CC BY
42
КОНОМИКА, ЭКОЛОГИЯ НАЛЬНЫЕ А ЭНЕРГЕТИК
ЫИ
УДК 662.613.12: 662.68.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ КАЗАНСКОЙ ТЭЦ-2
Э.Р. БАРИЕВА *, Э.А. КОРОЛЕВ **, Н.Х. ГАЛИМУЛЛИНА *, М.А. ФЕЩЕНКО *
Казанский государственный энергетический университет Казанский государственный университет
Проведена оценка экологической опасности золошлаковых отходов. Установлено, что макро- и микрокомпоненты золошлаков не представляют опасности для окружающей среды.
Казанская ТЭЦ-2 является одним из предприятий теплоэнергетического комплекса Республики Татарстан, работающим на твердом энергетическом топливе (Кузнецкий уголь). Поэтому перед ним остро стоит проблема складирования и хранения золошлаковых отходов. Несмотря на то, что уголь используется только в осенне-зимний отопительный сезон, количество золошлаковых отходов прогрессивно увеличивается. На сегодняшний день только на Кировском золоотвале накоплено около 600 тыс. т. золошлаковых отходов, занимающих полезную земельную площадь в размере 23 гектара.
Наличие золоотвала в пределах пригородной зоны вызывает тревогу у населения, проживающего в Кировском районе, поскольку существует устоявшееся мнение о токсичности и повышенной радиоактивности складируемых золошлаков. Эти же слухи отпугивают потенциальных потребителей, готовых заняться промышленной переработкой твердых отходов Казанской ТЭЦ-2. Поэтому, чтобы оценить потенциальную экологическую опасность золошлаков для окружающей среды, было проведено их комплексное изучение, включающее в себя химический, рентгенографический и спектральный анализ.
По результатам химического анализа в составе зольных частичек преобладают оксиды кремнезема (8Ю2) и глинозема (А1203), в среднем составляющие 60,35% и 28,03% соответственно. Помимо них отмечено достаточно высокое для золы содержание железа (ЕРе2О3+РеО): на уровне 7,17%. Следующим по значимости является кальций, в пересчете на СаО он составляет в среднем 1,08%. Далее по убыванию следуют: ЗЧа2О+К20 - 2,10%, ТЮ2 - 0,75%, 803 - 0,28%, Р205 - 0,24%. Все установленные макрокомпоненты относятся к литофильным и биофильным элементам, не представляющим опасности для окружающей среды.
Анализ библиографических работ показывает, что зола-унос теплоэнергетических предприятий содержит различные по составу микроэлементы, большинство из которых являются токсичными [3, 4, 5]. В целях выявления подобных микропримесей в составе зольных частичек Казанской ТЭЦ-2 был
© Э.Р. Бариева, Э.А. Королев, Н.Х. Галимуллина, М.А. Фещенко Проблемы энергетики, 2008, № 5-6
проведен полуколичественный спектральный анализ их тонкой фракции (0,01-0,05 мм). Анализ проводился на спектрографе ДФС-458 в лаборатории ЦНИИгеолнеруда. В качестве анализируемых навесок использовались пробы, отобранные из верхней, средней и нижней частей насыпи действующей секции №3 Кировского золоотвала.
Результаты исследований отражены в табл. 1. Для сравнения численных величин зафиксированных элементов в крайнем правом столбце таблицы даны их кларковые содержания в земной коре. Анализируя полученные результаты, можно сказать, что золошлаковые отходы Казанской ТЭЦ-2 не содержат повышенных концентраций токсичных микроэлементов. Практически все установленные элементы, присутствующие в пределах разрешающей способности спектрографа, не превышают свои кларковые значения.
Степень опасности химических веществ во многом определяется формой их нахождения в природной среде. В одних случаях они присутствуют в виде нестабильных легкорастворимых соединений, представляя определенную экологическую опасность, в других - находятся в составе труднорастворимых комплексов и не несут экологической угрозы. Поэтому, чтобы определить кристаллохимическую форму нахождения элементов в составе золошлаковых отходов, был проведен рентгенографический анализ на серийной установке ДРОН-3.
