CC BY
8УДК: 669.054.8 - 10.5281/zenodo. 10972106
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВ АНГРЕНСКОЙ
ТЭС
Эрназаров Мухаммад-Тохир Кенжаева Севара Абсаматовна
Ассистент кафедры «Металлургия» Алмалыкского филиала
Доцент кафедры «Металлургия» Алмалыкского филиала
ташкентского государственного технического университета,
ташкентского государственного технического университета,
Алмалык, Узбекистан
Алмалык, Узбекистан
E-mail: yuldashevasevara0@gmail. com
Аннотация. На сегодняшний день с каждым днем в связи с развитием техники и технологии востребование к металлосодержащей продукции становится больше и больше. Ученные всего мира стараются найти комплексное решение, по извлечению металлов из техногенных отходов. Один из таких техногенных отдохов как золошлак, отход ТЭС по химическому составу содержат в себе цветные и редкие металлы. Разработана лабораторная технологическая схема переработки ЗШО Ангренской ТЭС по получению ценных компонентов как железо, медь, цинка и германия, которая включает отделение оксида кремния сублимацией, железо магнитной сепарацией и последовательно выщелачиванию железного концентрата с целью перевода меди в раствор, производится дальнейшая его очистка методом цементации с цинковой пылью.
Ключевые слова: золошлаки, серная кислота, медный концентрат, галогено-аммоний, термопара, конденсатор.
ANGREN ISSIQLIK ELEKTR STANSIYASINING ZOLOSHLAKLARINI QAYTA ISHLASH BO'YICHA TADQIQOTLAR
Ernazarov Muhammad-Tohir Kenjayeva Sevara Absamatovna
Metallurgiya kafedrasi dotsenti, Toshkent davlat texnika Metallurgiya kafedrasi assistenti, Toshkent davlat texnika
universiteti Olmaliqfiliali, Olmaliq, O'zbekiston universiteti Olmaliqfiliali, Olmaliq, O'zbekiston
Annotatsiya. Texnika va texnologiyaning rivojlanishi bugungi kunda metal tarkibli mahsulotlarga bo'lgan talab tobora ortib bormoqda. Butun dunyo olimlari sanoat chiqindilaridan metall ajratib olishning kompleks yechimini topishga harakat qilmoqda. Issiqlik elektr stansiyalari texnogen chiqindilari hisoblangan zoloshlak, kimyoviy tarkibiga ko'ra rangli va nodir metallarni o'z ichiga oladi. Angren issiqlik elektr stansiyasi zoloshlakidan temir, mis, rux va germaniy kabi qimmatbaho komponentlarni olish uchun laboratoriya texnologik sxemasi ishlab chiqilgan bo 'lib, u kremniy oksidini sublimatsiya, temirni magnit bilan ajratish va temirni ketma-ketyuvib tashlashni o 'z ichi-
П
«* 1
<&t>
ga oladi va misni eritmaga o 'tkazish uni rux kukuni bilan keyingi jarayon sementlash amalga oshiriladi.
Kalit so'zlar: Zoloshlak, sulfat kislota, mis konsentrati, galogen-ammoniy, termopara, kondensator.
RESEARCH ON THE PROCESSING OF ASH AND SLAG FROM THE ANGREN THERMAL POWER PLANT
Ernazarov Muhammad-Tahir Kenjayeva Sevara Absamatovna
Associate Professor of the Department of Metallurgy, Tashkent Assistant of the Department of Metallurgy, Tashkent State
State Technical University, Almalyk branch, Almalyk, Uzbekistan Technical University, Almalyk branch, Almalyk, Uzbekistan
Abstract. Nowadays, day by day, due to the development of technique and technology, the demand for metal-containing products is becoming greater and greater. Scientists around the world are trying to find a comprehensive solution for extracting metals from industrial waste. One of such man-made wastes as ash and slag, waste from thermal power plants, in terms of its chemical composition, contains non-ferrous and rare metals. A laboratory technological scheme has been developed for processing ashes from the Angren thermal power plant to obtain valuable components such as iron, copper, zinc and germanium, which includes the separation of silicon oxide by sublimation, iron-magnetic separation and gradual leaching of iron concentrate in order to transfer copper into solution to ensure its further purification by cementation with zinc dust.
Keywords: ash and slag, sulfuric acid, copper concentrate, halogeno-ammonium, thermocouple, condenser.
