CC BY
43
УДК 662.613.11.004.8
В.В.ВЛАСОВА, Н.И.НИКОЛЬСКАЯ, К.В.ФЕДОТОВ
Иркутский государственный технический университет
ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ (на примере золошлаковых отходов ТЭС Иркутской области)
Развитие топливно-энергетического комплекса Иркутской области привело к накоплению огромной массы золошлаковых отходов, которые можно рассматривать как техногенное сырье. Разработка технологии их эффективной переработки позволит не только получить экономический эффект, но и снизить экологическую напряженность в районах, примыкающих к тепловым электростанциям. Представлены результаты исследования физико-химических и технологических характеристик отходов ТЭС Иркутской области и возможные технологии их комплексной переработки.
The development of a fuel complex of Irkutsk area resulted in the accumulation of huge mass of ashes and slag wastes, which can be considered as a technogenic raw material. Development of a technology of their effective processing will allow receiving economic benefit as well as improving ecological situation in the regions adjoining to thermal power stations. Results of physical-chemical investigations and technological characteristic of the wastes of Irkutsk heat-electric stations and appropriate technologies of their integrated processing are represented in the article.
Известно, что ежегодно в России образуется около 50 млн т золошлаковых отходов, только в Иркутской области на золоот-валы поступает не менее 2 млн т золы и шлака. При этом перерабатывается лишь 2 % от их общей массы, остальные отходы складируют, что приводит к росту затрат, связанных с их хранением, удалением и обезвреживанием. Нельзя не учитывать ущерб, наносимый сельскому хозяйству за счет отторжения плодородных земель, и загрязнения водного и воздушного бассейнов городов и населенных пунктов, находящихся в непосредственной близости с ТЭС. Данная ситуация во многом объясняется отсутствием государственного систематизированного учета образующихся техногенных месторождений, а главное - отсутствием перспективных технологий, позволяющих комплексно и безотходно перерабатывать данные отходы.
В Иркутском государственном техническом университете проведено исследование золошлаковых отходов ТЭС Иркутской области на примере ТЭЦ-11 (г. Усолье-Сибирское) и Н-Ир ТЭЦ (г. Иркутск) для комплексного изучения физико-химических и технологических характеристик золы и
шлака и разработки технологии их эффективной утилизации.
Известно, что минеральный состав промышленных отходов определяется минеральным составом исходной породы и степенью ее переработки. Отходы тепловых электростанций образуются при сжигании каменного и бурого углей и представлены золой-уносом, шлаком и золошлаковой смесью. Распределение материала между золой и шлаком определяется видом и технологией сжигания и в нашем случае составляет соответственно 80 и 20 %.
Гранулометрический состав отходов определяли мокрым ситовым анализом по стандартной методике. Результаты свидетельствуют о том, что основная масса продукта относится к классу -0,5 мм и в нем присутствует значительное количество тонких шламов, что и определило схему рудо-подготовки.
Поскольку топливные золы и шлаки являются продуктами термохимических и фазовых превращений неорганической части топлива и в значительной степени состоят из минералов вмещающих горных пород, в золошлаковых материалах преобладают силикаты, оксиды железа и кальция, что
Таблица 1
Химический состав золошлака ТЭЦ-11 и Н-Ир ТЭЦ (по макрокомпонентам)
Наименование ТЭС Содержание окислов в пересчете на сухое вещество, %
SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 Ka2O + Na2O SO3 П.п.п
ТЭЦ-11 59,15 21,5 8,6 4,65 1,1 0,63 1,12 0,45 2,8
Н-Ир ТЭЦ 44,60 29,52 10,51 4,63 2,42 1,73 2,46 1,84 2,29
Таблица 2
Соотношения минеральных фаз отходов ТЭЦ-11 и Н-Ир-ТЭЦ, %
Золошлаковый Кварц Нефелин Муллит Андалузит Магнетит Маггемит
материал a-SiO2 NaAlSiO4 3Al2O32SiO2 AlOAl[SiO] FeFe2O3 Y-Fe2O3
ТЭЦ-11 50 9 11 5 11 14
Н-Ир ТЭЦ 40 12 13 7 17 11
Грохочение
I отвал на стройматериалы
Измельчение до класса -0,5 мм
Обесшламливание по классу 0,05 мм
Мокрая магнитная сепарация
1 I
Флотация алюмосиликатов
Мокрая магнитная сепарация
I концентрат Fe
II концентрат Fe
-1-
Флотация алюмосиликатов
т
г
I концентрат A1A
Основная угольная флотация
Перечистная угольная флотация
I
I угольный концентрат
II концентрат А!2ОЗ
Контрольная угольная флотация
II угольный концентрат
II отвальные хвосты
Возможная схема комплексной переработки золотошлаковых отходов ТЭС
подтверждено данными проведенного силикатного анализа (табл.1).
В виде микроэлементов отходы ТЭС содержат: медь, никель, свинец, стронций, ванадий и т.д., причем содержание данных компонентов различно в золе и шлаке. Основная масса ценных компонентов сосредоточена в золе-уносе и тонких фракциях золошлакового материала. Крупный шлак содержит алюмосиликаты и остатки несго-44
ревшего топлива. Одним из факторов, определяющих промышленную значимость отходов теплоэнергетики, является фазово-минералогический состав соединений золошлакового материала. Диагностику породообразующих минералов проводили методом диффракционного рентгенофазового анализа на установке ДРОН-3М, результаты представлены в табл.2.
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 165
Как видно по результатам анализа, кристаллическая фаза в основном представлена кварцем, муллитом, нефелином. Кроме того, содержится оплавленный магнитный грану-лят в виде магнетита и маггемита. Минералогическим анализом установлено значительное (около 20 %) содержание угольного недожога.
Исходя из особенностей химического и фазового составов, содержания основных компонентов и их ассоциаций с другими минералами можно предположить, что при комплексной переработке отходов, предметом извлечения могут быть минералы, содержащие железо, алюмосиликаты и угольный недожог. Предлагаемая технологическая схема переработки золошлакового материала включает операцию мокрой магнитной сепарации для выделения концен-
трата железа с последующей флотацией алюмосиликатов и угольного недожога (см. рисунок).
Переработка отходов по данной схеме позволяет получить следующие продукты: магнетитовый концентрат с содержанием 6875 % при извлечении 75-85 %; алюмосили-катный концентрат с содержанием 60-65 % при извлечении 70-75 %; угольный концентрат с содержанием влаги 65-75 % при извлечении 55-65 %; хвосты переработки соответствуют ТУ 34-46-14-71 «Золы ТЭС. Отходы золошлаковые для производства цемента».
Статья опубликована при финансовой поддержке гранта Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук (шифр Т02-04.3-954).
