CC BY
47
УДК 66.046.591
ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ
Р. Б. Хамраева, А. А. Герасимова, М. В. Сафронов Научный руководитель - В. А. Федоров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: roza.khamraeva.1996@mail.ru
Проблема утилизации золошлаковых отходов является одной из основных проблем во многих странах. Рассматриваются перспективы переработки отходов ТЭЦ и основные направления их применения.
Ключевые слова: золошлаковые отходы, ТЭЦ, переработка золошлаковых отходов.
PROSPECTS OF PROCESSING OF ASH AND SLAG WASTES
R. B. Khamraeva, A. A. Gerasimova, M. V. Safronov Scentific Supervisor - V. A. Fedorov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: roza.khamraeva.1996@mail.ru
The problem of utilization of ash and slag wastes is one of the main problems in many countries. The article considers the prospects for processing waste from thermal power plants and the main directions of their use.
Keywords: ashes and slag waste, combined heat and power plant, recycling ashes and slag waste.
На сегодняшний день из всех видов электростанций тепловые станции на органическом топливе оказывают на загрязнение окружающей среды наиболее сильное влияние.
На территории России действует свыше 300 ТЭЦ, что составляет более 70 % от всего энергетического баланса. При этом около 23 % ТЭЦ работают на каменном угле [4]. При сжигании твёрдых видов топлива в топках тепловых электростанций образуются многотонные минеральные отходы в виде золошлаковых смесей. Они образуются из-за выделения негорючей минеральной части топлива, которое образуется в виде твердых очаговых осадков. За год в России образуется около 30 млн тонн золошлаковых отходов (ЗШО), а перерабатывается приблизительно 4 млн тонн. В шлакоотвалах ТЭЦ, общая площадь которых достигает 20 тыс. км2 накоплено свыше 1,5 млрд тонн отходов. Проблема утилизации ЗШО на ТЭЦ с каждым годом становится весьма актуальной.
Зола является ценным материалом, что обусловлено ее сложным химическим составом: оксиды алюминия, кальция, железа и др. (см. таблицу) [3]. В современном мире остро стоит проблема нехватки природных ресурсов, и переработка отходов ТЭЦ могла бы помочь в реализации политики ресурсосбережения.
Переработка ЗШО имеет большое практическое значение с точки зрения защиты окружающей среды и в технико-экономическом плане, поскольку эти материалы могут найти широкое применение. Рассмотрим основные направления переработки и применения ЗШО:
1. Дорожное строительство
В дорожном строительстве золошлаковые отходы применяются при строительстве дорог, площадок под крупные объекты, насыпей под железнодорожное полотно. Также ЗШО используют в качестве заполнителя и минерального порошка в асфальтобетонах. При этом важно смеши-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 2
вание золошлаков с природным грунтом, с целью получения большей прочности и плотности дорог [3].
Химический состав минеральной части золошлаковых смесей ТЭЦ (Красноярская ТЭЦ-1)
Номер п/п Состав золошлаковой смеси Содержание, %
1 Диоксид кремния (8Ю2) 56,59
2 Оксид алюминия (А1203) 8,21
3 Оксид железа (Ре203) 6,12
4 Оксид кальция (СаО) 20,53
5 Оксид магния (М^О) 3,83
6 Оксид кальция (К20) 0,488
7 Оксид стронция (8г0) 0,69
8 Оксид титана (ТЮ2) 0,452
9 Оксид циркония (2г02) 0,04
10 Оксид серы (803) 1,67
11 Оксид марганца (Мп0) 0,195
12 Оксид фосфора (Р205) 0,095
13 Оксид бария (Ва0) 1,09
2. Строительство
Благодаря составу золошлаковых отходов, весьма перспективным направление является их использование в строительстве, для снижения себестоимости таких материалов, как бетон, цемент, керамика, строительные растворы и другие строительные смеси. В основном ЗШО применяется в качестве компонента строительных растворов, в котором сочетаются свойства минеральной добавки, пластификатора и микронаполнителя. Зола улучшает пластичность и водо-удерживающую способность растворных смесей, свойства затвердевших растворов. Применение ЗШО как добавки рационально при получении эффективных растворов для каменной кладки и возведения стен из крупноразмерных элементов. Однако растворы с добавкой золы не следует применять в зимнее время в связи с замедленным темпом их твердения при пониженной температуре [2].
3. Теплоизоляционные материалы
Вследствие схожести химического и минералогического состава шлаков ТЭС с материалами силикатной промышленности весьма прибыльным является производство теплоизоляционных материалов, таких как минеральная вата, силикатный кирпич, зольная керамика, коррозион-ностойкие покрытия для различных металлов и др. Применение топливных зол и шлаков в производстве рассматриваемых материалов обеспечивается совокупностью их свойств: химическим взаимодействием с известью, дисперсностью, спекаемостью, теплотворной способностью, способностью давать силикатный расплав. В зависимости от целевого назначения золошлакового сырья и применяемых технологий ведущее значение приобретают те или иные из указанных свойств [1].
4. Производство наполнителей
Новая область утилизации зольных отходов сжигания улей - приготовление на их основе различных наполнителей. Например, наполнитель для резиновой промышленности - термин. Используется взамен традиционных наполнителей (белая сажа, каолин) для легковых покрышек, ободных лент и резинотехнических изделий. Наибольшее распространение в данном направлении получили пористые наполнители, которые являются непременным компонентом при производстве легких бетонов [5].
5. Сельское хозяйство
ЗШО при внесении в почву могут быть сорбентом, улучшая физические свойства почв и активизируя их микробиологическую активность. Из золошлаковых смесей получают алюмоси-ликатные микросферы, которые наиболее часто используются в практике нефтяной и газовой промышленности для тампонирования скважин. Известно, что добавка в состав тампонажных растворов полых микросфер способствует снижению их плотности при относительно невысокой водопотребности, а формируемый тампонажный камень с включением микросфер имеет низкую теплопроводность, повышенную прочность и трещиностойкость [5].
Применение золошлаков в качестве вторсырья имеет большой потенциал во многих отраслях экономики. На данный момент в России перерабатывается 8-10 % отходов ТЭЦ. В Новосибирской и Томской областях активно ведутся мероприятия, связанные с сокращением выбросов ТЭЦ и утилизацией ЗШО из шлакоотвалов. Но не стоит забывать о том, что шлак может содержать вредные химические соединения, которые аккумулируются в окружающей среде. Поэтому все материалы, созданные из шлака должны проходить строгий экологический контроль.
Библиографические ссылки
1. Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Строительные материалы из отходов промышленности : учеб.-справ. пособие. Ростов н/Д : Феникс, 2007.
2. Золошлаковые отходы. Часть 1: На пороге экологического коллапса [Электронный ресурс]. URL: http://ect-center.com/blog/zoloshlakovie-othody (дата обращения: 22.03.2018).
3. Лотош В. Е. Переработка отходов природопользования. Екатеринбург : Полиграфист, 2007. 226 с.
4. Тепловые электростанции [Электронный ресурс]. URL: https://energybase.ru/power-plant/thermal (дата обращения: 21.03.2018).
5. Шпирт М. Я., Артемьев В. Б., Силютин С. А. Использование твёрдых отходов добычи и переработки углей. М. : Изд-во «Горное дело» : ООО «Киммерийский Центр», 2013.
© Хамраева Р. Б., Герасимова А. А., Силкин М. И., Сафронов М. В., 2018
