PL184877B1 - Sposób łącznego zagospodarowania gipsu z procesu odsiarczania spalin metodą mokrą, wapienną I odpadów elektrownianych - Google Patents

Abstract

1. Sposób łącznego zagospodarowania gipsu z procesu odsiarczania spalin metodą mokrą, wapienną i odpadów elektrownianych, zwłaszcza popiołów lotnych z elektrofiltrów przez lokowanie ich w wyrobiskach górniczych, znamienny tym, że popioły o odczynie pH co najmniej 10 nawilża się w sposób ciągły w urządzeniach mieszających dogodnie wgranulato- rze zawiesiną gipsowo-wodną o odczynie pH powyżej 6 i zawartości chlorków około 20 g/l, a następnie otrzymaną mieszaninę popioło- wo-gipsowo-wodną transportuje się mechanicznie, dogodnie przenośnikami taśmowymi do wyrobisk górniczych, zwłaszcza odkrywkowych, gdzie lokuje się ją wspólnie z nadkładem, lub samodzielnie w specjalnie utworzonych zbiornikach izolowanych od dołu i na ścianach bocznych mineralną warstwą uszczelniającą.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łącznego zagospodarowania gipsu z procesu odsiarczania spalin metodą mokrą, wapienną i odpadów elektrownianych zawierających popiół, zwłaszcza popiołów lotnych z elektrofiltrów przez lokowanie ich w wyrobiskach górniczych.

Najbardziej uzasadnionym z gospodarczego punktu widzenia kierunkiem zagospodarowania gipsu syntetycznego jest jego wykorzystanie do produkcji gipsu półwodnego dla potrzeb budownictwa.

Gips syntetyczny czyli gips otrzymany z procesu odsiarczania spalin metodą mokrą, wapienną, zwany też gipsem spalinowym, REAgipsem podobnie jak gips naturalny nie posiada własności wiążących. Z tego tez względu aby móc go wykorzystać jako gips budowlany należy go odpowiednio przetworzyć, czyli poddać obróbce fizykochemicznej polegającej na oczyszczeniu, suszeniu, prażeniu, mieleniu itp. Tego typu proces podyktowany możliwościami techniczno-ekonomicznymi mogą stosować duże elektrownie z odpowiednio dużymi instalacjami odsiarczania spalin. Średnie i małe elektrownie mają w dalszym ciągu nierozwiązany problem z zagospodarowaniem gipsu syntetycznego jak i odpadowego popiołu. Popioły elektrowniane najczęściej po zwilżeniu wodą są składowane na powierzchni lub są transportowane mechanicznie do wyrobisk podziemnych i tam lokowane, bądź są wykorzystywane w kopalniach jako składnik podsadzek, materiałów do budowy tam, wypełniania chodników oraz innych wyrobisk górniczych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 66 285 sposób otrzymywania podsadzki i wypełniania nią podziemnych lub powierzchniowych wyrobisk górniczych. Sposób polega na tym, że stosuje się aktywizowaną mieszaninę zawierającą popioły lotne w stanie suchym o zawartości części palnych poniżej 7% w ilości - od 60 - 75% wagowych w stosunku do ciężaru całej mieszanki oraz aktywator w ilości 6 do 10% wagowych w stosunku do ciężaru popiołów, najkorzystniej w postaci sproszkowanego kamienia wapiennego lub magnezytu naturalnego albo ich mieszaniny. Według odmiany sposobu jako aktywator stosuje się roztwór wodny siarczanów, związków chloru, związków wapna lub związków magnezu o stężeniu 3 do 7% w stosunku do masy popiołów.

184 877

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 128 685 sposób wykorzystania półwodnego siarczanu wapnia do zabezpieczania chodników w kopalniach. Sposób polega na tym, że jako dodatek do półwodzianu siarczanu wapnia stosuje się popiół lotny z instalacji do spalania węgla i/lub odpady płuczkowe lub kamienie dołowe z wydobycia węgla i/lub granulat popiołu i/lub żużel ze spalania węgla i/lub żużel z przemysłu hutniczego i/lub siarczan wapniowy pochodzący z zawierającej wapno płuczki gazów odlotowych i/lub wytworzony z niego dwuwodny siarczan wapniowy.

W opisie zgłoszenia wynalazku nr 307641 przedstawiono urządzenie spieniające medium, zwłaszcza zawiesinę cementowo-gipsową również przeznaczone dla budowy tam izolacyjnych, w tym przeciwwybuchowych, oraz wypełniania wyrw i pustek.

