrzebne. Natomiast w przypadku odpadów o charakterze silnie zasadowym, koniecznie jest wstępne ich zneutralizowanie. Operację taką najlepiej jest przeprowadzić w oddzielnym, hermetycznym mieszalniku. Wówczas wydzielające się w tym procesie gazy mogą być odbierane i likwidowane oddzielnie, a zobojętnione odpady, mieszane z roztworami żywicy i ewentualnie kwasów. Taki sposób neutralizacji odpadów umożliwia przekształcenie pylastych odpadów lub szlamów w kształtki lub bloki o dowolnych rozmiarach względnie w postać granul, charakteryzujących się dużą wytrzymałością mechaniczną, odpornych na działanie powietrza i wody oraz nie wydzielających żadnych gazów. Poza tym zneutralizowane odpady w postaci granul zapewniają stosunkowo dobre napowietrzanie gleby i ułatwiają ukorzenianie się roślin.

Neutralizowanie stałych odpadów toksycznych, zgodnie z wynalazkiem, przeprowadza się w następujący sposób. Do mieszalnika ciał stałych wprowadza się odmierzoną ilość odpadów i po uruchomieniu mieszadła wkrapla się roztwór kwasu, do uzyskania pH około 7 lub niżej. Wydzielające się w tym etapie gazy pochłania się w skruberach. Następnie zobojętnione odpady przenosi się do drugiego mieszalnika i miesza w odpowiedniej proporcji z roztworem żywicy mocznikowej i ewentualnie z mocnym kwasem lub jego solą amonową. Uzyskaną, trochę klejącą masę, kieruje się na prasę lub do wytłaczarki ślimakowej, gdzie uzyskuje się kształtki o ustalonych rozmiarach. Utwardzanie tych kształtek następuje po kilku godzinach. Wówczas uzyskują one wytrzymałość od 1 do 10 MPa.

Neutralizację odpadów toksycznych, sposobem według wynalazku, można również prowadzić bezpośrednio na hałdach lub w basenach, w których są składowane półpłynne masy materiałów toksycznych. W takim przypadku jeżeli konieczne jest, przeprowadza się zakwaszenia podłoża na odpowiednią głębokość, po czym wierzchnią warstwę odpadów miesza się z żywicą mocznikową. Uzyskane ziarna materiału, o granulacji od 1 do 5 mm są odporne na działanie wiatru i wody, a po odpowiedniej pielęgnacji stanowić mogą podłoże dla wzrostu roślin.

Sposób neutralizacji odpadów toksycznych według wynalazku jest dokładniej zilustrowany za pomocą następujących przykładów:

Przykład I. 250 g pylistych odpadów hutniczych zmieszano w mieszarce obrotowej z 40 g 75% kwasu fosforowego. Otrzymany sypki materiał zmieszano ze 100 g 60% żywicy akrylowo-mocznikowej. Krylamin D i uformowano w cylindry o średnicy 25 mm i wysokości 30 mm. Po 48 godzinach wytrzymałość uzyskanych kształtek wynosiła powyżej 10 MPa. Są one całkowicie odporne na wodę, stężone roztwory soli i rozcieńczone kwasy. Użyte w tym przykładzie proporcje odpadów do żywicy do kwasu wynosiły: 100:25:12.

Przykład II. 300 g piasków kwaśnych, pochodzących z kopalni odkrywkowej węgla brunatnego, charakteryzujących się pH około 2 i uziarnieniu poniżej 2 mm, zmieszano ze 100 g żywicy Krylamin D o stężeniu około 30% wagowych, uzyskując granulat o uziarnieniu od 5 do 7 mm. Otrzymane granulki stopniowo twardniały i po pięciu dniach uzyskały

171 260 postać mocnych ziarn, odpornych na działanie wody, charakteryzujących się pH około 7. Użyte w tym przykładzie proporcje odpadów do żywicy do kwasów wynosiły: 100:10:0.

Przykład TH. 100 g kwaśnych piasków z przykładu II, zmieszano z 15 g siarczanu amonowego, a następnie z 30 g żywicy Krylamina D o stężeniu 30% wagowych. Uzyskany produkt uformowano w cylindry, które już po 15 godzinach uzyskały dużą twardość i odporność na działanie wody oraz wodnych roztworów soli. Ich pH wynosiło od 6,5 do 7. Użyte w tym przykładzie proporcje odpadów do żywicy do kwasów wynosiły: 100:10:15.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób neutralizacji odpadów toksycznych, a zwłaszcza pyłów i szlamów pochodzących z przemysłu wydobywczego i hutniczego, zawierających metale ciężkie oraz inne substancje niebezpieczne dla środowiska naturalnego, znamienny tym, że rozdrobnione odpady najpierw doprowadza się do ich pH w granicach od 1 do 7, a następnie miesza się z roztworem żywicy mocznikowej i z roztworami mocnych kwasów lub ich soli amonowych w proporcjach mieszczących się w granicach od 100:3:0 do 100:25:15 części wagowych i uzyskaną mieszaninę formuje się w kształtki o ustalonych wymiarach.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do neutralizacji odpadów stosuje się żywicę mocznikową o lepkości od 500 do 2000 MPa · s i niskiej tolerancji wodnej, korzystnie żywicę moczmkowo-arylową.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mocne kwasy stosuje się kwas solny, ortofosforowy, siarkowy lub ich sole amonowe.