Ввeдeние. Золошлаки образуются при сжигании твердых видов топлива и с каждым днем занимают все более больший объем плодотворной земли. Выход золошлаковых отходов зависит от вида топлива и составляет для бурых углей 10-15%, каменных 30-40%. В составе ЗШО различаются кристаллическая, стекловидная и органическая составляющие. Кристаллическое вещество представлено как первичными минералами топлива, так и новообразованиями, полученными в процессе сжигания. Всего в кристаллической составляющей ЗШО устанавливается до 150 минералов. Проблема утилизации зола шлаковых отходов теплоэлектростанций занимает первоочередное место среди актуальных проблем во
многих странах мира. В данное время отходы теплоэлектростанций лишь на 1015 % используются в разных отраслях производства, но потенциал их использования намного шире. Следовательно, эти отходы нуждаются в комплексной переработке.
Существует много методов по утилизации золошлаков, но практически отсутствуют комплексные технологии переработки золошлаковых отходов, позволяющие обеспечить их крупнотоннажную, экологическую безопасность и экономическую выгоду. Поэтому одной из важных задач на современном этапе является существенное повышение степени утилизации золошлаков, тем самым разгрузить имеющиеся переполненные золоотвалы. В настоящее время сущест-
вуют два основных направления переработки золошлаковых отходов, первый из которых — извлечение металлов, другой — вторичная переработка отхода для его дальнейшего использования. Известно более 300 технологий переработки и использования ЗШО [1,2] но они в основной своей массе посвящены использованию золы в строительстве и производстве строительных материалов, не затрагивая при этом извлечения из них как токсичных и вредных, так и полезных и ценных компонентов. Извлечение последних без изучения их содержания и форм нахождения невозможно. В зарубежных странах проблеме переработки золошлаковых отходов уделяют большое внимание. К примеру, [3], в Германии и Франции этот показатель составляет 70 %, а в Финляндии — около 90 %, что позволяет большинству ТЭЦ утилизировать ЗШО. Решением задач, связанных с переработкой и дальнейшим применением ЗШО, занимаются специальные ассоциации, такие как American Coil Council (США), Asian Coal Ash Association (Китай, Индонезия, Австралия), European Coal Combustion Products Association — Европейская ассоциация по утилизации продуктов горения угля (в нее входят 28 энергетических компаний из 15 стран).
В США 38% золы, вырабатываемой электростанциями, используется только при изготовлении растворов и бетонов, в Чехии и Словакии 75%
изделий из ячеистого бетона изготовляют на золе, в Польше - более 50%. Золы тепловых электростанций широко используются за рубежом при производстве обжигового керамического кирпича и искусственных пористых за-
полнителей. Одно из перспективных направлений переработки золошлаковых отходов — извлечение из них полезных металлов. Сегодня этот способ получения алюминия из золы активно используют в Китае.
В России действуют 172 тепловых электростанций на угольном топливе, ежегодно потребляющих более 65 млн. т. у. т. В золошлакоотвалах РФ, общей площадью 28 тыс. га, накоплено свыше 1,5 млрд. тонн золошлаковых отходов. Ежегодное образование ЗШО составляет 21-22 млн. тонн, при этом перерабатывается менее 6 млн тонн (27%) [4].
В Узбекистане в настоящее время в отвалах Ангренского ТЭЦ накоплено более 13 млн тонн ЗШО, которое нуждается в утилизации.
Методы переработки. Был проведен спектральный анализ ЗШО Ангренской ТЭС. Результаты показали наличие 34 элементов. Преимущественно содержание кремния, алюминия и железа. Присутствуют цветные металлы, медь, цинк, кобальт, кадмий, редкие элементы, такие как молибден, вольфрам, иттрий, титан и т.д. Бь 48, А1-11.8, Са-8.35, Бе-4.32, К-1.03, Си-0.0064. После отделения оксида кремния из золошлаков галогено-аммонийном способе, железо отделяли магнитной сепарацией. Следует отметить, что содержание железа в немагнитной части значительное. Для увеличения извлечения железа из немагнитной части коллективного концентрата разработана методика перевода немагнитного оксида железа в магнитную форму. При этом в сумме более 88% железо переходит в магнитный оксид железа.
Железный концентрат был отправ-
www.srt-iournal.uz
лен в лабораторию. В таблице 1 приведены содержание элементов в магнитном фракции.