Inny sposób wykorzystania gipsu, dotyczący zwłaszcza przemysłu naftowego przedstawiono w polskim opisie patentowym nr 160 424. Sposób zestalania wysokouwodnionych osadów zawartych w dołach urobkowych polega na tym, że do tych osadów dodaje się aktywator to jest cement lub gips prażony, względnie mieszaninę wapna hydratyzowanego z gipsem w stosunku 1:1, a także wapno hydratyzowane w przypadku gdy zawartość fazy stałej w zestalanych osadach wynosi ponad 20%.

Ilości aktywatora wynoszą od 1 do 5% wagowych w zależności od stopnia uwodnienia osadów. Po wymieszaniu dodaje się wodny roztwór krzemianu sodowego i/lub sodowopotasowego w ilości od 1 do 5% wagowych w zależności od stopnia uwodnienia osadów i po powtórnym wymieszaniu pozostawia się na okres minimum 24 godzin, a następnie stabilizuje się ziemią. Wynalazek obejmuje również urządzenie do zestalania tych wysokouwodnionych osadów.

Natomiast składowanie lotnego popiołu w podziemiach kopalni jest przedmiotem opisu zgłoszenia wynalazku nr 294617 obejmującego zarówno sposób jak i urządzenie. Składowanie odbywa się w wyrobisku prowadzonym w systemie ścianowym z wykorzystaniem górniczej osłonowej obudowy ze stropnicą tylną. Sposób polega na uszczelnieniu miejsc zetknięcia wysuwnych bocznych osłon osadzonych na odzawałowej osłonie i wytworzeniu ekranu z mgły wodnej między pustką po wybranym węglu a odzawałową osłoną.

Celem wynalazku jest rozwiązanie problemu zagospodarowania gipsu syntetycznego powstającego w średnich i małych elektrowniach względnie w dużych elektrowniach, które nie dysponują możliwością utylizacji całej ilości gipsu syntetycznego dla celów budowlanych.

Zadaniem wynalazku, wynikającym z postawionego celu jest opracowanie sposobu łącznego składowania: produktu odpadowego jakim jest popiół lotny z elektrowni i produktu ubocznego - gipsu z procesu odsiarczania spalin przy założeniu zmniejszenia problemów: transportu i składowania popiołów oraz magazynowania gipsu, którego nie można było bezpośrednio składować w wyrobiskach ze względu na znaczną rozpuszczalność jonów siarczanowych w wodzie.

Nieoczekiwanie okazało się, że można gips zagospodarować już jako zawiesinę z procesu jego wytwarzania co jest znacznie korzystniejsze pod względem ekologicznym (uniknięcie zrzutu chlorków do wody) oraz ekonomicznym, od wykorzystania gotowego oczyszczonego i osuszonego gipsu syntetycznego.

Sposób według wynalazku polega na tym, że popioły lotne o odczynie pH co najmniej 10 nawilża się w sposób ciągły, w urządzeniach mieszających dogodnie w granulatorze, zawiesiną gipsowo-wodną o odczynie pH powyżej 6 i zawartości chlorków około 20 g/l, a następnie otrzymaną mieszaninę popiołowo-gipsowo-wodną transportuje się mechanicznie, dogodnie przenośnikami taśmowymi do wyrobisk górniczych zwłaszcza odkrywkowych.

W wyrobiskach lokuje się mieszaninę wspólnie z nadkładem lub samodzielnie w specjalnie utworzonych zbiornikach izolowanych od dołu i na ścianach bocznych mineralną warstwą uszczelniającą.

Do nawilżania popiołów stosuje się zawiesinę gipsowo-wodną: po absorpcji o stężeniu 7 - 10% wagowych ciała stałego lub przed odwirowaniem o stężeniu około 35% wagowych ciała stałego. Ilość zawiesiny gipsowo-wodnej 7410% do nawilżania uwarunkowana wymaganiami transportu mechanicznego (przenośnikowego) wynosi 0,33 - 0,44 t/t popiołu, dogodnie 0,35 t/t popiołu, a zawiesiny gipsowo-wodnej około 35% - 0,54 - 0,65 t/t popiołu, dogodnie 0,56 t/t

184 877 popiołu. Mieszaninę popiołowo-gipsowo-wodną lokuje się bezpośrednio w wyrobisku po przemieszaniu jej z nadkładem, według proporcji wynikających z własności fizykochemicznych, składników i wymogów ekologicznych. Stosując sposób według wynalazku likwiduje się pylenie popiołów w czasie transportu mechanicznego.