Таблица 1
Результаты полуколичественного химического анализа в весовых %
Элемент Зола из верхней части секции №3 Зола из средней части секции №3 Зола из нижней части секции №3 Кк по золе
А* 2,0-10-4 2,0-10-4 2,0-10-4 2,0-10-4
В 3,2-10-3 1,610-3 7,5-10-3 4,110-3
Р 1,210-1 0,3-10-1 0,8-10-1 0,76-10-1
Ве 1,510-4 1,510-4 2,5-10-4 1,810-4
Со 0,8-10-3 0,5-10-3 0,6-10-3 0,63-10-3
РЬ 2,5-10-3 1,210-3 1,810-3 1,83-10-3
8п 3,5-10-4 3,5-10-4 4,5-10-4 3,38-10-4
V 5,8-10-3 4,5-10-3 1,110-2 7,110-3
Са 0,8-10-3 0,5-10-3 0,9-10-3 0,73-10-3
Мп 1,810-2 3,0-10-2 5,2-10-2 3,3-10-2
Ті 1,210-1 1,510-1 5,0-10-1 2,56-10-1
]ЧЬ 1,810-3 1,210-3 2,5-10-3 1,83-10-3
Сг 1,810-3 1,210-3 3,5-10-3 2,1610-3
Се 3,0-10-4 2,0-10-4 3,0-10-4 2,6-10-4
№ 4,8-10-3 2,0-10-3 3,5-10-3 3,43-10-3
Мо 2,0-10-4 2,5-10-4 3,5-10-4 2,6-10-4
гг 1,810-2 2,0-10-2 5,0-10-2 2,9-10-2
Си 1,210-2 6,0-10-3 8,5-10-3 8,8-10-3
гп 1,510-2 0,3-10-2 0,6-10-2 0,8-10-2
Ьа 3,5-10-3 4,0-10-3 5,0-10-3 4,1610-3
Ва 2,5-10-2 4,0-10-2 8,0-10-2 4,8-10-2
8с 1,210-3 1,210-3 1,810-3 1,410-3
Ьі 6,0-10-3 5,0-10-3 7,0-10-3 6,0-10-3
УЬ 1,810-4 2,0-10-4 4,0-10-4 2,6-10-4
Ка 3,0-10-1 3,0-10-1 5,0-10-1 3,6-10-1
У 1,810-3 2,2-10-3 4,5-10-3 2,8-10-3
8г 2,5-10-2 3,5-10-2 5,0-10-2 3,6-10-2
са - - - -
Результаты рентгенографического анализа показали, что золошлаковые отходы характеризуются относительно однородным вещественным составом. Во всех изученных образцах преобладающей фазой является аморфное вещество, представленное сферическими частичками кремнезема и глинозема с микровключениями углерода. Кристаллические фазы находятся в меньшем количестве. К ним относятся кварц (8Ю2), муллит (Л148Ю8), гематит (Ре203), магнетит (РеРе204), кальцит (СаС03), микроклин (К[Л1,81308]) и альбит (ЩЛ1,81з08]) [2].
В приповерхностных условиях все выявленные силикатные и алюмосиликатные минеральные фазы являются химически и биохимически устойчивыми соединениями. Аморфные соединения кремнезема и глинозема в этих условиях также не представляют большой опасности, так как их растворимость в слабокислых растворах не превышает 0,002 г/л [1].
Низкая миграционная способность элементов, связанных в силикатные фазы, подтверждается результатами исследования водных вытяжек из золошлаковых отходов. Согласно полученным данным, приведенным в табл. 2, совокупная растворимость всех силикатов, входящих в состав золошлаков, составляет 138,6 мг/л. Другие элементы, перешедшие в раствор, присутствуют в заметно меньших количествах. Их концентрации не представляют опасности для окружающей среды. Обращает на себя внимание наличие в растворе водной вытяжки аммиака ^Н4+). Это указывает, что в пределах золоотвала достаточно активно протекают биохимические процессы, связанные с деятельностью микробиальных сообществ.
Таблица 2
Химический состав водной вытяжки из золошлаковых отходов Кировского золоотвала
Место отбора Форма выра- жения Анионы Катионы ^еобщ NH+ SiO2
НСОз- с> Cl- Са2+ Mg2+ Na+
Киров- ский золотвал мг/л 48,82 24,69 17,73 20,04 4,86 9,43 12,24 3,0 138,6
мг/экв. 0,8 0,51 0,5 1,0 0,4 0,41 0,17 0,2 3,15
Таким образом, комплексное исследование золошлаковых отходов позволяет сделать следующие выводы:
1. Золошлаковые отходы состоят главным образом из литофильных и биофильных элементов, не представляющих опасности для окружающей среды.
2. Токсичные микроэлементы, установленные в составе золошлаковых отходов, не превышают свои кларковые значения.
3. Согласно кристаллохимическому составу обнаруженных минеральных фаз, большая часть химических элементов, составляющих золу и шлаки, связана в труднорастворимые соединения. Это позволяет считать, что потенциально опасные микроэлементы, присутствующие в них, не будут вымываться атмосферными осадками в грунтовые воды.
Summary
Estimation was implemented of ecology danger the shlame wasters and were established their belong to 3 class of danger.
Литература
1. Айлер Р. Химия кремнезема. Ч. 1, 2. - Москва: Мир. 1982. - 1123 с.
2. Изучение минералогического состава золошлаковых отходов Казанской ТЭЦ-2 / Э.Р. Бариева, Э.А. Королев, Д.М. Рунов, Л.Ф. Шамсудтинов // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2004. - № 11-12. - С.138-139.
3. Гришина В.А., Леонов В.Е., Перехвальский В.С. Влияние гидрозолоотвалов ТЭЦ г. Новосибирска на окружающую среду // Безопасность жизнедеятельности. - 2002. - №3. - С. 25-27.
4. Кизильштейн Л.Я. Геохимия тяжелых металлов в углях: экологический аспект // Геохимия. - 1998. - № 8 - С. 848-853.
5. Экологические проблемы золошлакоотвала Благовещенской ТЭЦ / С.М. Радомский, А.Ф. Миронюк, В.И. Радомская, А.А. Лукичев // Экология и промышленность России. - 2004. - № 3. - С. 28-32.
Поступила 25.03.2008