Ангренской ТЭС. Реактивы: 1. Серная кислота;
Таблица 1
Название Si Fe Al Cu Zn Ni Sn Na Mo W
Исходный 48,8 4,32 11,8 0,0064 0,305 - 0,0014 - 0,0058 0,0265
Магн. фрак 12 53 6,9 4 4 - 0,3 - 3,2 0,3
Результаты отделения гексафторосиликата аммония
Таблица 2
Наименование Номера опытов
1 2 3 4 5
(NH4)2SiF6, г 98 97 97 98 97
Остаток, г 44,5 44 44,5 44 44
Практический интерес к комплексному использованию зол углей подкрепляется в последнее время совершенствованием и созданием новых технологических схем обогащения и извлечения элементов. В настоящее время имеется целый ряд технологических решений, позволяющих эффективно утилизировать некоторые виды золошлаковых отходов с целью извлечения из них полезных компонентов. Например, с помощью выщелачивания можно извлекать золото, литий, ванадий, вольфрам, иттрий, редкоземельные и др. элементы. Так, из золошлаковых отходов энергетических бурых углей извлекается до 40-67% титана, 45-77% бериллия, 70-87% меди, 50-81% марганца, 74-84% мышьяка, 4860% ванадия и 62-83% галлия [5].
Цель этой работы является отделение меди из ЗШО Ангренской ТЭС с использованием галогеноаммонийной технологии.
Отбор проб провели на четырех участках общей площади 74,5 га ЗШО
2. Дистиллированная вода ГОСТ;
3. Весы лабораторные фирмы МЕТЛЕР;
4. Стаканы термостойкие ГОСТ;
5. Лабораторные электроплиты;
6. Сульфид натрия;
7. 10 % раствор аммиачной воды.
Навеску золошлаков в количестве
100 гр., прошедшую стадию шихта подготовки (класса - 0,074 мм не менее 85%), смешивается с фтористым аммонием и стехиометрическим соотношением по отношению к содержанию оксида кремния и помещается в установку для возгонки гексафторосиликата аммония
Включая печь вначале процесса выдерживают температуру печи на уровне 140-150оС в течение 30 мин, далее поднимают температуру печи до 350-370°С и выдерживают данную температуру в течение 40 мин. Измерение температуры осуществляют термопарой. Аппарат включал в себя систему уловителей - конденсаторов. Конденсатор для
сбора (КБ4)231Еб был снабжен специальной перегородкой для предотвращения осыпания гексафторосиликата аммония в обескремниваемый продукт, а конденсатор для сбора был снабжен фильтром из фторопластовой стружки. Температура в одном конденсаторе поддерживалась на уровне 250-350°С, а в другом -от комнатной до 220°.
Результаты отделения гексафторо-силиката аммония из навески 100 гр. ЗШО Ангренской ТЭС представлены в
емой технологии.
Вывод. Предложенная технология по переработке золошлаков Ангренский ТЭС заключается в следующем: на первой стадии удаляется диоксид кремния, который включает:
- вскрытие золошлаков при 1700С фторидом аммония с образованием фтор-аммонийных соединений и примесных металлов;
- сублимационное отделение гекса-фторосиликата (ГФСА) кремния при 350-
Таблица 3
Сравнительные данные о содержании меди в исходной пробе и после
Исходная проба После отделения SÎÛ2 Степень концентрирования
3,670 4,50 1,25
таблице 2.
Как видно из таблицы 2, результаты выхода гексафторосиликата аммония ближе к теоретическим.
Остаток после отделения диоксида кремния растворяли в серной кислоте и осаждали 15% аммиачным раствором. При этом медь растворяется, а другие металлы как железо, цинк и др. осаждаются. Из раствора медь осаждали сульфидом натрия.
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют, что ЗШО Ангренской ТЭС являются бесценным источником цветных, благородных и других металлов, которые могут быть излечены с использованием предлага-
370°
Разработана лабораторная технологическая схема переработки ЗШО Ангренской ТЭС по получению ценных компонентов как железо, медь, цинка и германия, которая включает отделение оксида кремния сублимацией, железо магнитным сепарацией и последовательно выщелачиванию железного концентрата с целью перевода меди в раствор, производится дальнейшая его очистка методом цементации с цинковой пылью. Не растворенный железный осадок направляется на дальнейшее производства, Проведена термодинамические расчеты предлагаемых реакций.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОИ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Целыковский Ю.К. Некоторые проблемы использования золошлаковых отходов ТЭС в России. Энергетик. 1998. - №7. - С. 29-34.
www.srt-iournal.uz
2. Шпирт М.Я. Безотходная технология. Утилизация отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. М., Недра, 1986. - 254 с.
3. Леонов С.Б. Промышленная добыча золота из золошлаковых отвалов тепловых электростанций / С.Б. Леонов, К.В. Федотов, А.Е. Сенченко // Горный журнал. - 1998. - №5. - С.67-68.
4. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии», ИТС-368-2017. М.: Бюро НДТ, 2017. 271 с.
5. Эрназаров М. Самадов А.У. Определение степени регенерации фтористого аммония //Ж. Горный Вестник Узбекистана №4, №67 2016. С 133-135.