Istotną zaletą sposobu jest obniżenie odczynu pH składowanych odpadów. Badania wyciągu wodnego 1:10 z mieszanin zestalonych wykazały, że pH mieszaniny popiołowo-gipsowej wynosiło 7,8 - 10 wobec pH samego popiołu - 12,2. Stwierdzono też zlikwidowanie zjawiska fitotoksyczności.

Wykorzystanie gipsu bezpośrednio z procesu wytwarzania, czyli wraz z roztworem poreakcyjnym zawierającym chlorki łączące się z popiołami, wpływa blokująco na wymywalność chlorków, odciążając wody powierzchniowe od zrzutu ładunku chlorkowego. Dzięki temu mieszaninę popiołowo-gipsowo-wodną można jako rekultywator ekologiczny wykorzystywać w terenach zdegradowanych działalnością górniczą (kopalnie odkrywkowe, wyrobiska podziemne).

P r z y k ł a d. Do granulatora talerzowego o średnicy 4,5 m dozuje się popiół z elektrowni zmagazynowany w zbiorniku retencyjnym zawierający m.in.: SiO₂, Al₂O₃, Fe2O i CaO.

Następnie po uruchomieniu granulatora wprowadza się do niego z masowym natężeniem 325,118 kg/h zawiesinę gipsowo-wodną z absorbera z instalacji odsiarczania spalin, metodą mokrą wapienną Zawiesinę o zawartości 7^10% wagowych ciała stałego i 20 g/l chlorków stosuje się w ilości 0,39 t/t popiołu. Uzyskaną mieszaninę w której właściwie dobrane proporcje składników nie powodują przyklejania się do taśmy kieruje się na obudowany przenośnik taśmowy, którym transportuje się do specjalnie utworzonego zbiornika w wyrobisku poeksploatacyjnym. Taki zbiornik przedstawiono schematycznie na załączonym rysunku. Na wierzchowinie wyrobiska, nad podłożem (spągiem) 1 ze zwierciadłem wód gruntowych w zwałowanym nadkładzie 2 wykonuje się stożkowaty zbiornik 3. Zbiornik 3 izoluje się u dołu i na ścianach bocznych warstwą iłów 4 o grubości 0,6 m i współczynniku filtracji 1 · 10'⁹m/s. Na warstwie 4 układa się warstwę ochronną 5 z piasku. Po zakończeniu procesu lokowania zbiornik 3 przykrywa się od góry analogiczną 0,6 m warstwą izolacyjną 4 przykrytą dodatkowo nawierzchnią 6 z gruntu o grubości 1,2 m i o współczynniku filtracji 8 · 10'³.

OPADY ATMOSFERYCZNE

Sp(y< powierzę

Wody 'grunt o»ę · · ·

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2.00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób łącznego zagospodarowania gipsu z procesu odsiarczania spalin metodą mokrą, wapienną i odpadów elektrownianych, zwłaszcza popiołów lotnych z elektrofiltrów przez lokowanie ich w wyrobiskach górniczych, znamienny tym, że popioły o odczynie pH co najmniej 10 nawilża się w sposób ciągły w urządzeniach mieszających dogodnie w granulatorze zawiesiną gipsowo-wodną o odczynie pH powyżej 6 i zawartości chlorków około 20 g/l, a następnie otrzymaną mieszaninę popiołowo-gipsowo-wodną transportuje się mechanicznie, dogodnie przenośnikami taśmowymi do wyrobisk górniczych, zwłaszcza odkrywkowych, gdzie lokuje się ją wspólnie z nadkładem, lub samodzielnie w specjalnie utworzonych zbiornikach izolowanych od dołu i na ścianach bocznych mineralną warstwą uszczelniającą.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do nawilżania popiołów stosuje się zawiesinę gipsowo-wodną: po absorpcji o stężeniu 7 - 10% wagowych ciała stałego lub przed odwirowaniem o stężeniu około 35% wagowych ciała stałego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że ilość zawiesiny gipsowo-wodnej 7^ 10% do nawilżania, uwarunkowana wymaganiami transportu mechanicznego wynosi 0,33 - 0,44 t/t popiołu, dogodnie 0,35 t/t popiołu, a zawiesiny gipsowo-wodnej około 35% 0,54 - 0,65 t/t popiołu, dogodnie 0,56 t/t popiołu.